|
|
| 54번째 줄: |
54번째 줄: |
| | ====설계 사양==== | | ====설계 사양==== |
| | 내용 | | 내용 |
| − |
| |
| − | ====3.3 이론적 계산 및 시뮬레이션====
| |
| − | ====3.3.1 시립대학교 내 쓰레기통의 용량 확인====
| |
| − | [[파일:쓰레기.jpg]]
| |
| − | - 현재 학교 내 사용되고 있는 쓰레기통을 활용하기 위해 중앙도서관 쓰레기통을 측정함.
| |
| − | - 측정기준(외직경): 34×34×54cm³
| |
| − | - 부피 계산시 57~62L(내직경~외직경)
| |
| − |
| |
| − | → 시중 판매되는 쓰레기통은 10L 단위로 판매되기에 규격에 맞는 쓰레기통들을 찾아보다가, 해당 쓰레기통은 60L임을 확인.
| |
| − |
| |
| − | ====3.3.2 시립대학교 및 주변 상권 플라스틱(페트) 일회용 컵 발생량 조사 및 압축 결과====
| |
| − | (1) 시립대학교 및 주변 일회용 컵 발생 카페 매출 건수 조사
| |
| − | - 시립대학교 내
| |
| − | : 2,600건/6일(학생회관) + 2,100건/6일(전농관) = 4,700건/6일 = 784건/일
| |
| − | - 시립대학교 외
| |
| − | : 300건/일 (메X커피) + 840건/일 (정문 매X드) + 400건/일 (후문 매X드)
| |
| − | =1,540건/일
| |
| − | → 1일 총 매출건수 : 784 + 1,540 = 2,324건
| |
| − | → 총 일회용컵 발생량 : 2,324건 x 1.5개/건 = 3,486개
| |
| − |
| |
| − | * 이X야 커피 등의 매점은 테이크 아웃 비율이 비교적 적어 제외
| |
| − | * 전체 매출 중 잔의 개수는 파악이 불가능하여 1건당 1~2잔을 구매하는 비율이 높
| |
| − | 다는 직원의 언급을 바탕으로 ‘1.5잔/건’으로 계산
| |
| − |
| |
| − | (2) 일회용 플라스틱(페트) 컵 무게 및 크기 측정 및 압축 결과
| |
| − | [[파일:원지름.jpg]]
| |
| − | [[파일:zz.jpg]]
| |
| − | - 압축 전 계산
| |
| − | <압축 전 컵의 1개 평균 부피 계산>
| |
| − | (517.86 × 0.231)+(732.9 × 0.615)+(1088.8 × 0.154) = 738.03cm³/개
| |
| − |
| |
| − | <압축 전 쓰레기통 수거 가능 개수>
| |
| − | 쓰레기통 부피 : 60L = 60,000cm³
| |
| − | 60,000cm³ / (738.03cm³ /개) = 81.30개 = 82개
| |
| − |
| |
| − | - 압축 후 계산
| |
| − | <압축 후 컵의 1개 평균 부피 계산>
| |
| − | (495.9 × 0.615)+(945.38 × 0.154)+(355.52 × 0.231) = 532.69cm³/개
| |
| − |
| |
| − | <압축 후 컵의 1개 평균 부피 계산>
| |
| − | 쓰레기통 부피 : 60L = 60,000cm³
| |
| − | 60,000cm³ / (532.69cm³/개) = 112.63개 = 113개
| |
| − |
| |
| − | - 압축 후 수거효율 계산
| |
| − | (82+(113-82)/82)*100% = 137.80%
| |
| − | 즉, 압축하여 수거하게 되면, 기존 수거량보다 최소 38%(=31개) 추가 수거 가능
| |
| − |
| |
| − | 3.3.3 설계 제품의 재료 및 구성(이론상 설계 시 필요한 세척수 통 및 오수 통용량)
| |
| − | <세척수>
| |
| − | - 플라스틱 컵 세척기 이용
| |
| − | - 압축 후 최대 가용 플라스틱 개수 이용
| |
| − | - 1회 세척 시 3초의 물 분사라 가정한다.
| |
| − |
| |
| − | → 111.67mL/(sec * 1개) x 3sec x 113개 x 1L/1,000mL = 37.86L = 40L
| |
| − | → 세척수 통의 사이즈는 10L 단위로 판매하기에 40L 말통으로 선택한다.
