요리조리조

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2023adenv3 (토론 | 기여)님의 2023년 6월 3일 (토) 23:30 판 (→‎개념설계안)
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프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 조리사의 폐암 발병률 저하를 위한 조리실 내 조리흄 저감 시스템 설계
영문 : Design of Cooking Fume Reduction System in the Kitchen to Reduce the Morbidity of Lung Cancer of Cooks

과제 팀명

요리조리조

지도교수

박승부 교수님

개발기간

2023년 3월 ~ 2023년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 201989**** 임*원(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 201989**** 류*은

서울시립대학교 환경공학부 201989**** 박*우

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

  • 조리사의 폐암 발병률 저하를 위한 조리실 내 조리흄 저감 시스템 설계.

개발 과제의 배경 및 효과

  • 2021년 2월 폐암으로 사망한 급식노동자의 조리흄 장기 노출로 인한 산재 인정.
  • 조리흄이란 기름을 사용한 요리 시 배출되는 물질로, 미세입자, 이산화탄소, 일산화탄소, 다환방향족탄화수소(PAHs), 벤젠, 알데하이드류 등의 발암물질로 구성.
  • 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(IARC)에 따라 조리흄은 Group 2A(인체 발암 추정물질)로 분류.
  • 교육부 조사 결과 2만 4,065명의 학교 급식종사자 중 폐암 의심 소견은 139명(0.58%)이었으며 이 중 31명이 폐암 확진 판정됨.
  • 이에 따라 조리사에 대한 조리흄 노출을 저감하는 시스템의 고안 필요.

개발 과제의 목표 및 내용

일시적으로 고농도에 노출될 수 있는 위험요소를 파악하여 이를 방지하기 위한 시스템 도입과 조리실의 공기질을 학교보건법에서 제시하는 실내공기질 유지기준을 만족하도록 조리실 내 요소들을 설계.

관련 기술의 현황

국내 기술 현황

● 경동나비엔 “키친플러스”

가정 내 주방용 청정환기시스템(본체)과 3D 에어후드, 덕트를 ;연동하여 실내 전체 공기질을 관리.

후드의 경우 일반 후드와 달리 세 방향에서 에어커튼을 형성하여 요리 시 발생하는 오염물질의 확산을 방지함(가스쿡탑용(가스레인지) 후드의 경우를 참고함).

  • 특허조사 및 특허 전략 분석
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1. 전자 폐기물 트래킹

기존에 사용되고 있는 명품 및 귀중품에 대한 블록체인 트래킹 기술을 응용 또는 개선하여 전자 폐기물 트래킹에 적용한다. 전자 폐기물의 많은 양을 감당하기 위해서 현재 사용되는 기술의 구조를 변경하거나 다른 방식으로 적용하는 등의 노력을 통해 목표 수치의 전자폐기물을 트래킹 할 수 있도록 한다.

2. 개인정보보안

블록체인 기술의 개인정보 보안 시스템을 활용하여, 개인의 전자제품 소유 및 신원에 대한 정보를 암호화 하여 익명성을 보장하고, 일정 조건(위법)에 한해 개인정보를 열람할 수 있는 정부 차원의 데이터베이스와 서버를 구축하여 개인은 확인할 수 없는 시스템을 구축한다. 이렇게 함으로써 개인의 정보 보안과 전자폐기물에 대한 규제를 가능하게 한다.

3. QR 시스템 및 앱 도입

QR을 활용한 웹앱 애플리케이션을 활용하여, 개인 및 사업자가 전자 제품 및 전자 폐기물을 거래하는 과정을 단순화하고, 자동화한다. 그렇게 하여 현재 사용되는 인력의 노동력을 줄이고, 생산부터 사용-수거 및 재활용까지의 전체 관리 시스템을 실시간 단위로 파악할 수 있도록 한다.


  • 기술 로드맵
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블록체인 기술은 분산장부 공유기술(1세대)을 시작으로 스마트 계약을 활용해 다양한 분야에 시도되는 2세대, 한계를 개선하기 위한 3세대로 발전하고 있다.

