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연구개발목표 및 내용
최종 목표
도시발생 지엽폐기물 소재화를 통한 기능성 도시녹화용 제품개발로 자원순환형 지엽폐기물 업사이클링 산업기반 구축
전체 내용
○ 1차년도 : 지엽폐기물 자원화/원료화를 통한 소재생산 기반 구축
1) 지엽폐기물의 특성 및 원료특성 평가
● 지엽부산물의 발생처별/종류별/입고별/계절별 특성분석 및 공정 가공성 평가
● 원료로서 분급별/종류별 토양적용성 평가
2) 지엽폐기물의 원료화 및 자원화 기술 개발
● 자원화 공정을 통한 정선방안 모색, 분쇄처리 및 형태조절

연구개발목표 및 내용
최종 목표
도시발생 지엽폐기물 소재화를 통한 기능성 도시녹화용 제품개발로 자원순환형 지엽폐기물 업사이클링 산업기반 구축
전체 내용
○ 1차년도 : 지엽폐기물 자원화/원료화를 통한 소재생산 기반 구축
1) 지엽폐기물의 특성 및 원료특성 평가
● 지엽부산물의 발생처별/종류별/입고별/계절별 특성분석 및 공정 가공성 평가
● 원료로서 분급별/종류별 토양적용성 평가
2) 지엽폐기물의 원료화 및 자원화 기술 개발
● 자원화 공정을 통한 정선방안 모색, 분쇄처리 및 형태조절 공정 개발
● 특성별 활용도 극대화를 위한 선별/처리 방안 구축
3) 지엽폐기물의 소재화를 위한 전처리 기술 개발
● 구조체 제조 적용성 평가 및 제조용이성 증대를 위한 전처리 기술 개발
● 공정 단순화를 위한 통합적 처리방안 모색
○ 2차년도 : 지엽폐기물 기반 소재화/제품화 기술 개발
1) 지엽폐기물 기반 입상형/무정형 도시녹화 소재 개발
● 입상형/무정형 소재 제조기술개발 및 품질특성 평가, 생산공정 및 원료배합 조건 도출
2) 지엽폐기물 기반 칩형/판상형 구조체 개발
● 제조소재의 범용성 증대를 위한 칩형/판상형 구조체 제조기술개발 및 품질평가
● 구조체의 이화학적 특성 제어를 위한 제조공정 개발
3) 도시녹화 소재로서의 적용성 평가 및 품질 강화 기술
● 열처리/표면처리 기술 및 도시식생 적용 품질평가 기반의 품질보완 및 강화
○ 3차년도 : 지엽폐기물 녹화소재의 고기능화 시제품 제조
1) 특수목적형 고부가가치 제품화 기술 개발
● 염조절, 열섬방지, 방충특성 등 특수목적형 기능성 부여기술 개발
2) 지엽폐기물 기반 녹화소재별 제조공성 설계
●적용 분야별 상품화 가능 소재의 제조공정 설계 및 일관화공정 설계
3) 지엽폐기물 기반 시제품 제조
● 단위공정별 파일롯 설비 구축 및 보완, 시제품 제조

