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2024년 12월 19일 (목) 21:19 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 자동 세척 및 건조 시스템을 활용한 대기질 개선 스마트 가로등

영문 : Designing smart streetlight for air quality improvement using automatic cleaning and drying system

과제 팀명

H2S2H

지도교수

서명원 교수님

개발기간

2024년 9월 ~ 2024년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 최*수(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 이*영

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 전*형

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 조*진

1. 개발 과제의 개요

1.1. 개발 과제 요약

해당 과제에서는 자동세척장치를 이용한 대기질 개선 스마트가로등의 설계를 진행한다.

(1) 자동 세척 및 건조 공정을 갖춘 실외 미세먼지 저감 장치

(2) IoT 기반의 미세먼지 농도 및 장치 내 습도에 따른 운영 조절 시스템과 센서

(3) 강수 감지에 따른 자동 개폐형 우수 재활용 장치를 포함한다.

1.2. 개발 과제의 배경

1) 서울시 내 대기오염 문제와 대기질 개선 필요성

2022년에 OECD 국가 중 한국은 PM2.5 농도가 가장 높은 국가로 평가

장기간 PM2.5에 노출될 경우, 서울 주민의 평균 기대 수명이 약 1.4년 단축, 대기오염으로 인해 연간 약 7,700명이 조기 사망할 것으로 추정

2) 실외 미세먼지의 특성과 실외 공기정화장치의 필요성

실외 미세먼지의 발생 요인 중 해외 발생 비율이 48%이므로 실외 미세먼지를 직접적으로 줄이는 것 또한 매우 중요

그러나 국내의 미세먼지 저감 대책은 발생원 위주 규제에 초점

3) 도시 내 기존 공기정화장치의 문제점 및 소형 공기정화장치의 필요성

기존 도시 공기정화장치는 거리가 떨어지면 정화 효과가 급감하여 전체적인 효과가 제한적

또한, 설치 비용과 유지보수 비용이 많이 들어 상용화에 한계

이러한 문제점을 보완하기 위해서 기존에 광범위하게 설치된 가로등에 공기 정화 장치를 부착하여 공기정화 가로등을 설계 예정

스마트 운영시스템을 도입하여 운영 효율성을 향상하여 비용을 줄이고자 함

4) 스마트가로등의 도입 현황과 필요성

전세계적으로 스마트 가로등의 도입이 확대되고 있음

서울시 역시 스마트폴이라는 이름의 스마트 가로등을 점점 늘려가고 있음

도시 내 스마트가로등은 시스템 효율화 및 부가가치 창출을 위해 도입될 필요

5) 공기정화 스마트폴의 필요성

공기정화를 할 수 있는 스마트폴 모델은 존재하지 않음

이번 설계에서 미세먼지 저감 최적화를 위한 스마트가로등을 설계하며 이를 공기정화 스마트폴로 제안

1.3. 개발 과제의 목표 및 내용

1) 개발 과제의 목표

기존 가로등에 설치할 수 있는 소형 장치 설계

미세먼지 농도에 따른 운영 최적화 시스템 설계

유지관리를 용이하게 하기 위한 자동 세척 및 건조 시스템 설계

2) 개발 과제의 내용

오염도 감지에 따른 스마트 공기정화 시스템 설계

자동 세척 및 건조 시스템 설계

강우 감지 자동개폐형 우수저장조 설계

2. 관련 기술의 현황_기술 현황 및 분석

2.1. 관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

가. 고성능 공기 정화 필터(HEPA)

HEPA(High Efficiency Particulate Air)필터는 주로 유리섬유로 짜여 있어 매우 높은 여과 성능을 보이는 필터

현재 소형 공기청정기와 진공청소기에서 주로 사용

실외에서 사용 시 먼지 제거 효율성을 높지만, 성능 유지를 위해서 필터 교체가 자주 필요

나. 실외용 DEMC 모듈 필터

DEMC (De-dusting, Ever-lasting efficiency, Maintenance-free Custom-fit) 모듈 필터는 실외 환경에서 미세먼지를 효과적으로 제거하는 기술

HEPA 필터와 비교 시 초기 먼지 제거 효율은 낮지만, 필터 교체 없이 오랜 시간 성능을 유지하며, 실외 대기질 개선을 위해 설계된 기술

다양한 크기의 먼지를 제거할 수 있으며, 외부 공기 흐름을 원활히 유지하여 압력손실을 최소화함

다. 물세척 가능 세라믹 촉매 필터(CCF)

물세척 가능한 세라믹 촉매 필터(CCF)는 미세먼지와 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 동시에 제거하는 최신 필터 기술

이 필터의 주요 집진 원리는 구리 산화물(Cu2O)과 이산화티타늄(TiO2)을 이용한 광촉매 반응으로 VOCs를 CO2로 분해

이 필터는 최대 20년 동안 재사용할 수 있으며 물세척만으로 성능을 유지할 수 있어 유지보수 비용이 적게 들고 효과적으로 대기질 개선을 가능하게 하는 장치

2.2. 특허조사 및 특허 전략 분석

2.3. 기술 로드맵

3. 관련 기술의 현황_시장 상황에 대한 분석

3.1. 경쟁제품 조사 및 비교

내용

3.2. 마케팅 전략

내용

4. 개발과제의 기대효과

4.1. 기술적 · 사회적 기대효과

내용

4.2. 경제적 기대효과

내용

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

실규모 장치의 집진 성능 평가 및 실증화
지역별 특성을 고려하여 최적화된 가로숨 설치 규모와 위치 결정 프로토콜 설계

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 서울시립대학교 환경공학부 20198900** 조*진
-==개발 과제의 개요==
+==1. 개발 과제의 개요==
-===개발 과제 요약===
+===1.1. 개발 과제 요약===
 해당 과제에서는 자동세척장치를 이용한 대기질 개선 스마트가로등의 설계를 진행한다.
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 (3) 강수 감지에 따른 자동 개폐형 우수 재활용 장치를 포함한다.
-===개발 과제의 배경===
+===1.2. 개발 과제의 배경===
 ) 서울시 내 대기오염 문제와 대기질 개선 필요성
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 * 이번 설계에서 미세먼지 저감 최적화를 위한 스마트가로등을 설계하며 이를 공기정화 스마트폴로 제안
-===개발 과제의 목표 및 내용===
+===1.3. 개발 과제의 목표 및 내용===
 ) 개발 과제의 목표
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 * 강우 감지 자동개폐형 우수저장조 설계
-===관련 기술의 현황===
+==2. 관련 기술의 현황_기술 현황 및 분석==
-====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====
+===2.1. 관련 기술의 현황 및 분석(State of art)===
 가. 고성능 공기 정화 필터(HEPA)
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-====특허조사 및 특허 전략 분석====
+===2.2. 특허조사 및 특허 전략 분석===
-====기술 로드맵====
+===2.3. 기술 로드맵===
-====시장상황에 대한 분석====
-*경쟁제품 조사 비교
+==3. 관련 기술의 현황_시장 상황에 대한 분석==
+===3.1. 경쟁제품 조사 및 비교===
 내용
-*마케팅 전략 제시
+===3.2. 마케팅 전략===
 내용
-===개발과제의 기대효과===
-====기술적 기대효과====
+==4. 개발과제의 기대효과==
+===4.1. 기술적 · 사회적 기대효과===
 내용
-====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====
+===4.2. 경제적 기대효과===
 내용