캡스통
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 선박용 미세플라스틱 포집 장치
영문 : Microplastic Collection Machine Using Vessel
과제 팀명
캡스통
지도교수
장서일 교수님 LG화학 마기식 멘토님
개발기간
2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 환경공학부 2013890059 임해빈(팀장)
서울시립대학교 환경공학부 2013890023 김환
서울시립대학교 환경공학부 2013890029 문태웅
서울시립대학교 환경공학부 2013890074 최은규
서울시립대학교 환경공학부 2014890027 노형민
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
전 세계적으로 매년 수백만 톤의 플라스틱이 해양으로 유입되며, 플라스틱은 바다에서 풍화작용, 파도에 의한 마모, 자외선 방사 등에 의해 미세 플라스틱(microplastic)으로 분해된다. 미세 플라스틱은 POPs 등 독성물질을 흡착하고 방출하며 운반하는 능력을 가지고 있고, 척추동물과 무척추동물 모두 섭취하는 것이 보고되었으며, 생물축적이 일어나고 있을 가능성이 무척 높다. 따라서 해양 미세 플라스틱 및 부유 오염물질 대량 포집 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 본 설계에서는 해수면에 넓게 분포한 다량의 해양 부유물을 신속하게 포집하도록 하는 해양 미세 플라스틱 포집 장치를 개발하고자 한다. 본 설계는 미세플라스틱을 제거하여 해양환경을 정화하려는 데 중심목표가 있으며 본 설계의 범위는 미세플라스틱 포집 설비를 기존 선박에 설치하는 것과 선박 제조 공정에 적용하는 것을 포함한다. 새로운 동력장치의 제작이 아닌 기존 선박에 장치를 부착하는 형식이기 때문에 적은 제작비가 소요될 것으로 예상된다. 이로 인한 해양 수질 향상 효과를 기대할 수 있으며 추후 선박뿐만 아니라 동력을 가진 다른 장치에도 적용하여 범위를 확대하고자 한다.
개발 과제의 배경 및 효과
세계적으로 매년 수백만 톤의 플라스틱이 해양으로 유입되고 플라스틱은 바다에서 풍화작용, 파도에 의한 마모, 자외선 방사 등에 의해 미세 플라스틱(microplastic)으로 분해된다. 미세 플라스틱은 POPs 등 독성물질을 흡착하고 방출하며 운반하는 능력을 가지고 있고, 척추동물과 무척추동물 모두 섭취하는 것이 보고되었으며, 생물축적이 일어나고 있을 가능성이 무척 높다. 우리나라의 경우 미세 플라스틱 오염도가 심각한 수준임에도 불구하고, 수거에 대한 구체적인 방안을 제시하고 있지 않다. 최근 세안제, 치약 등 생필품에 들어가는 미세플라스틱 제품이 늘어나는 추세이며 앞으로도 사용처는 확대될 것으로 예상된다. 때문에 해양 플라스틱 폐기물에 대한 관리가 시급하다.
개발 과제의 목표와 내용
- 본 과제는 해양환경의 정화에 대한 필요성을 인식하고, 최근 해양오염 및 생태계 문제의 주원인으로 지목되고 있는 미세플라스틱을 제거하여 해양환경을 정화하려는 데 중심목표가 있다.
- 본 과제에서는 현재 해양산업 및 기타 산업에 이용되고 있는 기존 선박을 이용하여 미세플라스틱을 포집할 수 있는 설비를 설계하고자 한다.
- 개략적인 설계 항목은 디자인, 포집방식, 설치의 3단계로 각 항목들의 내용은 아래와 같다.
1) 디자인 : 선박 운행에 지장이 없으면서 미세플라스틱 포집에 지장이 없는 디자인 2) 포집방식 : 설비 내 해수의 원활한 통과와 효율적인 미세플라스틱 포집 3) 설치 : 기존 선박의 외부 설치 및 선박 제조 공정에 대한 적용 가능성
- 따라서 본 과제의 범위는 미세플라스틱 포집 설비를 기존 선박에 설치하는 것과 선박 제조 공정에 적용하는 것을 포함한다.