연구개발성과
◯ 지엽폐기물의 활용을 위한 전처리 기술 개발
● 지엽폐기물의 선별, 분쇄 및 분급을 통한 자원 전처리 기술을 개발하였음.
● 선별, 분쇄 및 분급 과정에서 발생하는 원료의 특징을 확인하였고, 이를 기반으로 하여 활용 기반 데이터를 확보하였음.
◯ 도심 낙엽을 적용한 육묘패드 제조 기술 개발
● 펄프섬유 기반 육묘패드에서 낙엽을 혼합하여 제조함으로써, 낙엽의 적용에 의한 육묘패드 제조 가능성을 확인함.
● 낙엽의 적용시 염류장해 없는 육묘패드 제조 가능성 확인.
● 육묘패드 내 낙엽이 포함됨으로써 벌크의 향상으로 인한 구조 내 수분흡수성을 높인 육묘패드의 제조 가능성 확인
◯ 낙엽 기반 판상 구조체 제조 기술 개발
● 낙엽을 기반으로 한 열압 프레스 공정을 통하여 낙엽 기반 판상구조체 제조 가능성을 확인하였음.
● 낙엽의 크기에 의한 내구성의 차이가 나타나며, 낙엽의 선별 과정에서 입도 크기가 작은 낙엽의 활용 시 내구성의 향상을 가져올 수 있는 판상구조체 제조기술을 개발함
● 표면 처리를 통해 물풀림 저항성 향상 기술을 개발하였음
◯ 낙엽 기반 멀칭재 제조 및 제조기술 개발
● 낙엽의 선별, 분급 및 분쇄를 통한 낙엽 선별화 및 활용 기술 개발
● 낙엽 및 착즙부산물을 적절한 배합을 통한 접착제 없이 건조만으로 구조가 형성되는 친환경 멀칭제 제조 기술 확보하였음
● 낙엽 및 착즙부산물이 포함하고 있는 기능성의 손실을 최소화하기 위한 기능성 파괴를 최소화 하는 프리 드라이닝 기술 개발하였음.
◯ 침엽수 부산물을 기반으로 한 멀칭재 제조 기술 개발
● 침엽수 잎 및 착즙박에 포함되어 있는 기능성을 유지하여 제조할 수 있는 멀칭재 제조 기술 개발하였음.
● 기능성을 유지함으로 써, 기존 멀칭재에서 포함하고 있는 잡초제거 효과 이외에 항균, 방충특성을 지님으로써, 병충해 방지 및 효과적인 멀칭 효과 특성 발현 기술을 개발하였음.
● 기능성 물질의 경우 건조하는 과정에서 증발하여 대기중에 비산하게 되는데, 이를 외부로 배출하지 않고 회수함으로 써, 기능성 응축수 확보 기술 개발하였고, 이를 통해 멀칭재의 제조공정의 경제성의 확보가 가능하였음. 또한, 외부 증기의 배출을 억제를 통한 배출 저감 건조 기술을 개발하였음.
◯ 멀칭재 제조 기술 기반 폐 착즙박 활용 기술 개발
● 낙엽 기반 멀칭재 제조기술을 응용하여 착즙 부산물을 기반으로 한 멀칭재 제조기술을 확보하였음.
● 또한, 식품 착즙박이 가지고 있는 기능성을 건조과정에서 재 회수하여 활용할 수 있는, 기능성 재활용 기술을 확보하였음.
◯ 낙엽 기반 고밀도 펠릿 제조 기술 개발
● 낙엽을 기반으로 펠릿화 할 수 있는 공정 기술을 개발하였음.
● 낙엽 기반 펠릿의 전분 등 친환경 첨가제의 적용을 통한 펠릿의 내구성 및 내수성 향상된 기능성 펠릿 제조 기술을 확보하였음.
◯ 완효성이 향상된 친환경 멀칭재 제조 기술 개발
● 단백질 기반 천연 바인더의 배합을 통하여 비료성분이 강화된 멀칭제 제조 기술을 개발하였음.
● 단백질 기반 천연 바인더와 함께 질소성분을 가지는 무기 소재의 첨가를 통한 질소 비료성분 강화 멀칭제 제조 기술을 개발하였음.
◯ 낙엽 바이오차의 열처리 적용 및 활용 기술 개발
● 지엽폐기물 소재의 표면 열처리를 통한 표면 다공성 구조의 확보 및 제조공정 최적화를 통한 과도한 탄화에 비해 제조공정의 경제성을 확보하는 기술을 개발하였음.
