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2020년 12월 17일 (목) 02:04 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 지하철 내부 공기질 개선을 위한 공기 살균 장치

영문 : Air Sterilizer for Improving Indoor Air Quality in Metro

과제 팀명

The First

지도교수

동종인 교수님

개발기간

2020년 9월 ~ 2020년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 심**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20148900** 고**

서울시립대학교 환경공학부 20148900** 손**

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 김**

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 박**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

최근 실내 공기질과 공중보건에 대한 경각심이 커지고 있다. 특히 다수가 이용하는 지하철은 지하에 위치해 자연환기가 어려워 공기 질 관리가 취약한 실정이다. 지하철에는 여러 종류의 대기오염물질들이 존재하고 있는데, 그중 부유세균은 대표적인 생물학적 유해인자이다. 이는 알레르기성 질환, 호흡기 질환 등을 유발할 수 있으므로 제거가 필요하다.

전동차 내 공기순환장치는 일반적으로 먼지와 CO2 등의 포집에 집중되어 있으며 부유세균 및 대기오염물질에 대한 관리는 미흡한 상태이다. 이에, 본 과제에서는 내부 부유세균과 추가적인 대기오염물질을 제거하기 위해 UV 램프를 이용한 공기 살균 장치를 제시하고자 한다.
이번 과제에서 가장 중요한 것은 UV 램프를 이용한 광촉매 반응으로 가능한 여러 조건에서 광촉매를 반응시키고 부유세균 제거율을 측정하여 어떠한 조건에서 광촉매가 가장 효율이 좋은지 그리고 이를 우리가 원하는 실제 제품에 적용할 수 있을지를 평가할 것이다. 

개발 과제의 배경 및 효과

◇ 2017년 자기측정 결과 실내주차장 다음으로 지하역사가 미세먼지 오염도가 높은 것으로 나타났다. 특히, 터널구간의 경우 외부 오염유입, 레일마모, 바닥의 자갈, 흙 등의 분쇄로 인해 외기의 4~6배, 승강장의 3~4배의 고농도 상태를 나타냈다. ◇ 지하철의 공기에 포함되어 있는 유해 입자들은 미세먼지, 라돈, 포름알데히드, 석면 등이 있다. 지하철 역사의 공기 질은 수많은 사람들이 이용하는 다중이용시설로서 오염 대책에 각별한 신경을 써야 한다. ◇ 지하철역사는 실내공기질 유지기준을 만족하지만 오랜 기간 노출되면 인체에 유해한 수치이다. 지하철터널은 실내공기질 유지기준치를 훨씬 초과하였으므로 터널을 지날 때 외부공기가 유입되지 않도록 환기 시 주의해야 한다. ◇ 총부유세균이란 1년 내내 실내 환경에 존재하여 공기 중에 떠있는 일반세균과 병원성 세균을 말한다. 다른 실내공기 오염물질과 달리 먼지나 수증기 등에 붙어 생존하며 스스로 번식하는 생물학적 요소이기 때문에 실내공기질 관리가 소홀하면 순식간에 고농도로 증식하게 된다. 실내에 있는 사람들의 청결상태, 행동양상, 청소상태, 환기상태 등과 밀접하게 연관되어 있다. ◇ 또한, 열, 기침, 감기 등을 유발하는 실내환경에 존재하는 대표적인 생물학적 유해인자이다. 호흡기나 피부 등에 접촉할 경우 알레르기성 질환, 호흡기 질환, 과민성 질환, 아토피 피부염, 전염성 질환을 유발할 수 있다.

