미세먼지 미세플라스틱 대응정책과 제거 저감기술 R&D 추진현황 분석

본원 R&D정보센터에서는 미세먼지/미세플라스틱의 위해성을 평가하고 분석하여 신기술 개발에 도움이 되고자, 관련기관들의 분석 정보자료를 토대로 미세먼지/미세플라스틱 대응정책과 제거 저감기술 R&D 추진현황 분석 를 발간하였다. 본서 제Ⅰ편에서는 미세먼지의 인체영향 연구 및 저감정책 효과 분석, 미세먼지 측정 및 제거 저감 기술개발 동향, 그린인프라를 이용한 미세먼저 저감효과 분석을 수록하였으며, 제Ⅱ편에서는 미세플라스틱의 생태계 영향 및 관리정책, 폐플라스틱 자원화 기술 및 제거 저감 기술개발 동향, 플라스틱 대체재 및 플라스틱 분해 미생물 균주와 효소의 개발 현황을 수록하였다. 아무쪼록 본서가 학계 연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

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제Ⅰ편 미세먼지 저감기술
제1장 미세먼지 저감정책 및 R&D사업 추진 현황
1. 미세먼지 발생 현황과 건강위해성 평가
1) 미세먼지 개요
(1) 정의 및 구성성분
(2) 미세먼지의 측정
(3) 미세먼지 처리기법의 원리
가. 전기적 집진
나. 여과 집진(필터)
다. 원심력 집진
라. 촉매 반응
마. 습식 집진
2) 미세먼지 발생 현황
(1) 국내외 고농도 미세먼지 발생 현황
가. 국내외 주요 도시 미세먼지 오염도 비교
나. 국가별 미세먼지 기준 및 대응조치 기준
다. 국내 고농도 초미세먼지 발생현황
라. 국내 황사 발생현황
(2) 국내 미세먼지 배출 특성
(3) 국내 초미세먼지 현황
가. 국내 초미세먼지(PM2.5) 농도 변화
나. 코로나19의 미세먼지 영향
다. 전국 시도별 PM2.5 농도 상호 영향
3) 미세먼지의 건강위해성 평가 및 인체영향 연구
(1) 미세먼지 건강위해성 평가
(2) 미세먼지 건강영향 연구
가. 기후변화에 따른 대기오염물질 농도 변화 및 미세먼지 노출에 의한 건강영향
나. 미세먼지의 건강영향
다. 미세먼지 건강영향 감시체계 구축 연구
라. 미세먼지가 건강에 미치는 영향과 우리나라 정부 R&D 동향
(3) 초미세먼지 구성성분의 건강영향 연구
가. 미세먼지(PM2.5) 구성성분 특성
나. 미세먼지(PM2.5) 구성성분의 건강영향 연구 사례
다. 미세먼지(PM2.5) 구성성분의 건강영향 연구
2. 미세먼지 대응 정책 및 저감정책 효과 분석
1) 해외 주요국 미세먼지 저감정책 동향
(1) 유럽
(2) 미국
(3) 일본
(4) 중국
2) 국내 미세먼지 저감정책과 파급효과 추정
(1) 미세먼지 정책 동향과 관련 조직
가. 미세먼지 대응과 관련한 제도와 계획
나. 미세먼지 대응과 관련한 조례와 조직
(2) 발전?산업?수송부문의 미세먼지 저감정책
가. 발전부문
나. 산업부문
다. 수송부문
(3) 미세먼지 저감정책의 파급효과 추정
가. 분석 방법
나. 분석 결과
3. 미세먼지 R&D사업 추진 현황과 저감사례 조사
1) 국내외 미세먼지 R&D사업 추진 현황
(1) 해외 주요국 미세먼지 R&D사업 추진 현황
가. 유럽
나. 미국
다. 일본
라. 중국
(2) 국내 미세먼지 R&D사업 추진 현황
2) 미세먼지 저감사례 조사
(1) 정책유형별 사례
가. 공해차량 운행제한 제도