| |
| − |
| |
| − | <음폐수>
| |
| − | - 음료는 ‘매X드커피’ 아이스 아메리카노 1잔을 기준으로 설정함.
| |
| − | - 레시피 기준으로 에스프레소 1샷 (30mL)당 물 150mL 추가를 기준한다.
| |
| − | - 사이즈별 샷은 다음과 같다. S:1샷, M:2샷, L:3샷
| |
| − | - 사이즈별 컵 용량과 얼음양은 다음과 같다.
| |
| − | S:14oz (414mL), M:20oz (591mL), L:32oz (946mL)
| |
| − | * S 사이즈 얼음양 : 414mL - 30mL coffee - 150mL water = 234mL Ice
| |
| − | * M 사이즈 얼음양 : 591mL - 60mL coffee - 300mL water = 231mL Ice
| |
| − | * L 사이즈 얼음양 : 946mL - 90mL coffee - 450mL water = 406mL Ice
| |
| − |
| |
| − | → 음폐수 최대 발생량은 음료를 20% 남겼고 얼음 50% 남았을 때라 가정한다.
| |
| − | 즉, 커피 1잔당 최대 음폐수는 (234mL x 0.231 x 0.5 + 180mL x 0.2) +
| |
| − | (231mL x 0.615 x 0.5 + 360mL x 0.2) + (406mL x 0.154 x 0.5 + 540mL x
| |
| − | 0.2) = 349.5mL/1잔
| |
| − |
| |
| − | → 113잔 당 발생 최대 음폐수 : 349.5mL/1잔 x 113잔 x 1L/1,000mL = 39.49L
| |
| − | (음료를 다 마신 경우가 더 많으나 이론상 최대 저장 용량 계산을 위해 해당 값을
| |
| − | 도출함)
| |
| − |
| |
| − | <오수통 용량>
| |
| − | - 이론상 최대 저장 용량 : 37.86L + 39.49L = 77.35L
| |
| − | - 시판되는 물통은 10L 단위로 판매하기에 80L 물통으로 선택한다.
| |
| − |
| |
| − | ====3.4 상세 설계 내용====
| |
| − | ====3.4.1 조립도====
| |
| − | [[파일:조립.jpg]]
| |
| − | [[파일:조.jpg]]
| |
| − | ①번 : 쓰레기통
| |
| − | → 크기 : 길이(L) 340mm, 폭(W) 340mm, 높이(H) 540mm
| |
| − | → 용도 : 선별된 플라스틱들을 저장
| |
| − | → 좌측 쓰레기통: 세척하고 모든 조건에 적합한 PET 재질 플라스틱 저장 쓰레기통
| |
| − | → 우측 쓰레기통: 조건 외의 플라스틱 저장 쓰레기통
| |
| − |
| |
| − | ②번 : 세척수 저장탱크
| |
| − | → 크기 : 길이(L) 360mm, 폭(W) 280mm, 높이(H) 500mm
| |
| − | → 용도 : 세척 노즐대을 통해 용기를 세척하기 위해 필요한 세척수를 보관하는 탱크
| |
| − | → 구성
| |
| − | 1. 세척수 저장탱크
| |
| − | 2. 세척수 저장탱크 내 수위 알림용 수위 센서 모듈
| |
| − | 3. 세척수를 공급하기 위해 저장탱크에 워터펌프 설치
| |
| − |
| |
| − | ③번 : 오수 저장탱크
| |
| − | → 크기 : 길이(L) 640mm, 폭(W) 280mm 높이(H) 270mm
| |
| − | → 용도 : 용기 내 내용물 및 세척 후 발생된 오수들을 모아 연결 통로(하얀색)로 통
| |
| − | 해 이송된 오수를 저장하는 탱크
| |
| − | → 구성
| |
| − | 1. 내용물 및 사용된 세척수를 저장하는 오수 저장탱크
| |
