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급격한 산업화와 기후 변화로 인해, 이용 가능한 수자원의 고갈이 가속화 되어 왔고 인구가 증가함에 따라 수자원에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있으나, 국가･지역 간 물 공급과 수요의 불균형은 심화되는 추세이다. 물 소비량은 1980년 이후 소비 패턴 변화 및 경제성장 등으로 매년 약 1%씩 증가하고 있으며, 2050년에는 현재보다 20~30% 확대될 전망이다. UN 보고에 의하면 현재 전 세계 인구의 20~30%가 심각한 물 부족 현상을 겪고 있으며, 지구온난화에 따른 이상기후에 의해 2025년까지 물 부족 상황이 전 세계적으로 더욱 악화될 것으로 예상되고 있다. 우리나라의 상･하수도 보급률은 높은 수준이나 국지적･계절적 물 부족과 수질오염 문제가 지속적으로 발생되고 있어 고도수처리 기술개발에 대한 니즈가 확대되고 있다.

 따라서 우리나라를 비롯한 향후 물부족 가능성이 큰 국가들에 있어 기술적 준비가 절실히 필요한 시점에 있다. 분리막을 이용한 수처리 기술은 지난 수십 년간 다양한 형태로 발전하여 하수처리, 정수처리, 폐수처리, 하수 및 폐수 재이용, 해수담수화 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히 담수화기술은 지구상에 무한정 존재하는 해수 및 짠물을 갈수의 영향 없이 담수화하여 물 부족에 대처할 수 있는 거의 유일한 수단이다. 절대적으로 담수 자원이 부족한 세계 모든 국가에 있어 해당 기술은 효과적인 수자원 관리를 위한 유일한 대안으로서 지속적인 기술개발의 필요성이 꾸준하게 제기되고 있는 실정이다.

 이에, 본원 R&D정보센터에서는 물산업과 물관리 기술의 국내외 최신동향을 분석하고 분리막의 연구개발을 통해 글로벌 시장 선점을 위한 경쟁력 강화에 도움이 되고자 관련 기관들의 정보자료를 토대로 정리하여 「스마트/통합 물산업 육성정책과 분리막 응용 분야별 신기술 분석」을 발간하였다. 본서 제Ⅰ편에서는 물산업 현황과 물관리 기술 및 정책 동향, 통합물관리 정책, 스마트 도시 물관리 시스템 적용사례를 수록하였으며, 제Ⅱ편에서는 수처리/이산화탄소/이차전지 분리막의 개발 동향을 수록하였다. 아무쪼록 본서가 학계･연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

