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2023년 6월 11일 (일) 01:50 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 보행자 하중을 이용한 압축 쓰레기통 설계

영문 : Compressed Trash-Can Using Pedestrian Load

과제 팀명

Bi5

지도교수

박승부 교수님

개발기간

2023년 3월 ~ 2023년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20**XXX0** 윤**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20**XXX0** 김**

서울시립대학교 환경공학부 20**XXX0** 문**

서울시립대학교 환경공학부 20**XXX0** 김**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

본 과제에서 우리 조는 보행자의 하중을 이용한 압전 발전으로 전기 에너지를 생산하고, 생산된 전기 에너지를 이용한 일반쓰레기 전용 압축 쓰레기통을 설계하고자 한다. 
한정된 공공 쓰레기통의 수에 따라 쓰레기가 범람하는 경우가 발생하며, 이러한 경우 미압축으로 인한 수거 횟수 및 비용이 증가하게 된다. 이러한 문제를 해결하는 방안으로 압축 쓰레기통을 제시할 수 있는데, 시중의 태양광을 이용한 압축 쓰레기통의 경우 날씨와 설치장소의 제약을 받는다는 한계를 가진다.
따라서 본 과제는 보행자의 하중을 압전 소자를 이용해 에너지화하는 에너지 하베스팅 시스템을 적용함으로써 비교적 환경의 제약을 덜 받는 친환경적 에너지 발전을 도모한다. 또한 공공 쓰레기통의 쓰레기 범람으로 인한 악취 발생 및 도시미관 저해를 예방하며, 수거 횟수 및 비용의 저감으로 경제적인 쓰레기 수거를 실현하는 것을 목표로 한다.

개발 과제의 배경

◇ 개발 과제의 배경

- 쓰레기 압축의 필요성: 한정된 공공 쓰레기통의 수, 미압축으로 인한 수거 횟수 및 비용 증가, 쓰레기 범람으로 인한 악취 발생 및 도시 미관 저해
- 에너지 하베스팅의 한 종류인 압전 방식을 통한 친환경적 에너지 발전의 실현 가능성
- 압전 방식을 통한 압축 쓰레기통 설계로 쓰레기 압축 문제 해결

◇ 설계 상세 배경

● 설치장소

우리 조는 설계물의 설치장소를 중앙차로 버스정류장으로 설정했다. 구체적인 이유는 다음과 같다.
1) 보행자만 다니기 때문에 달리는 자전거, 오토바이 등의 순간적인 과도한 압력으로 인한 압전소자의 과부하가 일어나지 않는다. 서울시내의 중앙차로 버스정류장의 경우 차선의 폭으로 인해 규격과 형태가 대체로 통일되어 있기에 설계물을 정류장마다 일관적으로 적용할 수 있다. 또한 버스정류장에 설치된 지붕과 외벽 등을 활용해 날씨 등 외부 요인으로 인한 손상을 최대한 방지할 수 있다.
2) 중앙차로 버스정류장의 인구밀도는 매우 높다. 중앙차로 버스정류장은 차선 사이에 만들어진 도보인 만큼 면적이 최소화 되어 있고, 여러 노선의 버스가 정차하는 곳이기 때문에 이용 승객의 수가 많고 이에 따른 인구밀도가 높은 편이다.
3) 버스정류장에 쓰레기통이 설치되지 않은 경우가 설치된 경우에 비해 무단투기가 더 자주 발생한다는 조사 결과가 있다. 또한 일부 설치된 쓰레기통의 경우도 미흡한 관리 등으로 범람하거나 외부에 추가적으로 종량제 봉투가 부착되어 있어 심미적 요인이 침해되는 등의 문제가 있음을 확인했다.
4) 마지막으로 쓰레기통 추가 설치를 요구하는 민원이 있다. 몇 년 전부터 서울시는 길거리에 쓰레기통이 없어서 불편하다는 민원이 거세지자 자치구에 보조금을 주고 쓰레기통을 늘리거나 중앙차로 버스정류장에 직접 쓰레기통을 설치하고 있지만, 아직도 멀었다는 반응이 많다.
따라서 우리 조는 압전 발전을 진행하기에 적합하고, 기존의 쓰레기통을 대체해 더 효과적인 관리 및 심미적 요인 개선을 실현할 수 있고, 추가 설치가 필요할 곳에는 그 수요에 맞게 경제적으로 설치 및 운영이 가능하다는 점에서 중앙차로 버스정류장을 설계 장소로 설정하였다.

