https://capstone.uos.ac.kr/env/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=Env1-6env wiki - 사용자 기여 [ko]2026-06-07T15:46:31Z사용자 기여MediaWiki 1.28.2https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1087101분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:35:41Z<p>Env1-6: /* 개념설계안 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
경쟁제품 조사 비교<br />
<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
<br />
평가<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대평가.png]]<br />
<br />
===향후계획===<br />
<br />
시범 적용 후 자치구 특성에 따라 이물질 양 및 청소 주기를 조정하여 개선 적용<br />
<br />
빗물받이에 설치된 디바이스를 토대로 빗물받이 상태와 위치가 기록된 빗물받이 지도를 보고 실시간으로 모니터링 가능하도록 함<br />
<br />
스마트 빗물받이 시스템에서 나아가 스마트 시티로의 확장 가능함<br />
<br />
현재는 와이파이를 통해 데이터를 전송하지만, 차후 유심을 장착해 LTE 방식으로 데이터를 전송하여 외부 통신 상태에 영향을 받지 않게 함<br />
<br />
현재 센서에는 방수 방진 기술이 적용되어 있지 않지만, IP68을 적용해 방수 방진에서 최고 등급 적용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1087001분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:34:20Z<p>Env1-6: /* 제품의 요구사항 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
경쟁제품 조사 비교<br />
<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
<br />
평가<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대평가.png]]<br />
<br />
===향후계획===<br />
<br />
시범 적용 후 자치구 특성에 따라 이물질 양 및 청소 주기를 조정하여 개선 적용<br />
<br />
빗물받이에 설치된 디바이스를 토대로 빗물받이 상태와 위치가 기록된 빗물받이 지도를 보고 실시간으로 모니터링 가능하도록 함<br />
<br />
스마트 빗물받이 시스템에서 나아가 스마트 시티로의 확장 가능함<br />
<br />
현재는 와이파이를 통해 데이터를 전송하지만, 차후 유심을 장착해 LTE 방식으로 데이터를 전송하여 외부 통신 상태에 영향을 받지 않게 함<br />
<br />
현재 센서에는 방수 방진 기술이 적용되어 있지 않지만, IP68을 적용해 방수 방진에서 최고 등급 적용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1086901분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:34:02Z<p>Env1-6: /* 시장상황에 대한 분석 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
경쟁제품 조사 비교<br />
<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
<br />
평가<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대평가.png]]<br />
<br />
===향후계획===<br />
<br />
시범 적용 후 자치구 특성에 따라 이물질 양 및 청소 주기를 조정하여 개선 적용<br />
<br />
빗물받이에 설치된 디바이스를 토대로 빗물받이 상태와 위치가 기록된 빗물받이 지도를 보고 실시간으로 모니터링 가능하도록 함<br />
<br />
스마트 빗물받이 시스템에서 나아가 스마트 시티로의 확장 가능함<br />
<br />
현재는 와이파이를 통해 데이터를 전송하지만, 차후 유심을 장착해 LTE 방식으로 데이터를 전송하여 외부 통신 상태에 영향을 받지 않게 함<br />
<br />
현재 센서에는 방수 방진 기술이 적용되어 있지 않지만, IP68을 적용해 방수 방진에서 최고 등급 적용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1086801분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:33:46Z<p>Env1-6: /* 설계 사양 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
<br />
평가<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대평가.png]]<br />
<br />
===향후계획===<br />
<br />
시범 적용 후 자치구 특성에 따라 이물질 양 및 청소 주기를 조정하여 개선 적용<br />
<br />
빗물받이에 설치된 디바이스를 토대로 빗물받이 상태와 위치가 기록된 빗물받이 지도를 보고 실시간으로 모니터링 가능하도록 함<br />
<br />
스마트 빗물받이 시스템에서 나아가 스마트 시티로의 확장 가능함<br />
<br />
현재는 와이파이를 통해 데이터를 전송하지만, 차후 유심을 장착해 LTE 방식으로 데이터를 전송하여 외부 통신 상태에 영향을 받지 않게 함<br />
<br />