제 Ⅰ편 물관리 기술 및 물산업 현황

제 1장 물관리 기술 및 물산업 관련 정책

1. 물산업 환경과 기업 현황

1) 국내외 물산업 현황

(1) 물산업의 개념

가. 정의

나. 물관리 기술, 시장 수요에 따라 형성된 기업 생태계

(2) 물산업의 중요성

(3) 물산업 발전과정

(4) 국내외 물산업 규모

가. 세계 물산업 규모

나. 국내 물산업 규모

(5) 국내외 물시장 동향

가. 세계 시장 동향

나. 국내 시장 동향

(6) 국내외 물관리 시장규모 및 전망

가. 세계 시장규모

나. 국내 시장규모

2) 국내외 물 기업 동향

(1) 국외 기업 현황

가. 물 기업

나. 건설 및 엔지니어링 기업

(2) 국내 기업 해외 진출 동향

가. 대형 건설사

나. 물산업 관련 전문건설업체

다. 물산업 관련 엔지니어링 업체

라. 물산업 관련 제조업체

2. 물관리 기술 현황과 최신 수처리 기술

1) 국내외 물기술 발전 트렌드

(1) 물기술(Water Technology)의 정의

(2) 국내외 물기술 발전 추세

가. 국내 물기술 트렌드

나. 국외 물기술 트렌드

2) 국내외 물관리 기술 동향

(1) 국내 기술개발 동향

가. 상수

나. 하수

다. 산업용수 및 폐수

(2) 국외 기술개발 동향

가. 상수

나. 하수

다. 산업용수 및 폐수

3) 최신 수처리 기술 동향

(1) 역삼투기술 최신 동향

(2) 최신 멤브레인 기술 동향

가. 고분자(Polymeric) 멤브레인을 사용한 기술

나. 세라믹(Ceramic) 멤브레인 사용 기술

다. 마이크로필터(Microfiltration), 울트라필터(Ultrafiltration), 나노필터(Nnanofiltration)을 사용한 기술

라. 전기투석(electrodialysis)

마. 광촉매 멤브레인 반응기(Photocatalyic membrane reactors)

4) 물산업 부품별 기술경쟁력

(1) 장치분야 기술경쟁력

(2) 에너지 자립 분야 기술경쟁력

(3) 지능형 관리 분야 기술경쟁력

(4) 국내외 물 시장 특허 현황

가. 막여과

나. 펌프

다. 관망/관거

3. 물관리 및 물산업 정책 동향

1) 국내외 물관리 정책 동향

(1) 국내 정책 동향

(2) 국외 정책 동향

가. 미국

나. 영국

다. 일본

라. 싱가포르

마. 중동

2) 물관리기술 발전 및 물산업 진흥을 위한 정책

(1) 물관리기술 및 물산업 관련 법제도 분석

가. 물산업 관련 기존 정책

나. 물산업진흥법의 위치와 비전

다. 물기술 R&D 정책

라. 물기술 R&D 투자 규모

마. 물기술 R&D 성과평가와 환경신기술제도

바. 물기술과 과학기술표준분류체계

사. 물산업 분류체계

아. 수출목표액 및 해외진출지원

자. 물산업 인력 양성

차. 기타 법제도 개선

(2) 물관리기술 발전 및 물산업진흥의 기본방향과 목표

가. 물관리기술발전과 물산업진흥의 기본방향

나. 비전(Vision)과 목표

다. 핵심전략

라. 비전체계도

(3) ｢물관리기술 발전 및 물산업 진흥 기본계획｣ 추진전략 및 주요과제 

3) 국내외 수자원 개발 정책 동향

(1) 국내 수자원 개발 정책 동향

가. 국내 물 산업 육성정책

나. 2025 수도정비기본계획(2015)

다. 수자원장기종합계획(2011)

라. '해수담수화' 국토교통부 7대 신사업에 포함

마. 물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 제정(2010)

바. 물 재이용 기본계획(2011)

사. 물 산업 육성 5개년 추진계획(2006)

아. 물 산업 육성과 해외 진출 활성화 계획(2009)

자. 물 산업 육성전략(2010)

차. 물 산업 육성 및 해외 진출 활성화 방안 이행점검 결과 및 향후대책(2012)

카. 스마트 물산업 육성전략(2016)

(2) 국외 수자원 개발 정책 동향

가. 이스라엘

나. 싱가포르

다. 중국

라. 미국 캘리포니아 주

제 2장 통합물관리(IWRM) 기술 동향

1. 물관리 제도 및 통합물관리 정책 동향

1) 통합물관리(IWRM) 필요성과 추진사례

(1) 통합물관리의 정의

(2) 통합물관리의 필요성

가. 우리나라 물 환경

나. 효율성을 저해하는 물관리 환경

(3) 국내외 통합물관리 추진사례

가. 국외 사례

나. 국내 사례

2) 현행 물관리 제도 및 통합물관리 효과

(1) 현행 물관리 체계

가. 물관리 관련법과 제도

나. 물관리 관련 조직(중앙단위)

