"십일조"의 두 판 사이의 차이

2019년 6월 20일 (목) 09:26 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 세라믹 미니화덕용 미세먼지 정화장치..

영문 : Air purifying device for ceramic mini firepot..

과제 팀명

십일조

지도교수

김상일 교수님

개발기간

2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 이*수(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 김*중

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 김*민

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 강*선

서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 이*범

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

야외는 물론 일반 가정 및 음식점에서 간편한 사용을 목적으로 비엠씨코리아 사에서 세라믹 미니화덕을 개발했지만, 조리 시 다량의 미세먼지가 발생한다. 따라서 세라믹 미니화덕에서 발생하는 미세먼지 제거를 목적으로, 화덕에 탈부착이 가능한 공기 정화 장치를 개발한다. 연소 시 발생하는 다량의 미세먼지는 습식 세정방식을 이용해 제거한다. 이는 헤파필터를 사용할 경우 미세먼지의 저감률은 99.9% 이상으로 매우 뛰어나지만 기체의 흐름이 원활하지 못해 역류하는 현상이 자주 발생하고 조리 시에 발생하는 미세먼지의 양이 생활 미세먼지와 비교하여 상당히 높기 때문에 잦은 교체가 필요하다. 이러한 공학적 문제와 경제적 문제 때문에 물 입자를 이용한 세정집진을 설계했다. 먼저, 생성된 미세먼지 입자는 초음파 진동자 가습기의 미세한 물 입자로 인한 응축성장으로 크기가 커진다. 챔버에 격벽을 설치하여 와류를 형성한다. 이 과정에서 미세먼지와 물 입자가 긴 접촉 시간을 갖고 성장한다. 또한, 이 구조로 인해 소형화를 시킬 수 있다. 긴 경로를 통과하며 물 입자를 통해 성장한 미세먼지 입자는 전동분무기가 설치된 챔버로 이동한다. 분사된 물과 커진 미세먼지는 충돌하여 더 큰 입경의 입자가 되고 분사된 물은 아래 방향으로 운동량을 가지고 있어 미세먼지를 함유한 물 입자는 배수통으로 포집된다. 미세먼지 연통 내부에는 팬을 설치해 실제 조리 시 세라믹 화덕의 공기 흐름과 유사하게 제작한다. 각 연통의 연결부와 이음새는 아크릴 본드로 접착하고 욕실용 실리콘을 사용해 기밀성을 유지한다. 여러 차례의 실험을 통해 제작된 미세먼지 저감장치에서 발생 미세먼지 농도는 90% 감소를 목표로 설정했다. 또한, 우수한 기밀성을 갖추고 소형화를 적용한 설계로써 실내에서 화덕을 사용할 수 있게 함을 목표로 한다. 이를 통하여, 1인 1화덕 보급, 홈메이드 식문화와 실내 미세먼지 저감 등을 통해 삶의 질을 증가시킬 수 있을 것으로 기대한다. 하지만, 설계를 위한 실험을 진행하면서, 현재 비엠씨코리아 사의 세라믹 화덕 시제품은 큰 온도 편차와 불규칙한 농도 편차를 보이는 것을 확인했다. 따라서 일정한 조건 아래서 실험할 수 없으므로, 시제품을 직접 동작하는 것이 아닌 내부에 모기향을 넣어 제품을 시연한다. 또한, 연통을 금속으로 제작할 시, 견적 비용이 100만원을 초과하게 되어 현실적으로 제작이 어렵고 내부 기체의 흐름을 쉽게 확인할 수 있도록 설계 완제품과 같은 크기의 아크릴판으로 연통을 제작한다.

개발 과제의 배경

비엠씨코리아 사에서는 1인 가족 및 캠핑 인구의 증가에 따라 에너지 소모가 크고 대형이며 고가인 기존 화덕에 접근이 어려운 일반 가정 사용자를 위해 적은 에너지 소모를 갖는 소형화된 세라믹 미니화덕을 개발했다. 하지만 조리 시 세라믹 미니화덕에서 다량의 유해가스가 발생하였고 이는 캠핑뿐만 아니라 실내 사용을 목표로 하는 세라믹 미니 화덕의 개발에 큰 문제가 되었다. 특히 최근에 여성 폐암 환자 중 비흡연자 비율이 92.7%이며 음식 조리 시 발생하는 유해가스가 여성 폐암의 주요 원인이라는 연구 결과와 세계적으로 연간 430만 명이 요리에 의한 실내 공기 오염으로 조기 사망한다는 유엔 환경계획부의 보고서가 발표되며 개발 중인 시제품의 유해가스 제거의 필요성이 두드러지게 되었다. 특히 조리 시 발생하는 유해가스 중 PM2.5 이상의 초미세먼지는 결막염, 각막염, 천식 등을 유발하며 폐 속으로 침투해 폐포에 흡착되어 손상을 입힐 수 있다. 따라서 본 십일조는 비엠씨코리아 사의 세라믹 미니 화덕 개발의 완성에 기여할 수 있도록 조리 시 발생하는 유해가스 중 자체 유해성을 띨 뿐 아니라 발암물질인 PAHS가 다량으로 함유되어 있는 PM2.5이상의 초미세먼지를 중심으로 저감하는 ‘세라믹 미니화덕 미세먼지 저감장치’를 개발하였다. 본 장치를 향으로 미세먼지를 발생시킨 후 대조군을 위해 전동분무기만을 이용해 미세먼지 저감 실험을 수행했고 초음파 진동자 모듈을 1개부터 6개까지 각각 10초 간격으로 미세먼지 농도를 측정하고, 원활한 유체의 흐름을 위해 팬을 작동시켜 동일한 실험을 다시 7번 수행하였다. 결과로 향에서 발생되는 미세먼지가 세정집진장치로 인해 60%이상 감소되는 효과가 있었다.