현재 센서에는 방수 방진 기술이 적용되어 있지 않지만, IP68을 적용해 방수 방진에서 최고 등급 적용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1086701분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:33:30Z<p>Env1-6: /* 포스터 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
<br />
평가<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대평가.png]]<br />
<br />
===향후계획===<br />
<br />
시범 적용 후 자치구 특성에 따라 이물질 양 및 청소 주기를 조정하여 개선 적용<br />
<br />
빗물받이에 설치된 디바이스를 토대로 빗물받이 상태와 위치가 기록된 빗물받이 지도를 보고 실시간으로 모니터링 가능하도록 함<br />
<br />
스마트 빗물받이 시스템에서 나아가 스마트 시티로의 확장 가능함<br />
<br />
현재는 와이파이를 통해 데이터를 전송하지만, 차후 유심을 장착해 LTE 방식으로 데이터를 전송하여 외부 통신 상태에 영향을 받지 않게 함<br />
<br />
현재 센서에는 방수 방진 기술이 적용되어 있지 않지만, IP68을 적용해 방수 방진에서 최고 등급 적용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1086601분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:33:10Z<p>Env1-6: /* 특허 출원 내용 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
<br />
평가<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대평가.png]]<br />
<br />
===향후계획===<br />
<br />
시범 적용 후 자치구 특성에 따라 이물질 양 및 청소 주기를 조정하여 개선 적용<br />
<br />
빗물받이에 설치된 디바이스를 토대로 빗물받이 상태와 위치가 기록된 빗물받이 지도를 보고 실시간으로 모니터링 가능하도록 함<br />
<br />
스마트 빗물받이 시스템에서 나아가 스마트 시티로의 확장 가능함<br />
<br />
현재는 와이파이를 통해 데이터를 전송하지만, 차후 유심을 장착해 LTE 방식으로 데이터를 전송하여 외부 통신 상태에 영향을 받지 않게 함<br />
<br />
현재 센서에는 방수 방진 기술이 적용되어 있지 않지만, IP68을 적용해 방수 방진에서 최고 등급 적용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1086501분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:33:01Z<p>Env1-6: /* 향후계획 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
<br />
평가<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대평가.png]]<br />
<br />
===향후계획===<br />
<br />
시범 적용 후 자치구 특성에 따라 이물질 양 및 청소 주기를 조정하여 개선 적용<br />
<br />
빗물받이에 설치된 디바이스를 토대로 빗물받이 상태와 위치가 기록된 빗물받이 지도를 보고 실시간으로 모니터링 가능하도록 함<br />
<br />
스마트 빗물받이 시스템에서 나아가 스마트 시티로의 확장 가능함<br />
<br />
현재는 와이파이를 통해 데이터를 전송하지만, 차후 유심을 장착해 LTE 방식으로 데이터를 전송하여 외부 통신 상태에 영향을 받지 않게 함<br />
<br />
현재 센서에는 방수 방진 기술이 적용되어 있지 않지만, IP68을 적용해 방수 방진에서 최고 등급 적용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1086401분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:32:33Z<p>Env1-6: /* 완료작품의 평가 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
<br />
평가<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대평가.png]]<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%ED%8F%89%EA%B0%80.png&diff=10863파일:떡잎방범대평가.png2023-12-17T13:32:20Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1086201분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:32:10Z<p>Env1-6: /* 관련사업비 내역서 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
<br />
사업비 내역서<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대사업비.png]]<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%82%AC%EC%97%85%EB%B9%84.png&diff=10861파일:떡잎방범대사업비.png2023-12-17T13:31:52Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1086001분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:31:27Z<p>Env1-6: /* 포스터 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
<br />