(2) 통합물관리 일원화 추세와 효과

가. 최근의 제도 변화 - 통합물관리

나. 통합물관리의 효과

3) 국내외 통합물관리 정책 동향

(1) 국외 정책 동향

가. 이수 측면 유역 및 통합물관리 정책 동향

나. 치수 측면 유역 및 통합물관리 정책 동향

다. 환경 측면 유역 및 통합물관리 정책 동향

(2) 국내 정책 동향

가. 물관리 일원화 정책 동향

나. 이수 측면 유역 및 통합물관리 정책 동향

다. 치수 측면 유역 및 통합물관리 정책 동향

라. 환경 측면 유역 및 통합물관리 정책 동향

2. 통합물관리 기술 및 특허 분석

1) 국내외 통합물관리 기술 동향

(1) 이수 측면 기술 동향

(2) 치수 측면 기술 동향

(3) 환경 측면 기술 동향

가. 해외 기술 동향 및 시사점

나. 국내 기술 동향 및 기술개발 필요성

2) 국내외 통합물관리 분야 특허 및 논문 분석

(1) 국내외 특허 분석

가. 주요 국가별, 연도별 출원 동향

나. 주요 국가별 내･외국인 출원동향

다. 주요 출원인 분석

라. 세부기술별 특허동향

마. 세부기술별 주요 출원인 분석(중분류)

(2) 국내외 논문 분석

가. 국내외 연도별 논문 동향

나. 국내외 주요 저널 동향

다. 국내외 주요 저자 동향

제 3장 스마트 도시 물관리 시스템 기술 동향

1. 스마트워터그리드(SWG) 기술개발 동향

1) 스마트 물관리 기술 동향

(1) 스마트 물관리 개념

(2) 주요국의 스마트 물관리 기술 동향

(3) 스마트워터그리드 구현방안

2) 국내외 스마트워터그리드 시장 동향

(1) 세계 시장 동향

가. 시장규모

나. 기술분야별 시장규모

(2) 국내 사업화 동향

3) 국내외 스마트워터그리드 기술개발 동향

(1) 해외 연구동향 및 사례

가. 미국

나. 호주

다. 유럽 

라. 싱가포르

마. 이스라엘

(2) 국내 연구동향 및 사례

2. 도시 물관리 시스템 적용사례

1) 도시 물관리 시스템 관련 동향

(1) 도시 물관리 개념

(2) 최근 물관리 시스템 관련 기술 및 정책 동향

2) 국내외 도시 물관리 시스템 적용사례

(1) 도시 물공급 관련

가. PFS(Precipitation Forecasting System, K-water)

나. RWSS(Reservoir Water Supply System, K-water)

다. 물수지분석 시스템(한강홍수통제소)

라. 아리수통합정보센터(서울특별시)