개발 과제의 목표와 내용

◇ 본 설계에서는 지하철 내부의 부유 세균 살균과 대기오염물질 제어를 모두 포함하는 정화 시스템을 구축하여 지하철 내부의 공기를 살균하고, 오염물질을 정화함으로써 쾌적하고 안전한 환경을 조성한다. ◇ 지하철 내부 공기의 흐름 및 특성을 파악하여 효율적으로 공기를 살균·정화할 수 있도록 설계할 것이다. 또한, 기존 지하철의 시설 및 설치 환경을 고려해 공기 정화의 효율성을 높인다. ◇ 지하철 역사, 터널 그리고 지상까지 모든 주변 환경이 전동차의 공기 질에 큰 영향을 미치기 때문에 주변 환경과의 연관성을 종합적으로 고려하여 시스템을 설계한다. ◇ 실내 공기질은 지하철을 이용하는 승객의 수, 운행 빈도, 기온, 날씨 및 지상의 교통량까지 다양한 요인들에 따라 시시각각 변화한다. 따라서 지하철의 상황에 따라 시스템을 유동적으로 구동하여 효율적으로 공기를 정화한다.

관련 기술의 현황

State of art

◇ Subway Cabin Air Purifier(SCAP)-객실 공기정화기술

기존의 지하철 내 공기정화 기술은 공조 환기 방식이라 불리며, 단순히 2열의 에어덕트를 이용하여 객실에 균등하게 공기를 분배하여 환기시켜 공기를 순환시키는 것에만 초점을 두었다. 비교적 최근에 개통한 신분당선(2014)의 경우 전동차 실내에 이산화탄소(CO2) 센서를 부착하고 농도값을 모니터링 하여 일정한 농도 이상이 되면 배기팬이 가동되고 신선한 공기를 유입하여 이산화탄소의 농도를 낮춰주는 시스템을 추가하였으나, 이런 자동환기시스템은 터널의 시멘트 분진, 차륜마모 등에서 발생하는 미세먼지를 유입시켜 전동차 내의 미세먼지 농도를 증가시켰다. 이를 보완하기 위한 방법으로 필터에 부직포를 부착하는 방식을 채택하였다.

위의 문제를 인식하고 개발된 SCAP는 지하철 객실 내 실내 미세먼지와 이산화탄소를 저감하여 오염을 정화할 수 있는 모듈형 공기정화장치로, 객실 천정 내부에 설치하여 두 대의 송풍기가 실내공기를 유입하면 미세먼지는 정전롤필터로 제거하고, 이산화탄소의 경우 정전필터와 송풍기 사이에 이산화탄소를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 카트리지 형식으로 삽입하여 객실의 이산화탄소 농도가 일정 농도이상으로 증가할 경우 센서 신호를 통해 송풍기가 가동되는 방식으로 구성된다. 현재 2호선과 5호선에 부착되어 있다. 

◇ 미생물 저감 및 향균기술

1) 객차용 청정 HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning)

HVAC시스템은 증발기 코일에 있는 구리핀을 사용하여 미생물 서식을 방지하는 방식으로 구리에서 발생하는 금속이온이 세균의 단백질과 결합하여 세균을 제거하는 기술이다. 최근에는 HVAC에 부착하여 살균기능을 보강하는 연구가 많이 진행되었는데, 영국의 플라즈마 클러스터 공기청정기가 대표적이다.  플라즈마 클러스터는 증기를 공기 중으로 배출되는 양이온과 음이온으로 분리하는 저온 플라즈마 기술로 유해한 휘발성 유기화합물(VOC), 미립자, 연기, 꽃가루, 먼지, 정전기 등을 제거하는 기능을 한다. 또한 필터나 가동부가 없기 때문에 다양한 HVAC 시스템에 쉽게 설치할 수 있는 장점이 있다.

2) 은나노입자 코팅 

향균 기능이 있다고 알려진 은나노입자를 공조설비의 열교환기 표면이나 환기필터에 코팅하여 세균을 제거한다. 최근에는 전자빔을 쪼인 은나노 와이어를 개발 중이며, 기존의 은나노입자 코팅보다 음이온을 쉽게 방출할 수 있고, 표면적이 넓어서 필터에 포집된 세균 등의 부유균을 효과적으로 살균할 수 있다. 

