미정

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 다회용기를 활용한 배달업체의 일회용기 사용 저감 시스템

영문 : Designing delivery system with reusable food containers

과제 팀명

미정조

지도교수

이동훈 교수님

개발기간

2020년 9월 ~ 2020년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 천**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 차**

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 최**

서울시립대학교 환경공학부 20148900** 양**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

covid-19가 지속되며 외식을 꺼리는 사람들에 의해 배달음식의 소요량이 급증하고 있으며, 이에 따라 플라스틱의 배출량이 작년 대비 15.6%가 증가했다. 그리고 배달업체의 배달 양은 더욱 증가할 것으로 예상된다. 따라서 이런 일회용 플라스틱 용기의 사용을 줄이고자 배달업체의 다회용기 사용의 기저 및 시스템을 설계하고자 한다. 본 설계는 다회용기의 제작 및 배달업체의 구매를 유도하여 1차적으로 플라스틱 사용량을 줄이고, 수거 및 세척 업체 운영을 통해 배달업체의 다회용기 수거 및 세척의 부담을 줄일 것이다. 그리고 지정된 시간에 용기를 다시 배달업체에 보내 업체의 운영에 불편함을 끼치지 않도록 할 것이다.

개발 과제의 배경 및 효과

지속되는 covid-19에 의해 생긴 언택트 문화에서 배달업체의 매출은 점점 늘고 있고, 수도권 등에서 사회적 거리두기 2.5단계가 되며 휴업을 하게 되는 PC방 등의 사업체도 음식 배달업으로 직종을 임시로 바꾸는 등 배달업체의 지점 수도 점점 증가하고 있다. 실제로, 통계청에 따르면 음식 서비스(배달음식) 거래액은 올해 1~7월 누적 8조 6574억원에 달했다. 이는 전년 동기보다 73.6%나 증가한 수치이다. 배달업체는 보통 음식을 플라스틱 용기에 담아 제공하는데, 배달업체의 매상이 늘어남과 동시에 플라스틱 배출량 또한 늘어나고 있다. 환경부 자료를 보면, 공공시설을 통해 처리하는 폐기물 위주로 조사한 결과 플라스틱류는 전년 동기 기간 대비 15.6%가 증가하였고, 이 수치는 일반 대규모 거주시설인 아파트 단지 등을 제외한 수치이다. 만일 주거시설의 배출량을 포함한다면 수치는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 플라스틱 폐기물 공급의 급증에 따라 폐플라스틱의 가격하락으로 수거업체는 수거할수록 손해를 본다는 주장이 나오고 있으며, 실제 청주지역의 일부 수거업체는 수익성 악화로 9월부터 수거거부를 예고하기도 하였다.

올해 플라스틱 폐기물의 양은 앞서 언급했듯이 급격히 증가한 추세이다. covid-19의해 정부에서도 플라스틱 용기의 사용을 완화했다면, 이로 인해 발생할 폐기물 문제에 대한 대책과 완충 또한 신경 쓸 필요가 있다. 따라서 현재 사용 중인 일회성 용기들을 다회성 용기로 교체한다면, 1차적으로 플라스틱 폐기물의 발생량을 줄일 수 있다. 언제까지 길어질지 모르는 코로나 사태에 대비하여 당장 증가하는 플라스틱 폐기물을 감축할 수 있으며, 또한 2018년 환경부 자원순환정책과에서 발표한 ‘2030년까지 플라스틱 폐기물 발생량 50% 감축’이라는 목표 도달에 도움이 된다.

개발 과제의 목표와 내용

◇ 일회용기를 대체할 수 있는 다회용기의 선정

◇ 용기를 수거하기 위한 수거함의 개발 및 회수 시스템 개발

◇ 다회용기를 세척하여 업소에 공급할 수 있는 세척 시스템의 적용 가능 여부

State of art

현재 다회용기를 활용하여 배달을 하는 업소는 일부 중국집에 지나지 않는다. 그마저도 최근 중국집에서도 플라스틱제 일회용기를 사용하는 비중이 크게 높아진 실정이다. 이 외에 다회용기를 보급/수거를 통해 플라스틱 폐기물을 감축하는 기술이나 시스템이 없는 실황이다. 따라서 우리 조는 이와 관련된 시스템 및 기술을 새로이 고안할 예정이다. 
 추후에 기술이 더 발전된다면 우리 조가 구축하고자 하는 배달용기 수거 시스템이, 로봇 과 드론기술을 접목한 수거 시스템으로 발전하여 완전한 자동화 시스템이 이루어질 것이다.