● 표면에 발생한 많은 기공으로 인한 토양의 유해물질 흡착소재로의 활용이 가능한 기능성 토양개량소재 제조 기술을 개발하였음.
◯ 낙엽 기반 내수성이 향상된 펠릿 제조 기술 개발
● 내수성 강화를 위한 천연 유기성 바인더 및 무기 바인더 적용을 통한 내수성 강화 펠릿 제조 기술 개발하였음.
● 천연 바인더의 함량 증대를 통해 비료성분과 함께 내수성이 강화된 기능성 펠릿제조 기술을 개발하였음.
◯ 지엽폐기물을 이용한 경량유무기자재 제조 기술 개발
● 무기소재 기반 원료 내 지엽폐기물을 분쇄처리한 후 혼합하여 경량성이 향상되면서 강도적 특성의 감소를 줄인 경량유무기자재 제조 기술을 개발하였음.
◯ 지엽폐기물 기반 펠릿형 멀칭재 제조 기술 개발
● 지엽폐기물 및 천연바인더 적용을 통한 비료성분을 포함하는 기능성 멀칭재 제조 기술을 개발함.
● 천연 바인더 적용을 통한 내수성을 강화하여 완효성을 포함하는 멀칭재 제조 기술을 개발함.
◯ 본 과제의 전체 연구성과는 특허출원 5건, 특허등록 3건, 기술실시 4건, 기술료 200,000 천원, 비 SCI 2건, 인력양성 6명, 학술발표 12건, 수상 2건을 달성함.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
◯ 연구개발성과 활용계획
1) 도시 생활폐기물 업싸이클링
● 본 연구개발을 통해 발생량이 지속적으로 증가함에도 매립 또는 소각 이외의 뚜렷한 처리방안이 확보되지 않아 사회적 문제를 일으킬 수 있는 지엽폐기물의 자원화 기반기술을 확보 가능.
● 특히, 지엽폐기물의 자원적 특성을 고려하여 제조 및 가공되는 제품들을 도시녹화를 위하여 사용되기 위한 기능성 멀칭소재와 같은 자재임에 따라 지속적으로 수요가 증가하고 있는 도시녹화의 수요를 대응함으로써 도시폐기물 기반 자원순환형 산업시스템을 구출할 수 있음.
2) 유기성 폐기물/부산물 자원화 시스템 분야
● 본 연구개발을 통해 지엽폐기물의 원료화, 소재화 및 기능성 강화의 3 단계의 유기성 바이오매스 폐기물 자원화를 위한 기술개발을 실시하게 됨으로써 이러한 각 주제별로 도출되는 다양한 단위기술들과 이를 조합하는 제품화 공정기술들은 유사한 폐기물의 자원화를 위한 기반 시스템으로 활용될 수 있음.
3) 유기성 폐기물/부산물 기반 재생원료 생산분야
● 다양한 성상과 특성을 가지는 지엽폐기물의 원료화를 위해서는 파쇄 및 분쇄, 선별 및 분급 등의 공정기술의 유기적 결합을 통한 균질화된 원료화 공정기술의 체계적 개발이 필요한데 본 연구개발을 통해 구축되는 다양한 지엽폐기물의 원료화 단위공정과 그 운용 및 적용기술은 향후 유사한 유기성 폐기물의 원료화를 통한 재생원료 생산분야에 활용될 수 있음.
4) 유기성 폐기물/부산물 기반 구조체 제품 생산분야
● 본 연구개발을 통해 구축되는 다양한 형상의 구조체 제조기술 및 공정기술은 다양한 형상과 품질의 지엽폐기물을 활용하여 제조하는 기술로서 각각의 구조체의 효율적 제조를 위하여 도출되는 다양한 기술개발성과들은 향후 임지부산물, 폐목재재활용, 유기성 부산물 등의 소재화를 위한 기술로서 활용가치가 높음.
5) 녹화용, 시설원예용, 조경용, 토목용, 농업용 기능성 자재 생산분야
● 특히, 지엽폐기물의 자원적 특성을 고려하여 제조 및 가공되는 제품들을 도시녹화를 위하여 사용되기 위한 기능성 멀칭소재와 같은 자재임에 따라 지속적으로 수요가 증가하고 있는 도시녹화의 수요를 대응함으로써 도시폐기물 기반 자원순환형 산업시스템을 구출할 수 있음.

