Plus-tic

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 플라스틱 압축기 'PLUSTIC' 및 플라스틱 발생량 예측 AI 'ALFO-GO' 설계

영문 : 00000000..

과제 팀명

PLUSTIC조

지도교수

장서일 교수님

개발기간

2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 성*진(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20168900** 장*정

서울시립대학교 환경공학부 20168900** 정*경

서울시립대학교 환경공학부 20168900** 최*나

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

내용

개발 과제의 배경 및 효과

환경적 측면

- 한국해양수산개발원에 따르면 현재까지 전 세계에서 생산된 플라스틱의 총량은 83억 톤에 육박하며 이중 75%인 약 63억 톤이 쓰레기로 배출됐다. 그러나 폐기된 쓰레기 중 9%만 재활용 되었으며, 12%는 소각되고 나머지 79%는 매립되거나 자연에 버려져있다. 소각이나 매립을 하려해도 여의치 않은 것이 현 실태이다. 소각의 경우, 다이옥신배출기준 적용에 따라 소각장의 수가 2016년도 419개소에서 2017년 395개소로 해마다 줄어들고 있다. 또한 매립의 경우, 현재와 같은 상황이 지속되면 국내 매립지 잔존수명이 30년도 채 남지 않은 상황이다.

- 유럽 플라스틱 및 고무 기계 협회(European Plastics and Rubber Machinery Association)는 2015년 기준으로 우리나라 1인당 플라스틱 소비량이 일본 65.8kg/인, 유럽 67.4kg/인, 미국 93.8kg/인 보다 많은 132.7kg/인이며, 2020년에는 145.9kg/인으로 증가할 것이라 추정하고 있다.

- 폐플라스틱은 적게는 6개월부터 길게는 500년 이상의 분해기간을 필요로 한다. 이렇게 분해되는 동안 플라스틱은 각종 유해물질을 배출하기도 하고, 생물들이 먹이로 오인해 섭취해 질식사를 일으키고, 폐어망이나 봉지에 걸려 이동이 방해되면서 죽음에도 이르는 생태계 문제를 초래한다.

정책적 측면

- 우리나라의 경우, 2017년 재활용 쓰레기 최대 수입국인 중국이 수입을 중단하면서 그에 따른 대책을 수립하지 못하여 2018년 4월 재활용 수거 대란이 일어났다. 우리나라의 2018년 1~8월 폐플라스틱 수입량이 전년 동기 대비 211% 증가한 반면, 수출액은 57%가 줄었다. 전 세계적인 환경규제로 폐플라스틱 수출이 어려워지는 것이 확실해진 만큼, 정부 차원의 대책도 마련되어야 한다.

- 환경부는 자원순환사회를 만들기 위해 2018년 1월 1일부터 자원순환기본법을 시행했다. 이는 생산부터 폐기에 이르는 전 과정에서 발생하는 억제하고, 재활용을 촉진하기 위한 내용들이며, 또한 2030년까지는 플라스틱 폐기물 발생량을 절반으로 줄이기 위해 각 순환단계별 종합 개선대책을 마련하였다.

인식적 측면

- 일반적으로 국민소득이 증가할수록 재활용품은 질적 변화를 수반한다. 우리나라는 경제성장에 따른 국민 생활수준의 향상으로 대량생산과 대량소비 활동이 이루어짐으로써 각종 재활용품이 급증하고 있는 상황이다. 더구나 공업화, 산업화에 따른 도시의 인구집중 현상을 도시폐기물의 배출량을 급증시키는 주요 원인이다.

- 2018년 발생한 폐플라스틱 수거 대란 이후 재활용 쓰레기에 대한 사람들의 경각심이 증가한 것을 알 수 있다. 그럼에도 올바른 분리수거를 준수하지 않은 쓰레기는 여전히 많은 편이며, 올바른 분리배출 방법을 모르는 사람들이 많다.

