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환경기술

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목차

1. 개요

환경 기술은 환경 문제를 해결하고 지속 가능한 발전을 추구하기 위한 기술의 총칭이다. 환경 기술은 환경 부하를 줄이는 보전 기술, 이미 발생한 환경 변화에 대응하는 대응 기술, 환경 기술 개발 및 적용을 지원하는 주변 기술로 구성된다. 대기 오염, 수질 오염, 토양 오염 등 다양한 문제 영역에 적용되며, 정화 및 폐기물 관리, 지속 가능한 에너지, 에너지 절약, 지속 가능한 농업 분야에서 핵심적인 역할을 한다. 환경 기술 교육은 환경 공학, 환경 화학, 환경 기술 분야의 전문 인력을 양성하는 데 기여한다.

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환경기술
개요
광저우 톈허구의 교통 체증으로 인한 오염
광저우 톈허구의 교통 체증으로 인한 오염
분야응용 과학, 환경 과학, 공학
관련 학문생태학
지질학
화학
공학
환경 과학
정의
정의환경을 보호하고 자연 자원을 보존하기 위해 과학, 공학, 기술을 사용하는 것
목표
목표지속 가능한 개발
폐기물 관리 및 재활용
수질 정화 및 대기 정화
오염 제어
에너지 보존
자연 자원 보존
기술 분야
수질 관리하수 처리
정수 처리
수질 모니터링
대기 관리배출 제어 기술
대기 오염 모니터링
에너지 효율 시스템
폐기물 관리재활용 기술
매립 기술
폐기물 에너지화
유해 폐기물 처리
토양 및 지하수 복원생물학적 복원
화학적 복원
물리적 복원
소음 공해 제어방음벽
소음 감소 기술
환경 모니터링 및 평가환경 영향 평가
환경 감사
기타
주요 분야환경 모니터링
폐기물 처리
오염 방지
재생 에너지
같이 보기
관련 주제지속 가능한 엔지니어링
청정 기술
녹색 화학
환경 경제학
산업 생태학
환경 관리 시스템
생태 공학

2. 환경 기술의 구성

환경 기술은 크게 보전 기술, 대응 기술, 주변 기술로 분류할 수 있다.


  • '''보전 기술:''' 환경 부하를 줄이거나 억제하는 기술로, 에너지 절약 기술, 재활용 기술 등이 있다.
  • '''대응 기술:''' 이미 발생한 환경 변화에 대응하여 악영향을 최소화하는 기술로, 온난화에 대응한 새로운 농업 기술, 토양 오염에 대한 정화 기술 등이 있다.
  • '''주변 기술:''' 환경 보전 및 대응을 위한 환경 기술을 지원하는 주변 기술을 아우르는 기술이다. 환경 영향 평가 기술과 같이 각종 개별 기술, 산업계, 금융계, 공공 연구 기관뿐만 아니라 중앙 정치, 지방 자치 단체, 지역 주민 등이 관여하는 광범위한 네트워크와 같은 환경 문제를 해결하기 위한 사회 시스템/인프라 구축 등도 포함된다.

2. 1. 보전 기술

환경 보전 기술은 "환경 보전 기술" 등으로 불리며, 사람이 경제 활동이나 생활을 하는 과정에서 발생하는 환경 변화(환경 부하)를 아예 발생시키지 않거나, 줄이거나 억제하는 등의 방법으로 최소한으로 억제하는 기술을 의미한다.[10] 에너지 절약 기술, 재활용 기술 등이 포함된다.

'''에너지 절약'''은 전력 소비를 줄이기 위해 더 적은 양의 에너지를 필요로 하는 장치를 활용하는 것이다. 전력 사용을 줄이면 해당 전력을 공급하기 위해 화석 연료를 덜 태우게 된다. 또한 개인의 행동과 습관의 변화를 통해 에너지를 적게 사용하는 행위를 의미한다. 에너지 절약의 주요 강조점은 환경에서 에너지 낭비를 방지하여 에너지 가용성을 향상시키는 것이다. 에너지 절약의 주요 접근 방식 중 일부는 가능하다면 더 많은 에너지를 소비하는 장치를 사용하지 않는 것을 포함한다.

