대체 에너지를 이용한 친환경 기술[환경오염의 해결을 위한 나노 친환경 기술]

소개글

대체 에너지를 이용한 친환경 기술[환경오염의 해결을 위한 나노 친환경 기술]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론

2. 환경오염의 현황

3. 환경오염의 가장 큰 요인

3.1 자동차 매연
3.2 공장 매연 및 페수

4. 현재의 기술을 대체 할 기술분야

4.1 바이오 에너지
4.2 수소
4.3 나노기술

5. 자동차 분야

6. 공장분야

7. 적용 사례

8. 문제점

9. 개선방안

참고문헌

본문내용

료를 사용하거나 물질을 가공할 때 이에 따른 오염물질, 찌꺼기(슬러지)등이 발생하며 매연, 폐수로 방출된다
공장의 매연에서도 위의 경우와 같이 질소산화물, 오존, 탄화수소 등이 발생되며 경우에 따라 벤조피렌 벤조피렌: 암을 발생시킬 확률이 높은 물질의 하나, 타르 따위에 들어 있으며 담배 연기나 배기가스에도 들어 있는 것으로 알려져 있다
, 다이옥신 다이옥신: 유독한 물질로, 기형아 출산의 원인이 되거나 암을 유발시키기도 한다
과 같은 발암물질이 발생 한다.
그림5. 벤조피렌
식품공장에서 배출되는 폐수에는 질소(N), 인(P) 등의 유기성 오염물질이 많이 포함되어있다. 이러한 물질들은 하천에서 부패하여 악취를 발생시키거나, 부영양화 같은 현상을 발생시켜 수중 생태계를 파괴하게 된다.
화학약품을 많이 사용하는 공장(도금, 반도체 등)들에서 배출되는 폐수에는 많은 유해한 중금속 성분이나 독성을 지닌 물질이 함유되어 있다. 이러한 물질들은 수중 생물의 집단 폐사를 가져올 뿐만 아니라, 체내에 축적되어 자연계의 먹이사슬에 의한 생물 농축이 일어나게 된다.
4. 현재의 기술을 대체 할 기술분야
4.1바이오 에너지
그림6. 우리나라의 바이오 에너지 발전설비
바이오 에너지란 바이오매스를 연료로 하여 얻어지는 에너지로 직접연소, 메테인발효, 알코올발효등을 통해 얻어진다.
바이오 에너지의 대상이 되는 주요 바이오 매스자원으로는 포플러, 버드나무 사탕수수등의 식물이 있으며 농산폐기물, 임산폐기물, 산업페기물 등도 직접 또는 변환하여 연료화 할 수 있다.
4.2..수소 에너지
수소의 연료인 물이 많고, 연소하더라도 연기를 뿜지 않는 등 수소는 미래의 무공해 에너지원으로서 중시되며, 인류 궁극의 연료로 지목되고 있다.
수소를 얻는 방법으로는 고온의 수증기를 용융로 안에서 전기분해 하거나 방사선을 써서 물의 분자를 분단하거나 물을 원자로나 타양로에서 고온으로 분해하는 방법등이 있다.
4.3.나노 기술
그림.7 나노 코팅
현재의 사용되고 있는 물질을 나노 물질로 대체함으로써 여러 효과를 기대해 볼 수있다.예를 들어 기존의 코팅을 나노 코팅으로 바꿈으로써 오염물질의 정화 효과를 극대화 할 수 있고 촉매전환장치의 희금속을 나노 크기로 줄이므로써 희금속의 사용을 줄일수 있다.
.
5. 자동차 분야
현제 대부분의 자동차는 휘발유나 경유, 즉 화석연료를 기반으로 하고 있는 운송수단이다. 그러므로 배기가스에 많은 이산화탄소를 함유하고 있다. 배기가스의 이산화탄소 함유량을 줄이기 위한 방안으로는 나노기술을 이용한 에어 필터가 있다. 또한 바이오 디젤을 연료로 하는 자동차, 수소연료전지로 생성된 전기를 연료로 하는 자동차, 수소연료를 연료로 하는 자동차를 이용하면 대기중의 오염물질을 줄일 수 있다.
6. 공장분야