| − | 2. 오수 저장탱크 내 수위 알림용 수위 센서 모듈
| |
| − |
| |
| − | ④번 : 플라스틱 선별 및 이송 장치
| |
| − | → 재질 : 우드락
| |
| − | → 크기 : 길이(L) 746mm, 폭(W) 130mm 높이(H) 368mm
| |
| − | → 이송바닥 각도 : 15˚
| |
| − | → 용도 : 투입구로 플라스틱을 넣으면 자동으로 상태, 재질, 라벨을 확인하고 조건에
| |
| − | 만족하는 플라스틱 군과 아닌 플라스틱 군들을 나눔. 나뉜 플라스틱들을 세
| |
| − | 척 후 쓰레기통으로 이송
| |
| − | → 구성
| |
| − | 1. 플라스틱 상태, 재질, 라벨을 확인하는 선별 센서(RGB센서 4개)
| |
| − | 2. 선별된 플라스틱을 각 쓰레기통으로 옮겨주는 회전형 날개(서보 모터 2개)
| |
| − | 3. 선별된 플라스틱을 각 쓰레기통으로 옮겨주는 기울어진 이송바닥
| |
| − | 4. 선별된 플라스틱의 개수를 측정하는 센서(IR센서)
| |
| − | 5. 세척 작업 진행 시, 내장된 ‘용기 내부 세척용 노즐대’가 리니어 레일을 통해
| |
| − | 위로 이동
| |
| − | 6. 철판으로 된 깔대기가 투입구 바로 아래 위치하며, 용기 내 내용물과 세척 후
| |
| − | 발생된 오수를 모아 오수 저장탱크로 이송시키는 튜브가 연결되어 있다.
| |
| − |
| |
| − | ⑤번 : 투입구 여닫이문
| |
| − | → 재질 : 우드락
| |
| − | → 크기 : 길이(L) 120mm, 폭(W) 20mm, 높이(H) 360mm
| |
| − | → 용도 : LCD 화면에서 버튼을 누르면 자동으로 투입구가 개폐되고, 세척수의 유출
| |
| − | 을 차단하는 역할
| |
| − | → 구성 : 서보 모터와 여닫이문을 결합
| |
| − |
| |
| − | ⑥번 : 용기 내부 세척용 노즐바
| |
| − | → 크기 : 지름(R) 20mm, 길이(L) 600mm
| |
| − | → 용도 : 고압 세척수로 내부 오염물질들을 제거하는 역할
| |
| − | → 구성
| |
| − | 1. 노즐바와 노즐헤드으로 구성
| |
| − | 2. 튜브로 노즐바와 워터펌프를 연결
| |
| − | 3. 리니어 레일에 노즐바 설치
| |
| − |
| |
| − | ⑦번 : 압축판
| |
| − | → 재질 : PCV
| |
| − | → 크기 : 길이(L) 300mm, 폭(W) 300mm
| |
| − | → 용도 : 선별되어 쓰레기통에 모인 페트를 압축하는 역할
| |
| − | → 구성 : 리니어 엑추에이터에 압축판을 설치
| |
| − |
| |
| − | ====3.4.2 조립순서====
| |
| − | 1) 선별 장치
| |
| − | - 벽면에 센서는 RGB 센서, 재질 선별 센서(NIR) 두 가지로 설치한다.
| |
| − | - 플라스틱 재질 선별 센서로 사용할 근적외선 센서(NIR)는 바닥 기준 4cm 높이 벽면에 설치한다.
| |
| − | - 플라스틱 라벨, 색깔 선별을 위해 RGB센서 4개를 사용해야 한다. 각 센서들은 바닥 기준 6cm, 12cm, 18cm, 25cm 높이 벽면에 설치한다.
| |
| − | - 각 센서들을 부착한 벽면은 철판 재질로 제작한다.
| |
| − |
| |
| − | 2) 분류이송 장치
| |
| − | - 벽면을 회전시키기 위해 서보 모터를 각 방향에 1개씩 설치한다.
| |
| − | - 서보 모터는 내장된 날개 최상단에 위치하며 각도는 최대 170˚까지 회전하여 플라스틱을 넘어뜨리는 역할을 한다.
| |
| − | - 좌측 쓰레기통으로 옮겨지는 이송관 중앙 부분 바닥면으로부터 10cm 높이에 IR 센서를 설치한다.
