02분반 3조 이끼이끼yaya조
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 지하유출수를 이용한 지하철 역사 내 대기오염물질 저감 이끼의자 설계
영문 : Design of Moss Chairs for Reducing Air Pollutants in Subway Stations Using Underground Effluent
과제 팀명
이끼이끼yaya
지도교수
서명원 교수님
개발기간
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 고*인 (팀장)
서울시립대학교 환경공학부 20188900** 박*문
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 이*경
서울시립대학교 환경공학부 20198900** 이*경
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
본 설계는 지하철 내의 대기질을 향상하고 친환경적인 휴게 공간을 제공하기 위해 개발하였다. 해당 설계는 지하 유출수의 재활용과 IoT 관수 시스템, 장기간 유지 및 효과적인 관리가 가능한 유지보수 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이끼는 PM 10, PM 2.5를 비롯하여 질산화물, 황질산화물, 오존 등의 대기오염물질을 정화할 수 있는 효과가 탁월하다. 이 효과를 이용해 이끼의 물질대사와 유지 기간을 최대화하기 위하여 적합한 이끼의 종류를 선정하고, 이끼의 생장 조건인 광원과 습도에 대한 연구가 포함돼 있다. 또한, 이끼의 기본적인 장치 구조와 프로그램 구상 내용이 서술돼 있으며, 궁극적으로는 환경친화적인 제품을 설계하고자 한다. 기업과의 제휴를 통해 지속해서 유치될 수 있게 하고, 시민들에게 휴게공간을 제공하고, 심미적인 디자인을 통해 편안함을 제공한다. 또한, 추후 전국적으로 확대할 수 있는 사용 확장성을 제시한다
개발 과제의 배경
▪ 최근 그린인프라에 대한 관심으로 식물을 이용한 환경 친화적인 구조물이 이용되는 추세이다.
▪ 이끼는 대기오염저감효과 및 쿨링 효과가 뛰어나 많은 친환경적 건축물의 자재로 이용된다.
▪ 국내에 설치된 구조물인 SH 공사의 이끼타워는 이끼의 실외공간 배치 문제 및 이끼 교체 문제로 이끼가 갈변,사멸되는 등 이끼 관리 및 보수의 미흡함이 드러났다.
개발 과제의 목표 및 내용
▪ 이끼 생장에 최적화된 광원/습도/온도 조성을 통해 이끼의 유지기간을 최대화하고, 이끼판을 매트 방식으로 하여 이끼의 교체를 편리하게 한다.
▪ 이끼매트의 교체가능한 특성을 이용해 기업과 제휴를 맺어 이끼판에 기업 광고를 제공하고, 이끼의자(MO:REST)의 유지비용을 충당한다.
=> 지하유출수 활용, 관수 후 버려지는 물 재활용, 이끼매트 사용기간 최대화를 통해 버려지는 자원을 최소화한 친환경적인 이끼의자(MO:REST)를 설계함을 목표로 한다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- State of art
현재 이끼 녹화 기술은 이끼의 재배와 증식, 이끼의 시공 및 설치 연구에 초점이 맞춰져 개발되고 있다. 다양한 종류의 이끼를 연구하고 개발해 증식하는 연구가 개발되며, 이끼를 벽이나 정원 구조물 탑 등에 결합하여 시공하고 설치하는 방법으로 다양화되고 있다. 하지만, 현재 이렇게 설계되고 실제 시공된 이끼 구조물은 유지와 관리의 연구는 미흡한 상황이다. 그 예시로 SH공사가 서울시 강서구 마곡나루에 설치한 이끼 타워는 이끼의 수명이 끝나 갈변현상이 일어났음에도 이끼의 교체가 이루어지지 않은 채 방치되고 있는 상황이다. 따라서, 이러한 이끼의 설치뿐 아닌 이끼의 유지/보수/관리에도 많은 관심을 두어 연구해야 할 필요성이 있다.