공장의 매연에서 배출 되는 오염물질을 줄일 수 있는 방법으로는 촉매전환장치 기술, 여과/분리 기술, 나노촉매 기술이 있다.
촉매전환장치 기술에는 희금속(noble metal)을 필요로 하는데 희금속 촉매제는 나노입자 크기이다.
여과/분리 기술에는 나노섬유로 코팅된 필터가 공기를 여과시키며 최근 관련 연구분야의 초점은 배출가스로부터 이산화탄소를 포집 할 수 있는 나노구조로 된 멤브레인 필터를 개발 하는데 맞춰져있다.
나노촉매 기술은 공장이나 부속건물의 시멘트 콘크리트 표면에 광촉매 활성물질로 나노크기의 TiO2를 사용함으로써, 공기정화 효과를 볼 수 있는 기술이다.
공장 페수의 오염물질을 줄일 수 있는 방법으로는 필터/분리막 기술, 흡착기술이 있다.
필터/분리막 기술은 나노기술을 이용해 만든 나노멤브레인 멤브레인: 특정성분을 선택적으로 통과시킴으로써 혼합물을 분리할 수 있는 액체 혹은 고체의 막
으로 폐수를 걸러 오염물질을 제거하는 기술이다.
흡착기술은 나노 기반의 흡착제를 수처리 공정에 이용하는 것을 말하며 음용수 혹은 폐수로부터 비소를 불리해 내거나, 소수성 액상물질로부터 수분을 흡착할 수 있는 나노와이어 등이 있다.
그림9. 맴브레인 필터
7. 적용사례
그림10. 수소연료를 사용하여 무공해한 수소버스
기존의 버스들과는 달리 천연가스를 이용하는 CNG버스와 수소가스를 이용하는 수소버스가 있다.
천연가스를 이용하는 버스는 기존의 경유 차량과 비교했을 때 매연이나 미세먼지가 전혀 없고 소음 발생도 절반수준으로 적다. 오존을 만드는 물질인 질소산화물은 기존의 37%이며 일산화탄소와 탄화수소는 41%와 16%밖에 되지 않는다.
수소연료를 이용하는 버스는 경유대신에 수소를 연료로 하기 때문에 배가가스의 주성분은 물이며 질소산화물이 약간 배출되는 것외에는 공해물질이 거의 배출되지 않는다.
그림11.광촉매 반응원리
광촉매란 반응 전후에 자신은 변화하지 않으나, 빛을 흡수하면 전자와 정공을 발생함으로 주위의 화학반응을 촉진 시키는 물질을 말한다.
광촉매 코팅을 시공함으로써 향균, 멸균 효과를 기대해 볼 수 있고 오염된 공기 및 공장의 매연 등을 흡착, 분해 할 수 있다.
주로 공장, 자동차등 오염물질이 발생하는 곳에 시공을 하며 가정내에서 사용해도 효과를 기대해 볼 수 있다.
8.기술력 대체로 인한 기대효과
위에서 간략히 소개한 기술들을 이용하면, 대기분야에서는 대체 에너지를 이용함으로써 배기가스의 배출완화 효과와 나노필터를 이용해서 오염물질이 줄어드는 효과를 기대해볼 수 있다.
이를 통해 오염된 공기를 정화 효과를 기대해 볼 수 있고 나아가 지구온난화 억제 효과 또한 기대 할 수 있다.
그림12 나노 필터
수질분야에서도 나노필터를 이용해 오염물질을 줄일 수 있고 이미 오염된 수질의 정화 효과 또한 기대 해 볼 수 있으며 나아가 해수의 담수화를 통해 심화되고 있는 물 부족 현상의 개선도 기대해 볼만 하다.
9.문제점
수소연료는 무한한 에너지원으로써 주목 받고있는 연료이나 수소의 끊는점이 매우 낮아서 액화 시켜서 운반하기 어렵고 기체 자체의 폭발성이 강해 폭발의 위험성도 있다.
또한, 바이오 디젤을 만드는 과정은 주원료가 식물이기 때문에 바이오 디젤을 사용해서 얻는 환경오염 억제효과 보다 식물을 이용함으로써 지구 전체적으로 광합성 효과를 감소시켜 오히려 피해가 갈수 있다.
나노입자는 개발된지 얼마 안

키워드

대체 에너지,   친환경 기술,   환경오염,   나노,   친환경 기술