● 버스정류장 승객수 통계

설계 장소인 서울 시내 중앙차로 버스정류장과 이용객 수를 조사하였다. 이용객이 많은 편에 속하는 정류소들 중 서울역버스환승센터, 청량리역환승센터 구로디지털단지역을 선정하였다. 통계 결과 2023년 3월 1-26일 기준 구로디지털단지역(3개소), 청량리역환승센터(5개소), 서울역버스환승센터(4개소) 정류장의 이용객 수는 각각 약 130만 명, 79만 명, 75만 명이었으며, 세 정류장의 1일 평균 이용객 수는 (2,879,302명/26일)/12개소 = 9,228.53, 약 9,230명이다. 본 통계자료는 대략적인 쓰레기 발생량 추정, 압전 발전을 통한 필요 전력 생산량 예측, 추후 상용화를 위한 실제 제품의 크기 선정 등에 참고할 예정이다.

개발 과제의 목표 및 내용

우리 조는 설계물에 사람들이 발을 구를 때 나오는 순간의 힘을 압전 소자를 이용해 에너지화하는 ‘압전 하베스팅(Piezoelectric Energy Harvesting)’을 적용하려 한다. 이는 결정판에 일정한 방향으로 가해지는 진동이나 압력 등의 힘에 비례해 양 또는 음의 전하가 발생하고 이를 통해 전기에너지를 발생시키는 압전효과를 기본 원리로 한다.5) 본 과제에서는 압전 발전을 이용해 전기에너지를 생산하고, 생산된 전기에너지로 압축 시스템을 작동하여 부피가 큰 쓰레기를 압축할 수 있는 압축 쓰레기통 ‘Piezo-Can’을 설계하고자 한다. 개발 과제의 목표를 요약하자면 다음과 같다.
◆ 보행자의 하중을 압전 소자를 이용해 에너지화하는 압전 에너지 하베스팅 시스템 적용
◆ 압전 발전으로 생산된 전기 에너지를 활용한 일반쓰레기 전용 압축 쓰레기통 ‘Piezo-Can’ 설계, 프로토타입 제작 및 시연
◆ 압축 쓰레기통 설치 시 예상되는 기대효과 및 경제성 계산

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-내용
+[[파일:5image01.png]]
+ 우리 조는 설계물에 사람들이 발을 구를 때 나오는 순간의 힘을 압전 소자를 이용해 에너지화하는 ‘압전 하베스팅(Piezoelectric Energy Harvesting)’을 적용하려 한다. 이는 결정판에 일정한 방향으로 가해지는 진동이나 압력 등의 힘에 비례해 양 또는 음의 전하가 발생하고 이를 통해 전기에너지를 발생시키는 압전효과를 기본 원리로 한다.5) 본 과제에서는 압전 발전을 이용해 전기에너지를 생산하고, 생산된 전기에너지로 압축 시스템을 작동하여 부피가 큰 쓰레기를 압축할 수 있는 압축 쓰레기통 ‘Piezo-Can’을 설계하고자 한다. 개발 과제의 목표를 요약하자면 다음과 같다.
+ ◆ 보행자의 하중을 압전 소자를 이용해 에너지화하는 압전 에너지 하베스팅 시스템 적용
+ ◆ 압전 발전으로 생산된 전기 에너지를 활용한 일반쓰레기 전용 압축 쓰레기통 ‘Piezo-Can’ 설계, 프로토타입 제작 및 시연
+ ◆ 압축 쓰레기통 설치 시 예상되는 기대효과 및 경제성 계산
 ===관련 기술의 현황===
 ====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====