카르본알아조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 탄소발자국 최소화 장소 및 경로 추천 시스템 개발

영문 : Developing a system that recommends a meeting place and routes to minimize carbon footprint

과제 팀명

카르본알아조

지도교수

이상철 교수님

개발기간

2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20**8900** 신**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20**8900** 백**

서울시립대학교 환경공학부 20**8900** 안**

서울시립대학교 환경공학부 20**8900** 은**

서론

개발 과제 요약

모임 장소 이동시 발생하는 탄소발자국을 최소화하는 “저탄소 모임 장소 추천” 시스템

모임 장소로 이동하는 “저탄소 대중교통 경로 추천” 시스템

자가용 대신 대중교통 이용 시 “탄소발자국 저감량 가시화”로 사용자의 경각심 도모

단기적으로 개인이 일상생활에서 탄소발자국을 체감하도록 하여 경각심 촉구

장기적으로 탄소발생량을 고려한 저탄소 대중교통 운행 노선 구축에 기여

개발 과제의 배경

기후 변화로 탄소배출량에 대한 관심이 높아짐에 따라 탄소 배출량 감축은 기업 및 정부에서 개인의 문제로 확대되었지만 일상생활에서 배출되는 탄소의 양은 실체적으로 인식하기 어렵다.

◇ 탄소발자국(Carbon Footprint): 개인 또는 단체가 직간접적으로 발생시키는 온실기체의 총량으로, 일상생활에서 사용하는 제품의 원료, 만드는 과정, 사용하고 버려지는 과정에 이르기까지 모든 과정에서 발생하는 이산화탄소를 kg 혹은 우리가 심어야 하는 나무 그루 수로 표시한다.

◇ 2050 탄소중립 선언(‘20.10): 2050년까지 인간 활동에 의한 배출량은 최대로 감소시키고, 흡수량은 최대로 증대하여 순 배출량이 0이 된 상태를 목표로 한다.

◇ 2030 국가 온실가스 감축 목표(NDC): 2050년 탄소중립 달성을 위한 중간목표로, 파리기후변화 협정에 따라 참가국이 스스로 정하는 국가 온실가스 감축 목표이다. 2018년은 우리나라 온실가스 배출 정점으로, 감축 목표 설정을 위한 기준연도로 활용하며, 2030년 온실가스 배출량은 2018년 대비 35% 이상 감축해야 한다.

◇ ESG 경영 추세: ‘저탄소 모임 장소 및 경로 추천 시스템’은 도로 위 탄소 저감 목표는 비재무적 요소인 환경(Environment), 사회(Social), 지배 구조(Governance)를 고려하여 지속가능한 발전을 추구하는 ESG 경영 추세에 부합하며, 장기적으로 교통 분야에서 저탄소 운행 노선 구축에 기여할 수 있다.

◇ 개인 탄소 허용량 규제의 중요성에 대한 근거: 개인 탄소 허용량(PCA: Personal Carbon Allowances) 이란 국가의 감축 목표에 따라 모든 성인에게 균등하게 탄소 허용량(온실가스 배출 허용량)을 정해주는 것으로, 전 세계적으로 동일하게 개인 허용량을 정하는 것이 아니라 국가별 목표에 맞게 허용량을 정하고, 국가 목표에 따라 점차 한도를 줄여 나가야 한다. 저탄소 대중교통 경로를 추천해주는 본 시스템이 개발되면 교통 분야의 개인 탄소 발자국을 인식하기 용이해지고, 나아가 국가적으로 PCA를 적용하는데 도움을 줄 것으로 기대할 수 있다.

개발 과제의 목표 및 내용

단기목표: 개인이 일상생활에서 탄소발자국을 체감하도록 하여 경각심을 촉구한다.
장기목표: 탄소발자국을 고려한 저탄소 대중교통 운행 노선을 구축하는데 기여한다.

◇ 저탄소 모임 장소 추천: 모임 참여자들이 몇 가지 모임 후보를 가지고 고민할 경우, 모임 장소로 이동시 발생하는 탄소발자국을 최소화하는 모임 장소를 추천한다.

Figure 1. 저탄소 모임 장소 추천 시스템의 이해를 돕기 위한 그림 예시

◇ 저탄소 대중교통 경로 추천: 모임 참여자들이 대중교통으로 모임 장소까지 이동할 때, 탄소발자국 발생량이 최소화되는 최적 경로를 추천한다.

