수거수거룬
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 생분해성 플라스틱 QR코드 선별기
영문 : Biodegradable plastic QR code separator
과제 팀명
수거수거룬
지도교수
서명원 교수님
개발기간
2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 황**(팀장)
서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 김**
서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 신**
서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 이**
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
본 개발 과제의 주제는 생분해 플라스틱 QR코드 선별기로, QR코드로 생분해 플라스틱을 인식하고 무게 오차로 이물질 여부를 판단하여 파쇄 혹은 흡입하는 장치이다. COVID-19 이후 일회용품 특히 플라스틱의 사용량이 증대하였고, 이에 대한 방안으로 생분해 플라스틱이 대두되고 있다. 생분해 플라스틱은 쉽게 분해되지 않는 기존 플라스틱과 달리 일정한 조건에서 미생물에 의해 완전히 분해될 수 있는 소재이다. 다양한 제품에 생분해 플라스틱이 도입되고 있지만, 국내에서 생분해 플라스틱만을 선별하여 처리하는 장치와 체계는 확립되어있지 않은 실정이다. 본 과제는 생분해 플라스틱 제품에 제품의 무게 정보를 담은 QR코드를 부착하고, 생분해 플라스틱 제품들을 데이터베이스로 구축하여 선별기로 올바르게 처리될 수 있도록 한다. 선별기의 도입으로 대중들로 하여금 생분해 플라스틱의 인식을 고취시키고 기업에서 플라스틱을 생분해성 플라스틱으로 대체하도록 하여, 플라스틱 폐기물을 감축하고 탄소 중립에 기여하는 것이 본 과제의 목표이다. 처리공정은 “QR인식→무게측정→파쇄/흡입→적재” 의 절차로 이루어진다.
개발 과제의 배경 및 효과
◆ 2050 탄소중립을 위해 10대 핵심기술 중 하나인 석유 화학산업의 원료를 바이오매스와 폐플라스틱 등과 같은 탄소중립 원료를 활용하는 방안이 대두되고 있다. 바이오매스를 기반으로 폐플라스틱도 줄일 수 있는 생분해성 플라스틱이 그 해결 방안이다.
◆ 현재 우리나라는 생분해성 플라스틱만을 처리할 수 있는 시설이 없고, 일반 플라스틱과 함께 분리 배출되면 다른 플라스틱 제품의 재활용을 방해하게 된다.
◆ 생분해성 플라스틱만을 수거하는 시스템을 만든다면 자원 활용의 효율을 높일 수 있고, 처리 계통도가 확립된다면 생분해성 플라스틱이 더 널리 쓰일 수 있는 발판이 마련된다.
◆ 생분해성 플라스틱 사용과 수거에 대한 어드벤테이지를 부여하는 정책 등을 연계하여 도입한다면 생분해성 플라스틱 사용이 더 활발해질 것이다.
개발 과제의 목표 및 내용
◆ 생분해 플라스틱 선별을 통한 개별 수거 시스템 확립으로 생분해 효율 극대화
◆ 생분해 플라스틱 선별의 높은 정확도와 파쇄기능의 정상 작동을 통한 수거율의 확대
◆ 생분해 플라스틱에 묻은 이물질 등을 판별하여 수거 가능 여부 판단 정확성 확인
◆ 수거 처리 시스템의 부재로 사라진 생분해 플라스틱 일회용품의 인증마크를 수거 체계의 확립으로 인증 범위 확대 도모
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
◆ 플라스틱 스캐너
해당 기술은 근적외선 분광법을 이용하여 파장 850~1650nm 적외선 광을 플라스틱 쓰레기에 조사하고 반사광을 읽어 플라스틱 쓰레기 소재를 비과피, 비접촉율로 분석한다. 광다이오드와 8개의 LED로 구성되어 있는 플라스틱 스캐너는 PET, PE, PVC, PP, PS 등의 5가지 종류로 구분이 가능하다.
본 과제는 플라스틱 생산 공정 자체에서 표기되는 QR 정보에 플라스틱의 종류에 관한 내용도 포함이 되지만, 추가적인 미분류 대상을 구별하는 보조 수단으로 사용될 수 있다.
◆ 플라스틱 파ㆍ분쇄 기술
㈜크러텍 사의 폐PET병 전용 파ㆍ분쇄기는 2차 공정을 거치지 않고 압출성형이 가능한 8 mm 내외의 플레이크로 분쇄가 가능하다. 또한 재연삭으로 인한 자가 발열문제를 해결하였으며, 저소음 동력장치의 개발로 아파트 등 생활밀집 지역에도 설치가 가능해 물류비, 분류, 선별 등 폐PET병의 재활용 공정에 투입되는 비용을 현저히 줄일 수 있다. 해당 기술의 라인은 3가지로 나뉜다. 초소형의 ‘페트인’은 자판기 형태의 수거함 내장용으로 용기 파ㆍ분쇄에 적합하며, 소형의 ‘페트온’은 공동주택 등 개별설치용으로 용기 파ㆍ분쇄에 적용된다. 대량 집중 파ㆍ분쇄가 가능한 라인은 ‘페트리온’이다. 해당 기술 중 가장 이목을 끈 대목은 2가지로, 2차 공정없이 압출성형이 가능하다는 것과 저소음이라는 점이다. 본 과제의 결과물이 상용될 장소가 주거밀집지역이라는 점, 한 기계 내 추가적인 공정 없이 단순 공정으로 해결할 수 있다는 점에서 주요 관련 기술로 채택하였다.
- 특허조사 및 특허 전략 분석
- 기술 로드맵
◆ 적외선 분광법 - 1800년대 : 윌리엄 허셀(W. Herschel)에 의해 가시광선 온도 측정 실험이 시행되었다. 이 과정에서 눈에 보이지 않는 전자기파, 적외선이 발견되었다.
이후 F.W.Herschel에 의해 Dispersion IR Spectrometer가 개발되었다. Prism 대신 Grating을 이용하게 되고 반도체 등의 이용으로 최근 Fourier transform IR. 적외선 분광장치가 개발되었다.
- 1900년 : 슈테판, 빈, 볼츠만 등을 거쳐 1900년 대에 막스 플랑크에 의해 적외선이 물체의 온도와 관련이 있음을 통해 파장과 온도의 함수로 된 복사 법칙이 정립되었다. 이후 적외선 센서는 주로 온도 측정용으로 사용되었다. - 1969년 : 미국에서 Interferometer를 이용한 FT-IR이 상품화되었다. 그 후 Sofeware 및 DS의 개발과 고집적, 고감도의 연구를 통해 FT – IR Spectrometer가 개발되었다.
◆ 플라스틱 압축적재 기술 - 본 과제에 사용되는 플라스틱 파ㆍ분쇄 기술의 목적은 압축적재를 통한 수거 주기의 연장과 운송ㆍ수송 등의 비용 절감을 위함이다. - 현재 시장 내 플라스틱 압축 기술의 경우 수동이 대다수 - 인적 자원은 운송ㆍ수송 부문으로, 최소한의 투입을 목적으로 하기에 추가적인 자동 압축 설비 혹은 파ㆍ분쇄 설비가 필요
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
설계 시 제품의 요구사항을 다음과 같이 목록화하여 나타내었다. 각 목록의 요구를 D, 희망사항을 W로 두었고, 목록별 중요도를 선정하여 대중소를 결정하였다.
설계 사양
제품의 요구사항으로부터 실현 가능성을 고려하여 사양을 결정하였다.
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
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특허 출원 내용
내용
