01분반 2조 Re보솜

프로젝트 개요

기술 개발 과제

국문 : 폐 침구류 재활용을 위한 회수 시스템 개선

영문 : Enhancing Recycling Systems for Reusing Bedding Waste

과제 팀명

Re:보솜

지도교수

서명원 교수님

개발기간

2024년 3월 ~ 2024년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 정*용(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 안*산

서울시립대학교 환경공학부 20198900** 최*영

서울시립대학교 환경공학부 20208900** 이*영

서론

개발 과제의 개요

개발 과제의 배경 및 필요성

• 폐 침구류가 발생하는 주거 환경 중, 특히 숙박업 특성 상 잦은 침구류 폐기가 발생함
• 현재 폐 침구류는 대형 폐기물 혹은 특수 종량제 봉투로 배출되어 소각 및 매립됨
• 표준화되지 않은 폐 침구류 배출방법으로 폐 침구류 발생량 산출 및 재활용 어려움
• 폐 침구류의 큰 부피 및 불규칙적 배출 주기로 인한 수거, 운송의 어려움
• 폐 침구류 재활용 시, 위생문제를 고려한 추가 공정의 도입 필요

개발 과제의 목표 및 내용

1. 개발 과제의 목표

• 폐 침구류 재사용을 위한 효율적인 수거 및 분류 방안 제시
• 수거 체계 도입을 통해 폐 침구류 소각 및 매립, 환경 영향 저감
• 숙박업 비율이 높은 강릉 지역 대상으로 수거 체계 적용 및 평가
• 효율적인 체계로 수거 및 운반으로 발생하는 탄소 배출 감축
• 폐 침구류 재사용 업체 현황 파악 및 협업 체계 제안

2. 개발 과제의 내용

관련 기술의 현황

State of art

1. 폐침구류 수거 기술

• 국내 폐침구류 수거 기술

- 부피가 작은 침구류의 경우, 헌 옷 수거함 또는 거주 지역 기준에 따른 일반쓰레기 처리.

- 부피가 큰 경우, 대형폐기물로 신고 후 집 앞에 배출. 폐기물 수거업체에서 수거.

• 해외 폐침구류 수거 기술

- 일본: 높이, 폭, 깊이가 30cm를 초과하는 경우 대형폐기물 처리권을 사전구매. 수거 업체에서 수거 또는 지역 기준에 따라 대형폐기물(자원순환) 센터, 또는 지정된 반입장에 직접 처리.

- 미국: 대형폐기물 수거 서비스 사전신청 및 수거 가능 일자 고지. 접근이 용이한 지정 장소에 배출. 폐기물 수거업체에서 수거.

• 분야별 폐기물 수거 기술 동향

- 사물인터넷(IoT): 위치와 상태 추적으로 폐기물 수거 경로 최적화

- 빅데이터: 공급과 수요 분석을 통한 폐기물 수거 효율성 향상

- 블록체인: 섬유폐기물의 기원부터 목적지까지 추적 가능한 보안 디지털 원장 제공

- 스마트 계약: 자동화된 계약으로 폐기물의 품질 및 양 보증

- 모바일 앱/플랫폼: 폐기물 관리 서비스에 대한 소통 및 조정 촉진

2. 솜 재생 공정

솜 재생 공정은 크게 분리, 살균, 세탁 및 건조로 나누어짐. 폐 침구류 내의 솜을 꺼내기 위해서 절단기를 사용하여 솜과 이불 커버를 분리하고, 살균기를 사용하여 솜의 세균 및 바이러스를 제거한 다음, 세탁 및 건조를 거쳐 위생적으로 깨끗한 상태의 솜으로 만듦.

• 절단기

최근 대규모 생산이나 산업용 절단기로 레이저 절단기가 개발됨. 레이저 절단기는 레이저 빔을 사용하여 솜이나 직물을 자르는 데 사용. 특히, CO2 레이저 절단기는 빠른 절단 속도, 높은 정밀도 및 우수한 절단 능력으로 인해 가장 널리 사용. 이산화탄소, 헬륨 및 수소의 혼합물을 사용하여 다양한 비금속 재료를 절단하고 조각할 수 있는 레이저를 생성. 레이저의 강도와 높은 정밀도 덕분에 가장자리가 매끄럽고 재료 낭비가 최소화된 복잡한 절단 디자인이 가능. 레이저를 사용하면 접촉 없이 정밀하게 절단될 수 있어 섬유를 손상시키지 않음. 다만, 낮은 광전 전환률, 높은 에너지 소비, 높은 운영 비용의 단점이 있음.

