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2022년 12월 7일 (수) 22:51 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 휴대용 담배 필터기 개발

영문 : Development of the portable filter of cigarette

과제 팀명

내 이름은 코난 탐정이조

지도교수

오희경 교수님

개발기간

2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 설**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 서**

서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 배**

서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 이**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

2020년 기준 국내 흡연율은 20.6%로, 5명 중 1명 꼴로 흡연을 하고 있다. 하지만 흡연구역의 수는 흡연자 수에 비해 턱없이 부족한 실정이다. 이 때문에 지정된 흡연구역을 이용하지 않는 사람들이 있으며, 대부분의 흡연구역이 개방형 흡연구역이기 때문에, 길을 지나다니는 행인들은 간접흡연의 피해를 그대로 받고 있다. 서울시립대학교의 경우에도 모든 흡연구역은 개방형 흡연구역이므로 간접흡연의 피해가 있는 상황이다. 이를 시각화하기 위해 설문조사를 진행하였고, 조사대상의 87.5%가 불편함을 느끼고 있다고 답변했다. 이 결과는 휴대용 담배 필터기의 개발 필요성을 뒷받침할 수 있다. 이처럼 흡연구역의 문제점을 보완하고 흡연자의 흡연권을 보장하는 동시에 비흡연자의 간접흡연 피해를 방지하기 위해 본 설계에서는 휴대용 담배 필터기의 개발을 제안한다.

흡연 시에 배출하는 연기는 흡연자가 내뱉는 주류연(主流煙)과 불이 붙은 담배에서 직접 나오는 연기인 부류연(副流煙)으로 나누어진다. 주류연과 부류연은 니코틴, 타르, CO 등의 유해 물질과 악취를 포함하고 있다. 본 설계에서 제안하는 휴대용 담배 필터 기기 사용 시 주류연과 부류연은 필터를 통과하여 외부로 배출되는데 그 과정에서 담배 연기의 유해 물질, 악취가 제거된다. 필터의 구성은 HEPA(H14) 필터, 섬유 필터, 활성탄 필터의 3중 필터이다. 필터의 배치에 따른 제거 성능을 분석하는 실험을 통하여 최적 조건을 도출한다. 휴대용 담배필터 기기의 개발비용과 완전 폐쇄형 흡연 부스 설치비용을 비교하여 본 설계의 경제성과 타당성을 판단한다. 또한 소비자의 편의성, 상품성 또한 고려하여 제품의 보급화를 실현시킬 수 있도록 설계한다.

개발 과제의 배경

- 현재 흡연부스의 대형 필터기만 존재하며 실외에서 사용가능한 담배연기 필터는 없음.

- 가정집 등 실내에서 흡연하는 경우 간편하게 냄새로 인한 불편함을 제거할 수 있음.

- 개발에 성공하면 간접흡연의 피해를 최소화 할 수 있음.

- 직접흡연자의 경우에도 눈치보지 않고 거리에서 흡연을 할 수 있음.

개발 과제의 목표 및 내용

- 본 설계에서 제안하는 휴대용 담배 필터 기기 사용 시 주류연과 부류연은 필터를 통과하여 외부로 배출되는데 그 과정에서 담배 연기의 유해 물질, 악취가 제거된다.

- HEPA(H14), 섬유, 활성탄의 각 필터에 따른 제거 성능을 비교, 분석하는 실험을 통하여 최적 조건을 도출한다

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

전 세계적인 기술현황

 휴대용 담배 필터기 담배 필터 기술은 국민 보건 증진과 국민 삶의 질 향상을 바탕으로 개발되며 방식에 따라 필터, 활성탄, 전기 집진방식, 나노입자, 습식 기술과 같은 대기 산업과 연계되는 기술 개발을 포괄한다.

특허조사 및 특허 전략 분석

 국내 특허

1) 연기와 냄새 제거 필터, 장치 및 방법

- 본 발명은 1차 흡연 및 2차 흡연의 문제뿐만 아니라 흡연자 주변에 있지 않은 사람들 조차도 흡연 후의 역효과가 발생하는 3차 흡연의 역효과를 줄이거나 해소하면서도, 흡연의 일반적인 즐거운 경험을 유지할 수 있는 기술을 제공하는 것이다. 일부 실시예에 따라, 본 발명은, 환기구가 있는 연소 챔버, 담배를 수용할 수 있는 연소 챔버; 흡입 중 환기구를 통해 연소 챔버로부터 연기를 빼내도록 구성된 흡입경로, 배출 중 배출 필터를 통해 배출되는 연기를 보내도록 설정된 배출경로 및 흡입경로와 배출경로에 연결된 마우스피스(mouthpiece)를 포함하는, 파이프를 제공한다. 필터의 실시예는 필터링을 위해 천연 또는 합성 섬유, 세라믹, 금속, 화학물질, 오일 및/또는 결정을 사용