◯ 기대효과
1) 기술적 기대효과
● 지엽폐기물의 종류별/발생처별 특성 평가분석 자료 확보를 통한 수거 및 관리 기반 자료도출을 통한 지엽폐기물 통합적 활용 증대 기대.
● 지엽폐기물 성상조절/분급/정선 기술 및 공정의 개발을 통한 목재원료대체 원료화 기술 확보를 통태 부족한 국내 목질자원 대체.
● 지엽폐기물 입상형/칩형/판상형 구조체의 제조기술 개발 및 품질조절 방안 확보를 다양한 제품생산 및 적용 용도개발 등을 통한 사업적 증대효과 기대.
● 지엽폐기물 구조체의 내수성, 보수성 등 기반적인 품질특성 강화 및 조절 기술확보를 통해 개발제품의 상업적 적용성 증대 기대.
● 특수목적 기능성을 발현할 수 있는 기술을 개발하고 이를 탑재한 지엽부산물 기반 제품제조기술확보를 통해 고부가가치 제품개발 기술 확보

2) 경제적 기대효과
● 지엽폐기물을 업사이클링 하여 기존 목질자원을 대체할 수 있는 원료를 생산하거나 이를 기반으로 한 녹화용 소재를 생산함으로써 국가적으로 폐기물 처리 비용 및 환경오염 방지 비용을 절감효과 .
● 사업적 측면에서 폐기물을 원료로 제품을 생산함에 따라 원료비 절감효과를 가져올 수 있고 폐기물 기반 제품으로서의 다양한 환경인증과 제품인증 확보를 통해 제품의 경쟁력 증가 효과.
● 도시재생/도시녹화환경개선/도시녹화/도시숲/도시정원/도시녹업 등 다양한 형태와 종류의 녹화사업이 진행됨에 각 사업별로 필요한 기능성과 제품품질을 가지는 도시녹화용 소재의 개발 및 생산으로 도시녹화용 소재 생산 사업의 성장효과.
● 특히, 지엽폐기물 기반 기능성 멀칭소재 적용으로 도시녹화 사업의 용이성 증대 및 식생 하자 절감을 통한 유지관리 비용 절감 효과
- 본 연구개발 제품인 지엽폐기물 기반 멀칭재는 고밀도 펠릿형 구조 및 형태를 가짐에 따라 작업성이 우수하며, 특히 관목이나 초본류의 멀칭작업이 가능한 장점을 가짐.
* 인공녹지의 경우 멀칭 적용지의 상태가 도시환경에 다라 상이한 경우가 많기 때문에 작업용이성은 시공단계에서 매우 중요하며, 1 년생 초화류의 재시공의 경우 기존 멀칭재를 제거하고 폐기하는 작업과 비용이 필요하지 않음.
- 본 개발 멀칭 소재는 적용되는 식생과 용도에 따라 보수성/수분저항성/완효성 등의 조절이 가능하여 식생의 성장과 보존에 상대적으로 유리한 특성을 가짐.
- 또한 식생과 용도 및 도시환경에 따라 다양한 추가적인 특수목적 기능성을 부여할 수 있음.

3) 산업적 기대효과
● 도시 생활폐기물과 사업장별 사업장 폐기물의 상당량을 차지하는 지엽폐기물을 기반으로 한 도시녹화용 소재화 산업기반 구축을 통한 신사업 구축 및 일자리 창출 효과.
● 도시녹화, 도시환경개선, 도시숲 적용을 위한 다양한 형태적/품질적 특성을 가지는 구조체 제조기술 기반구축을 이를 통한 다양한 제품의 생산과 판매의 산업화 효과
● 지엽폐기물 원료화, 소재화 기반 기술과 제품의 개발로 산업적 가치상승 효과로 지엽폐기물과 유사한 성상 및 특성을 가지는 임지부산물, 식품부산물 등의 산업화 및 사업동기 증진 효과를 가져올 뿐만 아니라 유사한 파생 산업의 확산 및 성장 효과 기대.

라. 사회 문화적 기대효과
● 수거 후 대부분 매립/소각 등으로 처리되고 있는 지엽폐기물의 업사이클링을 통해 도시폐자원의 재활용 소재화로 도시 폐기물 처리량 절감 및 도시환경 개선효과.
● 쓰레기의 감소 및 처리방법의 친환경성 확보는 전 세계적으로 매우 중요한 문제로서 본 연구개발을 통해 다양성과 경제성을 가지는 도시발생 지엽폐기물의 활용방안 구축으로 환경오염 개선 및 국가적 처리비용 감소 효과.
● 버려지는 지엽폐기물의 상품적 가치를 증대시킴으로써 지엽폐기물의 수거를 활성화고 이를 통해 도시환경 개선효과가 커질 것으로 기대됨.
● 도시녹화용 소재 중 기능성 소재들은 일부 일본 등으로부터 수입되어 적용되는 경우가 많지만 본 기술개발로 통해 국내폐자원을 활용하여 이를 대체하는 기술을 확보함으로써 자원의 재활용 증대 및 쓰레기 감소, 환경오염 방지 등에 대한 사회적 요구에 부응할 수 있을 것으로 기대됨.


(출처 : 요약문 3p)