2조.

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 안개형 분무식 장치(Fog Cannon)과 IOT기술을 접목한 스마트 비산먼지 발생저감 기술

영문 : Smart scattering dust reduction technology combined Fog cannon and IOT

과제 팀명

2조

지도교수

문영일 교수님

개발기간

2020년 3월 ~ 2020년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 김*현(팀장)

서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 정*은

서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 조*민

서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 이*수

서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 남*송

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

비산먼지 발생저감을 위해 행하는 수많은 방법 중에 우리는 ‘안개형 분무식 장치(Fog Cannon)’를 ‘사물인터넷(IOT:Internet of Things)’과 결합하여 적절한 시간과 장소에서 자동으로 기계를 운용할 수 있도록 한다.

개발 과제의 배경

많은 건설현장에서는 환경문제, 민원과 관련하여 비산먼지 저감 조치를 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 이를 위해 ‘비산먼지 발생사업 신고’ 를 기점으로, 세륜기 운영, 방진벽 설치, 살수차 운영, 야적물질의 방진덮개 설치, 건설장비의 자동덮개 활성화 등 다양한 저감장치들이 운영되고 계획되어지고 있다. 이 때 비산먼지 저감을 위해 ‘안개형 분무식 장치(Fog Cannon)’가 현재 상용되어 지고 있으며 지속 개발 중에 있다. 최근에는 간이식, 이동식 저감장치라 하여 고정된 곳에서만의 살수가 아닌, 비산먼지가 많이 있는 장소를 선택해 저감을 시키는 방법 또한 상용되어 지는 중이다. 하지만 이는, 사용자가 직접 설치 및 작동을 해야한다는 점에서 효율성에 관한 문제가 제고될 수 있다. 또한 건설현장에서 이 저감장치의 원활한 작동을 위해 인원을 따로 고용 및 배치함에도 비용과 효율에 관하여 문제가 될 수도 있음이 분명하다.

개발 과제의 목표 및 내용

우리 2조는 ‘안개형 분무식 장치(Fog Cannon)’에 대기중 비산먼지 측정센서를 결합하여 일정수치 이상으로 올라가면 자동으로 기계가 운용하게 되도록 계획하고 있다. 더 나아가 센서를 스마트폰과 연결하여 직접 사용자가 어느 곳에서든 기계를 운용할 수 있도록 계획하고 있다. 이에 따른 우리 조의 목표룰 정리해보면 아래와 같다. 
 1. Iot기술을 접목하기 위한, 저감장치(Fog cannon)과 비산먼지 측정센서의 연결
 2. 사용자가 대기의 상황을 알아 볼 수 있도록, 스마트폰과 센서를 연결함
 3. 사용자가 기계를 어느곳에서는 운용할 수 있도록, 스마트폰과 기계를 연결함

IOT(Internet of Things)란? 사물에 센서를 부착해 실시간으로 데이터를 인터넷으로 주고받는 기술이나 환경을 일컫는다. 4차산업기술의 발달이 급증하는 요즘, 토목공사에서도 사물인터넷(IOT:Internet of Things)를 이용한 여러 가지 개발할 수 있는 기술이 존재한다. 우리 2조는 토목공사에 발생되는 비산먼지에 관한 문제를 해결하기위해 먼지 저감장치와 센서 그리고 현대의 스마트폰을 이용하여 언제 어디서든 공사현장의 비산먼지 현황데이터를 실시간으로 받아 자동으로 그리고 원격으로 저감장치를 운용할 수 있도록 하는 방향으로 비산먼지 문제를 해결하려고 한다. 여기서 사용할 비산먼지 저감장치로는 Fog cannon이 있다. Fog cannon 또는 Cooling Fog라고도 불리는 이 장치는 미세먼지 크기와 비슷한 물방울들을 만들어 낼 수가 있는데, 일반적으로 내리는 빗방울들의 크기는 약 2000~6000로 슬립 스트림 효과로 인해 미세먼지를 흡수하지 못하고 오히려 땅에 가라 앉아있는 먼지를 건드려 더 많은 비산 먼지를 발생 시킬 수 있습니다. 하지만 Fog cannon이 발생시킨 미세먼지 크기의 물방울은 슬립 스트림 효과가 거의 발생하지 않으므로 대기중의 미세먼지를 달라붙게하고 미세먼지가 붙은 물방울은 대기중에서 땅으로 떨어지며 대기에 있는 미세먼지를 제거하는 방법이다. 이 장치의 저감 적용 범위는 기계마다 다르지만 최대 200m로 보고 생성된 물방울의 크기가 매우 작음으로 인해 대기중에서 오랫동안 멀리 날아갈 수 있기 때문에 적용범위는 이것보다 더 넓을것으로 판단된다.