2) 휴대용 담배연기 정화기

- 본 발명은 휴대용 담배연기 정화기에 관한 것으로서, 손쉽게 교체 가능한 하나 또는 하나 이상의 필터모듈의 제공을 통해 담배연기나 실내 미세먼지, 악취 유발 물질 등에 효과적으로 대응할 수 있는 휴대 가능한 담배연기 정화기에 관한 것이다. 이를 위해 필터부는 활성탄소 및/또는 활성탄소 섬유 소재로 형성될 수 있다. 또한 담배연기 정화 및 악취 등 볼퀘한 실내 공기 정화 기능을 높이기 위해 상기 활성탄소 및/또는 활성탄소섬유는 다단이 쌓인 블록형태로 제공될 수 있으며, 이를 통해 접촉 표면적을 증가시 키는 동시에, 사용 기간이 도과한 필터부의 일부 또는 전부를 사용자가 손쉽게 교체할 수 있도록 지원할 수도 있다.

3) 휴대용 담배연기 정화장치

- 본 발명은 흡연시 담배를 내장 후 점화 및 흡연하여 담배연기에서 배출되는 유해물질을 저감하고, 흡기량을 제어하며, 담뱃재를 포집함과 아울러, 담배연기 속 유해물질을 필터링하여 담배연소시 발생되는 유해물질을 저감할 수 있도록 하는 휴대용 담배연기 저감장치에 관한 것이다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 담배연기 저감장치의 외형을 이루는 몸체; 상기 몸체 내에서 담배 각초부에 대응되는 크기의 원통형으로 형성되어 흡연할 담배각초부가 개방된 담배삽입구를 통해 수납되는 연소실; 상기 연소실의 담배연기 배출구에 설치되는 담배연기 필터부; 상기 연소실에서 담배연기 필터부의 전단에 설치되고, 담배각초부의 끝단과 접촉되어 배터리에서 공급되는 전원에 의해 가열되어 담배각초부에 불을 붙이는 점화코일; 상기 연소실의 둘레에 길이방향을 따라 권취되어 흡연시 궐련지 주변을 연소시켜 타르 및 유해물질을 미리 연소시키는 유해물질 저감코일; 상기 연소실의 하부에 설치되는 담뱃재 포집구; 그리고 상기 몸체에 설치되어, 상기 점화코일 및 유해물질 저감코일에 공급되는 배터리 전원을 제어하는 전자모듈;을 포함하여 이루어져 있다. 담배연기 필터부는 담배필터와 유사한 활성탄 가루를 중앙에 배치하고 그 양측에 예컨대 HEPA(high efficiency particulate air filter) 필터가 배치된 3층구조로 형성될 수 있다.

4) 활성탄소와 탄소수소나트륨-처리 섬유를 갖는 흡연물품 및 주류연의 처리방법

- 필터와 흡연물품은 주류연으로부터 하나 이상의 선택된 구성성분을 선택적으로 제거할 수 있는 탄산수소나트륨-처리 섬유와 활성탄소을 포함한다. 탄산수소나트륨-처리 섬유와 활성탄소를 사용하여 궐련 필터를 제조하는 방법, 그리고 탄산수소나트륨-처리 섬유와 활성탄소를 포함하는 주류연의 처리방법이 또한 제공된다.

 해외특허

1) 휴대용 담배연기 제거장치

- 간단히 휴대할 수 있으며 흡연시 담배연기의 대기확산을 방지할 수 있는 담배연기 제거장치를 개시한다. 그러한 장치는 담배 삽입이 가능한 첫번째 챔버를 형성하고 있으며 라이터를 갖추고 있는 흡연부; 상기 첫번째 흡연부와 인접하여 배치되며 흡연자 입 안의 주류연을 수용하기 위한 두번째 챔버를 형성하고 있는 담배연기 주입부; 상기 두번째 챔버로 유입된 담배연기를 연소하기 위한 수단을 갖춘 연기 연소부 및; 상기 첫번째 챔버에서 발생하는 부류연을 상기 두번째 챔버로 흐르도록 하는 부류연 배출수단을 포함하는 휴대용 담배연기 제거장치를 제공한다. 상기 두번째 챔버는 벤츄리관으로 형성되는 것이 바람직하며, 벤츄리관의 목 부위를 통하여 상기 첫번째 챔버와 상기 두번째 챔버가 연통하는 구조를 갖는다. 상기 두번째 챔버에 제공되는 담배연기를 연소하기 위한 수단은 개스 또는 액체연료를 사용하는 화염 발생기가 사용될 수 있다. 이 화염발생기는 일반적으로 알려진 토치를 소형화하여 상기 두번째 챔버에 내장할 수 있다.