'''재활용'''과 관련하여, 고형 폐기물 관리는 도시/읍의 정부 또는 통치 기구가 수행하는 고형 폐기물의 정화, 소비, 재사용, 폐기 및 처리를 말한다.[5] 이는 불용성 고형 폐기물의 수집, 처리 및 폐기를 의미한다. 고형 폐기물은 산업, 기관, 상업 및 주거 활동과 관련이 있다. 가장 일반적인 고형 폐기물 관리 유형으로는 매립, 지렁이 퇴비화, 퇴비화, 재활용 및 소각 등이 있다.

'''전자 폐기물(e-waste) 재활용'''은 환경 문제에 대한 관심 증가와 전자 제품 폐기량 증가로 인해 상당한 기술 발전을 이루었다. 수동 분해를 포함하는 기존의 전자 폐기물 재활용 방법은 작업자를 유해 물질에 노출시키고 노동 집약적이었다. 최근 혁신은 안전과 효율성을 향상시키고 더 정확한 분리 및 귀중한 물질 회수를 가능하게 하는 자동화된 프로세스를 도입했다.[6] 현대 전자 폐기물 재활용 기술은 이제 자동화된 파쇄 및 고급 분류 기술을 활용하여 재활용을 위해 다양한 유형의 재료를 효과적으로 분리하는 데 도움을 준다. 이는 귀금속 회수율을 높일 뿐만 아니라 매립지로 향하는 폐기물 양을 줄여 환경 영향을 최소화한다.[7]

2. 2. 대응 기술

환경 문제 대응 기술은 이미 발생한 환경 변화에 대응하여, 사람이 사회생활에서 받는 악영향을 최소화하는 기술이다.

온난화에 대응한 새로운 농업 기술이나, 토양 오염에 대한 정화 기술 등이 포함된다.[1]

토양 정화는 토양 내 오염 물질을 제거하는 것으로, 인간과 생태계에 큰 위험을 초래하는 중금속, 살충제, 방사성 물질 등이 그 대상이다. 오염 물질에 따라 물리적, 화학적, 열적, 생물학적 정화 과정이 사용될 수 있다.

물 정화는 수원에 따라 다른 오염 물질을 처리한다. 표면수 오염은 주로 농업, 동물 및 산업 폐기물, 산성 광산 배수 등으로 발생한다.[2] 산업 폐기물 배출 증가로 인해 지속 가능한 물 솔루션에 대한 수요가 증가하면서 물 정화의 필요성이 커지고 있으며, 관련 시장은 2030년까지 196억달러로 성장할 것으로 예상된다.[3]

생물 정화는 미생물인 세균, 곰팡이, 식물 효소, 효모 등을 사용하여 유류 유출, 살충제, 중금속 등 환경 오염 물질을 중화하는 과정이다.[8] 생물 정화는 현장('in situ') 또는 현장 밖('ex situ')에서 수행될 수 있으며, 기후 조건, 오염 정도, 환경 조건에 따라 처리 기간이 달라진다.[9]

지속 가능한 농업은 농업 시스템, 생태계 및 지역 사회의 장기적인 건강과 생산성을 보장하면서 식량 안보를 확보하는 방식으로 기술을 활용한다.[15] 미국 국립 식량 농업 연구소(National Institute of Food and Agriculture, NIFA)는 농장 및 목장 관행, 해충 관리, 토양 보존, 수질/습지, 피복 작물, 작물/경관 다양성, 영양 관리 등 다양한 분야에서 지속 가능한 농업을 개선하기 위한 프로그램을 지원한다.[16]

2. 3. 주변 기술

환경 영향 평가 기술과 같이 각종 개별 기술, 산업계, 금융계, 공공 연구 기관뿐만 아니라 중앙 정치, 지방 자치 단체, 지역 주민 등이 관여하는 광범위한 네트워크와 같은 환경 문제를 해결하기 위한 사회 시스템/인프라 구축 등을 포함한다.

3. 문제 영역별 분류

환경 기술은 오염 물질 및 문제 영역에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.