3) 자외선 램프

자외선은 파장에 따라 UV-A, UV-B, UV-C로 나뉘고 파장이 짧은 단파선인 UV-C는 살균력이 강해서 빈 병실이나 지하철 차량의 살균 소독에 사용되고 있었다. 이러한 UV-C는 박테리아, 바이러스, 곰팡이를 죽이는 효과가 크고 UV-A, UV-B는 단백질과 지질의 산화를 유도하여 세포 사멸을 유발하는 기능을 한다. 최근 뉴욕지하철교통국은 자외선(UV-A, B, C)의 전체 스펙트럼을 활용하여 병원체의 DNA, RNA 및 세포벽을 파괴하는 자외선 램프(Purolightning)를 도입하고 있으며, 물체의 표면뿐만 아니라 공기 중의 바이러스도 99.9% 살균하고 있다. 

기술 로드맵

특허조사

지하철 공기정화 관련 다양한 특허가 존재하지만 우리조의 목적인 ‘지하철 공기정화 및 살균’과 같이 지하철 공기의 살균에 중점을 둔 선행기술은 현재 매우 적은 것으로 확인 되었다. 따라서 ‘지하철+공기정화’ 관련 특허와 ‘공기정화+살균’ 관련 특허를 확인해야 할 특허라고 보고 조사하였다.

◇ 지하철역사 공기정화 환기시스템(출원번호 1020060098335)

지하철 역사 내부에 유입되는 공기 속에 포함된 미세 먼지를 제거해 주는 공기정화환기시스템에 관한 것으로 지하철 역사 내부로 유입되는 미세 먼지뿐만 아니라 외부로 유출하는 미세 먼지들을 이온화수단을 통해 증배 먼지로 변환시켜 줌으로써, 효과적으로 미세 먼지들을 제거하여 지하철을 이용하는 사람들은 쾌적하게 지하철을 이용할 수 있으며, 지하의 공기를 지상에 배출하는 공기환기구 주변에 거주하는 사람들에게도 오염된 공기가 아닌 미세 먼지가 제거된 청정 공기를 제공하는 효과가 있다.

◇ 지하철 공기정화장치(출원번호 2020050013170)

지하철 내의 공기 중에 포함되어 있는 오염물질 특히, 금속류의 분진 제거가 용이할 뿐만 아니라 지속적으로 공기 정화를 실시할 수 있도록 본 고안에 따른 지하철 공기정화장치는 지하철이 들어오는 승강장의 진입구에 마련되어 지하철의 진입시 발생하는 바람을 이용하여 공기를 흡입하는 집진부와 유입된 공기를 거르기 위한 필터부를 구비하되, 필터부는 소정 간격으로 배치된 다수개의 필터와 자성부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

◇ 지하철 객실용 공기정화장치(출원번호 1020110055992)

사용으로 인해 오염된 필터를 자동으로 권취하여 교체함으로써 객실내 미세먼지와 초미세먼지의 농도를 일정 수준 이하로 유지하면서 유지보수 소요 및 비용을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 객실 내의 CO2를 포함하는 유해가스를 제거하여 혼잡시간대 오염된 객실 공기질을 개선할 수 있는 장점이 있다.