개발 과제의 목표와 내용

플라스틱 압축기 'PLUSTIC'

플라스틱 압축기 'PLUSTIC'을 이용하여 집 안에서 공간을 많이 차지하는 페트병과 캔 등의 부피를 최소화하여 공간 활용을 도모하며, 쾌적하게 보관할 수 있다. 또한 최소화된 부피로 재활용품을 편리하게 분리수거 할 수 있으며, 재활용품 배출횟수 감소도 기대할 수 있다. 궁극적으로는 생활 속 플라스틱의 재활용률을 높여 자원순환에 동참한다.

빅데이터 구축

플라스틱 압축기 'PLUSTIC'은 기존의 압축기에 무게 측정기를 설치함으로서 플라스틱 압축과 함께 무게 데이터를 얻을 수 있다. 이 데이터를 가공하여 빅데이터를 구축함으로서 미래 배출량 예측 AI인 'ALFO-GO'의 기반 데이터로 활용되고 머신러닝의 오차가 줄어들게 한다.

인공지능 알고리즘 'ALFO-GO'

현재의 단순히 배출된 폐플라스틱의 양을 통계 내 공지하는 형식의 데이터 처리방식에서 벗어나 유효한 데이터를 구축하고 이를 사용자들에게 제공하여 데이터를 기반으로 하는 플라스틱 발생량 줄이기 목표를 달성하고자 한다. 본 과제에서 설계하려는 'ALFO-GO'는 주기적으로 현재 플라스틱 발생량을 입력하고 그 값을 기준으로 미래 플라스틱 배출량을 예측하는 것을 목표한다.

웹페이지 구축

웹페이지는 크게 'PLUSTIC' 기기 소개와 'ALFO-GO' 기능 구현이라는 두 가지 항목을 구성된다. PLUSTIC 기기 소개란에서는 PLUSTIC 기기를 사용했을 때 얻을 수 있는 장점과 기기 활용법을 소개함에 따라 이용자를 늘린다. 설계한 AI ALFO-GO를 통해 개개인별 플라스틱 배출량을 예측하고 과거부터 미래까지 플라스틱 사용량 그래프를 이용자에게 전달한다. 개개인은 자신의 플라스틱 배출량을 확인함에 따라 소비량을 얼마나 줄여하는지 스스로 관리할 수 있는 시스템을 만드는 것을 목표로 한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

개인별 플라스틱 사용량 계측 가능
폐기물 관련 현황 위주였던 기존의 데이터 분석 방식에서 예측 위주의 새로운 데이터 분석 패러다임 제시
폐기물 발생량 예측 데이터 구축의 시발점
4차 산업혁명 시대에 맞추어 나가는 인공지능 기술과 폐기물 처리기술의 결합
딥러닝 기술을 적용하기 때문에 데이터가 구축될수록 점점 높아지는 예측 정확도
플라스틱뿐만 아니라 모든 종류의 폐기물에 동일하게 적용하여 활용 가능

경제적 및 사회적 파급효과

‘폐플라스틱 대란’과 같은 폐플라스틱 수거에서 오는 사회적 문제의 해결책

- 연간 전 세계에서 거래되는 폐플라스틱 양은 약 1500만 톤이며 이 중 750만 톤이 중국으로 들어간다. 하지만 중국이 지난 해 1월 환경오염의 문제로 플라스틱과 폐지를 포함한 24종의 쓰레기 수입을 금지하였다. 따라서 전 세계적으로 플라스틱 쓰레기를 버릴 곳이 없어 많은 혼란이 발생했으며, 우리나라에서는 4월 수거업체에서 폐플라스틱 중 일부를 수거하지 않겠다고 선언해 사회적인 문제가 발생하였다. 플라스틱 사용량을 줄이는 것이 가장 좋은 방법이지만 무턱대고 플라스틱 사용량을 줄이는 데는 한계가 있다. 플라스틱 미래 배출량 예측을 통해 구체적이고 실용적인 정책을 수립함으로써 폐플라스틱 대란과 같은 사회적 문제가 일어나지 않도록 조치를 취할 수 있다.