  • 생활 환경
  • * 소음·진동

3. 1. 대기 오염

공기 정화는 공기 중의 오염 물질과 유해 물질을 제거하여 인간과 환경에 미치는 잠재적인 유해 영향을 줄이기 위해 사용되는 공정이다. 공기 정화 과정은 기계적 여과, 이온화, 활성탄 흡착, 광촉매 산화, 자외선 살균 조명과 같은 방법을 사용하여 수행될 수 있다.[17]

3. 2. 수질 오염

역삼투압 담수화 공장의 전경, 스페인


폐수 처리 기술, 수질 정화 기술 등이 포함된다.

3. 3. 토양 오염

토양 정화는 토양 내 오염 물질을 제거하는 것으로, 인간과 생태계에 큰 위험을 초래하는 중금속, 살충제, 방사성 물질 등이 그 예시이다.[1] 오염 물질에 따라 정화 과정은 물리적, 화학적, 열적 또는 생물학적일 수 있다. 환경 정화 기술에는 토양 정화 기술, 폐기물 매립 기술 등이 포함된다.

3. 4. 기타 오염

다이옥신, 석면, 방사능 오염 등 특정 오염 물질에 대한 처리 기술을 포함한다. 생활 환경의 소음·진동, 국소적 오염원인 석면 등이 있다.[17]

4. 주요 환경 기술

환경 기술은 정화, 지속 가능한 에너지, 컴퓨테이셔널 지속가능성, 지속가능한 농업 등으로 나뉜다.

온실 가스와 오염에 대한 우려로 화석 연료 사용에 대한 지속 가능한 대안을 모색하게 되었다. 온실 가스의 세계적 감축은 에너지 보존과 지속 가능한 발전을 모두 필요로 한다.

산업 및 운송 부문은 세계 에너지 수요의 대부분을 차지하므로, 이 두 부문에서 에너지 보존 및 효율성을 높이는 것이 중요하다. 전동기 (및 발전기) 기술과 같이 비용 효율적인 첨단 에너지 효율 기술을 적용하면, 화석 연료를 사용하여 전기를 생산할 때 배출되는 이산화 탄소 (CO2) 및 이산화 황 (SO2)의 양을 줄일 수 있다.

컴퓨테이셔널 지속가능성은 지속가능성 문제를 해결하기 위한 계산 및 정보 기술의 응용 분야이다.

지속 가능한 농업은 농업 시스템, 생태계 및 지역 사회의 장기적인 건강과 생산성을 보장하면서 식량 보호를 보장하는 방식으로 기술을 활용하는 농업 방식이다.

4. 1. 정화 및 폐기물 관리



정수

공기 정화는 공기 중의 오염 물질과 유해 물질을 제거하여 인간과 환경에 미치는 잠재적인 유해 영향을 줄이기 위해 사용되는 공정이다. 공기 정화 과정은 기계적 여과, 이온화, 활성탄 흡착, 광촉매 산화, 자외선 살균 조명과 같은 방법을 사용하여 수행될 수 있다.

하수 처리

환경 정화는 토양, 물 및 기타 매체에 있는 오염 물질이나 오염 물질을 제거하여 환경 질을 개선하는 과정이다. 주요 초점은 환경 내 유해 물질 감소이다. 환경 정화와 관련된 일부 영역에는 토양 오염, 유해 폐기물, 지하수 오염, 석유, 가스 및 화학 물질 유출이 있다. 환경 정화에는 토양, 물, 퇴적물 정화의 세 가지 유형이 있다.[1]

토양 정화는 토양 내 오염 물질을 제거하는 것으로, 인간과 생태계에 큰 위험을 초래한다. 중금속, 살충제, 방사성 물질 등이 그 예시이다. 오염 물질에 따라 정화 과정은 물리적, 화학적, 열적 또는 생물학적일 수 있다.