◇ 공기정화 및 바이러스 살균 시스템(출원번호 1020200028239) --- 유사 특허

미세먼지와 각종 세균 및 병원성 바이러스가 혼합된 공기를 공기흡입팬을 통해 반사판 내벽체로 구성한 공기정화부로 유입시키고 UV 램프와 부직포와 헤파필터, STS 광촉매 반사판 도류벽을 이용하여 정화하며 정화한 공기를 가정, 병원, 사무실, 학교, 공공기관, 지하철 또는 기차역, 버스터미널에 공급할 수 있고 또한, 사람의 움직임과 미세먼지 농도 및 온습도 등을 자동으로 감지하여 인공지능을 통해 자동으로 동작하고 원격에서 관리할 수 있으며 다양한 데이터를 축적하여 실시간으로 반영할 수 있는 공기정화 및 바이러스 살균 시스템에 관한 것으로서, 미세먼지와 각종 세균 및 바이러스를 포함하는 공기를 UV 램프와 부직포와 헤파필터, STS 광촉매 반사판 도류벽을 이용하여 정화할 수 있고, 정화한 공기를 건물의 내부 또는 덕트 등을 이용하여 단독 및 다수의 건물의 실내에 공급할 수 있으며, 가정과 병원 및 사무실, 학교, 공공기관, 지하철 및 기차역, 버스터미널 등에 설치하여 미세먼지를 제거하고 각종 세균 또는 병원성 바이러스를 제거할 수 있도록 하고, 컨테이너 등의 임시 건물에 설치하여 임시 병실 또는 방역초소로 활용할 수 있으며, 사람의 움직임과 미세먼지 농도 및 온습도 등을 자동으로 감지하여 인공지능을 통해 자동으로 동작하고 원격에서 관리할 수 있으며 다양한 데이터를 축적하여 실시간으로 반영할 수 있는 효과가 있다.

◇ 습성 공기정화 살균장치(출원번호 1020090125333)

습성 공기정화 살균장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기를 유입시키는 공기유입부, 공급되는 물을 진동자에 의해 수증기화시켜 상기 유입되는 공기에 공급하는 수증기부, 수증기가 포함된 공기를 고압 플라즈마를 생성하여 광촉매시켜 공기 중 포함된 유해물질을 정화 및 제거시키는 광촉매부, 저전압 플라즈마를 생성하여 상기 광촉매된 공기를 수산화기화시켜 침투성과 신선도를 향상시키는 수산화기부, 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 전원공급부의 교류를 직류로 정류하여 상기 수증기부와 광촉매부, 수산화기부에 인가하며, 콜렉터와 에미터, 디플렉터를 갖는 고압트랜스포머, 및 상기 수산화기부를 거친 공기가 배출되는 공기배출부를 포함하여 이루어진다.
물을 수증기화하여 유입되는 공기에 공급할 수 있고, 이 공기를 고압 플라즈마를 통과시켜 포함된 유해물질을 정화 살균시키며, 정화 살균된 공기를 저전압 플라즈마를 통과시켜 2차필터링 함에 따라 침투성과 신선도를 극대화시켜 수분을 포함한 청정공기를 제공할 수 있다.

◇ 오존수를 이용한 공기정화 및 살균장치(출원번호 1020080085787)

오존수를 이용한 공기정화 및 살균장치에 관한 것이다. 공기정화 및 살균장치는 내부가 빈 사각 형상의 케이스; 필터와, 모터로 구동하는 팬을 갖고 상기 케이스의 내부에 설치되며, 팬의 작동으로 케이스의 측면으로부터 공기를 흡입해서 필터로 필터링한 후 케이스의 전면으로 배출하도록 한 필터링수단; 및 케이스의 내부로 물을 유입하기 위해 케이스의 내외부를 관통하는 호스와 그 호스의 중간에 설치되어 오존수를 생성하도록 한 오존발생기를 갖고 상기 케이스의 내부에 설치되어, 오존발생기가 생성한 호스로부터의 오존수를 필터가 함수할 수 있게 공급하도록 한 오존수공급수단을 포함하여 구성된다. 항상 최적의 실내 공기질을 유지할 수 있는 공기정화 및 살균장치가 제공될 것으로 기대된다.

◇ 플라즈마 공기정화 살균 탈취기(출원번호 1020040110488)

각종 VOCs(휘발성유기화합물), 냄새 및 세균 등 유해 물질을 함유한 오염 공기를 산화 분해하여 인체에 무해한 신선한 공기로 전환할 수 있도록 한 플라즈마 공기정화 살균 탈취기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

◇ 공기정화 기능이 구비된 살균소독기(출원번호 2020090009563)

공기정화 기능이 구비된 살균소독기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 많은 인원이 공동생활하는 군(경)부대, 병원, 호텔, 자치단체, 어린이집, 유치원, 각 학교, 기숙사 등과 같은 장소에 위생관리의 일환으로 살균건조기를 설치하여, 개인 물품인 숟가락, 젓가락, 컵, 칫솔은 물론 조리실 및 식당물품인 식판, 칼, 도마 등 각종식기류 등을 건조 및 살균함과 동시에, 상기 살균건조기 내부 및 외부의 실내공기가 청정하게 정화될 수 있도록 하는 공기정화 기능이 구비된 살균소독기에 관한 것이다.

