초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
현장 TOC 배출원 판별과 기여도 산정을 위한 분자량/극성 2차원 분석 기술 개발
(1) 2차원 분석 시료선별용 현장 형광 모니터링 기술 개발
(2) 극성/분자량 연속 분리와 동시 측정이 가능한 분석 시스템 개발
(3) 배출원 판별 지시자 2개 이상 확보 (안정동위원소비 대비 우위 확보)
(4) TOC 모니터링 상류 유역 내 총 유기탄소 시료 80여 종 이상 시료 성상 지문화 자료 DB화

◼ 전체 내용
본 연구에서는 유역 TOC 시료를 구성하

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
현장 TOC 배출원 판별과 기여도 산정을 위한 분자량/극성 2차원 분석 기술 개발
(1) 2차원 분석 시료선별용 현장 형광 모니터링 기술 개발
(2) 극성/분자량 연속 분리와 동시 측정이 가능한 분석 시스템 개발
(3) 배출원 판별 지시자 2개 이상 확보 (안정동위원소비 대비 우위 확보)
(4) TOC 모니터링 상류 유역 내 총 유기탄소 시료 80여 종 이상 시료 성상 지문화 자료 DB화

◼ 전체 내용
본 연구에서는 유역 TOC 시료를 구성하는 다양한 유기탄소 기원 기여율 산정을 위해 유기물 성상을 구분하는 주요한 두 가지 요소인 분자량과 극성 특성을 연속적으로 분리하고 이를 2차원 지문화 그래프로 생성하는 기술을 개발하고자 한다. 또한 기여율 산정 가이드라인 제시를 위해서 2차원 지문화 정보를 통해 기원 판별자를 도출하고 이를 기반으로 강우 시 비점을 통해 유역에서 하천으로 유입하는 TOC 내 기원별 기여율을 산정할 수 있는 도구를 개발한다. 현장 시료 기원별 선별을 위한 형광 스펙트럼 기반의 판별자를 도출한다. 2차원 지문화 정보의 기원 판별능은 전통적인 안정동위원소비 결과와 비교하여 그 우위를 확보한다. 이를 위해 1차년도에서는 기원 판별을 위한 총 유기탄소 분자량/극성 성상 연속 분리 개별 분석 기술을 개발하고, 2차년도에는 두기술을 연계하여 총 유기탄소 성상 2단계 분리 분석 기술 개발하며, 3차년도에는 TOC 기원물질 80여종에 대한 지문화 DB를 구축하고 지문 변형 가능성을 검토하고, 마지막 4차년도에는 2차원 지문화 기술을 활용한 기원 판별기술을 현장에 적용하여 검증한다.

◼ 1 차년도
❏ 목표
1. 고농도 시료 분자량 분리 기술 개발
2. 분자량 분획 시료의 극성 연속분리 기술
❏ 내용
1. Preparative SEC 시스템 구현, 시료 고농도 농축 시스템 개발
2. 다단계 레진분리법을 통한 시료 극성 분리, TOC 시료 분석을 위한 HILIC 사스템 최적화 구축

◼ 2 차년도
❏ 목표
1. 분자량/극성 연속분리 연계
2. 기원 판별자 후보군 제시
❏ 내용
1. 레진_분자량 분획법 연계, Preparative SEC-HILIC 시스템 구축 및 지문화
2. 2단계 분리 분석 결과에 따른 기원 판별자 제시, 기존 기원 판별자 (안정동위원소비)와 비교 검증

◼ 3 차년도
❏ 목표
1. TOC 기원 지문화 DB 확보 및 지문 변형 가능성 검토
❏ 내용
1. 자연유기물질 30여 종에 대한 분석 완료 및 DB화, 공정수 및 하폐수 시료 30여 종에 대한 분석 완료 및 DB화
2. 자연분해과정 중 지문화 변형 가능성 검토 및 보존화 방안 도출, 수처리 공정 내 TOC 성상 변화 조사 및 추적, 유역 강우기 하천에 대한 예비 현장 조사 실시