<그림 1>. 물방울 크기에 따른 슬립스트림 효과 및 먼지 흡입력

하지만 이 장치는 현재 사람이 수동으로 조종해야하는 한계점이 있다. 이 문제를 해결하기 위해 공사현장 주변에 비산먼지 센서를 설치하고 이 센서로부터 각 지점의 대기 현황 데이터를 실시간으로 받으며 해당센서의 결과로 일정 먼지농도 이상으로 올라갈 경우 Fog cannon이 해당 센서가 있는 곳을 향해 먼지 저감을 자동으로 수행하도록 할 생각이다. 위의 목표가 성공하면 더 나아가 토목공사 현장뿐 아니라 현재에 문제가 되고 있는 것 중 하나인 미세먼지를 줄이는데 이용할 수 있다고 생각하여, 저감장치와 기상정보 데이터를 이용하여 대기의 문제를 해결할 수 있다고 생각한다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

전 세계적인 기술현황

안개형 분무식 장치(Fog Cannon) : 현재 포그캐논은 우리도 모르는 사이에 일상에서 많은 부분에 사용중이다. 예를 들어 분무식 장치의 이점을 살려 식물원의 온도와 습도 조절 및 가습효과에도 사용중에 있고, 정수장의 악취 냄새를 제거 하기 위해 사용되기도 한다. 또한 차량의 소독을 위해 사용되기도 한다. 심지어는 집안이나 상점의 도둑을 내쫓기 위해서도 사용이 되어지고 있다. 이렇듯 현재 포그캐논은 여러 방면에서 사용중에 있는데 우리 2조는 공사현장에서 비산먼지제거를 위해 사용되는 것에 초점을 맞추었다. 아래는 실제 해외에서 설치되어 사용되고있는 사진이다.

사물인터넷(IOT:Internet of Things) : 사물인터넷은 사물에 센서를 부착해 실시간으로 데이터를 인터넷으로 주고받는 기술이나 환경을 일컫는다. 지금도 인터넷에 연결된 사물은 주변에서 적잖게 볼 수 있다. 하지만 사물인터넷이 여는 세상은 이와 다르다. 지금까진 인터넷에 연결된 기기들이 정보를 주고받으려면 인간의 ‘조작’이 개입돼야 했다. 사물인터넷 시대가 열리면 인터넷에 연결된 기기는 사람의 도움 없이 서로 알아서 정보를 주고 받으며 대화를 나눌 수 있다. 블루투스나 근거리무선통신(NFC), 센서데이터, 네트워크가 이들의 자율적인 소통을 돕는 기술이 된다.

특허조사 및 특허 전략 분석

내용

기술 로드맵

 기술 개발의 최종 점검 방법으로는 우선 현장 주위 4방향에 비산먼지 센서를 설치한다. 그 센서는 각 지점 대기 현황 데이터를 실시간으로 받게 되며 그 센서와 Fog cannon을 연결한다. 그래서 일정 이상의 먼지농도를 측정하게 되면 자동으로 센서가 있는 곳을 향하여 작동하는지 여부를 파악하고. 비산먼지 감소량을 측정할 예정이다. 또한 사용자는 거리에 상관없이 Fog cannon의 정보와 비산먼지 측정센서 데이터를 휴대폰으로 정보를 실시간으로 받을 수 있는가에 대해서 점검 할 예정이다. 최종 점검 방법에서 Fog cannon의 적용범위에 대해 신경쓰지 않는 이유는 이 기술을 현장에 적용한다면, 실제 Fog cannon의 분사거리는 평균 약 100m이며 그에따른 효과적용 범위는 약 3만㎡ 이다. 실제로 사용할 경우 공사현장이 이 범위를 넘어갈 경우 해당기기를 하나 더 운용하여 효과적인 비산먼지 감소를 기대할 수 있다. 하지만 대형공사현장면적이 1만㎡ 임을 감안하면 해당기기 한대로도 충분히 공사현장의 환경을 만족시킬 수 있다고 판단되기 때문이다.

시장상황에 대한 분석

경쟁제품 조사 비교

내용

마케팅 전략 제시

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

내용

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

2조.

목차