물은 필수적인 천연 자원이므로 물 정화는 가장 중요하다. 수원에 따라 다른 오염 물질이 존재한다. 표면수 오염은 주로 농업, 동물 및 산업 폐기물뿐만 아니라 산성 광산 배수수로 구성된다.[2] 산업 폐기물 배출 증가로 인해 지속 가능한 물 솔루션에 대한 수요가 증가하여 물 정화의 필요성이 높아졌다. 물 정화 시장은 2030년까지 196억달러로 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.[3]

퇴적물 정화는 오염된 퇴적물을 제거하는 것이다. 이는 추가 오염 물질이 관련되어 있어 토양 정화와 거의 유사하지만 종종 더 정교하다. 오염 물질을 줄이기 위해 물리적, 화학적 및 생물학적 공정을 사용할 수 있지만, 이러한 공정이 올바르게 실행되지 않으면 오염이 재발할 위험이 있다.[1][4]

고형 폐기물 관리는 도시/읍의 정부 또는 통치 기구가 수행하는 고형 폐기물의 정화, 소비, 재사용, 폐기 및 처리를 말한다.[5] 이는 불용성 고형 폐기물의 수집, 처리 및 폐기를 의미한다. 고형 폐기물은 산업, 기관, 상업 및 주거 활동과 관련이 있다. 유해 고형 폐기물은 부적절하게 폐기될 경우 곤충 및 설치류의 만연을 조장하여 질병 확산에 기여할 수 있다. 가장 일반적인 고형 폐기물 관리 유형으로는 매립, 지렁이 퇴비화, 퇴비화, 재활용 및 소각 등이 있다. 그러나 고형 폐기물 관리의 주요 장벽은 재활용과 관련된 높은 비용과 더 많은 오염을 유발할 위험이다.

전자 폐기물(e-waste) 재활용은 환경 문제에 대한 관심 증가와 전자 제품 폐기량 증가로 인해 기술 발전이 이루어졌다. 수동 분해를 포함하는 기존의 전자 폐기물 재활용 방법은 작업자를 유해 물질에 노출시키고 노동 집약적이었다. 최근 혁신은 안전과 효율성을 향상시키고 더 정확한 분리 및 귀중한 물질 회수를 가능하게 하는 자동화된 프로세스를 도입했다.[6]

현대 전자 폐기물 재활용 기술은 자동화된 파쇄 및 고급 분류 기술을 활용하여 재활용을 위해 다양한 유형의 재료를 효과적으로 분리한다. 이는 귀금속 회수율을 높일 뿐만 아니라 매립지로 향하는 폐기물 양을 줄여 환경 영향을 최소화한다. 또한, 생분해성 전자에 대한 연구는 환경에서 더 자연스럽게 분해될 수 있는 전자를 개발하여 미래의 전자 폐기물을 줄이는 것을 목표로 한다.[7]

이러한 발전은 물질의 수명이 연장되고 환경 영향이 현저히 최소화되는 순환 경제로의 전환을 지원한다.

생물 정화는 미생물인 세균, 곰팡이, 식물 효소, 효모 등을 사용하여 환경에 있을 수 있는 유해한 오염 물질을 중화하는 과정이다. 이는 유류 유출, 살충제, 중금속 및 기타 오염 물질을 포함한 다양한 환경 위험을 완화하는 데 도움이 될 수 있다.[8] 생물 정화는 현장('in situ') 또는 현장 밖('ex situ')에서 수행될 수 있으며, 기후가 너무 추울 경우 종종 필요하다. 생물 정화 기간에 영향을 미치는 요인으로는 오염 정도, 환경 조건, 그리고 몇 달에서 몇 년에 이르는 기간 등이 있다.[9]

  • 생물 여과
  • 생물 반응기
  • 생물 복원
  • 퇴비 화장실
  • 해수 담수화
  • 열 탈중합
  • 열분해

4. 2. 지속 가능한 에너지

미국 미주리 주 세인트루이스에 있는 탄소 배출량 제로 오피스 빌딩 시제품인 Net Zero Court


화석 연료 사용에 대한 우려로 인해, 오염과 온실 가스 배출을 줄이기 위한 지속 가능한 대안을 모색하게 되었다. 이를 위해 에너지 보존과 지속 가능한 발전이 모두 필요하다. 산업 및 운송 부문은 세계 에너지 수요의 대부분을 차지하므로, 이 두 부문에서 에너지 보존 및 효율성을 높이는 것이 중요하다. 전동기 및 발전기 기술과 같이 비용 효율적인 첨단 에너지 효율 기술을 적용하면, 화석 연료를 사용하여 전기를 생산할 때 배출되는 이산화 탄소 (CO2) 및 이산화 황 (SO2)의 양을 줄일 수 있다.