- 특허조사 및 특허 전략 분석
- 기술 로드맵
시장상황에 대한 분석
*경쟁제품 조사 비교
1.모스랩 이끼 프레임
- 탁월한 양이온 교환에 의해 대기 오염 물질을 결합하고 대사하여 바이오매스로 전환하며 미세먼지 절감
- 박테리아, 세균 증식을 억제하는 능력 및 향균 능력과 청정 가습 효과
- 광합성을 통한 이산화탄소 포획 저장
2. SH공사 스마트 모스월
- 연간 약 12kg의 미세먼지와 약 240t의 CO2를 저감
- 주변 미세먼지 오염을 최대 53% 감소시킬 수 있으며, 섭씨 2.5도의 냉각 효과
- 태양관 판넬과 배터리를 이용한 자체 전력 공급이 가능, 빗물을 저장해 활용하는 자동 급수 기능 보유
- 이끼의 생장을 위한 LED와 원활한 운영 상황을 위한 LTE 통신 장비 설비
*마케팅 전략 제시
본 설계 작품의 SWOT 분석을 통해 내·외부적 강점과 약점을 파악하고 마케팅 전략을 수립함
1. Strength
- 이끼 벽면과 지하유출수 활용으로 환경친화적이며, 대기오염물질 저감에 도움이 된다.
- QR 코드를 통해 대기질 정보 및 기업의 친환경정보를 승객에게 제공함으로써 가치를 더한다.
- 이끼 벽면과 이끼 생장 주기에 맞춘 램프는 심미적인 요소로 지하철 환경을 더욱 쾌적하게 만들 수 있다.
- 스마트팜을 통해 이끼를 관리하므로 이끼교체가 용이하다.
2. Weakness
- 이끼와 IoT 시스템에 대한 유지 보수가 필요하며, 이에 따른 시간과 비용이 들 수 있다.
- 지하철 환경은 규제(안전 규정, 소유 및 운영 규정 등)가 많기 때문에, 관련 규정을 준수해야 한다.
3. Opportunity
- 친환경적인 아이디어로서, 미래에 더 강화된 환경 규제에 부응할 수 있다.
- 기업의 로고를 이끼 벽면에 표시함으로써 브랜딩 및 마케팅 기회를 제공할 수 있다.
- 플랫폼 이용료나 광고 수익 등 다양한 수익원을 만들 수 있다.
- 스마트팜을 통한 이끼 문화를 확산할 수 있다
4. Threat
- 이끼 유지 관리 및 IoT 기술 고장으로 인한 시스템의 안정성에 영향을 미칠수 있다.
- 경제적 불안 요인이 투자와 수요에 부정적인 영향을 미칠 수 있다
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
▪ IoT 기술을 활용해 이끼의 최적 물질대사 환경을 조성하여, 이끼의 대기오염물질 최대 저감능 확보와 생장 조건 유지를 통한 유지·보수 및 교체 관리 용이
▪ 실내의 대기오염물질 저감 및 피톤치드와 같은 천연공기를 배출하여 실내 공기질 개선
▪ 도시 지하 공간을 심미적으로 조성함으로써 지하 환경을 미적으로 향상해 시민 스트레스 저감
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
▪ 이끼 의자를 통한 환경에 대한 공동체 의식 증가
▪ 기업 홍보 유치를 통한 경제성 제고 및 친환경 기업에 대한 홍보 가능
▪ 대기 저감 능력이 뛰어난 이끼 및 그린인프라, 지하유출수에 대한 홍보를 통한 관심 증가
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
구성원 및 추진체계
◇ 공통 분담
- 개발 과제의 목표 배경, 목표, 내용 설정
- 관련 기술 및 시장에 대한 분석
- 설계 추가 기술 제안
- 시연품 제작 및 시연
◇ 개별 분담
고정인 - 아두이노를 이용한 소프트웨어 설계, 회로도 작성, RF 모듈 및 센서 운전
박기문 - 대상 지역 및 장소 선정, 선정한 장소에 따른 이끼 선정, 생장 조건 제시
이성경 - 이끼 부착 평면도 제작, 광원의 종류 및 배치 제시, 3D 모델링을 통한 조립도 및 부품도 작성
이은경 - 노즐 사양 계산, 펌프의 축동력 및 모터 동력 제시, 제품에 의한 대기질 개선 정도 파악
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
