01분반 9조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 자원순환 및 화재 예방을 위한 폐배터리 분류 시스템 설계

영문 : Design of a waste battery sorting system for resource circulation and fire prevention

과제 팀명

폐배터리나한테조

지도교수

서명원 교수님

개발기간

2024년 9월 ~ 2024년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20218900** 장*아(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 박*휘

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 황*태

서울시립대학교 환경공학부 20218900** 김*민

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

최근 전기차 시장의 규모가 확대됨에 따라 전기차 수요와 더불어 폐배터리의 양도 기하급수적으로 증가하고 있다. 정부와 지자체에서는 전기 자동차 폐배터리 수거를 법적으로 규제하고 있기에 수거와 처리 과정이 순조롭게 이루어지고 있다. 하지만 일상생활에서 흔히 사용하는 전자담배, 휴대폰 보조배터리 등 소형 배터리들은 폐기 과정에 있어 정확한 법적 규제가 확립되어 있지 않다. 게다가 일반 시민들의 폐배터리 재활용에 대한 인식도 미비한 실정이다. 이에 따라 폐건전지함에 수거되어야 하는 대부분의 소형 배터리들이 일반 쓰레기로 버려지고 있다. 이러한 상황을 개선하고자 본 프로젝트에서는 해외에서 시행한 배터리 여권 제도 도입을 검토해 보고, 배터리 수거 과정에서 전자 코드 리더기와 분리 공정을 통해 폐배터리의 수거율을 높이고자 한다.
현재 일반쓰레기로 무분별하게 버려지고 있는 폐배터리들이 있으며, 이는 환경오염을 야기시킬 뿐 아니라, 수거 및 선별 과정에서의 화재 발생 가능성을 높이고 있다. 일반 시민들의 폐배터리 재활용에 대한 인식도 미비한 실정이기에 앞으로 올바른 재활용이 이루어질지가 확실하지 않은 상황이다. 또한 휴대용 선풍기, 보조배터리, 전자담배 등 소형 배터리들은 폐기과정에 있어 정확한 법적 규제가 확립되어있지 않다.
본 설계를 통해 일반쓰레기 내 폐배터리 수선별 과정에서의 인력난을 감소하고, 화재 감소를 위해 새로운 폐배터리 선별 공정을 시스템을 제안하고자 한다. 이를 위해 컨베이어 벨트 위에 전자코드 리더기를 설치하고, RFID가 부착된 배터리를 인식함과 더불어 폐배터리 수거함으로 이동시키는 설계 시스템을 도입하고자 한다.

개발 과제의 배경 및 효과

전기차 폐배터리는 재활용 의무화 관련 법안으로 대기환경 보존법, 수도권 대기환경개선에 관한 특별법이 존재한다. 다만, 소형 IT 기기용 배터리의 경우 재활용 의무 법안이 부재한 상황이다. 그로 인해 폐건전지와 휴대폰 보조배터리 등 소형 배터리들은 폐건전지함에 수거되어야 하나 일반 쓰레기로 취급되는 경우가 부지기수이다. 폐건전지의 경우 2021년에 29.5%가 재활용으로 버려졌다고 한다. 그 말은 열 개 중 일곱 개는 일반 쓰레기로 버려진다고 말할 수 있다. 일반 쓰레기로 버려진 폐건전지와 보조배터리는 파쇄, 보관하는 단계를 거치게 되는데, 이때 빗물이 스며들거나 마찰에 의해 화학 반응이 발생한다. 이것이 화재의 주된 원인이 되곤 한다. 소방 당국에서 추정한 바에 따르면 이러한 폐건전지 폐기로 1년에 100건이 넘는 화재가 발생한다고 하며, 그 피해 규모는 100억 원 이상이라고 한다.
해외에는 폐배터리에 관한 규정이 만들어지는 추세이다. 2023년 6월, 「EU 배터리 및 폐배터리 규정」이 유럽의회에 통과되었다. 이 중 주의 깊게 본 것은 배터리 여권(Digital Battery Passport)이다. 배터리 여권은 개별 배터리 성능, 성분 정보 등을 담은 전자식 기록이다. QR 코드로 접속하게 되며, QR 코드를 입력하면 해당 배터리의 경제 운영자 고유의 식별 코드와 연동된다. 배터리 여권은 공급 및 가치 사슬의 모든 이해 관계자가 배터리에 대한 정보와 이력을 공유하여 안전성을 극대화하고, 수명 주기 동안 배터리 사용을 최적화하며 수명이 다한 시점에서 책임 있는 재활용이 보장될 수 있도록 하는 기술 플랫폼이다. 특히 배터리 광물, 배터리 팩 및 핵심 구성품(모듈, 셀)은 IoT가 가능하므로 분산 원장 또는 블록체인을 통해, 자격을 갖춘 이해관계자 간 데이터 공유가 가능하다.
EU의 배터리 여권제도 도입 확실과 더불어 대한민국의 폐배터리 순환 경제 활성화도 멀지 않았다. 이에 앞서, 자원순환을 위하여 폐기된 배터리를 일반 쓰레기에서 분류하고, 알칼라인 건전지류의 크기별 분류를 하고자 한다. 또한 리튬 배터리의 경우, 생산 과정에서부터 폐기 과정에 이르기까지 구분해 낼 수 있는 매개체를 고려하고자 하였다.

개발 과제의 목표 및 내용

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

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설계 사양

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개념설계안

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이론적 계산 및 시뮬레이션

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상세설계 내용

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결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

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포스터

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완료작품의 평가

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향후계획

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특허 출원 내용

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