"졸업시켜조"의 두 판 사이의 차이

2019년 12월 19일 (목) 01:00 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

1) 국문 : 배수관 노폐물 자동 제거 장치

영문 : Drainage Disposal Automatic Removal Device

2) 국문 : 오뚝이 전동 휠체어

영문 : A self-Righting Electric WheelChair

과제 팀명

졸업시켜조

지도교수

나영승 교수님

개발기간

2019년 9월 ~ 2018년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 20134300** 송*수(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 20134300** 이*제

서울시립대학교 기계정보공학과 20134300** 한*호

서울시립대학교 기계정보공학과 20134300** 전*아

서울시립대학교 기계정보공학과 20134300** 이*준

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

세면대나 싱크대의 배수관이 막힐 때 자동으로 배수관의 노폐물을 제거해 막힘을 뚫어주는 장치를 개발한다. 일반적으로 배수관의 노폐물을 제거하기 위해서는 사람이 직접 조처를 해야 하지만 이 장치를 이용하여 버튼을 누르는 것으로 배수관의 노폐물을 자동으로 제거해준다. 이는 압축공기를 배수관에 방출함으로 배수관 내부의 노폐물을 제거하는 원리를 사용한다. 이를 위해 압축공기를 생성하는 펌프와 그 압축공기를 저장할 탱크, 압축공기를 배수관에 방출할 때 압력의 역류를 막아주는 차폐막, 스위치와 차폐막을 제어하는 알고리즘을 이용한다.

개발 과제의 배경 및 효과

가정집에서 세면대를 사용할 때 일정한 기간이 지나면 세면대의 배수관이 막히는 모습을 볼 수 있다. 이러한 현상은 가정집에서는 빈도가 높지 않지만, 상대적으로 사용 횟수가 많은 공공시설의 화장실이나 음식점의 싱크대에서는 쉽게 볼 수 있다. 일반적으로 배수관의 노폐물을 제거하는 방법으로는 배수관에 노폐물을 녹이는 액체를 붓거나 직접 압축공기를 방출하는 도구로 노폐물을 제거하는 방식이 있다. 액체를 사용하는 방법은 액체를 붓고 나서 30분에서 1시간 이상을 대기해야 하는데, 사용 빈도가 높은 곳에서는 배수관에 계속 물이 흐르기 때문에 사용할 수 없다. 압축공기를 방출하는 도구는 사용하기 전에 압축공기를 통 안에 충분하게 채워야 하지만 이 공기를 채우는 과정에 힘이 많이 들기 때문에 직접적으로 시설을 관리하는 노동자분들이 자주 사용하기 힘들다. 게다가 싱크대 같은 경우에 이 도구를 사용하기 위해서는 위의 그릇들을 모두 치우고 해야 하는데 이 과정이 번거롭다. 이러한 과정들을 자동으로 가능하게 바꿔준다면 관리자가 아니더라도 누구나 쉽게 막힌 배수관을 뚫을 수 있고 배수관을 뚫는 시간도 훨씬 단축할 수 있어서 불필요한 시간 낭비를 줄일 수 있다.

개발 과제의 목표와 내용

압축공기를 충전하는 펌프와 압축공기를 저장하는 통, 배수관을 연결해 항상 사용할 수 있는 압축공기를 방출할 수 있는 상황을 조성한다. 이때, 압축공기의 압력은 기압 센서를 이용해 파악한다. 배수관이 막힌 것이 육안으로 확인되면 버튼을 눌러서 장치를 작동한다. 장치가 작동하면 먼저 압력의 역류를 방지하기 위해 배수관의 개폐 장치를 닫고, 탱크와 연결된 부위의 개폐 장치를 개방해 충전돼있는 압축공기를 방출해서 배수관의 노폐물을 제거한다. 예상 작동시간은 최대 1분으로 더 줄이는 것을 목표로 한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

경제적 및 사회적 파급효과

구성원 및 추진체계

설계

설계사양

가. 제품 요구사항

나. 평가 내용

◇ 정확성

● 본 프로젝트 장비의 주된 목적인 배관 청소 능력이 보장되어야 한다.