재생 가능 에너지는 쉽게 보충할 수 있는 에너지이다. 태양, 바람 등 자연에서 생산될 수 있는 에너지를 말하며, 시간이 지남에 따라 자연적으로 재생되고 고갈되지 않는다. 주요 재생 가능 에너지원으로는 태양광 발전, 풍력 발전, 수력 발전, 유기 물질을 연소하여 생성되는 바이오에너지가 있다.

에너지 절약은 전력 소비를 줄이기 위해 더 적은 양의 에너지를 필요로 하는 장치를 활용하거나, 개인의 행동과 습관 변화를 통해 에너지를 적게 사용하는 것을 의미한다.

eGain 예측은 예측 기술을 사용하여 건물의 미래 날씨가 미치는 영향을 예측하는 방법이다.[13] 이 기술은 불필요한 열 사용을 제거하여 에너지 소비와 온실 가스 배출을 줄인다.[14]

4. 2. 1. 재생 에너지 혁신

기술과 지속 가능성의 교차점은 재생 에너지 시스템의 효율성을 향상시키는 것을 목표로 하는 혁신적인 솔루션으로 이어졌다. 이러한 혁신 중 하나는 에너지 생산을 극대화하기 위한 풍력 및 태양광 발전의 통합이다. 위뇌올과 같은 회사는 동일한 플랫폼에서 태양광 패널과 풍력 터빈을 결합하는 기술을 개척하고 있으며, 이는 공간이 제한된 도시 환경에 특히 유리하다. 이 하이브리드 시스템은 공간을 절약할 뿐만 아니라 태양 에너지와 풍력 에너지 가용성의 상호 보완적인 특성을 활용하여 에너지 생산량을 증가시킨다.[11]

해상 풍력 기술의 발전은 풍력 에너지의 생존 가능성과 효율성을 크게 향상시켰다. 현대 해상 풍력 터빈은 구조 설계 및 공기역학의 개선을 특징으로 하며, 이는 에너지 포집을 향상시키고 비용을 절감한다. 이러한 터빈은 다양한 해양 환경에 더 잘 적응할 수 있으며, 위치에 대한 더 큰 유연성을 허용하고 시각적인 공해를 잠재적으로 줄인다. 예를 들어, 부유식 풍력 터빈은 더 깊은 수역에 배치할 수 있는 텐션 레그 플랫폼과 스파 부이를 사용하여 풍력 에너지 생산 가능 구역을 크게 확장한다.[12]

이러한 혁신은 개별 재생 기술의 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 보다 탄력적이고 지속 가능한 에너지 그리드에 기여한다. 재생 에너지 자원의 통합 및 효율성을 최적화함으로써, 이러한 기술은 지속 가능한 에너지 미래로의 전환에 중요한 역할을 한다.

4. 3. 에너지 절약

에너지 절약은 전력 소비를 줄이기 위해 더 적은 양의 에너지를 필요로 하는 장치를 활용하는 것이다. 전력 사용을 줄이면 해당 전력을 공급하기 위해 화석 연료를 덜 태우게 된다. 또한 개인의 행동과 습관 변화를 통해 에너지를 적게 사용하는 행위를 의미한다. 에너지 절약의 주요 강조점은 환경에서 에너지 낭비를 방지하여 에너지 가용성을 향상시키는 것이다. 에너지 절약의 주요 접근 방식 중 일부는 가능하다면 더 많은 에너지를 소비하는 장치를 사용하지 않는 것을 포함한다.

4. 4. 컴퓨테이셔널 지속가능성

컴퓨테이셔널 지속가능성은 지속가능성 문제를 해결하기 위한 계산 및 정보 기술의 응용 분야이다.

4. 5. 지속 가능한 농업

지속 가능한 농업은 농업 시스템, 생태계 및 지역 사회의 장기적인 건강과 생산성을 보장하면서 식량 보호를 보장하는 방식으로 기술을 활용하는 농업 방식이다. 역사적으로 기술 발전은 농업 생산성을 향상시키고 육체 노동을 줄이는 데 크게 기여했다.[15]

미국 국립 식량 농업 연구소(National Institute of Food and Agriculture, NIFA)는 다음을 목표로 하는 자금 지원 프로그램을 통해 지속 가능한 농업을 개선한다.