포스터<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대포스터.png]]<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%ED%8F%AC%EC%8A%A4%ED%84%B0.png&diff=10858파일:떡잎방범대포스터.png2023-12-17T13:30:51Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1085701분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:30:36Z<p>Env1-6: /* 프로토타입 사진 혹은 작동 장면 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
<br />
프로토타입<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대프로토.png]]<br />
<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%ED%94%84%EB%A1%9C%ED%86%A0.png&diff=10856파일:떡잎방범대프로토.png2023-12-17T13:30:21Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1085501분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:24:55Z<p>Env1-6: /* 지도교수 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오*경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1085401분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:24:43Z<p>Env1-6: /* 구성원 소개 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 고*림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20178900** 임*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 김*현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1085301분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:24:05Z<p>Env1-6: /* 프로토타입 사진 혹은 작동 장면 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1085001분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:22:14Z<p>Env1-6: /* 상세설계 내용 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
<br />
침수방지 스마트 빗물받이 시스템의 운영<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대운영도.png]]<br />
<br />
소프트웨어 설계<br />
<br />
초음파 센서와 수위감지 센서로 측정한 데이터를 와이파이를 통해 클라우드로<br />
전송<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대코드.png]]<br />
<br />
블링크 설계<br />
<br />
초음파 센서로 측정된 데이터를 받아 일정 기준(본 설계에서는 초음파 센서와<br />
이물질 거리 5cm)이하로 떨어지면 알림을 전송하고 알람이 작동하도록 설계<br />
<br />
이물질까지의 거리로 이물질의 양을 추정하고 데이터를 기록하여 차트로 나타내<br />
보다 정확한 데이터와 변화 추이를 관찰할 수 있음<br />
<br />
해당 디바이스의 위치가 어딘지 지도를 통해 위치와 상태를 파악하여 대응할 수<br />
있음<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대블링크.png]]<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EB%B8%94%EB%A7%81%ED%81%AC.png&diff=10848파일:떡잎방범대블링크.png2023-12-17T13:21:12Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%BD%94%EB%93%9C.png&diff=10847파일:떡잎방범대코드.png2023-12-17T13:18:38Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%9A%B4%EC%98%81%EB%8F%84.png&diff=10846파일:떡잎방범대운영도.png2023-12-17T13:16:03Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1084501분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:14:45Z<p>Env1-6: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
<br />
빗물받이로 유입되는 이물질의 양 계산<br />
<br />
• 국내 하루 평균 담배 판매량은 1억 7,200만 개비. 이 중 7.25%인 12,466,968개의 담배<br />
꽁초가 매일 길거리에 무단투기 되는 것으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준, 대한민국 총 인구수는 51,836,239명으로 집계.<br />
<br />
• 대한민국 2020년 흡연율은 20.6%로 집계되었으므로, 대한민국의 흡연자 수는 약<br />
10,678,265명으로 추정.<br />
<br />
• 2020년 기준 서울특별시의 총 인구수는 9,617,795명, 흡연율은 15.5%로 집계됨.<br />
<br />