나. 미세먼지 관련 규제기준 강화
(2) 국가별 정책사례
가. 프랑스
나. 이탈리아 밀라노
다. 미국
라. 일본
마. 영국
바. 네덜란드
사. 독일
4. 동북아 미세먼지 협력 현황
1) 국제기구를 중심으로 한 동북아 대기환경협력 현황
(1) 유엔환경계획(UNEP) 아?태사무소를 중심으로 한 아시아 대기환경협력 현황
가. 동아시아 산성비 모니터링 네트워크(EANET)
나. 아시아?태평양 청정대기파트너십(APCAP)
(2) 유엔 아?태경제사회위원회(ESCAP) 동북아시아 사무소를 중심으로 한 동북아 대기환경협력 현황
가. 동북아환경협력계획(NEASPEC)
나. 동북아청정대기파트너십(NEACAP)
다. 기타 사례: 동북아 사막화방지 네트워크(DLDD-NEAN)
(3) 국제기구를 통한 동북아 대기환경 협력의 특징
2) 한?중?일 대기환경협력 현황 및 특징
(1) 한?중?일 협력
가. 한?중?일 환경장관회의(TEMM)
나. 대기오염에 관한 한?중?일 정책대화(TPDAP)
다. 한?중?일 대기오염 연구(LTP, CRP/BAQONE)
(2) 양국 협력
가. 한?중 대기환경협력
나. 한?일 대기환경협력
다. 중?일 대기환경협력
(3) 한?중?일 대기환경협력의 특징
제2장 미세먼지 측정 및 저감 기술개발 동향
1. 미세먼지 측정 기술
1) 인공지능?사물인터넷 융합으로 변화하는 미세먼지 측정기술
(1) 미세먼지 측정기술 관련 국내 특허출원 동향
(2) 미세먼지 측정기술 3대 핵심 분야 특허출원 동향
(3) 미세먼지 측정기술 3대 핵심 분야 예시
가. 인공지능?빅데이터 활용 미세먼지 측정기술
나. 사물인터넷(IoT) 적용 실내외 공기질 측정기술
다. 미세먼지와 생명공학 입자 동시 측정기술
(4) 4차 산업혁명 주요기술과 미세먼지 관리
2) 저가 광학 센서를 이용한 미세먼지 측정
(1) MEMS 기술과 광학 센서
(2) 미세먼지 광학 센서 시장 동향
(3) 미세먼지 광학 센서의 활용과 전망
(4) 저가 광학 센서를 이용한 미세먼지 측정 장치 문제점
3) 광산란 방식 실시간 미세먼지 측정 및 모니터링 시스템
(1) FFT 적용 초미세먼지 측정 장치
가. 초미세먼지 측정 센서 개발
나. DIF FFT 알고리즘
(2) 미세먼지 표준시료 생성장치 및 순환시스템 개발
가. 챔버 개발
나. 데이터 센싱 및 결과 도출
(3) 스마트폰 연동 원격제어 및 모니터링
가. 시스템 구조
나. 스마트폰 어플리케이션
(4) 결론
4) 이동형 대기오염 측정 시스템
(1) 국내 차량형 실시간 이동측정 시스템 구축현황
(2) 국내 무인 항공기형 실시간 이동측정 시스템 구축 현황
(3) 실시간 이동측정 시스템의 기대 효과
5) 스마트 미세먼지 관리 및 저감 시스템
(1) 정의 및 분류
가. 정의
나. 필요성
다. 분류
(2) 스마트 미세먼지 관리 및 저감 시스템 기술개발 동향
가. 기술개발 이슈
나. 국내외 주요 업체별 기술 동향
다. 국내 연구개발 기관 및 동향
2. 미세먼지 제거?저감 기술
1) 미세먼지 처리기법의 원리 및 최신 기술개발 동향
(1) 미세먼지 처리기법의 원리
가. 전기적 집진
나. 여과 집진(필터)
다. 원심력 집진
라. 촉매 반응
마. 습식 집진
(2) 미세먼지 저감 기술 개발 동향
가. 극미세 마이크로 탄소섬유를 이용한 습식 공기정화 기술
나. 기능성 나노섬유 기반 초미세먼지 필터