2) 휴대용 담배연기 필터 시스템

- 본 발명은 휴대용 연기 여과 장치에 관한 것으로서, 흡연자의 날숨에서 나오는 악취를 제거하고 흡연자가 흡연하는 동안 깨끗한 환경을 유지하고 악취를 제거하고 연기가 없는 깨끗한 환경을 유지하는 것에 관한 것이다. 안전하고 위생적이며 편리하고 경제적인 방식으로 수행된다.

 특허전략

- 담배 유해물질 제거 및 악취 제거를 위한 하이브리드 방식 입자상/가스상 제거기술 도입

- 습식/활성탄/필터 방식을 통한 유해물질 제거율 향상

- 보다 나은 휴대성을 위한 디자인 고안

- 보급률 증가를 위한 방안 제시

기술 로드맵

 1단계 : 사전준비

- 기술 도입의 타당성을 나타내기 위한 간접흡연에 대한 인식 조사

- 흡연구역 실태 파악 및 관련 법률 조사

 2단계 : 기술도입

- 담배 연기의 유해물질 감소 및 악취제거 등에 대한 실험 및 비교∙분석

- 실험값에 의거한 최적의 휴대용 필터 개발

 3단계 : 기술보급

- 제품의 대중화 및 상품화

- 흡연자 제품 수요 조사

시장상황에 대한 분석

경쟁제품 조사 비교

 Alter : Personal Smoke Filter

- ‘Bud’와 같은 이름의 디자인을 선보임.

- Pre-Filter, HEPA Filter, Carbon Filter 총 세 가지 Filter를 통하여 주류연과 부류연을 제거하는 휴대용 담배연기 필터기 디자인.

- 해당 디자인에 대한 특허는 출원되지 않았으며, 구매도 불가능한 제품.

<담배 연기 제거율 향상과 휴대성을 고려한 디자인을 선보이며 이를 보급한 다면 충분한 경쟁력을 띌 것이라 판단함.>

 담배연기흡인기 휴대용 제연기 냄새제거

- 휴대용으로 소지하고 다니기엔 제품의 크기가 큼.

- 연기 및 냄새 제거를 위한 제품.

<담배 연기 제거율 향상과 휴대성을 고려하였을 경우 충분한 경쟁력을 띌 것이라 판단함.>

 호갈 실내흡연기

- 유해성분 제거를 위한 HEPA 듀얼 필터 사용

- 초미세 담배 입자 제거 기능

- 타르로 인한 필터 섬유의 기공 막힘을 필터 교체로 극복

<휴대하기에 큰 제품이다. 또한, HEPA 필터만을 사용함에 따른 필터 교체 비용이 비싸고, 교체 주기가 짧음에 따라 하이브리드 담배 연기 필터를 개발하였을 경우 효율이 증가할 것으로 판단함.>

마케팅 전략 제시

 SWOT 분석을 통한 마케팅 전략

- Strength

1) 담배의 유해물질 피해 감소

2) 악취로 인한 피해 감소

3) 흡연의 공간적 제약 감소.

- Weakness

1) 별도의 제품 구매로 인한 추가적인 비용 발생

2) 필터기 휴대로 인한 불편함 동반

3) 필터 폐기물에 의한 폐기물 증가

- Opportunity

1) 오염 및 악취물질 제거 향상

2) 휴대성 및 편의성 향상

3) 국민 보건 증진과 국민 삶의 질 향상

- Threat

1) 흡연자들의 사용의지

2) 담배 연기 필터기 대중화

- Strength/Opportunity

1) 제품 구매로 인한 추가적인 비용 발생과 필터기 휴대로 인한 불편함 동반은 담배의 유해물질로 인한 건강의 직 접적인 피해 감소와 국민 보건 증진, 국민 삶의 질 향상을 고려하였을 때 감당 가능할 수준이라 판단.

- Weakness/Opportunity

1) 담배 연기 필터기 휴대로 인한 불편함 감소를 위해 휴대성 및 편리성을 향상한 디자인 제작

- Strength/Threat

1) 담배 연기 필터기 사용으로 공간적 제약 및 악취, 유해물질 감소로 인한 사용의지 높임

2) 담배 연기 필터기의 이점 부각 및 홍보를 통한 대중화

- Weakness/Threat

1) 휴대성 및 편의성을 위한 디자인 설계를 통하여 흡연자들의 사용의지를 높임

2) 친환경적 필터 재료 선정을 통해 구매 욕구 강화

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

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

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향후계획

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특허 출원 내용

내용

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 ====시장상황에 대한 분석====
 *경쟁제품 조사 비교
-  Alter : Personal Smoke Filter
+ Alter : Personal Smoke Filter
 - ‘Bud’와 같은 이름의 디자인을 선보임.