청소차

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 버스 부착 집진기를 통한 대기정화

영문 : Air purification through the dust collector attached to the bus

과제 팀명

청소차

지도교수

장서일 교수님

개발기간

2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20128900** 김**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20138900** 김**

서울시립대학교 환경공학부 20138900** 조**

서울시립대학교 환경공학부 20148900** 김**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

● 본 과제는 점점 심각해지는 국내 미세먼지, 그 중에서도 서울시의 미세먼지의 처리에 관한 과제다.

● 본 과제의 처리대상은 차량 내부의 공기가 아닌 외부(대기)의 공기이며, 대상 물질은 PM10 및 PM2.5 등의 미세먼지와 초미세먼지이다.

● 기본적으로는 하루 운행시간이 길고 출퇴근 시간에도 활용가능한 버스에 적용하는 것으로 설계하고, 궁극적으로는 민간 승용차에 적용하는 것을 목표로 한다. 따라서 소형화(규격) 설계를 다른 설계기준보다 우선순위를 높게 설정하였다.

● 추가적인 고려사항으로는 첫 째 설치 및 정비가 쉽도록 하기 위해 탈부착이 가능한 형태여야 한다. 두번째로 효율적인 여과를 위해 일정한 풍속을 확보해야 한다. 일정한 풍속을 얻기 위해서 자연바람이 아닌 동력원을 설치하여 흡입동력을 따로 두어야 하며 이를 위해 안정적으로 전력을 공급해줄 수단이 필요하다. 마지막으로 수분과 큰 이물질이 유입될 경우 집진기가 파손될 수 있으므로 이를 차단해주어야 한다.

● 최종목표는 미세먼지가 가장 심한 시간대에 운용하기 힘든 청소차와 예산 문제로 적용하기 힘든 발전소 shutdown, 사업장 규제, 전기버스 도입 및 공원조성 등의 정책들을 효과적으로 대체하는 것이다.

개발 과제의 배경 및 효과

현재 실생활에서 가장 심각한 문제 중 하나로 미세먼지가 대두되고 있다. 먼지라 하면 대기 중 떠다니는 입장상의 물질을 일컫는데 미세먼지는 입자의 크기가 매우 작은 먼지이다. 미세먼지의 지름 10µm보다 작은 미세먼지를 PM10이라 하고 지름이 2.5µm 보다 작은 미세먼지를 PM2.5라고 한다. 이러한 작은 입자들은 인간의 기관지에 피해를 주거나 식물의 생장을 방해하는데 최근 들어 미세먼지의 수치가 매우 높은 값을 보인다. 아래는 국립환경과학원의 자료로 1999년부터 2016년까지 연도별 미세먼지 배출량이 점점 증가하고 확인할 수 있다.

<표 1> 물질별 배출량 중 미세먼지(PM10, PM2.5) 단위 : 톤

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 PM10 63,251 61,719 67,368 65,100 66,357 62,491 67,343 64,795 98,143 110,797 103,735 116,808 131,176 119,980 121,563 97,918 233,177 233,085 PM2.5

81,793 76,287 76,802 63,286 98,806 100,247

PM2.5 는 2011년 부터 배출량을 산정함. * 출처 : 국립환경과학원

또, 환경공단의 자료에 의하면 초미세먼지(PM 2.5)주의보 발령 건수는 2016년에 비해 2018년에 4배 이상 증가하였는데 이는 미세먼지 대책 효과가 없거나 예산이 효율적으로 사용되고 있지 않는 우려의 목소리로 이어졌다. 환경부에 미세먼지 연구용역 및 대책 등에 쓰인 예산 규모에 대한 정보공개 청구 결과 미세먼지저감대책 예산은 2016년 4,391억원에서 2018년엔 8,185억원으로 86.4%가량 올랐다. 수도권 대기개선추진대책 예산도 1,140억1,000만원에서 2,143억1000만원으로 88.0%나 급등했다.

그럼에도 미세먼지주의보·경보 발령 건수는 되레 급증하는 추세다. 한국환경공단의 대기질 경보자료를 전수 조사한 결과를 살펴보면 수도권 미세먼지경보·주의보 발령 건수는 2016년 68건에서 2018년 129건(12월17일 기준)으로 89.7% 늘었다. 같은 기간 수도권의 초미세먼지주의보 발령 건수는 14건에서 67건으로 증가했다. 전국으로 범위를 넓혀도 미세먼지 주의보·경보 발령 건수는 2016년 300건에서 2018년 679건으로 늘어남을 확인할 수 있었다.

다음은 미세먼지가 어디서 발생하는지를 확인할 수 있는 표이다.

<표 2> 전국 미세먼지(PM10) 배출원 대분류별 배출량, 2013 CAPSS 단위 : 톤, (%)

구분 계(%) 비산먼지 제조업 연소 생물성 연소 비도로 이동 오염원 도로 이동 오염원 에너지 산업연소 기타 미세먼지 (PM10) 246,168 (100) 108,942 (44.3) 81,014 (32.9) 15,663 (6.4) 15,167 (6.2) 6,249 (2.5) 4,524 (1.8) 2,507 (1.0)

출처 : 도로재비산먼지 관리시스템 이처럼 미세먼지(PM10)의 경우 비산먼지에서 많이 발생하므로 도로의 비산먼지를 처리를 고려한 설계가 필요하다. 기존의 도로 청소 방법으로는 청소차를 통해 물청소를 하는데 이는 계절의 영향을 많이 받는 방법이므로 계절과 같은 환경에 영향을 받지 않도록 설계하기로 하였다. 그리하여 생각한 것은 서울 시내에 있는 버스에 소형화된 집진기를 설치하여 도로의 비산먼지를 처리하기로 하였다. 설계에 앞서 적용 대상지역 내의 차량 수의 파악이 필요했다. 다음은 서울특별시의 버스 운영 현황이다. <표 3> 서울특별시 버스 운용 현황(수)

출처 : 서울특별시

목적에 따른 버스의 현황을 살펴보니 시내버스 7,405대, 마을버스 1,582대, 공항버스 466대, 전세버스 3,245대, 특수여객 595대 그리고 시티투어 21대로 총 13,314대임을 확인하였다. 그 중 버스 약 10,000대에 설계집진기를 설치할 계획이다.

개발 과제의 목표와 내용

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

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설계

설계사양

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개념설계안

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이론적 계산 및 시뮬레이션

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조립도

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조립순서

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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

소프트웨어 프로그램 소스

내용

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