• 따라서, 서울특별시의 흡연자 수는 약 1,596,554명으로 추정.<br />
<br />
• 즉, 대한민국 흡연자에 대한 서울특별시의 흡연자 비율은 약 14.95%이고, 서울특별시<br />
에서 무단투기 되는 담배꽁초는 전체 담배꽁초의 15%정도를 차지할 것으로 예측.<br />
<br />
• 이를 바탕으로 서울특별시에서 하루에 버려지는 담배꽁초는 약 1,870,045개로 추정.<br />
<br />
• 서울특별시의 빗물받이는 총 557,553개로 빗물받이 한 곳에 버려지는 담배꽁초는 하루<br />
에 약 3.35개.<br />
<br />
• 번화가의 경우 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수는 3.35보다 훨씬 많을 것이기에,<br />
본 설계에서는 여유율을 고려하여 하루 평균 빗물받이에 버려지는 담배꽁초의 수의<br />
약 10배에 해당하는 30개를 기준으로 계산<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 이물질의 부피 계산<br />
<br />
• 담배꽁초는 종이와 담뱃잎을 제외한 필터가 대부분이기에 담배필터의 부피를 통<br />
해 담배꽁초 부피 계산.<br />
<br />
• 대부분의 담배 필터 크기는 길이 84mm, 직경 8mm로 되어 있고, 흔히 슬림담배<br />
로 불리는 필터의 크기는 직경 4.5mm에 길이가 100mm.<br />
<br />
• 2021년 기준 에쎄는 담배 시장 점유율 약 29.7%, 슬림 담배 시장 점유율 약 81%<br />
를 차지. 따라서 2021년 기준 슬림 담배의 시장 점유율은 약 36.7%.<br />
<br />
• 하루에 약 20개의 담배는 대표적인 필터의 크기, 10개는 슬림 필터의 크기로 계<br />
산하게 되면, 일반적인 담배 필터의 부피는 약 4,200mm3이고, 슬림 담배 필터의<br />
부피는 약 1,600mm3 로 구할 수 있음.<br />
<br />
• 따라서 번화가에서 빗물받이 한 곳에 하루 최대 버려지는 담배꽁초의 총 부피는<br />
100,000mm3로 약 0.1L이고, 평균적으로는 0.01L의 담배꽁초가 버려짐.<br />
<br />
• 담배가 이물질의 70%를 차지하기에 하루 평균 빗물받이에 버려지는 이물질의 양<br />
은 약 0.0143L.<br />
<br />
이론적 계산을 통한 초음파센서 설계<br />
<br />
• 빗물받이 내에 설치되는 거름망이 수용할 수 있는 이물질의 부피는 거름망의 부<br />
피를 통해 구할 수 있음<br />
<br />
• 거름망은 한 변의 길이가 15cm인 직각삼각형을 밑면으로 하는 높이 40cm의 삼<br />
각기둥 형태를 취하고 있음<br />
<br />
• 따라서, 거름망의 부피는 4500𝑐𝑚3 = 4.5L<br />
<br />
• 초음파센서로 측정했을 때 거름망 부피의 약 50%가 이물질로 채워졌을 때 관리<br />
자에게 알람을 보내는 시스템을 설계<br />
<br />
• 이물질의 부피가 2.25L가 되었을 때 알람을 보내기 위해서 거름망의 밑면에서부<br />
터 이물질이 약 10.6 cm 정도 쌓였을 때 알람을 보내도록 설계하는 것이 바람직<br />
함<br />
<br />
• 하지만 이물질의 유입이 일정하지 않고, 부피가 큰 이물질이 유입될 경우 강우<br />
시 투수가 원활하지 않을 수 있음을 고려하여 거름망의 밑면에서부터 이물질이<br />
10cm 높이로 쌓였을 때 알람이 울리도록 설계<br />
<br />
이론적 계산을 통한 수위감지센서 설계<br />
<br />
• 본 설계에서 빗물받이 내에서 투수되지 못하고 저장되는 빗물을 하수관으로 보내<br />
기 위한 연결관은 하부로부터 100mm 위에 위치하고, 직경은 100mm로 설계함.<br />
<br />
• 수위가 연결관보다 높은 경우에는 강우량이 많다고 판단할 수 있어 침수피해가<br />
발생할 가능성이 있다고 판단됨.<br />
<br />
• 이 경우에는 위험 수위에 대한 알람이 울리도록 설계하여 이물질을 사전에 청소<br />
하는 등의 관리를 통해 빗물받이에서 역류현상을 방지하는 것이 바람직함.<br />
<br />
• 따라서, 빗물받이의 하부로부터 15cm 이상으로 수위가 높아진 경우에는 알람이<br />
울리도록 설계함.<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1084401분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:13:04Z<p>Env1-6: /* 개념설계안 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
빗물받이 내 거름망 설계<br />
<br />
빗물받이 중단부에 이물질 거름망을 설치하여 이물질이 빗물받이 하단에<br />
쌓이거나 하수관로에 들어가 발생하는 역류 현상을 억제<br />
<br />
이물질이 한 곳으로 잘 모일 수 있도록 거름망을 ‘V’자 형태로 설치하고, 이때의<br />
각도는 45°가 되도록 설계<br />
<br />
거름망의 양 끝에 고리를 만들어 빗물받이 내부에 걸고 빼기 용이하도록 설계<br />
<br />
빗물받이에 버려지는 이물질 중 70%에 해당하는 담배꽁초를 제거하는 것을<br />
목표로 하여 거름망의 구멍 크기를 설계<br />
<br />
버려지는 담배는 종이 부분은 물에 닿으면 쉽게 분해되고, 내부의 필터 부분만<br />
남으므로, 보통 담배필터는 직경 8mm이지만, 보수적으로 직경 4.5mm의 원기둥<br />
형태의 슬림담배필터를 효과적으로 거르기 위해 그물망의 구멍 크기를 4mm로<br />
설계<br />
<br />
센서<br />
<br />
초음파센서<br />
<br />
빗물받이에 유입되는 대부분의 이물질은 무게가 가볍고 쉽게 분해되지 않기에<br />