시장상황에 대한 분석

  • 경쟁제품 조사 비교
    • 기존 IT 기반 폐기물 추적 관리 시스템
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  • 마케팅 전략 제시
    • SWOT 요인 분석
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개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

  • 블록체인을 기반한 통합 데이터를 실시간으로 확보하여 불법 투기 되었을 경우 제품에 내장된 데이터를 통해 폐기물의 추적을 용이하게 할 수 있다.
  • 트래킹을 통한 가시화를 통해 세부 단계마다 관리표를 작성하여 수거 과정을 수기로 관리하던 기존과 달리 데이터의 위변조 가능성을 차단한다.
  • 기존의 소비부터 폐기까지 생산자가 전부 책임지는 생산자책임제도에서 나아가 생산, 유통, 소비 전반을 관리하는 트래킹 시스템을 통해 사회 구성원 모두가 분담함으로써 명확한 폐기물 배출 시스템 확립에 기여한다.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

  • 신고배출 규제 및 보상제도를 적용하여 경제적 선순환 효과를 도모한다.
  • 환경부에서 추진하는 ‘미래 발생 폐자원의 재활용 촉진 기술개발사업’의 일환으로 환경 신기술 발전에 기여한다.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

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구성원 및 추진체계

Table10 블록폐인.jpg


설계

설계사양

제품 요구사항

● 현 급식실의 문제점

  • 환기의 경우 캐노피 후드에 의한 국소배기, 창문과 출입문을 통한 자연 환기, 벽면 환풍기에 의한 전체환기가 이루어지고 있음.
  • 국소배기 시 캐노피 후드가 작업자의 머리 위에 위치하여 오염물질이 작업자의 호흡영역을 거쳐 배기됨.
  • 캐노피 후드의 개구면과 작업대 사이의 거리가 충분히 가깝지 않으며 후드 유량 및 흡인 속도가 적절하지 않음.
  • 공조시설을 이용한 급기시설은 없었으며 자연 환기의 경우 외기가 유입되면 후드의 방해기류로 작용하여 배기효율을 저하함.
  • 선풍기나 에어컨 등의 냉방기구 사용 시 후드의 방해기류로 작용.

● 요구사항 Table 6.PNG

● 목적계통도 설계목적계통도.PNG

● QFD(Quality Function Deployment)

  • 실제 변수들과 제품요구사항 간 상관관계를 나타냄.

Q F D.PNG

개념설계안

  • 학교 조리실 현황
    • 학교 조리실 기본 현황
    • 조리 시 발생하는 오염물질
  • 조리실 내 환기의 흐름
  • 후드
    • 설계 대상 후드의 종류
    • 에어커튼
    • 가림판
  • 전체환기시스템
  • 소요동력
  • 조리실 설계도