관련 기술의 현황
State of art
1. 천수용 다기능 해양폐기물 수거 시스템
◇ 수거 깊이 15m 이내의 침적폐기물의 수거를 위한 다관절 수거시스템과 100m 이내의 예인식 수거 시스템이 개발되었다. ◇ 다관절 시스템 - 작업 깊이 최대 15미터 - 해저 폐기물 수거 시스템 - 뻘, 토사 위 또는 아래에 묻힌 폐기물 - 바위 틈 사이의 폐기물 - 부유 폐기물 수거 시스템 ◇ 예인식 수거시스템: 예인식 수거시스템은 원치, 갈고리 등 수거의 고효율화를 위해 설치되었다. - 작업 깊이 5~50m, 어장 정화 - 윈치, 갈고리 요구 ◇ 수거 시스템 보조 장비 - 해저폐기물 탐지 시스템 - 위치정보 시스템 - 스틸와이어 절단 시스템 - 자동 세척 시스템
2. 해양 유입 부유 쓰레기 차단막 시스템 개발
◇ 차단막 시스템은 쓰레기의 유입을 차단하여 한 곳으로 모으는 차단막, 유속의 흐름에 대응하여 차단막을 고정시키는 계류장치, 그리고 차단막의 이동, 설치, 회수의 편의성을 고려한 감는 장치로 구성된다. ◇ 해양유입 부유쓰레기 차단막은 주로 하천에 설치되므로 유속이 가장 중요한 설계 요소가 되며 파도나 바람은 보조적인 외력 조건이 된다. 또한 수심 변화가 중요한 설계인자가 된다.
◇ 계류 장치는 하천의 흐름에 대응하여 차단막의 위치를 유지시키기 위한 장치로서 유속의 크기, 하천의 폭, 수심, 수위변동 폭이 주요한 설계인자이다.
기술 로드맵
내용
특허조사
내용
특허전략
내용
관련 시장에 대한 분석
경쟁제품 조사 비교
내용
마케팅 전략
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
내용
경제적 및 사회적 파급효과
내용
구성원 및 추진체계
내용
설계
설계사양
내용
개념설계안
내용
이론적 계산 및 시뮬레이션
내용
조립도
조립도
내용
조립순서
내용
부품도
내용
제어부 및 회로설계
내용
소프트웨어 설계
내용
자재소요서
내용
결과 및 평가
완료작품 소개
프로토타입 사진
내용
포스터
내용
특허출원번호 통지서
내용
개발사업비 내역서
내용
완료 작품의 평가
내용
향후평가
내용
부록
참고문헌 및 참고사이트
◇사이언스타임즈, “미세플라스틱”, https://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EC%B9%A8%EB%AC%B5%EC%9D%98-%EC%82%B4%EC%9D%B8%EC%9E%90-%EB%AF%B8%EC%84%B8-%ED%94%8C%EB%9D%BC%EC%8A%A4%ED%8B%B1
◇해양쓰레기통합정보시스템, https://www.malic.or.kr/rest/monitoring/type/2017/0001/2017/0006/null/null
◇등록특허 10-2020273, <해양 미세 플라스틱 및 부유 오염물질 대량 포집 시스템>
◇중앙일보, “미세 플라스틱”, https://news.joins.com/article/23593064
◇Jersey Evening Post, “microplastic”, https://jerseyeveningpost.com/news/2018/12/27/microplastic-levels-worse-than-france-and-guernsey/
◇코메디닷컴, “미세 플라스틱”, http://kormedi.com/1253092/%EB%AF%B8%EC%84%B8-%ED%94%8C%EB%9D%BC%EC%8A%A4%ED%8B%B1-%EA%B3%B5%ED%8F%AC%EC%A7%84%EC%A7%9C%EB%A1%9C-%EC%9C%84%ED%97%98%ED%95%9C%EA%B0%80/
◇Abigail P. W. Barrows, Grab vs. neuston tow net: a microplastic sampling performance comparison and possible advances in the field, Analytical Methods, 2017
◇http://www.mof.go.kr/article/view.do?menuKey=971&boardKey=10&articleKey=26338
◇http://www.mof.go.kr/article/view.do?menuKey=971&boardKey=10&articleKey=27162
◇http://health.chosun.com/site/data/html_dir/2018/10/04/2018100400878.html
관련특허
내용
소프트웨어 프로그램 소스
내용