◇ 정전기를 이용한 공기정화 살균기(출원번호 1020160164238)

정전기를 이용한 공기정화 살균기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압의 정전기를 발생하여 공기에 포함된 세균, 바이러스 및 악취물질을 사멸 분해하여 공기 정화 효율성을 극대화하고, 정전기를 발생하는 정전기 발생부 표면 소재를 특정함으로써 먼지나 이물질이 표면에 흡착되지 않도록 하여 정전기 발생부 기능이 저하되지 않도록 한 정전기를 이용한 공기정화 살균기에 관한 것이다.

특허전략

◇ 환기와 미세먼지 필터 정도의 시스템을 이용하여 공기질을 관리하던 기존 전동차와 달리, 총부유세균까지 동시에 처리가 가능한 정화 시스템을 설계하여 위생적인 환경을 조성한다. ◇ UV는 파장에 따라서 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 본 설계에서는 부유세균 살균을 위한 UV 장치를 기존의 정화 시스템과 연계하고 승객들에게 노출되지 않는 위치에 설치할 것이다. 이로써 운행 중에도 승객들의 안전을 보장하며 지속적인 살균이 가능하게 한다. ◇ 실시간으로 공기질 및 열차 내부 상황을 모니터링하며, 그에 따라 유동적으로 정화 시스템을 구동한다. 또한, 기존의 지하철 시스템을 고려하여 더욱 효율적이고 경제적인 정화 방향을 제안한다.

관련 시장에 대한 분석

경쟁제품 조사 비교

◇ All-in-one30

이 공기살균 및 청정기는 퓨어시스 제품으로 나노 촉매 기술을 이용해 공기질을 개선할 수 있다. 2014년 서울 메트로 1~4호차 엔진 룸에 설치되었던 적이 있으며 유해물질, 박테리아, 바이러스, 유해가스를 제거한다. 메탈폼다중촉매 기술을 이용해 주위의 유해 오존까지 제거 할 수 있으며, 세척 가능한 필터를 이용하여 유지비용을 절감하였다. 14차에 걸쳐 다중정화살균이 가능한 것이 장점이다.

◇ UV파워 공기살균기

세스코에서 만든 UV파워 공기살균기는 벽걸이형으로 UV-C램프를 사용해 화학성분 없이 부유세균 및 바이러스 살균이 가능하다. 또한, 클러스터 이온 모듈을 사용하여 오존 발생 위험성을 낮추었다. 흡입된 공기는 1차로 카본필터 (활성탄필터)를 거쳐 악취 등이 제거되며 UV-C 램프를 통해 2차 살균된다. 60 m3 공간에 적합하다. ◇ EL-100

Airomate의 엘리베이터용 공기청정기이다. 실내로 유입되는 미세먼지와 엘리베이터 통로 내부에 존재하는 바이러스 박테리아 세균 등 인체에 유해한 각종 병원균 등을 살균 박멸 제거한다. 악취는 하이브리드케미컬 필터를 통해 흡착 제거함으로서 맑고 깨끗한 실내 공기질을 만들어주는 4단계 필터시스템을 갖추었다. 엘리베이터 규모에 따른 급기/배기 조절이 가능하다. 환기를 위한 별도 덕트가 필요 없는 일체형으로 모든 브랜드에 적용이 가능하며 취급, 유지관리가 용이하다. 