| |
| − | - 각 통으로 이송되는 쓰레기 통로들은 12˚ 기울어진 통로로 구성되며 재질은 오염에 강한 PVC로 제작한다. (분류 이송장치에서 이송관 재질인 PVC는 예산 초과로 시연물 제작에서 우드락으로 대체한다.)
| |
| − |
| |
| − | 3) 세척 장치
| |
| − | - 투입구 바닥면보다 2cm 튀어나오도록 노즐바를 설치하고 노즐바는 리니어 레일과 연결하여 설치한다.
| |
| − | - 노즐바에 세척을 위한 노즐헤드를 설치하고, 리니어 레일은 수거함 중앙 내부에 고정시킨다.
| |
| − | - 세척시 리니어 레일을 통해 노즐바는 32cm 위로 올린다.
| |
| − | - 세척수통에 워터펌프를 설치하고 실리콘 튜브를 연결하고 이를 노즐바에 연결시킨다.
| |
| − | - 내용물 및 이용된 세척수를 모아 실리콘 튜브로 오수통으로 이송하기 위한 목적으로 철판으로 된 깔대기 모양을 제작하여 투입구 바로 아래에 설치한다.
| |
| − | (세척을 위한 장치들은 예산 초과로 시연물 제작에서 제외한다.)
| |
| − |
| |
| − | 4) 압축 장치
| |
| − | - 좌측 저장 쓰레기통의 천장에 프레스형 압축 장치를 설치한다.
| |
| − | - 설치한 프레스형 압축 장치는 분류 이송 장치에서 IR 센서를 통해 특정 개수(8개) 이상 측정시 자동으로 일정한 힘과 시간으로 압축을 진행한다.
| |
| − | - 압축판은 PVC판으로 수거함의 크기인 300mm x 300mm 정방형 크기로 제작 후 리니어 액추에이터에 설치한다.
| |
| − | (압축을 위한 리니어 액추에이터와 PVC판은 예산 초과로 시연물 제작에서 제외한다.)
| |
| − |
| |
| − | 5) 저장 장치
| |
| − | - ‘쓰레기통’은 시판 중인 60L 쓰레기통을 사용한다
| |
| − | - ‘세척수 저장탱크와 오수 저장탱크’는 사각 PE 물탱크를 사용하며 각 통의 상단에 수위 센서를 설치한다.
| |
| − | - ‘세척수 저장탱크’는 40L 말통으로, ‘오수 저장탱크’는 80L 탱크를 이용한다.
| |
| − |
| |
| − | 6) 수거함 외부 장치
| |
| − | - 사용자 정보를 입력할 수 있는 터치형 LCD 모니터를 설치한다.
| |
| − | - 사용자 정보 입력 후 투입구가 자동으로 개폐되는 자동문을 설치한다. 이때, 자동문의 재질은 PVC로 제작하며 회전 방식은 서보 모터를 설치하여 최대 90˚ 까지 회전하여 개폐한다.
| |
| − |
| |
| − | ====3.4.3 부품도====
| |
| − | [[파일:부품도6.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====3.4.4 회로설계====
| |
| − | [[파일:투입부6.jpg]]
| |
| − | [[파일:이송부.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====3.4.5 애플리케이션 설계====
| |
| − | <관리자용 애플리케이션>
| |
| − | [[파일:관리자.jpg]]
| |
| − | - 관리자용 대시보드에서 각 수거함의 현재 용량 상태를 실시간으로 파악한다.
| |
| − | - 센서 및 기타 장치 고장 시 관리자에게 정보를 제공한다.
| |
| − | - 각 수거함이 가득 찬 상태에 도달하면 관리자에게 알림을 보낸다.
| |
| − |
| |
| − | <사용자용 애플리케이션>
| |
| − | [[파일:사용자.jpg]]
| |
| − | - 사용자가 근처의 플라스틱 용기 수거함 위치를 쉽게 찾을 수 있도록 위치 정보를 제공한다.
| |
| − | - GPS 기반 지도를 통해 현재 위치와 가장 가까운 수거함을 표시하며, 선택한 수거함의 현재 사용 가능 여부 및 용량 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
| |
| − | - 수거함이 찼을 때 대체 가능한 수거함 위치를 추천한다.
| |
| − | - 마일리지 적립 제도를 통해 사용자의 분리수거를 극대화한다.