특허조사

◇생활쓰레기 통합관리 시스템 및 방법(출원번호 : 10-2012-0064366)
생활에서 발생되는 생활 쓰레기의 수거 및 처리를 통합적으로 관리할 수 있도록 하는 생활쓰레기 통합관리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히 생활 쓰레기 수거 차량에 부착된 GPS 및 카메라를 통해 차량 투입에 필요한 자료 및 민원 발생 시 증거 자료(영상)를 수집한다. 그 후 현재 생활 쓰레기 수거 차량의 위치에 의한 차량 주행속도 및 진행 상태를 파악하고, 효율적으로 생활 쓰레기 수거 차량을 투입하기 위한 생활 쓰레기 통합관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
 
◇무선인식태그가 부착된 음식물 쓰레기 수거함(출원번호 20-2007-0010064)
본 고안은 무선인식태그가 부착된 음식물 쓰레기 수거함에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기 수거함에 무선인식태그를 부착하여 수거함을 인식하도록 함으로써 쓰레기 처리비용 등을 효과적으로 부과할 수 있도록 한 음식물 쓰레기 수거함에 관한 것이다.

◇악취 유출 방지구조를 갖는 생활환경 쓰레기 수거함 (출원번호 10-2006-0078481)
본 발명은 악취 유출 방지구조를 갖는 생활환경 쓰레기 수거함에 관한 것으로, 상부가 개구된 박스형태의 수거함 본체와 수거함 본체로의 쓰레기 투입을 위해 상기 개구부를 개방 또는 폐쇄하는 커버체를 포함하며, 상기 커버체는 상기 수거함 본체 상부 개구단 측에 착탈식으로 끼움조립되는 링형태의 착탈 플랜지와, 이 착탈 플랜지 일측단에 그 일측단이 힌지체결되어 상향 여닫이식 개방구조를 갖는 커버로 이루어지되, 상기 커버 안쪽의 착탈 플랜지 내측에는 커버의 개방동작과 연계되어 회동되는 제1 악취차단판이 설치되고, 상기 제1 악취차단판과 마주하는 착탈 플랜지 타측 내경에는 제2 악취차단판이 구비되어 커버 개방 시 수거함 본체 개구부를 막을 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 쓰레기 투입을 위해 수거함 뚜껑을 개방했을 경우 기투입되어 있던 쓰레기로부터 발생된 악취가 외부로유출되는 것을 방지하여주변환경을 보다 위생적으로 조성할 수 있다.

◇식기 및 식판을 분리하여 개별 세척하는 자동 식기세척 시스템(출원번호 : 10-2018-0052634)
이 시스템은 이송컨베이어를 통해 식기와 식판을 전달받아 식판은 제 1컨베이어로, 식기는 제 2컨베이어로 선별하여 공급하는 선별장치와  제 1컨베이어를 통해 이송되는 식판을 공급받아 세척하는 제 1세척부 및 제 2컨베이어를 통해 이송되는 식기를 공급받아 세척하는 제2세척부 이상 초 4개의 부분을 포함한다. 
식기과 식판을 동시에 투입하더라도 선별장치를 통해 식기와 식판을 분리하고, 분리된 식기와 식판은 그 형태에 알맞는 세척공정이 이뤄지도록 구성하여 전체적으로 세척효율이 향상되는 장점이 있는 식기 및 식판을 분리하여 개별 세척하는 자동 식기세척 시스템에 관한 것이다.