◇ AIR160

Aetaire의 제품으로 공기이온화 장치를 통해 먼지와 꽃가루를 제거하고 HAF 필터를 통과시켜 공기를 정화한다. 그 다음 UV-C램프를 사용해 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등의 유기체를 사멸시킨다. 특히 하우징의 특수 알루미늄 내부는 UV-C의 추가 반사를 제공하여 효율을 50%이상 향상시킬 수 있다. 시간당 50m3의 공기를 순환시킬 수 있다. 향후 제품 개발 시 하우징을 통한 추가 반사를 적용하면 살균력을 높이는데 도움이 될 것으로 보인다. 

◇ 지하철 차량용 공기 공급장치 (출원번호 10-2018-0095997) 파일:Fisrt7.jpg

이 기술은 지하철 차량용 공기 공급장치에 대한 것으로 지하철에 구비된 공기저장탱크와 차량의 내측에 구비되어 저장탱크에서 공급되는 공기를 분사하는 노즐과 공기저장탱크와 노즐을 연결하는 덕트를 포함하여 하나의 구성을 이루는데 이를 통해 차량 내부로 신선한 공기를 지속적으로 공급하도록 하여 차량 내부의 압력을 외부보다 높게 유지시키는 일종의 양압시설 역할을 하게 된다. 이 기술은 한국철도기술연구원에서 직접 출원한 기술로 저러한 공기순환의 흐름에 정화시설을 부착할 경우와 그렇지 않다면 어디에 정화시설을 두어야 하는지에 대한 심도깊은 분석이 필요하다.

◇ 공기정화 및 바이러스 살균 시스템 (출원번호 10-2020-0028239)

이 발명은 미세먼지와 각종 세균 및 병원성 바이러스가 혼합된 공기를 공기흡입팬을 통해 반사판 내벽체로 구성한 공기정화부로 유입시키고 UV 램프와 부직포와 헤파필터, STS 광촉매 반사판 도류벽을 이용하여 정화하며 정화한 공기를 가정, 병원, 사무실, 학교, 공공기관, 지하철 또는 기차역, 버스터미널에 공급할 수 있고 또한, 사람의 움직임과 미세먼지 농도 및 온습도 등을 자동으로 감지하여 인공지능을 통해 자동으로 동작하고 원격에서 관리할 수 있으며 다양한 데이터를 축적하여 실시간으로 반영할 수 있는 공기정화 및 바이러스 살균 시스템에 관한 것으로서, 미세먼지와 각종 세균 및 바이러스를 포함하는 공기를 UV 램프와 부직포와 헤파필터, STS 광촉매 반사판 도류벽을 이용하여 정화할 수 있고, 정화한 공기를 건물의 내부 또는 덕트 등을 이용하여 단독 및 다수의 건물의 실내에 공급할 수 있으며, 가정과 병원 및 사무실, 학교, 공공기관, 지하철 및 기차역, 버스터미널 등에 설치하여 미세먼지를 제거하고 각종 세균 또는 병원성 바이러스를 제거할 수 있도록 하고, 컨테이너 등의 임시 건물에 설치하여 임시 병실 또는 방역초소로 활용할 수 있으며, 사람의 움직임과 미세먼지 농도 및 온습도 자동으로 감지하여 인공지능을 통해 자동으로 동작하고 원격에서 관리할 수 있으며 다양한 데이터를 축적하여 실시간으로 반영할 수 있는 효과가 있다. 이를 단순히 생각하면 모든 요소가 하나로 합쳐진 공기청정기술로 보이지만 저렇게 생산할 경우 단가가 너무나 높아지고 제작비용 대비 공기정화의 효율이 한없이 떨어지므로 정화율은 극한에 가까워지나 경제성이 많이 떨어질 것으로 예상된다.

마케팅 전략

표 1. SWOT 분석

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

◇ 기존 지하철 시스템과의 연계 및 고효율 처리 장치 설계를 통한 공기질 정화 시스템의 소형화 ◇ 지하철 내부의 주기적인 살균이 가능하다. ◇ 모니터링을 이용한 유동적 시스템 구동으로 효율적인 정화가 가능하다.