다. 고성능 저비용 조합형 집진시스템
라. 버스정류장 공간분리형 미세먼지 저감 기술
마. 저비용 고성능 광촉매를 활용한 미세먼지 저감 건설 기술
바. 무필터 초미세먼지 정화장치
2) 고정오염원 미세먼지 배출 저감기술
(1) 국내외 연구개발 동향
가. 질소산화물(NOx) 저감기술
나. 여과집진 소재(Bag house filter)
다. 국내외 선도기관
(2) 산업공정 맞춤형 미세먼지 저감기술
가. 산업 맞춤형 저온 질소산화물 제거기술
나. 산업현장 맞춤형 배기가스 중 황산화물 제거기술
다. 휘발성 유기 화합물 저감 기술
라. 공정의 친환경 고효율화를 위한 TDLAS 기반 가스 농도 및 온도의 실시간 In situ 모니터링 기술
마. 산업용 보일러 초저NOx 연소기의 기술 동향
3) 이동오염원 질소산화물(NOx) 저감을 위한 촉매화학 기술
(1) 정의 및 분류
(2) 국내외 연구개발 동향
가. 삼원촉매
나. NOx 흡장촉매
다. 선택적 촉매환원
(3) 국내외 선도기관
4) 선박 배출 미세먼지 저감기술
(1) 선박 배출 오염물질 규제 및 정부 정책
(2) 국내 기술 동향
가. 질소산화물(NOx) 배출 저감기술
나. 황산화물(SOx) 배출 저감기술
다. 동시저감기술
(3) 해외 기술 동향
가. 질소산화물(NOx) 배출 저감기술
나. 황산화물(SOx) 배출 저감기술
다. 미세먼지(PM10, PM2.5) 배출 저감기술
라. 휘발성 유기화합물(VOCs) 저감기술
마. 저유황유 사용기술
바. 액화천연가스(LNG) 및 액화석유가스(LPG)
사. 전기추진 엔진 및 연료전지
5) 지하철 실내공간 및 터널 미세먼지 저감기술
(1) 기존 지하철 미세먼지 저감기술
(2) 지하철 실내오염물질 저감 신기술
(3) 지하철 공기정화 기술(집진 방식)
가. 전기집진 방식
나. 여과 방식
다. 세정집진 방식(스크러버)
라. 흡착방식
마. 이온화방식
바. 지하역사 집진설비 적용 실태
(4) 대중교통차량 미세먼지 저감장치 현황
6) 도로 비산먼지 저감기술
(1) 국내외 도로 미세먼지 저감 요소기술 분석
가. 나노촉매 기술
나. 집진장치 기술
다. 흡착필터 기술
(2) 도로공사 비산먼지 저감기술 개발 현황
7) 실내 초미세먼지 저감기술
(1) 공기필터
(2) 중력침강실
(3) 원심분리기
(4) 미세먼지 습식 스크러버
(5) 정전집진기

제3장 그린인프라의 미세먼지 저감효과 분석
1. 그린인프라 필요성 및 구축방안
1) 그린인프라의 확대 필요성
(1) 환경적 필요성
(2) 사회적 필요성
(3) 경제적 효과
2) 미세먼지 저감을 위한 그린인프라 구축방안
(1) 생활권 그린인프라의 지속적인 확충 및 활용 확대
가. 도시숲 등 그린인프라의 체계적 확충
나. 목적형 도시숲 조성모델 개발?보급
다. 생활권 내 정원 인프라 확충
라. 도시숲을 산림복지서비스 및 관광자원으로 활용 확대
(2) 미세먼지 저감을 위한 도시숲 및 외곽 산림 관리 강화
가. 건강하고 생태적인 도시숲 관리
나. 도시 근교 산림의 기능별 산림 관리 집중
다. 도시 외곽 산림의 건강성 및 경관 유지?증진
(3) 지속가능한 도시숲 조성?관리 기반 구축
나. 부처협업 및 지자체 역할 강화
다. 법령?제도 정비 및 통계기반 구축
2. 그린인프라 요소별 미세먼지 저감 효과 분석
1) 가로수종별 미세먼지 저감 효과
(1) 수종별 미세먼지 흡착 효과 분석
