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2021년 6월 13일 (일) 00:17 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 하수처리시설 방류수 내 미세플라스틱 모니터링 시스템

영문 : Monitoring System of Microplastics in Effluent from Wastewater Treatment Plant

과제 팀명

마이크로조

지도교수

이인규 연구교수님 김현욱 교수님

서울물연구원 이인근 연구원장 서울물연구원 장도일 연구사

개발기간

2021년 3월 ~ 2021년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20138900** 노**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 박**

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 이**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇미세플라스틱의 생태계 파괴 위험성 및 인체 건강 위해성에 대한 인식이 높아지고 있는 가운데 하수처리시설 방류수 중 수억 개의 미세플라스틱이 유출되고 있다는 사실이 문제시되고 있다.

◇현재 방류수 내 미세플라스틱을 분석하고 제어하는 시스템이 부족하기 때문에 형광분석을 이용한 미세플라스틱 분석 기기 설계를 통해 방류수 내 미세플라스틱 제어 시스템을 구축하고자 한다.

개발 과제의 배경 및 효과

◇전 세계적으로 플라스틱 사용량은 1960년대 이후 급증하였으며, 우리나라도 경제성장 출발 시기인 이 무렵부터 플라스틱 생산량이 급증하였다. 플라스틱은 소각, 매립, 그리고 재활용을 통해 처리되고 있지만, 미처리된 플라스틱과 미세플라스틱 등은 자연 환경에 누적될 것으로 예상된다.

◇미세플라스틱(Microplastics)의 정의는 연구자에 따라 크기 범주가 일정하지 않고, 형태 역시 다양하여 국제적으로 확정되어 있지 않다. 본 연구에서는 관련 선행연구와 대부분의 정부기관의 정의를 고려하여 미세플라스틱을 ‘5mm이하의 플라스틱 고체 입자’로 정의하고자 한다.

◇1970년 플라스틱이 물환경 분야의 문제로 나타나 국제사회는 해양환경 오염물질로서 플라스틱에 관해 논의하기 시작했다. 최근 해양환경 연구자들은 플라스틱뿐만 아니라 더 작은 형태의 미세플라스틱의 심각성을 보고했으며, 이에 2017년 G20 정상회의에서 채택된 ‘G20 해양쓰레기 실행계획’ 선언문 중에는 해양환경의 플라스틱 문제 해결과 관련하여 미세플라스틱의 저감 또한 포함되었다.

◇환경부도 24개 정수장의 상수원수 및 수돗물에서 미세플라스틱 함유 실태를 조사하였다. 그 결과, 상수원수 1개소에서 1개/L, 수돗물 3개소에서 0.2~0.6개/L 검출되었다. 상대적으로 낮은 수치이지만, 미세플라스틱이 검출되었다는 사실 자체만으로 주목할 만하다고 평가할 수 있으며, 분석 과정이 표준화 되어있지 않아 조사 결과 간 불확실성도 감안해야 한다.

◇또한 연구결과에 따르면 국내의 하수처리공정으로 미세플라스틱이 98% 정도 제거되지만, 많은 양의 미세플라스틱이 유입되기 때문에 방류수를 통해 수천~수억개의 미세플라스틱이 유출되고 있다. 건조 슬러지를 통해 제거되지만 이를 재이용할 경우 생활하수를 통해 다시 인체 건강에 노출될 수 있다는 우려가 있다.

◇방류수 내 미세플라스틱을 정량적으로 분석하여 설정치를 초과하는 경우 하수처리시설의 운영정보를 분석하고 이를 제어하기 위한 방안을 진단할 수 있다. 이는 곧 미세플라스틱 오염도 저감을 위해 하수처리시설을 체계적으로 관리하는 데 도움을 줄 것이다.

개발 과제의 목표와 내용

현재까지의 미세플라스틱 분석기술은 현미경(정량분석)을 통해 이루어졌으나 분석시간이 길기 때문에 현장분석에는 어려움이 있다. 따라서 수중 미세플라스틱의 자동화 탐지/분석을 위해 광학 기반 검출센서를 설계하여 현장에 최적화된 분석 기법을 개발하고자 한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

내용

조립순서

내용

부품도

내용

제어부 및 회로설계

내용

소프트웨어 설계

내용

자재소요서

내용

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

내용

개발사업비 내역서

내용

완료 작품의 평가

내용

향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

[1] 김익재 외(2019), 「하천 및 호소의 물환경에 미치는 미세플라스틱 영향 연구」, 한국환경정책평가연구원.

[2] 박정규 외(2019), 「미세플라스틱의 건강 피해 저감 연구」, 한국환경정책평가 연구원.

[3] 안재환 외(2019), 「미세플라스틱 유출 저감 및 제거기술 개발 기획연구」, 한국건설기술연구원

[4] 심우준 외 (2016), 「 Identification and quantification of microplastics using Nile Red staining 」

[5] 유혜원 외(2020), 「담수 물환경 중 미세플라스틱 분석방법 및 검출에 대한 고찰」, 한국환경분석학회

[6] Kelly.D.S. (2018), 「Fluorescence photobleaching of microplastics: A cautionary tale.」, Marine Pollution Bulletin, 133,

[7] 박상우. 「미세플라스틱의 현상과 국제적 동향. 국내외 IP 분석보고서」

[8] 이앤에스텍, 동파방지시공, 2021-05-27 접속 http://www.selfcable.com/%EB%8F%99%ED%8C%8C%EB%B0%A9%EC%A7%80%EC%8B%9C%EA%B 3%B5-2/

[9] Nirmal Kumar Shahi (2019), 「효과적인 미세플라스틱 제거 기술과 Nile red를 적용시킨 형광현미경의 미세플라스틱 제거 검증」, 단국대학교 대학원

[10] THORLABS, Fluorescence Imaging Filters, 2021-05-27 접속 https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=2990&gclid=Cj0KCQjwwLKFBhDPARIsAPzPi-JZhYPS5hWwe6SCAWdrNJR-sS-FyZib2aAEsvicSCH6RthPewFc5TYaAtAFEALw_wcB

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 ====개발 과제의 목표와 내용====
-내용
+ 현재까지의 미세플라스틱 분석기술은 현미경(정량분석)을 통해 이루어졌으나 분석시간이 길기 때문에 현장분석에는 어려움이 있다. 따라서 수중 미세플라스틱의 자동화 탐지/분석을 위해 광학 기반 검출센서를 설계하여 현장에 최적화된 분석 기법을 개발하고자 한다.
 ===관련 기술의 현황===