무게로 이물질의 양을 측정하기 위해서는 보다 정교한 센서가 필요하며, 강우 시<br />
센서에 가해지는 압력으로 인해 정확한 측정이 불가능할 것으로 판단됨<br />
<br />
빗물받이 내에 쌓인 이물질의 부피를 측정할 수 있는 다양한 센서 중에서도<br />
초음파센서는 측정각이 상대적으로 넓기 때문에 이물질의 부피 측정에 유리할<br />
것으로 판단됨<br />
<br />
따라서, 그레이팅 하부에 초음파센서를 장착하여 거름망에 걸러져서 쌓인<br />
이물질의 양을 측정<br />
<br />
본 설계에서 활용한 초음파 센서는 측정범위가 20~5000 mm인 제품 사용<br />
<br />
수위감지센서<br />
<br />
• 수위감지센서는 거름망 밑 빗물받이의 벽면에 설치하여 실시간으로 수위를 측정<br />
<br />
• 강우로 인해 작동되지 않도록 밑부분만 뚫려 있는 덮개 설치<br />
<br />
• 빗물받이 내의 수위가 일정 기준을 넘기면 관리자에게 알람을 보냄<br />
<br />
그레이팅<br />
<br />
빗물받이를 덮을 수 있도록 310*410 mm 로 설계<br />
<br />
하중을 견디기 위해 두께를 20 mm 로 설계<br />
<br />
중앙부에는 길이 100 mm 의 판을 설치해 하부에 센서와 배터리를 부착할 수<br />
있도록 함<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1084301분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:11:54Z<p>Env1-6: /* 개념설계안 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
빗물받이 설계 기준 및 규격<br />
<br />
빗물받이의 설치<br />
<br />
빗물받이는 도로 옆의 물이 모이기 쉬운 장소나 L형 측구의 유하방향 하단부에<br />
반드시 설치한다. 단, 횡단보도, 버스정류장 및 가옥의 출입구 앞에는 가급적<br />
설치하지 않는다.<br />
<br />
빗물받이의 설치위치는 보∙차도 구분이 있는 경우에는 그 경계로 하고, 보∙차도<br />
구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치한다.<br />
<br />
노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10~30 m 정도로 하나 되도록 도로폭 및<br />
경사별 설치기준을 고려하여 적당한 간격으로 설치하되, 상습침수지역에<br />
대해서는 이보다 좁은 간격으로 설치할 수 있다.<br />
<br />
빗물받이는 이물질 및 토사의 유입을 저감할 수 있는 방안을 고려한다.<br />
<br />
빗물받이에 악취발산을 방지하는 방안을 적극적으로 고려한다.<br />
<br />
형상 및 구조<br />
<br />
형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라스틱제로서<br />
표를 표준으로 하되 설치 위치, 설치장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들이<br />
있을 수 있음에 유의하여 필요에 따라 변경 적용한다.<br />
<br />
빗물받이의 규격은 내폭 30~50 cm, 깊이 80~100 cm 정도로 한다.<br />
<br />
빗물받이 저부에는 깊이 15 cm 이상의 이토실을 반드시 설치한다. 다만 악취 및<br />
해충 발생으로 위생안전에 위해를 줄 우려가 있는 지역에 한하여 제한적으로<br />
설치하지 않을 수 있다.<br />
<br />
빗물받이의 뚜껑은 강제, 주철제(덕타일 포함), 철근콘크리트제 및 그 외의<br />
견고하고 내구성이 있는 재질로 한다.<br />
<br />
빗물받이 규격 설계<br />
<br />
설계하고자 하는 빗물받이의 규격은 보편적으로 사용되는 규격에서 약간 축소된<br />
형태로, 내부치수 300mm*400mm 와 깊이를 500mm로 설정.<br />
<br />
하수관으로 빗물을 보내기 위한 연결관의 직경은 100mm로 설정하였고,<br />
이토실을 고려하여 연결관은 빗물받이의 하부로부터 100mm 위에 위치하도록 함.<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1084201분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:10:51Z<p>Env1-6: /* 설계사양 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
현 빗물받이의 문제점<br />
<br />
이물질이 빗물받이 배관으로 들어가서 관을 막히게 하고, 역류를 발생시킴.<br />
<br />
관리자가 이물질이 얼마나 쌓였는지 알 수 없어 주기적인 청소가 이루어지지 않고, 민원이 접수되는 경우에 한하여 비정기적으로 청소가 이루어짐.<br />
<br />
빗물받이 청소는 기계를 사용하므로 비용이 많이 들고, 제때 청소가 이루어지지 않을 경우, 호우 시 이물질에 의해 역류가 발생하여 도시침수가 발생함.<br />
<br />
요구사항<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대요구사항.png]]<br />
<br />
====설계 사양====<br />
<br />
목적계통도<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대목적계통도.png]]<br />
<br />
QFD<br />
<br />