가. 분석 대상
나. 분석 방법
다. 분석 결과
(2) 수종별 대기오염 내성 효과 분석
가. 분석 방법
나. 분석 결과
(3) 종합 및 시사점
가. 수종별 미세먼지 저감 효과
나. 분석의 한계
다. i-Tree 적용 가능성 검토
2) 완충녹지?도시숲의 미세먼지 저감 효과
(1) 도로변 미세먼지 발생 현황
가. 도로변 미세먼지 발생원인과 매커니즘
나. 도로변 미세먼지 이동 및 제거 메커니즘
(2) 녹지의 미세먼지 저감 기능
가. 도시수목의 미세먼지 저감기작
나. 조경수목에 의한 미세먼지 저감효과
다. 식생구조에 따른 미세먼지 제거 효과
라. 완충녹지의 미세먼지 저감효과
(3) 미세먼지 저감 완충녹지 기능개선 방안
가. 수종 개선
나. 적정 식재밀도 구성
다. 식재구조 개선
라. 식재기반 구조
3) 바람길 조성에 의한 미세먼지 개선 사례
(1) 바람길의 정의 및 효과 355
(2) 대기질 관리를 위한 바람길 적용사례
가. 중국 쓰촨성(四川省, Sichuan province)
나. 독일 슈투트가르트(Stuttgart)
다. 미국 샌프란시스코
라. 홍콩
마. 일본 오사카시
(3) 바람길 관련 제도적 실태

제Ⅱ편 미세플라스틱 저감기술
제1장 미세플라스틱 환경오염 현황과 관리?정책 동향
1. 미세플라스틱 발생 및 위해성 현황
1) 미세플라스틱 분석 방법
(1) 미세플라스틱 정의 및 구분
가. 정의
나. 구분
(2) 미세플라스틱 발생원인
(3) 미세플라스틱의 분리 방법
(4) 미세플라스틱 검출 방법
가. Microscopy
나. Spectroscopy
다. Thermal analysis
2) 미세플라스틱 발생 및 오염 현황
(1) 국내외 미세플라스틱 발생 현황
가. 국내 발생 현황
나. 해외 발생 현황
(2) 미세플라스틱 환경오염 현황
가. 미세플라스틱 오염 현황 관련 주요 연구 내용
나. 해양환경 및 육상환경 오염 현황 최신 연구 결과
3) 미세플라스틱의 생태계 및 인체건강에 미치는 영향
(1) 생태계에 미치는 영향
가. 물리·화학적 영향
나. 생물농축
다. 독성 영향
(2) 인체건강에 미치는 영향
2. 미세플라스틱 관리를 위한 정책 동향과 저감 활동
1) 국내외 미세플라스틱 관리 법 및 제도 현황
(1) 국내 정책 현황
(2) 해외 정책 현황
2) 1차?2차 미세플라스틱 관리 방안
(1) 1차 미세플라스틱의 관리 동향
가. 국가 단위의 관리 동향
나. 범정부 수준의 관리 동향: 유럽연합의 1차 미세플라스틱 규제 제안서
(2) 2차 미세플라스틱의 관리 방안
가. 미세섬유
나. 양식용 부표
3) 국제기구/산업계/NGO의 미세플라스틱 저감 활동
(1) 국제기구
가. UNEP(유엔환경계획)
나. OECD
다. WHO
(2) 산업계
가. 플라스틱 사용 저감활동
나. 미세플라스틱 대체 노력
(3) NGO
가. 국제 단체(연합체)의 플라스틱 저감활동
나. 지역 NGO 및 소비자 단체의 플라스틱 저감활동
다. 국내 NGO 및 소비자 단체의 플라스틱 저감활동
제2장 미세플라스틱 자원화 및 저감 기술개발 동향
1. 폐플라스틱 자원화 기술
1) 폐플라스틱 리싸이클링 기술
(1) 폐플라스틱 리싸이클링 방법
(2) 폐플라스틱 리싸이클링 R&D 현황
(3) 기술개발 방향
가. 폐플라스틱 수거체계 구축 연구
나. 폐플라스틱 재질별 분리선별 기술 연구