이론적 계산 및 시뮬레이션

조리실 내 환기유량 계산

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블록체인의 스마트 컨트랙트에 제품과 사용자의 데이터 구조는 <그림9>와 같다. 사용자의 데이터에는 블록체인의 지갑주소와 사용자의 코드 번호를 저장한다. 사용자 코드는 0, 1, 2, 3 으로 설정했으면 각각 관리자, 소비자, 수거자, 생산자에 대응된다. 각 코드에 따라 웹앱은 다른 기능으로 작동하도록 설계했다. 코드 0번 관리자의 경우는 전체적인 프로세스와 모든 제품에 대한 열람 및 사용자 조회가 가능하도록 설계하였고 이는 추후 국가기관이 관리하는 것으로 계획하며 설계하였다. 코드 1번 소비자는 생산과 수거 사이에 있는 모든 대상을 뜻하며, 중고 거래 상점도 이에 포함 될 수 있다. 코드 2번 수거자는 말 그대로 수거를 하는 사람을 말하며, 소비자와 다르게 수거하는 기능을 사용 할 수 있다. 코드 3번 생산자는 물건을 생산한 뒤 제품에 대한 정보를 블록체인에 올릴 수 있는 기능을 가지고 있으며 해당 제품을 추적 가능하도록 설계하였다. 제품은 탐색을 위한 고유번호를 가지며 재활용 유무와 수거 유무의 Boolean 타입을 통해 실시간 트래킹을 가능하도록 설계하였다. 또한 소유기록과 거래시간을 계속 저장하여 무단 투기된 제품의 이력을 추적 가능하다.
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블록체인을 바탕으로 한 서비스는 DB를 따로 두지 않고 주소와 개인키를 통한 인증을 지원한다. 그러나 개인 주소와 키는 너무 길고 복잡하기 때문에 다른 지갑 어플리케이션을 활용한다. 위 설계에서는 클레이튼과 연동되는 Klip API 지갑 서비스를 사용하였다. 그렇게 하여 사용자들은 복잡한 개인키를 암기하거나 보관할 필요를 줄인다. 사용자는 EcoTracking 앱을 통해 로그인을 시도하면, 자동으로 카카오톡 앱에 내장되어 있는 Klip 지갑으로 연결되게 되고 이를 통해 블록체인에 인증되게 된다. 이후에는 앱 서비스를 블록체인에 있는 본인의 개정으로 이용 할 수 있게된다. 위 과정에서 블록체인 네트워크 안에서는 익명성의 보안을 유지하게 되고, 만일 무단 투기로 인한 개인 신분 조회가 필요한 경우에는, Klip API와 카카오톡의 개인정보를 바탕으로 신분 조회를 가능하도록 한다.
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생산자가 앱에 로그인을 하여 인증을 마친 뒤에는 제품 생산과 동시에 데이터를 입력하여 블록체인상에 제품을 등록 할 수 있게 된다. 위 앱은 임시로 보여주기 위해 직접 하나하나 입력하는 방식으로 설계 되었지만, 당연하게도 자동화를 할 수 있으며, 이는 대량 생산에도 충분히 적용 가능하다. 입력된 제품 데이터는 바로 블록체인상에 올라가며 모든 사용자는 해당 데이터를 조회가능하다. 이후 제품을 구매하는 소비자는 생산자로부터 제품을 양도 받으며, 동시에 제품의 고유번호를 통해 해당 제품을 소비자 본인의 블록체인 제품으로 등록하게 되면서 거래가 이루어지게 된다. 해당 거래는 블록체인 상에 기록되어 영구적으로 조회 가능하다. 또한 이 거래는 실시간으로 업데이트 되기 때문에 실시간 트래킹이 가능하다.
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소비자는 다 사용한 제품을 수거 요청 할 수 있다. 수거 요청된 제품은 수거자에게 알림이 가고 이를 통해 수거를 진행하게 된다. 앱을 통한 수거 요청 과정은 기존 제도보다 절차를 단순화하는 장점과 실시간 반영되는 장점이 있다. 이를 통해 불필요한 인력 소모를 줄일 수 있으며 조금 더 발전시킨다면 수거 요청된 데이터를 바탕으로 수거 경로를 설정 할 수 도 있을 것이라 기대한다. 수거된 제품은 재활용 센터로 이동되는데, 재활용 센터에서는 해당 제품을 처리하면서 블록체인 상에 재활용 처리 가능하다. 이 과정도 QR코드와 카메라 센서등을 통해 자동화 한다면 많은 인력이 들지 않을것이라 생각하며 재활용 여부는 즉시 사용자와 생산자 등에게 전달되어, 모든 참여자가 해당 제품의 생산부터 소비, 재활용까지의 모든 과정에 참여하여 책임의식을 가질 수 있다.

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

프로토타입 사진
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포스터

포스터
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개발사업비 내역서

완료작품의 평가

Table17.png

향후계획

  • 본 설계에서 제거 대상 물질로 선정한 CO와 미세먼지 외에 기름 연기(oil smoke)와 악취를 대상으로 연구 진행.
  • 전체환기시스템을 통해 유입되는 공기가 조리실 내부에서 순환된 후 유출되도록 시스템 설계.
  • 본 설계에서는 조리대가 2개인 조리실을 설계하였으나 실제 조리실에는 더 많은 조리대를 사용하므로 더 큰 규모의 조리실을 대상으로 설계.

참고문헌

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나라장터. 입찰공고번호 20161134052-00. 2017년도 신설학교 급식기구 구매(에어커튼외)
나라장터. 입찰공고번호 20180632780–00. 오산초 외 1교 조리실 후드교체 및 기타시설 기계설비공사.
경동나비엔, “키친플러스” <https://www.kdnavien.co.kr/product/detail/3207?pdLgMuSeq=881&pdSmMuSeq=883>
삼성서울병원 암교육센터. <http://www.samsunghospital.com/dept/medical/checkupSub02View.do?content_id=1273&cPage=2&DP_CODE=CIC&MENU_ID=004027018&ds_code=D0003490&main_content_id=1776>
서지영, 선예랑. 확인된 ‘조리흄’ 위협…급식조리실 등장한 필터마스크. 국민일보. 2023.03.19. <https://news.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=0018067031&code=61121411&cp=nv>
㈜코드블라썸. <https://www.careday.me/>

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