[[파일:떡잎방범대QFD.png]]<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80QFD.png&diff=10841파일:떡잎방범대QFD.png2023-12-17T13:10:14Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EB%AA%A9%EC%A0%81%EA%B3%84%ED%86%B5%EB%8F%84.png&diff=10840파일:떡잎방범대목적계통도.png2023-12-17T13:09:49Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%9A%94%EA%B5%AC%EC%82%AC%ED%95%AD.png&diff=10839파일:떡잎방범대요구사항.png2023-12-17T13:09:02Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1083801분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:06:04Z<p>Env1-6: /* 기술개발 일정 및 추진체계 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
[[파일:떡잎방범대추진체계.png]]<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%B6%94%EC%A7%84%EC%B2%B4%EA%B3%84.png&diff=10837파일:떡잎방범대추진체계.png2023-12-17T13:05:53Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1083601분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:04:34Z<p>Env1-6: /* 개발과제의 기대효과 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
거름망을 통한 비점오염 감소<br />
<br />
센서를 활용한 빗물받이 내의 이물질양 측정<br />
<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
폭우 시 침수피해복구비용 감소<br />
<br />
모니터링을 통한 원활한 빗물받이 관리<br />
<br />
원활한 우수의 배수를 통한 침수 피해 감소<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1083501분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:04:00Z<p>Env1-6: /* 시장상황에 대한 분석 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1083401분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:03:29Z<p>Env1-6: /* 시장상황에 대한 분석 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
[[파일:경쟁제품분석.png]]<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=%ED%8C%8C%EC%9D%BC:%EA%B2%BD%EC%9F%81%EC%A0%9C%ED%92%88%EB%B6%84%EC%84%9D.png&diff=10833파일:경쟁제품분석.png2023-12-17T13:02:49Z<p>Env1-6: </p>
<hr />
<div></div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1083201분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T13:01:54Z<p>Env1-6: /* 관련 기술의 현황 및 분석(State of art) */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
도로용 빗물 배수구의 자동개폐 장치 (허원회 외, 2022)<br />
<br />
• 서울특별시 성동구 적용된 빗물 배수구의 형태로, 비가 오면 자동으로 덮개가 열리는‘스마트 빗물받이' 개발.<br />
<br />
• 장애물이 존재하거나, 비가 오는 경우 덮개가 열리지 않는 상황이 발생.<br />
<br />
투수 가능한 환경 친화형 스틸 그레이팅 (김동현, 2007)<br />
<br />
• 빗물받이의 그레이팅을 투수성 소재로 덮어 하수관로로 유입되는 이물질 차단.<br />
<br />
• 스틸 그레이팅의 바닥면에 골재이탈 방지부재를 고정하고, 상기 격판 사이의 공간에 토르마린이 혼합된 투수성 골재를 충진하여 투수성 골재가 골재이탈 방지부재에 의하여 유지.<br />
<br />
• 이미 제작되어져 있는 구조의 스틸 그레이팅을 이용하여 개선된 구조의 스틸 그레이팅 제공.<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1083101분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:56:42Z<p>Env1-6: /* 개발 과제의 목표 및 내용 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
• 본 과제는 기존의 빗물받이를 개선하여 호우 및 태풍으로 인한 침수 피해를 예방하고 관리성을 개선하는 것을 목표로 함.<br />
<br />
• 목표 1. 거름망을 사용하여 이물질과 토사 분리<br />
<br />
• 목표 2. 담배꽁초를 포함한 이물질을 걸러 비점오염원 저감<br />
<br />
• 목표 3. IoT 기술을 이용한 수위 감지 및 이물질 양 모니터링 시스템 설계<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1083001분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:56:17Z<p>Env1-6: /* 개발 과제의 배경 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1082901분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:55:42Z<p>Env1-6: /* 개발 과제의 배경 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