마. 스마트워터그리드

(2) 도시 물재해 관련

가. 국내 사례

나. 국외 사례

(3) 도시 물환경 관련

가. 국내 사례

나. 국외 사례

(4) 정보제공 시스템

제 4장 상･하수도/지하수 현황

1. 상･하수도 현황 및 정책 동향

1) 국내외 상･하수도 현황

(1) 국내 상･하수도 관리 현황

가. 상수

나. 하수

(2) 해외 국가별 상･하수도 현황

가. 상수도 보급률 현황

나. 국가별 원수 특성 및 처리 방식 

다. 하수도 보급률 현황

라. 국가별 유입수 특성 및 처리 방식

2) 국내외 상･하수도 정책 동향

(1) 국내 상･하수도 정책 현황

가. 국가 상위 계획

나. 상수 정책

다. 하수도 정책

(2) 해외 상수도 정책 현황

가. 보급률이 높은 주요국 상수도 정책

나. 보급률이 낮은 주요국 상수도 정책

(3) 해외 하수도 정책 현황 

가. 보급률이 높은 주요국 하수도 정책

나. 보급률이 낮은 주요 국가 하수도 정책

다. 물부족 주요 국가 하수도 정책

(4) 시사점

가. 국내외 상수도 정책

나. 국내외 하수도 정책

3) 국내외 상･하수도 시장 동향

(1) 세계 상･하수도 시장 현황 및 전망

(2) 국내 상･하수도 시장 현황 및 전망

(3) 시사점

2. 지하수 현황 및 정책 방향

1) 수자원 및 지하수 현황

(1) 수자원 현황

가. 수자원 부존량

나. 물이용 현황

다. 수질 현황

(2) 지하수 현황

가. 지하수 부존량

나. 유출지하수 발생 현황

다. 지하수 수질

(3) 지하수의 주요 성분

(4) 국내 지하수 수질 관련 연구

2) 통합물관리에 부합하는 지하수 정책 방향

(1) 국내 물관리에서의 지하수 역할

가. 물자급률 제고에 기여할 대표적인 지역 수자원

나. 가뭄 대비 안정적 물공급이 가능한 비상수원

다. 하천 수질 및 수생태 건강성 회복을 위한 물순환 구성 요소

(2) 통합물관리에 부합하는 지하수 정책 방향

가. 국내 물관리 정책 변화

나. 국가물관리기본계획의 정책 기조

다. 국가물관리기조에 부합하는 지하수 정책방향

라. 지하수 정책목표 및 부문별 추진전략

제 5장 물 재이용/해수담수화 현황

1. 물 재이용 정책 및 시설 현황

1) 국내 물 재이용 정책 현황

(1) 물 재이용 기본계획 및 관리계획

가. 물 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 제정 과정

나. 물 재이용 기본계획 상 물 재이용 목표

다. 물 재이용 관리계획 수립 현황

(2) 수립 현황

(3) 물 재이용 계획 대비 이행현황

가. 이행현황 분석

나. 물 재이용 목표 달성률 개선방안

다. 달성률 저조 원인

2) 해외 물 재이용 정책 관련 사례

(1) 호주

(2) 일본

가. 재이용수에 관한 기준제정 경위 

나. 일본 물 재이용 국가 정책

다. 일본 물 재이용 적용 사례

(3) 유럽

가. 수자원 기본 지침 (EU Water Framework Directive, WFD)

나. 유럽의 물 청사진 (A Water Blueprint for Europe, 2012)

다. 유럽 수자원 혁신 파트너십 (European Innovation Partnership Water, EIP Water)

라. 경쟁력 있고 혁신적인 유럽의 물 재이용 분야에 대한 혁신 시연

(4) 미국

가. 미국의 물 재이용 개요

나. 물 재이용 행정체계 주요 고려사항

다. State 규제 프로그램

라. 인센티브 사례

3) 빗물/중수도/하수처리수 재이용 시설 설치･운영 현황

(1) 빗물이용시설

가. 연도별 시설 설치 현황

나. 시도별 시설 설치 현황

다. 건축물별 시설 설치 현황

라. 법적 의무/권장 대상 시설별 설치 현황

마. 법적 의무/권장 대상 시설별 이용량 현황

바. 용도별 시설 설치 현황

사. 빗물이용시설의 가동률 현황

아. 빗물이용시설 운영현황: 기존 설문 및 현장조사 사례

(2) 중수도

가. 연도별 시설 설치 현황

나. 규모별 시설 설치 현황

다. 법적 의무/비의무대상 시설별 시설 설치 현황

라. 용도별 시설 설치 현황

마. 이용률별 시설설치 현황

바. 시설용량 대비 이용률 분포 현황

사. 시도별 시설설치 현황

아. 건축물 용도별 시설설치 현황

자. 공장 업종별 시설 설치･운영 현황

차. 중수도 보급 확장을 위한 대상 분석

카. 중수도 운영현황: 기존 설문 및 현장조사 사례

(3) 하수 재이용수

2. 해수담수화 기술 동향과 개발 사례

1) 해수담수화 산업생태계 분석

(1) 해수담수화 산업 구성 및 특징

가. 산업의 구성

나. 산업의 특징

(2) PRO 및 MD(/MCr) 밸류체인별 특성 및 주요 업체

가. 제조 분야

나. 건설 분야(설계 및 시공)

