"01분반 지구는못참지조"의 두 판 사이의 차이

2025년 12월 22일 (월) 16:15 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 사이펀 구조를 활용한 음식물 쓰레기 침출수의 배출 자동화

영문 : Automation of discharge of food waste leachate using siphon structure

과제 팀명

지구는못참지조

지도교수

박승부 교수님

개발기간

2025년 9월 ~ 2025년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부·과 2019890046 이재원(팀장)

서울시립대학교 환경공학부·과 2022890082 김선준

서울시립대학교 환경공학부·과 2021890078 한유상

서울시립대학교 환경공학부·과 2022890001 강석호

서울시립대학교 환경공학부·과 2020890027 박동진

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

 본 최종 설계는 음식물 쓰레기 수거 용기에서 발생하는 침출수를 무동력으로 안정적으로 배출하는 자동 시스템을 개발하는 것이다. 개념 설계와 경제성 분석, 상세 설계를 바탕으로 침출수를 안전하게 배출하기 위해 사이펀 원리와 기계적 유입 제어 장치를 결합한 구조를 갖고, 기존 음식물 쓰레기 수거 용기에 모듈 형태로 쉽게 부착·분리할 수 있도록 하고자 한다.

개발 과제의 배경

이번 종합 설계를 통해 음식물 수거 용기 내부 침출수로 인한 악취와 위생 문제, 해충 번식을 사전에 차단하여 도시 환경과 공중 보건 수준을 크게 향상 및 무동력·단순 구조와 모듈화 덕분에 에너지 소비와 고장률, 유지보수 비용을 낮추고, 기존 인프라를 그대로 활용하면서 넓은 지역에 빠르게 적용하고자 한다.

개발 과제의 목표 및 내용

A. 외부 동력 없이 대기압과 중력만을 이용해 침출수를 자동 배출한다.

B. 경첩과 무게추를 이용한 메커니즘으로 빗물 유입을 불연속적으로 제어해 침출수와 빗물이 섞여 배출되는 것을 방지한다.

C. 빗물의 낙차를 이용해 저장 용기를 자동 세척함으로써 유지보수 비용을 줄인다.

A. 친환경적

B. 인간 친화

C. 공무원 업무 부담 감소

D. 악취 및 해충 감소

E. 비용 절약

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

A. 외부 동력 없이 대기압과 중력만을 이용하여 음식물류 폐기물로부터 발생한 침출수를 자동으로 배출한다.

B. 경첩과 무게추를 이용한 기계적 메커니즘으로 빗물이 연속적이지 않고 불연속적으로 유입되도록 그 양을 제어해 하부 통에 잔류한 빗물에 의해 강우 환경이 아닐 때 침출수와 빗물의 혼합액이 배출되는 것을 방지한다.

C. 침출수의 부식 성분 및 유분에 견딜 수 있는 내식성 재료를 사용하고, 유입된 빗물의 낙차를 이용해 하부 침출수 저장 용기가 세척될 수 있도록 하여 유지 보수비용(주기적 세척에 들어가는 비용)의 저감을 도모한다.

D. 기존 음식물 쓰레기 수거 용기에 모듈 형태로 쉽게 부착 및 분리할 수 있도록 설계한다.

설계 사양

수집통 : 내식성 소재로 제작하며, 용적은 28.672 L 이다. 이는 일반적인 가정용 음식물류 폐기물 수거 용기인 20 L와 25 L와 유사한 크기를 가짐을 확인 가능하다. 음식물류 폐기물 수거용기 하단부에는 사이펀 관과 연결되는 배출구(318 mm²)를 설치하며, 상단부는 경첩을 이용한 여닫이 형태로 음식물류 폐기물이 수거될 때만 열리는 형태로 제작되어 악취의 외부 발산과 해충의 유입을 차단한다.

사이펀 관 : 음식물류 폐기물로부터 발생한 침출수와 빗물의 혼합액을 대기압과의 압력 차와 물의 응집력을 통해 외부로 배출시킨다. 제작 편의성과 침출수 저장 용량을 고려해 규격은 직경 6mm로 설계하였다.

중량 추 : 빗물 유입구를 통해 유입되는 우수를 조절하는 핵심 장치로 무게는 150 g이다. 이는 표준상태에서의 물의 밀도를 적용하여 150 mL의 빗물이 유입될 수 있도록 한 것으로, 중력을 활용한 기계적 메커니즘에 의해 불연속적으로 침출수 저장 용기 하부로 빗물이 유입되게 된다.

개념설계안

A. 기준 강우량 : 기상청에서 2022년~2024년 서울시의 3월부터 11월까지의 강우량 자료를 수집하였다. 비가 적게 오는 날에도 저장되어 있는 침출수가 배출될 수 있도록 제 1사분위수(1.6 mm)를 기준으로 제품을 설계하였다.

B. 침출수 저장조 용적 : 본 설계의 적용대상은 서울시립대학교 후문에서 학생들이 주로 거주하는 주택∙빌라의 음식물 쓰레기 수거 용기이다.. 두 차례의 현장조사 결과, 2~3일동안 배출되지 않은 음식물 쓰레기 수거 용기의 내부 침출수 양은 대략 0.1~0.12 L로 확인되었으며, 후문의 음식물 쓰레기 수거 용기 용량은 20~25 L로 파악되었다. 강우 시 짧은 주기로 침출수 저장조에 모인 음식물 쓰레기 침출수를 배출해야 하고, 강우가 없는 맑은 날에는 음식물 쓰레기 침출수가 역사이펀의 최대 높이를 넘을 정도로 쌓여 외부로 배출되는 사태를 방지해야 한다. 이에 현장조사 결과값보다 약간의 여유 용적을 두어 0.15 L가 되도록 침출수 저장조 용적을 설계하였다.

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

@@ 101번째 줄: / 101번째 줄: @@
 ===개념설계안===
-내용
+A. 기준 강우량 : 기상청에서 2022년~2024년 서울시의 3월부터 11월까지의 강우량 자료를 수집하였다. 비가 적게 오는 날에도 저장되어 있는 침출수가 배출될 수 있도록 제 1사분위수(1.6 mm)를 기준으로 제품을 설계하였다.
+B. 침출수 저장조 용적 : 본 설계의 적용대상은 서울시립대학교 후문에서 학생들이 주로 거주하는 주택∙빌라의 음식물 쓰레기 수거 용기이다.. 두 차례의 현장조사 결과, 2~3일동안 배출되지 않은 음식물 쓰레기 수거 용기의 내부 침출수 양은 대략 0.1~0.12 L로 확인되었으며, 후문의 음식물 쓰레기 수거 용기 용량은 20~25 L로 파악되었다. 강우 시 짧은 주기로 침출수 저장조에 모인 음식물 쓰레기 침출수를 배출해야 하고, 강우가 없는 맑은 날에는 음식물 쓰레기 침출수가 역사이펀의 최대 높이를 넘을 정도로 쌓여 외부로 배출되는 사태를 방지해야 한다. 이에 현장조사 결과값보다 약간의 여유 용적을 두어 0.15 L가 되도록 침출수 저장조 용적을 설계하였다.
 ===이론적 계산 및 시뮬레이션===