• 살균기

재생된 솜을 살균하여 안전한 제품으로 만들기 위해 사용.

자외선 살균기는 UV-C 파장을 사용하여 세균을 제거하는 장치로 자외선이 솜 내의 세균 및 곰팡이의 세포막과 핵에 침투하여 DNA 구조를 파괴하여 사멸시킴.

저온 플라즈마 살균은 과산화수소를 멸균제로 사용하여 40도에서 55도 사이의 온도에서 멸균이 되며, 진공상태의 환경에서 멸균 공정 진행. 과산화수소는 인체에 무해하며 산화력이 높아 멸균제에 적합. 과산화수소를 플라즈마에 노출시켜 세포막의 지질막, DNA, 기타 세포 필수 성분들을 파괴하는 hydroxyl-free radicals이 형성시켜 멸균이 이루어짐. 또한, 멸균력이 뛰어나 일반 소독제로는 제거할 수 없는 미생물의 아포(Spore)까지 제거 가능. 과산화수소는 살균 작용 후 물과 산소로 분해되기 때문에 환경 친화적임.

기술 로드맵

- (1995년) 쓰레기 종량제 전국 시행

- (1998년) 외한위기 시, 헌 옷 수거함 등장

- (2010년) 재사용 종량제 봉투 도입

- (2013년) 서울시, RFID 기반 무게 측정장치를 활용하여 음식물쓰레기 종량제 도입

- (2021년) 남양주시, 이불 전용 수거 봉투 도입

- (2022년) 양주시, 섬유 종량제 봉투 신설

- (2028년까지) EU, 의류 산업 환경 규제 강화

특허조사

• 대형생활폐기물 처리 시스템 및 그 운용방법

(10-2020-0185979)

• Method for using garbage compressing and recycling vacuum packaging machine

(CN105501773A)

• 재활용 플라스틱류 전용 압축 감량기 및 이를 이용한 개선된 공동주택 재활용장

(KR101872896B1)

• 섬유 소재의 의자와 메트리스 등 가구 청소 후 건조하여 곰팡이 증식과 세균번식을 방지하는 섬유 살균 건조기

(PCT/KR2014/011342)

• 직물원단을 타격함과 동시에 그 표면에 붙어있는 먼지를 직접 흡입하여 효과적으로 제거하는 직물 원단 먼지 제거 장치

(KR101194954B1)

• 여과필터를 포함하는 공기흐름 방해판을 통하여 공기의 흐름 속도를 줄여 집진 효율을 향상시키는 지속 가능한 항균 집진기

(KR102613617B1)

• 단말기를 이용하여 이용자의 침구를 세탁된 침구로 교체하는 침구 관리 서비스 제공방법

(1020190121593)

• 투입-1차분리-이송 성형-2차 분리-적충-배출로 진행되는 솜 재생 제조 장치

(1020090114461)

특허전략

• 폐 침구류 수거에서 기존 종량제 봉투와 다르게 압축 기술을 도입하여 폐기물 배출과 운송을 편리하게 함.
• RFID카드를 활용한 폐 침구류 수거, 분류 프로세스 구축으로 침구류 소재 분류를 용이하게 함.
• 폐 침구류 수거함에 RFID 태그 프린터를 부착하여 폐기물 정보 입력, 분류를 할 수 있도록 함.
• 폐 침구류를 일반, 대형 폐기물로 폐기하지 않고 수거-운송-분류 단계로 이루어지는 폐 침구류 수거 체계 구축.

관련 시장에 대한 분석

경쟁제품 조사 비교

1. 강릉시 대형폐기물 수거

• 현재 강릉시에서 베개, 이불을 비롯한 침구류를 폐기하기 위해서는 대형 폐기물로 신고 후 배출함. 이불 대형폐기물 가격은 4,000원.
• 지자체에 의하여 대형 폐기물로 수거된 폐 침구류는 소각 및 매립됨.

2. 양주시 섬유류 종량제 봉투

• 가로 56 cm, 세로 91.5cm (50L) 규격의 종량제 봉투이며 1500원에 판매.
• 인형, 이불 등 침구류를 비롯한 폐 현수막, 폐 섬유 등을 대상으로 함.
• 신발이나 가방과 같은 섬유류 이외의 물질이 혼합된 폐기물은 섬유류 종량제 봉투로 배출할 수 없음.
• 버려지는 원단을 재활용하여 펫 시장을 겨냥한 리사이클 아이템 개발 및 나무에 해충 방지를 위한 옷 입히기 작업 실시.