특허전략

◇ 우리 조가 설계하고자 하는 것은 기존 시스템을 개량하거나 효율을 향상시키는 것이 아닌 새로운 시스템 자체를 구축하고자 한다. 
위의 GPS를 부착한 차량 그리고 그를 토대로 형성되는 자료로 체계적인 생활 쓰레기 통합 관리 시스템을 구축한 ‘생활 쓰레기 통합관리 시스템 및 방법’ 특허와 같이 몇 개의 요소를 포함한 시스템을 통해 특허를 출원하고자 한다. 
첫 번째 요소는 악취가 유출되지 않는 다회용 배달용기 수거함이다. 두 번째는 수거함에 들어있는 용기의 흐름을 파악할 수 있는 전산정보시스템이다. 세 번째는 여러 종류의 표준 용기들을 분류하여 세척 할 수 있는 자동 식기세척 시스템이다. 네 번째는 여러 업체가 공동으로 사용할 수 있는 표준화된 몇 가지 종류의 용기 제작이다. 이 사항들과 함께 실제 운용하기에 최적인 노선 및 수거 시간을 정함으로써 종합적인 시스템을 구축하고자 한다.
이 시스템을 통해 우리 조는 플라스틱 대란의 주요 원인으로 작용하는 일회용 배달용기의 사용을 대폭 감소시켜 이 문제를 해결하고자 한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

◇ 환경부 조사자료(2018년)에 따르면 성인 1인당 연간 46회의 배달 이용한다. 가구 수를 고려하였을 때 국내에서 연간 5-8억 회의 배달 주문으로, 배달 용기가 약 19억 개 소모되고 있다. 우리 조의 시범설계 대상구역인 동대문구 휘경동의 경우 33,574명의 성인인구가 연간 최소 4,331,046개 최대 7,654,872개의 배달용기 사용하고, 하루 최소 11865개 최대 20972개의 배달용기를 사용한다. 이를 질량으로 환산하면 휘경동에서 배달로 인해 버려지는 플라스틱 양은 약 512kg/day이다. 우리의 시스템을 적용한다면 이것의 90% 이상을 감소시킬 수 있을 것이다.

경제적 및 사회적 파급효과

◇ 2017년에 2조 9천원의 배달시장 규모가 2019년에는 9조 7천억원까지 성장하였으며, 올해 상반기의 배달시장은 이미 작년에 비해 73.6%나 성장하였다. 코로나 상황이전에도 배달 사업은 꾸준히 성장하였고 이미 우리 사회에서 필수적인 존재가 되었다. 이러한 사회가 자리 잡았음에도, 국제 유가의 변동 등 매우 큰 불안요소를 가진 재활용 사업만으로 일회용 플라스틱을 처리하는 것은 한계가 있다. 지속 가능한 사회를 위해서는 이 문제가 반드시 해결되어야 하고 우리가 제안하는 시스템은 배달로 인한 폐플라스틱의 양을 90%가량 저감할 수 있기 때문에 일회용 배달 용기로 인한 문제에 해결책이 될 수 있다.

구성원 및 추진체계

천*재(조장) : 시스템 제작, 수거 및 세척 체계 주도, 제안서 작성

차*준(조원) : 시스템 제작, 수거함 관련 기술조사, PPT 편집 및 발표

최*현(조원) : 시스템 제작, 용기 분석 및 선정, PPT 제작 보조

양*희(조원) : 시스템 제작, 제안서 작성 및 수정, 경쟁력 고려

설계

설계사양

제품 요구사항

1) 플라스틱 저감량
 환경부 조사자료(2018)에 따르면 성인 1인당 연간 46회의 배달을 이용한다. 이를 우리 과제에서는 휘경동에 적용시켜 휘경동 성인인구 약 34,000명을 기준으로 고려했을 때, 배달 용기 사용으로 인한 플라스틱 폐기물의 양이 하루에 약 512kg씩 발생함을 알 수 있다. 따라서 우리 조는 이 점에 중점을 두고 시간당 플라스틱 발생량 저감이 필요함을 생각했다.

2) 장기 운영 시 경제적 효율
 설계를 통하여 구성 중인 시스템이 적용되었을 때 초기 투자비용 대비 일정 기간을 두고 봤을 때 어느 정도의 경제적인 효율이 있는지 살펴볼 필요가 있다고 생각되었다. 플라스틱 처리비용 자체를 두고 보았을 때는 그 비용이 얼마 되지 않지만, 질량대비 총 양과 수명을 고려했을 때 그 비용 효율이 얼마나 되는지 살펴볼 필요가 있다.