◇ 탄소발자국 저감량 가시화: 추천된 경로를 자가용 대신 대중교통으로 이동 시 저감할 수 있는 탄소발자국의 양을 가시화하여 사용자의 참여 의지를 촉구한다.

◇ 본 설계 시스템은 Flutter 프레임워크를 이용하여 어플리케이션으로 제작하였다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• State of art

대중교통 경로 추천 알고리즘

◇ 대중교통 경로 추천 알고리즘은 출발 지점과 도착 지점을 잇는 대중교통 경로를 선별하는 알고리즘이며, 현재 Google Maps, 네이버 지도 등의 플랫폼에서 기본적으로 제공하는 서비스이다.

◇ 대중교통 경로 추천 알고리즘은 사용자가 입력한 위치 정보와, GPS를 이용한 출발 지점의 정보, 버스나 지하철의 노선별 시간표 및 현재 위치 정보, 환승 정보 등을 이용한 고도의 알고리즘이다.

◇ 아로정보기술에서는 한국 대중교통 환경에 최적화된 대중교통 길찾기 정보(ODsay)를 제공 중이며, 네이버, 구글, 카카오 등에서 해당 정보를 받아 사용하고 있다.

중간지점 탐색 알고리즘

◇ 중간지점 탐색 알고리즘은 사용자간 최적의 중간지점을 탐색하는 알고리즘으로, 단순히 위치 및 거리 기준 중간지점 뿐만 아니라 사용자의 이동시간, 이동 지하철 역 개수 등을 고려한 방법들이 제시된다.

◇ 거리 및 위치 기반 중간지점을 찾는 방법으로는 사용자들의 좌표 값을 사용자들의 수로 나누고 평균을 구하는 거리 평균을 이용한 방법과 사용자들의 좌표를 2차원상의 점으로 인식하여 삼각형을 만들고, 삼각형의 모양에 따라 원의 무게중심을 사용하여 사용자 간 거리 평균을 구하는 방법이 있다(배혜지 외, 2015).

◇ 더 나아가 허유성 외(2019) 는 그레이엄 스캔(Graham’s Scan) 알고리즘을 기반으로 시간가중치를 적용하였고, 박나은 외(2021) 는 다익스트라 알고리즘 기반의 중간지점 탐색알고리즘을 만들었다.

탄소발자국 계산 알고리즘

◇ 탄소발자국(carbon footprint)은 온실가스 중 이산화탄소 발생량을 나타낸 것이며, 제품 및 서비스의 원료채취, 생산, 수송·유통, 사용, 폐기 등 전 과정에서 발생하는 탄소를 계량적으로 나타낸 지표이다.

◇ 서울연구원(2018) 은 연료와 속도에 따른 경험적 계수와 이동속도를 사용하여 탄소발생량을 계산하였다.

◇ 한국기후환경네트워크, 환경부 등에서 탄소발자국 계산기를 제공하고 있지만, 월·일 평균 이용시간으로 계산하기에 실제 발생한 탄소발자국을 정확히 계산하기 어렵다는 단점이 있다.

• 특허조사 및 특허 전략 분석

(10-2013-0057560) 중간지점의 모임장소 추천 시스템 및 방법

Figure 2. 중간 지점의 모임장소 추천 시스템의 플로우차트

본 시스템은 모임 참석자들의 단말로부터 프로필을 입력 받아 모임 참석자들의 취향과 나이를 고려하고, 모임의 성격에 맞는 모임장소를 추천하는 것을 목적으로 한다. 모임장소 추천 방법은 모임 참석자들의 단말로부터 위치를 입력 받고 상기위치의 중간지점을 검출하는 단계와, 상기 중간지점의 부근에 존재하는 모임장소를 추천하는 단계, 상기 모임장소가 상기 단말에 의해 선택됨에 따라 모임장소의 안내정보를 제공하는 단계를 포함한다. 이를 통해 모임 참석자들은 실시간으로 모임에 대한 정보를 공유하고 프로필 및 위치를 전송하여 중간지점의 모임장소를 선택하며 거리상의 불만을 최소화할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면, 각 모임 참석자들의 음식 기호와 모임의 성격을 고려하여 최적의 모임장소를 찾을 수 있다.

• 기술 로드맵

내용

시장상황에 대한 분석

• 경쟁제품 조사 비교

내용

• 마케팅 전략 제시

내용

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

관련사업비 내역서

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용