향후 어플리케이션을 개발하여 지속적인 수입 보장

- 현재는 웹페이지를 통해 이용자와 커뮤니케이션을 하는 방식으로, 핸드폰을 통해 접속하는데 익숙해진 현대인들이 불편함을 느낄 수도 있다. 향후 어플리케이션을 개발하여 두 가지 방법을 이용하여 사용자들에게 다가간다면 접근장벽을 해소할 수 있을 것으로 기대한다. 또한, 접근이 용이해져 이용자 수가 늘면 제품 판매와 광고 등을 통해 지속적인 수입 보장이 가능해진다.

매립지를 보다 효율적으로 사용 가능

- 현재까지 폐기된 플라스틱 쓰레기 중 9%만 재활용 되었으며, 12%는 소각되고 나머지 79%는 매립되거나 자연에 버려져있다. 매립의 경우, 현재와 같은 상황이 지속되면 국내 매립지 잔존수명이 30년도 채 남지 않은 상황이다. 폐플라스틱 발생량 자체를 줄인다면 국내 매립지 잔존수명이 늘어날 뿐만 아니라 매립지가 아닌 다른 용도로 토지를 사용할 수 있다.

눈에 보이는 데이터를 제시함으로서 폐기물 발생량에 대한 국민들의 경각심 고취

- 평소에는 폐기물 발생에 대해 관심이 없던 국민들이 바다 거북이의 코에 플라스틱 빨대가 깊게 꽂힌 사진을 통해 해양 플라스틱 오염과 미세 플라스틱에 관해 관심을 가지게 되었다. 다시 말하자면 국민들은 눈에 보이는 사진이나 데이터를 보게 됨으로써 그에 관해 경각심을 가지게 된다는 것이다. 플라스틱의 경우 우리 생활에 없어서는 안되는 물질로 자리 잡았지만 소각이나 매립을 하려해도 여의치 않은 것이 현 실태이다. 현재까지 사용해 온 플라스틱의 양에 관한 추이와 앞으로 얼마나 줄여야하는지 눈에 보이는 데이터를 제시함으로서 폐기물 발생량에 대한 국민들의 경각심을 고취시킬 수 있다.

쓰레기 섬 등 쓰레기 처리 문제에 대한 사람들의 불안감 해소

- 2011년 연구에 따르면 대한민국 면적 절반 정도였던 쓰레기 섬은 최근 크기가 급속히 늘어나 한반도 면적의 7배인 155만로 커졌다. 북태평양 어장 동쪽에 집중 분포해있는 이 거대 쓰레기 섬의 90% 이상이 썩지 않는 비닐과 플라스틱 쓰레기로 이루어져있다. 이 해양 쓰레기를 처리하는 것도 중요하지만 플라스틱 쓰레기가 해양으로 버려지지 않게 하는 것도 중요하다. 이에 따라 본 과제에서는 플라스틱 압축기를 이용하여 재활용률을 높이며, 웹서버를 통해 줄여야할 플라스틱 양을 제시함에 따라 이용자들의 플라스틱 사용량이 줄이도록 유도하고, 이를 보고 실천하며 쓰레기 처리 문제에 대한 사람들의 불안감도 해소시킬 수 있다.

대상 지역구를 무궁무진하게 넓힐 수 있어 세계적 폐기물 데이터 수집 및 분석이 가능

- 쓰레기 섬과 같은 문제로 플라스틱 쓰레기는 전 세계적으로 다루어야 할 대상이 되었지만 온실 가스 문제와 달리 지역구 단위로 처리하고 있는 것이 현 실태이다. 본 과제에서 설계할 플라스틱 압축기 ‘PLUSTIC’와 같이 무게 측정기가 달린 압축기를 각 가정에서 사용하게 된다면 어느 지역을 한정되지 않고 세계적으로 폐기물 데이터 수집과 분석이 가능해진다.

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

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조립순서

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부품도

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제어부 및 회로설계

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소프트웨어 설계

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자재소요서

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결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

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개발사업비 내역서

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완료 작품의 평가

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향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

내용

소프트웨어 프로그램 소스

내용