3) 적용 가능 여부
 본 설계로 구상하는 시스템이 실제 현 배달 시스템에 도입이 되어 시행될 수 있는지 판단할 필요가 있다. 수거 시 각 요구되는 가구 수당 수거함의 규모와 개수, 수거 동선과 이를 위한 교통량 등의 요소가 우리가 구상 중인 결과와 부합하는지 판단하여 적용 가능성을 점검할 필요가 있다.

4) 기대되는 환경 영향
 플라스틱 폐기물 저감과 이어지는 항목으로, 단순히 플라스틱 폐기물의 양 자체가 줄어듦에 그치는 것이 아니라 이로 인해 폐기물 처리까지 이어졌을 때 환경에 얼마나 이익이 되는지 평가하고 고려해볼 필요가 있다.

개념설계안

◇ 용기와 수거함

[용기]

위의 사진 기준으로 왼쪽의 4가지 용기는 현재 배달 사업에서 대표적으로 많이 사용되는 일회용 플라스틱 용기이다. 우리는 위와 같은 4가지 형태의 다회성 용기를 채택 및 시스템 운용에 사용할 계획이다. 가장 많이 쓰이는 형태의 용기로 현재 적용하여 도입하기도 용이하며, 수거 및 세척 효율도 높일 수 있을 것으로 기대된다. 
오른쪽은 기존의 용기와 비슷한 규격을 고려하여 설계해본 그릇의 안으로 이를 채택하여 현행 시스템과의 호환성을 높이며 사업자, 소비자에게 혼란을 줄이고 시스템의 도입에 따른 변환에 차질이 없도록 할 예정이다.

[수거함]

위의 그림은 우리 조가 구상하고 있는 수거함을 간략하게 표현한 그림이다. 앞서 이야기된 것처럼, 현재 4가지 용기를 고려하고 있어 그에 맞추어 수거함을 4개로 구획하였다. 소비자가 배달용기를 배출할 때, 각 배출구에 해당하는 배달 용기를 넣는 방법을 고려하였다. 또한, 용기를 간단한 세척 후 배출을 하는 것으로 원칙으로 하고 있지만 완전하게 음식물이 씻겨나가지 않기 때문에 악취로 인한 민원이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위한 활성탄과 같은 흡착제 등을 활용한 악취방지를 고려하고 있으며 필요에 따라 주기적인 수거함 세척을 고려하고 있다.
용기, 배달량, 수거순환을 고려하여 수거함의 크기를 설정해야 하며 부식과 내구성을 고려한 재질을 선정할 예정이다.

◇ 수거 정보 수집을 위한 QR코드 기술
반납정보를 기입할 수 있는 도구로 QR코드를 이용한다. 각 수거함에 QR코드를 부착한다. 각 수거함에 붙어있는 QR코드를 스캔하면 반납정보를 기입할 수 있는 팝업창이 뜬다. 이 창을 통해 각 소비자는 배출하는 용기의 정보를 기입하고 제출한다. 각 수거함 별 배출정보(수거함 내 배출된 그릇 개수)는 데이터베이스에 저장된다. 이 정보를 배달앱의 주문정보와 비교하여 다회용기가 제대로 배출 되었는지 확인할 수 있다. 그리고 각 수거함에 배출된 그릇 개수를 관리자 서버에서 확인하고 최신화하여, 수거 시에 당일 수거가 필요한 수거함을 선정하여 최적의 수거 노선을 설정하려 한다.

◇ 용기의 세척 처리가 가능한 세척 공정

우리 조가 설계하고자 하는 용기 수거 시스템에서 휘경동 기준 하루 최소 6,000개에서 10,500개 정도의 그릇이 수거된다. 이는 국내 시중에 나와 있는 컨베이어 벨트형 자동화 식기 세척기의 최대 처리 용량이 3,600 dish/hour인 것을 고려했을 때 한 동네에서 하루에 발생하는 수거 용기는 한 대의 고용량 자동화된 식기세척기로 충분히 처리할 수 있다. 
우리는 그릇을 자동 분류하는 기능 및 건조를 하는 기능이 있는 식기 세척기를 추후 더 조사하여 우리가 설계하고자 하는 시스템에 가장 알맞은 형태의 식기세척기 및 이를 위한 추가 필요 공간을 제안하고자 한다.

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

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조립순서

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부품도

내용

제어부 및 회로설계

내용

소프트웨어 설계

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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

미정

목차