• 사회기반시설의 건설로 인한 도심지역의 녹지공간 감소와 건물, 도로의 증가로 인한 불투수면적의 증가.<br />
• 불투수면적이 상대적으로 적은 농촌지역과 비교했을 때, 농촌지역은 강수량의 약 45%가 지하로 침수하지만, 도시지역은 강수량의 25% 이내만 침투.<br />
• 불투수면적의 증가로 인한 도시침수 문제를 해결하기 위해 서울시 기준 약 55만 개의 빗물받이가 설치되어 있음.<br />
• 하지만 담배꽁초를 비롯한 각종 쓰레기로 인해 빗물받이에 이물질이 쌓이면 강우시 제역할을 하지 못함.<br />
• 이를 해결하기 위해 각종 시나 구에서 청소 인력을 동원하는데 이 과정에서 막대한 예산이 투입됨 (23년 4, 5월 기준 서울시 예산 약 900억 원).<br />
• 성동구에서는 스마트 빗물받이를 개발하여 설치하였지만, 침수시 제 작동을 하지 못하고 이 또한 설치비가 많이 들어 경제적인 문제도 함께 발생.<br />
• 본설계를 통해 적용하고자 하는 기술은 이물질을 걸러내 빗물받이의 막힘 현상을 최소화하고 관리를 용이하게 함으로써 긍정적인 영향을 줄 것이라 판단됨.<br />
<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1082801분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:54:10Z<p>Env1-6: /* 개발 과제 요약 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
폭우나 호우에 의한 침수를 예방할 수 있고 관리성이 개선된 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
====개발 과제의 배경====<br />
내용<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1082701분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:53:44Z<p>Env1-6: /* 구성원 소개 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890002 고수림(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2017890059 임장현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2018890011 김대현<br />
<br />
서울시립대학교 환경공학부 2019890055 전유정<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
내용<br />
====개발 과제의 배경====<br />
내용<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1082601분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:52:37Z<p>Env1-6: /* 개발기간 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 김**(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 정**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 조**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 이**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 남**<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
내용<br />
====개발 과제의 배경====<br />
내용<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1082501분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:52:18Z<p>Env1-6: /* 지도교수 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
오희경 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 김**(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 정**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 조**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 이**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 남**<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
내용<br />
====개발 과제의 배경====<br />
내용<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1082401분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:52:04Z<p>Env1-6: /* 기술개발 과제 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템<br />
<br />
''' 영문 : ''' Smart Rain Gutter System for Flood Prevention<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