  • 인류의 식량 및 섬유 요구 사항 충족
  • 환경 질 개선
  • 농업 경제에 필수적인 천연 자원 보존
  • 비재생 자원과 농장 자원의 최적 활용
  • 적절한 천연 생물학적 주기 및 제어 통합
  • 농장 운영의 경제적 생존력 유지
  • 농부와 사회 전체의 삶의 질 향상


NIFA는 농장 및 목장 관행, 해충 관리, 교대 방목, 토양 보존, 수질/습지, 피복 작물, 작물/경관 다양성, 영양 관리, 농림 복합 및 대체 마케팅을 개선하고자 한다.[16]

5. 환경 기술 교육

환경 기술 분야의 전문 인력을 양성하기 위한 교육 프로그램에는 다음 세 가지 유형이 있다.


  • '''환경 공학''' 과정은 토목 공학적 접근 방식을 지향하며, 환경과 조화를 이루거나 환경을 보호하기 위해 구조물과 지형을 건설하는 데 중점을 둔다.
  • '''환경 화학''', ''지속 가능한 화학'' 또는 ''환경 화학 공학'' 과정은 환경 내 화학 물질의 영향(긍정적, 부정적)을 이해하는 데 중점을 둔다. 이러한 과정은 광산 과정 오염 물질에 초점을 맞출 수 있으며, 일반적으로 생화학적 과정도 다룬다.
  • '''환경 기술''' 과정은 전자, 전기 또는 전기 기술 분야의 졸업생을 배출하는 것을 목표로 하며, 재생 에너지원으로부터의 에너지 생산을 모니터링하고 관리하며, 새로운 에너지 생산 기술을 개발하는 것을 포함하여 환경 영향을 모니터링, 측정, 모델링 및 제어할 수 있는 장치 및 인공물을 개발할 수 있도록 한다.

참조

[1] 웹사이트 What Are the 3 Main Types of Site Remediation? https://www.ancoenv.[...] 2024-04-25
[2] 웹사이트 The main three types of environmental remediation and reclamation - Anderson Engineering https://www.anderson[...] 2024-04-25
[3] 간행물 Industrial Wastewater Treatment Market to Reach US$ 19.6 Billion by 2030, Driven by Stringent Environmental Regulations and Growing Demand for Sustainable Water Management Solutions {{!}} According to RationalStat https://www.globenew[...] 2024-04-25
[4] 웹사이트 Sediment Remediation • EnvGuide https://us.envguide.[...] 2024-04-25
[5] 웹사이트 Urban Waste Management http://documents1.wo[...] 2009-06-16
[6] 웹사이트 Advancements in E-Waste Recycling Techniques https://www.sustaina[...] Sustainable Review 2023-04-22
[7] 웹사이트 10 Breakthrough Technologies 2024 https://www.technolo[...] MIT Technology Review 2023-04-22
[8] 웹사이트 What is Bioremediation https://www.hawaii.e[...] 2024-04-27
[9] 웹사이트 What Is Bioremediation, and How Does It Work (With Examples)? https://www.investop[...] 2024-04-27
[10] 논문 '"Green" Technology and Ecologically Unequal Exchange: The Environmental and Social Consequences of Ecological Modernization in the World-System' http://jwsr.pitt.edu[...]
[11] 논문 Five energy innovations revolutionizing the developing world http://dx.doi.org/10[...] 2016-05-14
[12] 논문 A Review of Recent Advancements in Offshore Wind Turbine Technology 2022-01-14
[13] 서적 Climate and Building Energy Management 1990/91
[14] 특허 Comfort control system incorporating weather forecast data and a method for operating such a system http://ip.com/patent[...]
[15] 웹사이트 The Role of Technology in Sustainable Agriculture {{!}} Radcliffe's IPM World Textbook https://ipmworld.umn[...] 2024-04-26
[16] 웹사이트 Sustainable Agriculture Programs {{!}} NIFA https://www.nifa.usd[...] 2024-04-27
[17] 문서 環境技術の格差と移転 http://www.murc.jp/r[...]


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