◼ 4 차년도
❏ 목표
1. 지문화 기술의 현장 적용
2. 기원 기여도 산정방안 제시
❏ 내용
1. 대상 유역에 대한 강우기 조사 및 현장 검증실시, 유역 토지이용도 및 수질변화와 비교
2. 판별자를 이용한 기원 기여도 산정 가이드라인 개발

◼ 해당 연도
❏ 목표
1. 분자량/극성 연속분리 연계
2. 기원 판별자 후보군 제시
❏ 내용
1. 레진_분자량 분획법 연계, Preparative SEC-HILIC 시스템 구축 및 지문화
2. 2단계 분리 분석 결과에 따른 기원 판별자 제시, 기존 기원 판별자 (안정동위원소비)와 비교 검증

□ 연구개발성과

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
TOC 시료 성상을 효과적으로 파악할 수 있는 새로운 2차원 분석법이 개발되면 유역비점오염 관리를 위한 기원 추적으로 사용될 뿐 아니라 TOC 항목과 관련한 다양한 환경적 영향을 미리 예측할 수 있는 도구로 활용될 수 있다. 정책적으로는 공공수역의 유기물질 기원과 원인 파악에 대한 과학적 근거를 명확하게 제시하여 기존 “공공수역 TOC 환경기준 개선과 개정”에 필요한 정밀 분석과 고도화를 통한 합리적 기준 재설정이 가능하다. 또한 하폐수, 가축분뇨 내 유기물질의 성상과 특성을 명확하게 규명하여 설정된 TOC 규제기준의 합리적 개선에 객관적 자료 제공이 가능하며 향후 TOC 총량 규제 정책 설정에 과학적 근거를 제시할 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1) 연구개발의 필요성 ... 7
• 2) 연구개발 대상의 국내․외 현황 ... 16
• 3) 기술개발의 차별성 ... 21
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 27
• 가. 1단계 1차년도 ... 27
• [1] 소수성/친수성 분리를 위한 레진 분획 최적화 (서울과기대) ... 27
• [2.1] 시료 고농축 시스템 개발 (강원대학교) ... 31
• [2.2] Prep-SEC 최적화 조건 및 분석 절차 확립 ... 32
• [3] 친수성 연속분리 측정 장치 (HILIC) 기술개발 ... 32
• [4] 분자량 연속 분리 측정 장치 (LC-OCD) 최적화 (K-water) ... 34
• [5] 안정동위원소비 기원 판별 기술 비교 검증 (한양대) ... 40
• [6] 형광 지표를 이용한 시료 선별 기술 개발 (세종대학교) ... 46
• (2) 1단계 2차년도 ... 51
• [1] 분자량 연속분리 측정 (LC-OCD) 연계를 위한 레진 분획 최적화 (서울과기대) ... 51
• [2] Prep-SEC(분자량 분획 시스템)와 극성연속분리측정 (HILIC) 시스템 연계 (세종대/강원대) ... 53
• [3.1] 분자량 연속 분리 (LC-OCD) 분석 시스템 최적화 (K-water) ... 57
• [3.2] LC-OCD 기반 기원 판별자를 활용한 현장 기원 추적 예비 적용 (세종대) ... 60
• [4] 안정탄소동위원소비 측정 및 기원별 비교 (한양대) ... 67
• [5] 안정탄소동위원소비와 형광/LC-OCD 기반 기원 판별자 지문화 성능 비교 (세종대) ... 76
• [6] 형광/LC-OCD 기반 기원 판별자를 이용한 지문화 (세종대) ... 79
• [7] 형광/LC-OCD 기반 기원 판별자 후보군 확보 (세종대) ... 82
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 84
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 84
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 86
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 86
• 4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 92
• 4. 다음 연도 연구개발계획 ... 93
• 1) 연구개발 목표 및 내용 변경 사항 ... 93
• 2) 연구개발 목표 및 내용 ... 94
• 3) 연구개발 추진전략 ... 94
• 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 ... 98
• 5) 연구개발비 사용 계획 ... 99
• 6) 사업화 추진 계획 ... 105
• 7) 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 106
• 5. 단계별 연구개발계획 개요 ... 110
• 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 110
• 2) 연구개발 추진전략 및 체계 ... 111
• 3) 연구개발 추진 일정 ... 113
• 끝페이지 ... 113