● 적정 수준의 압력은 배관 청소 능력 뿐 아니라 피로파괴에도 영향을 미친다. 따라서 적당한 범위 내의 압력을 생성할 수 있도록 압력 측정 해상도가 준수해야 한다.

● 차단막과 트리거 제어가 정확해야 한다.

◇ 안정성

● 사용자에게 불쾌감을 주지 않기 위해 누수, 역류를 방지해야 한다.

● 반영구적인 사용을 위해 피로파괴 수명을 반영구적을 목표로 한다.

◇ 편의성

● 각 부품이 조립, 해체에 용이하여 유지 보수가 쉽도록 각 부품을 모듈화한다.

● 각 부품은 역할이 명확하도록 직관적인 구조를 갖는다.

● 사용자가 커스터마이징하기 쉽도록 소스 코드를 오픈한다.

◇ 경제성

● 제작과 유지 비용을 줄여 사용자의 부담을 줄이고 시장성을 확보한다.

● 모듈의 다양한 규격을 제작하여 여러 환경에서 사용 가능하도록 한다.

개념설계안

◇ 고압 생성

● 압축 펌프

압축 펌프는 고압 공기에 필요한 압력을 역학적으로 생성한다. 펌프에 전력만 인가되면 출구에서 고압기체가 출력되므로 구조적으로 용이하다. 초기 비용이 비싸지만 유지 비용이 저렴하다.

● 탄산 카트리지

탄산 카트리지는 공기가 이미 카트리지 내부에 압축되어 있다. 카트리지에 트리거를 사용하여 고압의 공기를 내보내는 형식의 구조를 만들어야 한다. 재장전에 용이하도록 설계하려면 구조적인 어려움이 있을 것으로 예상된다. 초기 비용은 저렴하지만 유지 보수 비용이 발생한다.

◇ 차단막

● 랙 기어

랙기어는 모터의 회전 운동을 직접적으로 직선 운동으로 변환한다. 직선 운동의 단순함은 밀폐 수준을 정밀하게 하고, 설계 난이도를 낮춘다.

● 회전 축

회전 축 방식은 모터의 회전을 그대로 사용한다. 단순한 구조를 가지므로, 밀폐 수준을 정밀하게 하고, 설계 난이도를 낮춘다.

● 체크 밸브

체크는 위의 아이디어와는 달리 추가적인 동력원을 필요로 하지 않는다. 파이프 내에서의 압력 차이에 의해 전달되는 힘이 체크 벨브를 도작시킨다. 체크 벨브는 유체의 방향을 압력에 따라 결정시켜 역류를 막을 수 있다. 찌꺼기가 많을 것으로 예상되는 시스템에서의 체크 밸브 개발은 밀폐 수준을 보장할 수 없고 설계 난이도를 높인다.

평가 및 분석

탄산 카트리지 방식은 사용자가 가동 시마다 탄산 카트리지를 장전해야 하며, 탄산 카트리지가 소진될 경우 재구매해야 한다. 또한 탄산 카트리지를 동작시키는 기구학적인 설계가 필요하다. 압축 펌픈는 한번 설치할 경우 추가적인 유지 보수가 필요 없다. 전기세만이 유일한 유지 비용이 될 수 있다. 역학적인 설계만 필요하므로, 설계 난이도가 낮다고 할 수 있다. 따라서 압축 펌프를 사용한다.