다. 운영 부문

라. 기술개발(R&D)

(3) 해수담수화 시장 현황 및 전망

가. 해수담수화 시장규모

나. 지역별 시장 현황

다. 해수담수화 시장 전망

2) 국내외 해수담수화 플랜트 현황 및 사례

(1) 국내 현황 및 사례

가. 국내 현황

나. 국내 사례

(2) 국외 현황 및 사례

가. 세계 현황

나. 국외 사례

3) 국내외 해수담수화 신기술 동향

(1) 해수담수화 기술 동향

가. 기술개발 현황

나. 국외 기술개발 현황

다. 에너지 회수 기술 현황

라. 해수담수화 농축수 규제 및 처리 기술 현황

(2) 해수담수화 신기술 동향

가. 국외 PRO, FO, MD 기술 동향

나. 국내 신기술 동향

다. 극복해야 할 문제

4) 해수담수화 관련 논문 및 특허 분석

(1) 국제학회 동향

가. 해수담수화 논문발표 동향

나. 압력지연삼투(PRO) 논문발표 동향

다. 막증발(MD) 논문발표 동향

(2) 기술 특허 분석

가. 해수담수화 기술 동향

나. 압력지연삼투(PRO) 기술개발 현황

다. 막증발(MD) 기술개발 현황

5) 국내 해수담수화 관련 연구개발 인프라 분석

(1) 국토교통부연구단(GMVP)