| |
| − |
| |
| − | ===4. 개발 과제의 기대효과===
| |
| − | ====4.1 기술적 기대효과====
| |
| − | - IoT(사물인터넷)를 기반으로 한 수거함의 상태 모니터링을 통해 효율적으로 수거함을 관리할 수 있다.
| |
| − | - 품질이 좋은 단일 성상의 PET만 모아 재활용률을 높일 수 있다.
| |
| − | - 재생원료 제조업체로 공급하기위해 소요되는 인적, 물적 비용을 줄일 수 있다.
| |
| − |
| |
| − | ====4.2 사회적 기대효과====
| |
| − | - 적절한 장소에 수거함을 비치하여 효율적인 PET 선별 수거를 달성할 수 있다.
| |
| − | - 마일리지를 지급함으로써 시민의 분리 배출에 대한 인식 및 참여도를 제고할 수 있다.
| |
| − | - 교내 설치시 교내의 위생 및 보건에 도움이 된다.
| |
| − | - 수거 및 재활용 과정에서 발생하는 탄소 배출량을 감축할 수 있다.
| |
| − | -
| |
| − | 컵 3486개 무게
| |
| − | 0.0196 [kg / (1개 * day)] * 3,486개 = 68.3256 [kg / day]
| |
| − | 컵 3,486개 페트의
| |
| − | 전주기 동안의 탄소 발생량
| |
| − | 68.3256 [kg / day] * 6.865 [kg CO₂ eq / 1kg]
| |
| − | = 469.055 [kg CO₂ eq / day]
| |
| − | 3,486잔 물질 재활용 시 감소되는 탄소량
| |
| − | (현재 고품질 재활용시)
| |
| − | 68.3256 [kg / day] * -1.80 [kg CO₂ eq / 1kg] * 10%
| |
| − | = - 12.30 [kg CO₂ eq / day]
| |
| − | 3,486잔 물질 재활용 시 감소되는 탄소량
| |
| − | (개발 기술로 고품질 재활용시)
| |
| − | 68.3256 [kg / day] * -1.80 [kg CO₂ eq / 1kg]
| |
| − | = - 122.99 [kg CO₂ eq / day]
| |
| − | → 연간 치환 : - 122.99 [kg CO₂ eq / day] * 365day = - 44,891.35 kg CO₂ eq
| |
| − | 즉, 기존 발생량 대비 연간 44,891 kg CO₂ eq 만큼 줄일 수 있음.
| |
| − | 페트의 전주기동안 발생하는 탄소량
| |
| − | (고품질 물질 재활용 10% 시)
| |
| − | 469.055 - 12.30 = 456.755 [kg CO₂ eq / day]
| |
| − | 페트의 전주기동안 발생하는 탄소량
| |
| − | (고품질 물질 재활용 100% 시)
| |
| − | 469.055 - 122.99 = 346.065 [kg CO₂ eq / day]
| |
| − | ‘3.3.2’에서 제시된 시립대학교 및 주변 상권 일회용 컵 1일 발생량 3,486개를 기준으로 탄소 배출량 감축에 관한 계산 결과는 다음과 같다.
| |
| − |
| |
| − | [[파일:사진1.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====4.3 경제적 기대효과====
| |
| − | 4.3.1 수익 달성 기간 계산
| |
| − | [[파일:사진2.jpg]]
| |
| − | [[파일:사진3.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ==결과 및 평가==
| |
| − | ===5.1 완료 작품의 소개===
| |
| − | ====5.1.1 시제품 사진 및 작동 장면====
| |
| − | [[파일:사진4.jpg]]
| |
| − | [[파일:사진5.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====5.1.2 포스터====
| |
| − | [[파일:사진6.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====5.1.3 투입부====
| |
| − | [[파일:투입부.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====5.1.4 선별부====
| |
| − | [[파일:선별부1.jpg]]
| |
| − | [[파일:선별부2.jpg]]
| |
| − | [[파일:선별부3.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====5.1.5 이송부====
| |
| − | [[파일:사진9.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====5.2 완료 작품의 평가====
| |
| − | [[파일:사진8.jpg]]
| |
| − |
| |
| − | ====5.3 관련 사업비 내역서====
| |
| − | [[파일:사진7.jpg]]
| |