◇ 차단막

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

포스터

개발사업비 내역서

완료 작품의 평가

부록

참고문헌 및 참고사이트

◇ 1. 진화하는 자가운전 휠체어 복지차량, 에이블 뉴스 ◇ 2. 다기능 휠체어 콤보 자료, SOLID FOCUS CO., LTD ◇ 3. 제품 및 환경디자인 부문 수상작 자료, 대구 디자인 전람회 ◇ 4. PRODUCT 자료, 와이비소프트(주) ◇ 5. 역대 수상작 자료, 대한민국 디자인 전람회 ◇ 6. BRUNO VALET SEATS 자료, M.C MOBILITY SYSTEMS, INC ◇ 7. 2012 의료용 전동 침대 시장 점유율 통계자료, 통계청 ◇ 8 2015 전동 휠체어를 이용하지 않는 이유에 관한 리서치, 컨슈머 리뷰 ◇ 9. 2015 장애인보장구급여체계 개선방안 정책토론회 자료, 국민건강보험공단 ◇ 10. 2014 장애인전동보장구 · 자세보조용구 급여제품 안내 자료, 국민건강보험공단

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 ● 압축 펌프
-[[파일:개념설계안_압축펌프.PNG|400픽셀|섬네일|가운데]]
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 압축 펌프는 고압 공기에 필요한 압력을 역학적으로 생성한다. 펌프에 전력만 인가되면 출구에서 고압기체가 출력되므로 구조적으로 용이하다. 초기 비용이 비싸지만 유지 비용이 저렴하다.
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 ● 탄산 카트리지
-[[파일:개념설계안_탄산카트리지.PNG|400픽셀|섬네일|가운데]]
+[[파일:개념설계안_탄산카트리지.PNG|200픽셀|섬네일|가운데]]
 탄산 카트리지는 공기가 이미 카트리지 내부에 압축되어 있다. 카트리지에 트리거를 사용하여 고압의 공기를 내보내는 형식의 구조를 만들어야 한다. 재장전에 용이하도록 설계하려면 구조적인 어려움이 있을 것으로 예상된다. 초기 비용은 저렴하지만 유지 보수 비용이 발생한다.
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 ● 랙 기어
-[[파일:개념설계안_랙_기어.PNG|400픽셀|섬네일|가운데]]
+[[파일:개념설계안_랙_기어.PNG|200픽셀|섬네일|가운데]]
 랙기어는 모터의 회전 운동을 직접적으로 직선 운동으로 변환한다. 직선 운동의 단순함은 밀폐 수준을 정밀하게 하고, 설계 난이도를 낮춘다.
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 ● 회전 축
-[[파일:개념설계안_회전_축.PNG|400픽셀|섬네일|가운데]]
+[[파일:개념설계안_회전_축.PNG|200픽셀|섬네일|가운데]]
 회전 축 방식은 모터의 회전을 그대로 사용한다. 단순한 구조를 가지므로, 밀폐 수준을 정밀하게 하고, 설계 난이도를 낮춘다.
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 ● 체크 밸브
-[[파일:개념설계안_체크밸브.PNG|400픽셀|섬네일|가운데]]
+[[파일:개념설계안_체크밸브.PNG|200픽셀|섬네일|가운데]]
 체크는 위의 아이디어와는 달리 추가적인 동력원을 필요로 하지 않는다. 파이프 내에서의 압력 차이에 의해 전달되는 힘이 체크 벨브를 도작시킨다. 체크 벨브는 유체의 방향을 압력에 따라 결정시켜 역류를 막을 수 있다. 찌꺼기가 많을 것으로 예상되는 시스템에서의 체크 밸브 개발은 밀폐 수준을 보장할 수 없고 설계 난이도를 높인다.
+===평가 및 분석===
+탄산 카트리지 방식은 사용자가 가동 시마다 탄산 카트리지를 장전해야 하며, 탄산 카트리지가 소진될 경우 재구매해야 한다. 또한 탄산 카트리지를 동작시키는 기구학적인 설계가 필요하다. 압축 펌픈는 한번 설치할 경우 추가적인 유지 보수가 필요 없다. 전기세만이 유일한 유지 비용이 될 수 있다. 역학적인 설계만 필요하므로, 설계 난이도가 낮다고 할 수 있다. 따라서 압축 펌프를 사용한다.
+◇ 차단막
+[[파일:평가분석_차단막.PNG|400픽셀|섬네일|가운데]]