3. 남양주시 이불 전용 수거 봉투

• 부피가 큰 이불을 종량제 봉투에 넣다가 찢어지는 불편한 상황을 최소화하기 위해 제작됨.
• 이불 전용 수거 봉투의 가격은 3000원이며, 읍*면*동사무소에서 구입 가능.

4. 모바일 의류수거 서비스 ‘리클(Recl)’

• 헌 옷 수거 신청을 하고 집 앞에 두면, 비대면으로 수거한 후 kg당 가격으로 리워드 지급.
• 수거 후 검수 과정을 거쳐 의류 재판매.
• 모바일 앱을 통해 간편하게 헌 옷 수거 신청.
• 현재 한 주에 12~13톤의 중고의류 수거 중.
• 중고 의류를 구매할 수 있는 리클 스토어도 운영 중.

5. 네오코튼TMB

• 폐의류에서 면섬유를 분리하여 작은 조각으로 분쇄한 후, 천연 펄프와 혼합하여 만든 자원 순환형 포장용지.
• 식물성 소재인 목화에서 추출한 면섬유를 종이원료로 사용하여 일반 종이 대비 질기고 쉽게 찢어지지 않아 내용물을 보호하는 포장재로 손색이 없음.
• LG 생활건강의 ‘오휘’의 ‘얼티밋 핏 진 쿠션’ 제품 포장에 첫 적용됨.

6. 제클린의 지속가능한 섬유 재생 서비스

• 제주도 내 호텔 폐 침구 및 타월 수거.
• 재생 가능한 제품 분류, 살균, 세탁하여 순수 면 원단을 얻고, 파쇄하여 방사, 재생솜 생산.
• 일반 숙박업소 및 가정으로의 대상 확대를 목표하고 있음.

마케팅 전략

• SO전략

- 폐 침구류 수거 및 처리 효율의 향상으로 효과적 서비스 제공.

- 폐 침구류 수거 대상 확장 및 혁신적 기술 도입으로 인한 업사이클링 제품 생산 증가.

• ST 전략

- 수거대상 선점, 협력체계 구축을 통한 시장 경쟁력 확보.

- 효율적이고 경제적인 솜 재생 공정 구축으로 인한 경쟁력 확보.

• WO전략

- 사용자 교육 및 마일리지 제공/마켓(재사용품 판매) 구축 등의 인센티브 제도를 도입하여 사용자들의 적극적 참여 독려.

- 효율적이고 경제적인 폐 침구류 수거 및 분리 기술 및 솜 재생 공정으로 인한 운영 비용 절감.

• WT 전략

- 수거 시 압축 봉투 및 RFID 태그 재사용 방안 도입 등 환경 규제 강화를 대비한 효율적, 환경친화적 운영 시스템 구축.

• 폐 침구류 분리 배출 관련 법령 제정을 통해 수거 체계의 필요성 확보.
• 침구류 세탁 서비스를 통한 홍보 및 수익 창출.

개발과제의 기대효과

기술 및 정책적 기대효과

• 운송 및 저장 비용 절감, 수거 효율성 증가, 분류 공정의 정확성 및 속도 증가 등으로 효율적인 폐 침구류 수거 가능.
• 수거 및 재사용 과정에서 폐 침구류 데이터를 확보 및 분석하여 자원 관리 기술 발전 기여.
• 새로운 분리 배출 품목 도입을 위한 수거 체계 구체화 및 상호 협력 방안 구축.
• 재사용이 가능한 품목을 추가함으로써 지속 가능한 도시 발전 기여.

환경 및 사회적 기대효과

• 폐 침구류 재사용 관련 협업 체계 구축으로 폐기물 재사용에 기여.
• 폐기된 솜의 재사용으로 인한 자원 순환 도모 및 폐기물 발생 저감.
• 매립지에 버려지는 폐기물 양을 줄여 매립지 사용 감소.
• 폐 침구류가 소각되는 양을 감소하고 소각 시 발생되는 온실가스 및 대기오염물질 저감 가능.
• 지자체 별로 다른 폐 침구류 배출 방식을 동일하게 하여 사람들의 폐 침구류 분리수거를 유도.

추진체계

개발 과제 추진 체계

설계

설계사양

요구사항 목록

D: 필요사항, W: 희망사항

중요도: 매우 중요 (1순위)부터 차례로 부여

목적계통도

설계사양