다. 폐플라스틱 화학적 리싸이클링 연구
라. 플라스틱 단일 소재화 기술 개발
2) 고형연료(SRF) 제조기술
3) 열분해를 통한 재생연료 및 화학제품 생산기술
(1) 다양한 플라스틱들의 열분해 거동 특성
가. PE
나. PP
다. PS
라. PVC
마. PET
(2) 폐플라스틱의 촉매 열분해 기술
(3) 바이오매스와 폐플라스틱의 혼합 촉매 열분해 기술
4) 수소첨가를 통한 분해 반응 기술
(1) 수소첨가 분해 반응 종류
가. Two-step pyrolysis-hydrocracking(2단계 열분해-수소화 분해) 반응
나. Hydrocracking (Hydrogenolysis) 반응
다. Hydrogenolysis/aromatization tandem 반응
(2) 결론 및 전망
5) 고효율 촉매를 이용한 가스화 공정
(1) 타르(Tar) 저감 폐플라스틱 가스화 공정
(2) 알칼리열처리(Alkaline thermal treatment) 기반 폐플라스틱 가스화 공정
6) 복분해/해중합 기술
(1) 알칸 교차 복분해(Cross alkane metathesis)
(2) 글리콜리시스(Glycolysis)
7) 수소 생산에 적합한 가스화 기술
(1) 수소 생산에 적합한 가스화 기술 비교
(2) 그린수소 생산 기술로서의 가스화 기술
8) 건축자재 재활용 현황
(1) 국내 현황
가. 건축자재 재활용
나. 건설재료(잔골재) 재활용
다. 폐플라스틱 응용/고차원 재활용
(2) 해외 현황
가. FRP 자원화 기술
나. 인공잔골재 재활용
다. 플라스틱 벽돌 재활용
2. 미세플라스틱 제거?저감 기술
1) 미세플라스틱 제거기술
(1) 흡착과 여과를 이용한 미세플라스틱 제거
가. 녹조 흡착
나. 분리막을 이용한 제거
다. 최신 여과 기술을 이용한 제거
(2) 화학적 미세플라스틱 제거 방법
(3) 해양 생물에 의한 미세플라스틱 제거
2) 정수처리장 내의 미세플라스틱 제거기술
(1) Whole-plant scale 정수처리공정에서 미세플라스틱의 제거
가. 정수처리장의 특징 및 제거율
나. 정수처리장의 처리공정별 미세플라스틱 제거율
(2) Lab-scale 정수처리공정에서 미세플라스틱의 제거
가. 응집 공정에서 미세플라스틱의 제거
나. 용존 공기 부상공정에서 미세플라스틱의 제거
다. 여과공정에서 미세플라스틱의 제거
(3) 미세플라스틱의 변형 및 부산물 유출
(4) 미세플라스틱의 부산물이 소독공정에 미치는 영향
3) 미세플라스틱 검출 및 저감 기술 특허 동향
4) 미세플라스틱을 최소화하기 위한 하?폐수 슬러지 관리방안
(1) 연구의 내용 및 방법
(2) 슬러지 내 미세플라스틱 검출 현황
(3) 국내 슬러지 발생현황 및 처리현황
(4) 슬러지 처리방법에 따른 환경 영향
(5) 법규 및 정책 동향
가. 국내 슬러지 처리 법규
나. 국내외 슬러지 처리 및 미세플라스틱 정책 동향
(6) 미세플라스틱의 환경노출을 고려한 슬러지 관리방안
제3장 플라스틱 대체재 및 미생물 분해 기술 현황
1. 플라스틱 대체재 기술개발 동향
1) 바이오플라스틱
(1) 정의 및 분류
가. 정의
나. 필요성
다. 분류
(2) 바이오플라스틱 식별표시 및 인증라벨
가. 국내외 생분해 플라스틱의 식별표시 제도 및 인증라벨
나. 국내외 산화생분해 플라스틱의 식별표시 제도 및 인증라벨
다. 국내외 바이오베이스 플라스틱의 식별표시 제도 및 인증라벨