가. GMVP 연구단

나. FOHC 연구단 

다. KORAE 연구단

(2) 정부출연연구소

가. 한국건설기술연구원

나. 한국과학기술연구원

다. 한국기계연구원

라. 한국화학연구원

(3) 해수담수화 관련 센터

가. 막여과 해수담수화 연구센터

나. 첨단막 분석 & 공정 연구센터

다. 해양환경관리공단

라. 국립수산과학원 한국해양자료센터

(4) 국내전문가 현황

(5) 해수담수화 R&D 추진 현황

제 Ⅱ편 분리막 응용분야별 기술 동향

제 1장 수처리용 분리막 기술 동향

1. 분리막 소재 기술개발 동향

1) 분리막 종류 및 특성

(1) 분리막 정의

(2) 분리막 분류

가. 분리성능에 따른 분류

나. 소재에 따른 분류

다. 형태에 따른 분류

(3) 기술의 원리

가. 정밀여과막, 한외여과막

나. 나노여과막, 역삼투막

2) 국내외 분리막 소재 기술 동향

(1) 분리막 소재 기술개발 이슈

가. 신규 분리막 소재 개발

나. 이차전지 분리막 개발

(2) 분리막 분야 주요 업체 동향

가. 국내외 업체 동향

나. 국내 중소기업 사례

(3) 국내외 주요 업체별 기술개발 동향

가. 해외 업체 동향

나. 국내 업체 동향

3) 분리막 소재 특허 동향

(1) 분리막 소재 특허 상 주요기술

(2) 세부분야별 특허 동향

가. 주요 기술별/국가별 특허 동향

나. 주요 기술별 출원인 동향

다. 수처리용 분리막 기술 분야 주요 출원인 동향

라. 기체 분리막 기술 분야 주요 출원인 동향

마. 고기능성 분리막 기술 분야 주요 출원인 동향

바. 이차전지용 분리막 기술 분야 주요 출원인 동향

(3) 분리막소재 분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술

(4) 최신 국내 특허기술 동향

2. 수처리용 분리막 기술 동향

1) 고분자 분리막 소재 기술 및 업체 동향

(1) 고분자 분리막 소재 기술 동향

가. 정밀여과막(MF) 소재

나. 한외여과막(UF) 소재

다. 나노여과막(NF) 및 역삼투막(RO) 소재

(2) 국내외 고분자 분리막 업체별 개발 동향

가. 해외 동향

나. 국내 동향

2) 세라믹 분리막 기술 동향

(1) 세라믹 분리막의 정의 및 원리

가. 정의 및 분류

나. 기술의 원리

(2) 국내외 세라믹 분리막 소재 연구개발 동향

가. 해외 연구개발 동향

나. 국내 연구개발 동향

(3) 국내외 세라믹 분리막 업체 동향

가. 해외 업체 동향

나. 국내 업체 동향

3) 해수담수화용 막증발법(MD) 기술 동향

(1) 주요 담수화 기술 및 적용사례

가. 증발법(Thermal desalination technologies)

나. 막 기반 담수화기술(Membrane desalination technologies)

다. 전하 기반 담수화기술(Charge-based desalination technologies) 

(2) 국내외 막증발법(MD) 동향 및 기술 현황

가. MD 기술의 정의 및 필요성

나. MD 개발 동향

다. 특허 동향

3. 무동력 중력식 수처리 분리막의 연구 및 개발

1) 국내외 연구개발 동향

(1) 연구의 필요성

가. 연구 개요

나. 연구 필요성

(2) 국내외 기술 동향

가. 국내 현황

나. 국외 현황

다. 관련 세계 최고수준(기관) 연구동향

2) 중공사 분리막 연구 및 개발

(1) 중공사 분리막 장비 설계 및 구축

(2) 중공사 분리막 고분자 및 유기 용매 최적화 연구

(3) 중공사 분리막 장비의 운전 조건 최적화 연구

(4) 중력식 막여과 공정 적용 평가

3) 지하수 처리를 위한 영가철 생성 분리막 개발

(1) 지하수 처리의 필요성

(2) 영가철 합성 방법

(3) 영가철 생성 전후의 분리막 특성 조사

가. 영가철 생성 전 PVDF-GO 분리막의 특성

나. 영가철 생성 후 PVDF-GO-nZVI 분리막의 특성

(4) 영가철 생성 분리막의 중력식 막여과 공정 적용 평가

제 2장 기체/이차전지용 분리막 기술 동향

1. 기체 분리용 분리막 기술개발 동향

1) 기체 분리막 원리 및 공정

(1) 원리 및 구분

(2) 분리막 소재

(3) 분리막 공정

2) 기체 분리용 고분자 분리막 연구 동향

(1) 고분자 분리막을 사용한 기체 분리

(2) 고분자 분리막의 종류

가. 셀룰로오스 아세테이트 막

나. 폴리이미드 막

다. 과불소계 고분자 막

라. 실록산 고분자 막

(3) 연구 동향

3) 이산화탄소 분리막 기술개발 동향

(1) 이산화탄소 포집･저장기술(CCS) 동향

가. 국내외 산업 동향

나. 국내외 기술 동향

(2) 국내외 이산화탄소 분리막 기술개발 동향

가. 국외 동향

나. 국내 동향

(3) 이산화탄소 분리막 소재별 연구 동향

가. 고분자 소재 분리막

나. 그래핀 기반 소재 분리막

다. 이온성 액체 분리막

라. 혼합매질막

2. 이차전지용 분리막 기술개발 동향

1) 리튬이온전지 산업 및 기술 동향

(1) 이차전지 정의 및 구조 

가. 정의

나. 구조 및 원리

(2) 리튬이온전지 산업 동향

(3) 리튬이온전지 기술 동향

(4) 리튬이온전지 핵심소재 동향

가. 양극활물질

나. 음극활물질

다. 분리막

라. 전해질

2) 이차전지 분리막 개발 동향

(1) 건식/습식 분리막의 특성 및 제조기술

가. 분류 

나. 제조기술

(2) 이차전지용 분리막 기술 현황

(3) 이차전지용 분리막 업체 현황

(4) 이차전지용 분리막 시장 전망

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