경제적 및 사회적 파급효과

◇ 병원성 물질 및 기타 대기오염물질의 제거가 가능하여 공중보건의 수준이 향상될 수 있으며 방역에 효과가 있을 것으로 기대된다. ◇ 지하철 내의 공기질 개선을 통해 이용자의 건강 증진 및 만족도를 향상시킬 수 있다. ◇ 대중교통 이용 증가로 인해 환경오염을 저감할 수 있다. ◇ 객차 내 부유세균 및 공기정화에 대한 연구 성과가 실용화될 경우 도시철도용 정화기술의 세계적 선도가 가능할 것으로 보인다.

구성원 및 추진체계

파일:First9.jpg ◇ 심형석 : 자료 조사, 지하철 현황 및 정화 시스템 총괄 ◇ 김유진 : 자료 조사, 과제 제안서 발표, 대기오염물질 제거 시스템 총괄 ◇ 박주영 : 보고서 취합, PPT 제작, 부유세균 살균 시스템 총괄 ◇ 고영범 : 자료 조사, 경제성 분석 및 특허전략 총괄 ◇ 손병민 : 자료 조사, 최종 모형 제작 및 설계 평가 총괄

설계

설계사양

가. 제품 요구사항

본 설계를 통해 제안하는 제품에서 기대하는 요구사항을 다음 표와 같이 정리하였다. 항목에 따라 필요사항은 D, 희망사항은 W로 표기하였고 중요도를 대, 중, 소로 나누어 등급을 분류하였다. 

1) 공기 살균력

본 설계의 목표는 공기정화 중 살균에 중점을 둔 설계이다. 따라서 공기 내 포함되어있는 총부유세균의 제거율은 가장 중요한 요구사항이다. 개발 목표치인 총부유세균 제거율 85%를 달성할 수 있도록 한다. 

2) 대기오염물질(미세먼지, 악취) 제거율

지하철 터널로부터 전동차로 유입되는 미세먼지, 지하철 승객 활동으로 인한 미세먼지 등 미세먼지의 처리 필요성이 요구된다. 또한 전동차는 밀페된 공간이므로 많은 사람들이 오고가는 전동차에서 발생할 수 있는 악취를 처리할 수 있어야 한다. 

3) 제품의 경제성

본 설계는 기존 제품에 살균을 추가로 도입하는 설계이므로 기존 제품 대비 설치비와 운영비 증가비율이 충분히 수용 가능해야 한다. 증가비율 목표치는 10%로 설정하였다.

4) 제품의 연동성

전동차와 지하철 역사 내 기존 설치되어 있는 공기정화 장치들과 호환 가능하여 기존 제품들을 활용 할 수 있으면 보다 나은 경제성을 확보할 수 있기 때문에 기존 제품들과 잘 연동되는 것이 요구된다.

5) 제품의 내구성

경제성과 안전성을 고려하여 제품의 내구연한이 충분하여 교체기간 주기가 길어야 한다.

6) 제품의 기능성

필터와 램프 교체가 편리하여 신속하고 정확한 교체가 이루어져야 하고 소형화가 가능하여 전동차 내부에 설치 가능하여야 한다.

7) 제품의 안전성

자외선 램프에 사용되는 UV-C 파장의 자외선은 인체에 노출되면 피부암을 일으킬 수 있는 철저한 관리가 필요한 자외선 파장이다. 따라서 제품이 가동될 때 승객들에게 노출되지 않을 것이 요구된다.

나. 목적계통도

본 설계 제품의 목적계통도는 아래 그림에 나타내었다. 

파일:First10.jpg

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

조립도

내용

조립순서

내용

부품도

내용

제어부 및 회로설계

내용

소프트웨어 설계

내용

자재소요서

내용

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

내용

개발사업비 내역서

내용

완료 작품의 평가

내용

향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

내용

관련특허

내용

소프트웨어 프로그램 소스

내용