(3) 바이오플라스틱 제품화 방안 및 제품 현황
가. 바이오플라스틱 제품화 고려사항
나. 바이오플라스틱 제품 적용 사례
(4) 바이오플라스틱 산업 동향
가. 세계적 바이오플라스틱 산업의 성장
나. 화이트바이오 산업 육성
다. 바이오플라스틱 효과 및 분석
(5) 국내외 시장 현황 및 전망
가. 세계 시장 동향
나. 국내 시장 동향
(6) 국내외 바이오플라스틱 관련 정책
(7) 바이오플라스틱 분야별 연구 동향
가. 천연고분자계 바이오플라스틱 기술개발 동향
나. 미생물 합성계 바이오플라스틱 기술개발 동향
다. 중합형 고분자계 바이오플라스틱 기술개발 동향
(8) 미세플라스틱 기술 동향
가. 국내외 기술개발 동향
나. 생태계 기술 동향
2) 나노셀룰로오스와 나노 키틴 기반 복합소재
(1) 차세대 친환경 보강재인 나노셀룰로오스와 나노 키틴
가. 나노셀룰로오스 및 나노 키틴의 추출 방법과 종류
나. 나노셀룰로오스 및 나노 키틴 기반 복합소재 응용
(2) 고기능성 생분해성 바이오플라스틱
가. 생분해성 PBS/CNC 나노 복합소재 개발
나. 생분해성 고강도 폴리에스터 제조기술 개발
(3) 바이오매스 기반 고내열성 고분자와 엔지니어링 플라스틱 응용
가. 엔지니어링 플라스틱 정의 및 특성
나. 바이오매스 기반 고내열성 고분자 연구 동향
다. 바이오매스 기반 엔지니어링 플라스틱 산업 동향
3) 친환경 생분해성 고분자 소재
(1) 생분해성 고분자 개요
가. 정의
나. 필요성
다. 생분해성 고분자의 생분해 메커니즘
(2) 생분해성 고분자 소재 기술 동향
4) 셀룰로오스 플라스틱
(1) 정의 및 분류
가. 정의
나. 필요성
다. 분류
(2) 국내외 셀룰로오스 플라스틱 시장 현황 및 전망
가. 세계 시장 동향
나. 국내 시장 동향
(3) 국내외 셀룰로오스 플라스틱 기술개발 동향
가. 최근 연구 동향
나. 기술개발 이슈
다. 국내외 업체별 기술 동향
2. 플라스틱 분해 미생물 균주 및 효소의 개발 현황
1) 플라스틱 분해 미생물 균주
(1) 플라스틱 분해 세균
가. 플라스틱 분해 Pseudomonas sp.
나. Ideonella sakaiensis 201-F6
(2) 플라스틱 분해 방선균
(3) 플라스틱 분해 진균
(4) 플라스틱 분해 해양미생물
가. 해양 미생물들과 플라스틱의 상호작용
나. 해양 환경에서 플라스틱을 분해하는 능력을 지닌 미생물
다. 플라스틱을 분해할 수 있는 해양 미생물 후보군
(5) 생분해성 플라스틱을 분해하는 미생물
가. PHAs를 분해하는 미생물
나. PCL을 분해하는 미생물
다. PBS와 PBSA을 분해하는 미생물
라. 생분해성 플라스틱을 분해하는 효모
마. 생분해성 플라스틱 분해 활성 균류
2) 플라스틱 분해 효소
(1) 플라스틱 분해 효소 개요
(2) 플라스틱 분해 효소 및 생물학적 분해
(3) Carbon-carbon backbone을 가진 플라스틱의 효소에 의한 분해
(4) PUR의 효소에 의한 분해
(5) PET의 효소에 의한 분해
(6) 기존의 IsPETase보다 PET 분해능이 뛰어난 IsPETase의 개발
(7) Pseudomonas sp. 유래의 플라스틱 분해 효소
3) 플라스틱 분해 미생물 균주 및 국내 효소 연구 현황

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