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2022년 12월 24일 (토) 03:55 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 자체 정수형 초음파 세미기

영문 : Self purifying ultrasonic rice washer

과제 팀명

장조림

지도교수

홍완식 교수님

개발기간

2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20174500** 장*욱(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20174500** 서*호

서울시립대학교 신소재공학과 20174500** 신*철

서울시립대학교 신소재공학과 20174500** 유*호

서울시립대학교 신소재공학과 20174500** 이*종

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

우리나라의 주식인 밥을 짓기 위해서는 쌀을 세척하는 과정이 꼭 필요하다. 전통적으로 우리나라에서는 밥을 짓기 전에 쌀을 여러 번 세척하여 사용해 왔다. 가정에서와 같이 소규모로 쌀을 세척하는 것은 인력으로 충분하지만, 대형 식당이나 급식소의 경우에는 쌀을 세척용기에 담는 것부터 시작하여 물로 세척을 하는 과정, 배수를 하는 과정까지 모두 인력으로 해결하기엔 다소 무리가 있다. 또한 세척과정에서 세척의 어려움으로 인한 세척의 불확실성, 지속적인 급수로 인한 과도한 양의 물 낭비 등의 문제점도 나타나고 있다. 따라서 이러한 문제점들에 기반하여 신뢰성 높은 세척도, 세척에 사용할 물 양의 최적화가 가능한 쌀 세척기를 설계 및 제작하고자 한다. 이를 위해 본 설계에서는 초음파 발진기를 사용하여 세척의 신뢰성을 높이고자 하였다. 또한 애벌 세척의 개념을 도입하여 세척의 신뢰도를 높이는 동시에 사용하는 물의 양을 최소화하고자 하였다.

개발 과제의 배경

(1) 대형식당이나 급식소의 경우 많은 양의 쌀을 세척하는 과정에서 지속적인 급수 등의 이유로 많은 양의 물이 낭비된다.
(2) 국내 쌀 소비량 기준으로 세척에 연간 8500만 톤 가량의 물이 소비되고 이를 처리하기 위해 약 200억원의 비용이 든다.
(3) 업소에서 대량의 쌀을 직접 씻기 위해 세척 전 과정에서 불필요한 노동이 투입된다.

개발 과제의 목표 및 내용

목표

대형으로 쌀을 취급하는 업소에서 과도한 인력의 투입, 세척의 불확실성, 지속적인 급수로 인한 과도한 양의 물낭비 등을 해결하기 위해 세척 전 단계를 자동화하고, 애벌세척의 개념과 초음파 발진기 세척을 도입하여 세척의 신뢰도를 높이는 동시에 사용하는 물의 양을 소화할 수 있는 세미기를 제작하고자 하였다.

내용

우선 본 기계는 쌀을 세척할 때 애벌세척 1회, 본 세척 1회, 총 2회 세척을 진행한다. 이때 애벌세척에 사용되는 물은 이전 세척의 본 세척에 사용한 물을 필터로 걸러서 재사용하게 된다. 따라서 2회 세척을 진행하더라도 사용하는 물의 총량은 1회 세척을 진행했을 때와 동일하다. 이전 회차의 본 세척이 완료되면 본 세척을 진행한 물은 관을 타고 내려와 필터를 거쳐 정화된 후 별도의 물 저장고에 잠시 저장된다. 이 저장된 물은 다음 회차의 애벌 세척에 사용되며, 펌프를 통해 급수된다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

전 세계적인 기술현황

수압식 세미기

현재 다양한 원리를 활용한 세미기들이 존재한다. 수압식 세미기는 통에 있는 쌀에 물을 지속적으로 공급하는 방식으로, 수압에 의한 물의 낙하 차이를 이용하여 쌀을 씻는 원리를 활용한다. 이때 쌀을 씻으면서 통 내부에 발생하는 쌀뜨물은 기기 하부 밸브를 열어서 배수하는 방식이다. 하지만 세척력을 높이기 위해 높은 수압을 유지해야 하고, 물을 지속적으로 공급하는 과정에서 물 사용량이 너무 많다는 문제가 있다.

그림1. 수압식 세미기

초음파 세미기

초음파 세미 방식은 통에 원하는 양의 물만을 미리 채워놓은 상태에서 쌀을 넣은 후, 초음파 진동 단자에서의 미세 진동을 활용해 쌀을 세척하는 방식이다. 초음파 에너지가 액체 중으로 전파될 때 초음파 압력에 의해 미세한 기포가 생성이 되고, 이 기포가 오염 물질 틈으로 침투하고 터지는 과정에서 오염 물질을 탈착시킨다. 세척력이 우수하며, 초기에 일정한 양의 물만 공급하면 되기 때문에 물 사용량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

그림 2. 초음파 세미기

대류식 세미기

그림 3. 대류식 세미기

특허조사 및 특허 전략 분석

내용

기술 로드맵

내용

시장상황에 대한 분석

경쟁제품 조사 비교

내용

마케팅 전략 제시

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

(1) 대용량의 쌀을 세척할 때 일정량의 물만을 사용하는 초음파 발진기를 활용함으로써 세미 과정에서 불필요한 물의 낭비를 줄일 수 있다.
(2) 쌀 씻기 전 과정에 자동화 시스템을 도입함으로써 사용자가 효율적으로 시간을 활용할 수 있다.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

(1) 초음파 발진 방식을 활용함과 동시에 사용한 물을 정화하여 재활용하기 때문에 대용량 쌀 세척 시에 우수한 세척력을 나타냄과 동시에 물의 사용량을 크게 줄일 수 있다.
(2) 세척통에 쌀과 물을 넣고 나면, 이후의 모든 과정들이 자동적으로 완료되므로 다른 작업에 시간을 할애할 수 있다는 측면에서 전체 취사 과정의 효율성을 높일 수 있다.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

내용

구성원 및 추진체계

내용

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

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====
-내용
+ (1) 초음파 발진 방식을 활용함과 동시에 사용한 물을 정화하여 재활용하기 때문에 대용량 쌀 세척 시에 우수한 세척력을 나타냄과 동시에 물의 사용량을 크게 줄일 수 있다.
+ (2) 세척통에 쌀과 물을 넣고 나면, 이후의 모든 과정들이 자동적으로 완료되므로 다른 작업에 시간을 할애할 수 있다는 측면에서 전체 취사 과정의 효율성을 높일 수 있다.
 ===기술개발 일정 및 추진체계===