000 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 김**(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 정**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 조**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 이**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 남**<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
내용<br />
====개발 과제의 배경====<br />
내용<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1082301분반 6조 떡잎방범대조2023-12-17T12:50:30Z<p>Env1-6: /* 기술개발 과제 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 침수방지 스마트 빗물받이 시스템..<br />
<br />
''' 영문 : ''' 00000000..<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
000 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 김**(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 정**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 조**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 이**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 남**<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
내용<br />
====개발 과제의 배경====<br />
내용<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6https://capstone.uos.ac.kr/env/index.php?title=01%EB%B6%84%EB%B0%98_6%EC%A1%B0_%EB%96%A1%EC%9E%8E%EB%B0%A9%EB%B2%94%EB%8C%80%EC%A1%B0&diff=1066501분반 6조 떡잎방범대조2023-12-14T12:03:26Z<p>Env1-6: /* 과제 팀명 */</p>
<hr />
<div><div>__TOC__</div><br />
<br />
==프로젝트 개요==<br />
=== 기술개발 과제 ===<br />
''' 국문 : ''' 00000000..<br />
<br />
''' 영문 : ''' 00000000..<br />
<br />
===과제 팀명===<br />
떡잎방범대<br />
<br />
===지도교수===<br />
000 교수님<br />
<br />
===개발기간===<br />
2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)<br />
<br />
===구성원 소개===<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 김**(팀장)<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 정**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 조**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 이**<br />
<br />
서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 남**<br />
<br />
==서론==<br />
===개발 과제의 개요===<br />
====개발 과제 요약====<br />
내용<br />
====개발 과제의 배경====<br />
내용<br />
====개발 과제의 목표 및 내용====<br />
내용<br />
<br />
===관련 기술의 현황===<br />
====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====<br />
*전 세계적인 기술현황<br />
내용<br />
*특허조사 및 특허 전략 분석<br />
내용<br />
*기술 로드맵<br />
내용<br />
<br />
====시장상황에 대한 분석====<br />
*경쟁제품 조사 비교<br />
내용<br />
*마케팅 전략 제시<br />
내용<br />
<br />
===개발과제의 기대효과===<br />
====기술적 기대효과====<br />
내용<br />
====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====<br />
내용<br />
<br />
===기술개발 일정 및 추진체계===<br />
====개발 일정====<br />
내용<br />
====구성원 및 추진체계====<br />
내용<br />
<br />
==설계==<br />
===설계사양===<br />
====제품의 요구사항====<br />
내용<br />
====설계 사양====<br />
내용<br />
<br />
===개념설계안===<br />
내용<br />
<br />
===이론적 계산 및 시뮬레이션===<br />
내용<br />
<br />
===상세설계 내용===<br />
내용<br />
<br />
==결과 및 평가==<br />
===완료 작품의 소개===<br />
====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====<br />
내용<br />
====포스터====<br />
내용<br />
<br />
===관련사업비 내역서===<br />
내용<br />
<br />
===완료작품의 평가===<br />
내용<br />
<br />
===향후계획===<br />
내용<br />
<br />
===특허 출원 내용===<br />
내용</div>Env1-6