개발 과제의 목표 및 내용

우선 세라믹 미니화덕의 미세먼지 저감장치의 본질에 맞게 정화장치가 발생되는 미세먼지 저감률 90% 이상을 최우선 목표로 설정한다. 현재 비엠씨코리아 사의 세라믹 화덕 시제품은 큰 온도 편차와 불규칙한 농도 편차를 보이기 때문에 일정한 조건 아래서의 실험이 어려우므로 모기향으로 미세먼지를 발생시킨 후 정화장치를 장착했을 때와 제거했을 때를 나누어 2회 측정한다. 또한, 기체가 누출하지 않는 것을 차우선 목표로 부품 장착부와 중간 이음부에서 비눗물을 통해 기체가 새고 있는지 측정한다. 또한, 실내 사용에 적합하도록 세라믹 미니화덕의 폭과 길이를 벗어나지 않게 장치 크기를 소형화, 60dB 이하의 소음 발생, 분리와 조립의 용이성, 가격 경쟁력 등을 각각의 기준에 맞게 목표를 설정하였다.

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

@@ 3번째 줄: / 3번째 줄: @@
 ==프로젝트 개요==
 === 기술개발 과제 ===
-''' 국문 : ''' 00000000..
+''' 국문 : ''' 세라믹 미니화덕용 미세먼지 정화장치..
-''' 영문 : ''' 00000000..
+''' 영문 : ''' Air purifying device for ceramic mini firepot..
 ===과제 팀명===
@@ 32번째 줄: / 32번째 줄: @@
 ===개발 과제의 개요===
 ====개발 과제 요약====
-내용
+야외는 물론 일반 가정 및 음식점에서 간편한 사용을 목적으로 비엠씨코리아 사에서 세라믹 미니화덕을 개발했지만, 조리 시 다량의 미세먼지가 발생한다. 따라서 세라믹 미니화덕에서 발생하는 미세먼지 제거를 목적으로, 화덕에 탈부착이 가능한 공기 정화 장치를 개발한다. 연소 시 발생하는 다량의 미세먼지는 습식 세정방식을 이용해 제거한다. 이는 헤파필터를 사용할 경우 미세먼지의 저감률은 99.9% 이상으로 매우 뛰어나지만 기체의 흐름이 원활하지 못해 역류하는 현상이 자주 발생하고 조리 시에 발생하는 미세먼지의 양이 생활 미세먼지와 비교하여 상당히 높기 때문에 잦은 교체가 필요하다. 이러한 공학적 문제와 경제적 문제 때문에 물 입자를 이용한 세정집진을 설계했다. 먼저, 생성된 미세먼지 입자는 초음파 진동자 가습기의 미세한 물 입자로 인한 응축성장으로 크기가 커진다. 챔버에 격벽을 설치하여 와류를 형성한다. 이 과정에서 미세먼지와 물 입자가 긴 접촉 시간을 갖고 성장한다. 또한, 이 구조로 인해 소형화를 시킬 수 있다. 긴 경로를 통과하며 물 입자를 통해 성장한 미세먼지 입자는 전동분무기가 설치된 챔버로 이동한다. 분사된 물과 커진 미세먼지는 충돌하여 더 큰 입경의 입자가 되고 분사된 물은 아래 방향으로 운동량을 가지고 있어 미세먼지를 함유한 물 입자는 배수통으로 포집된다. 미세먼지 연통 내부에는 팬을 설치해 실제 조리 시 세라믹 화덕의 공기 흐름과 유사하게 제작한다. 각 연통의 연결부와 이음새는 아크릴 본드로 접착하고 욕실용 실리콘을 사용해 기밀성을 유지한다. 여러 차례의 실험을 통해 제작된 미세먼지 저감장치에서 발생 미세먼지 농도는 90% 감소를 목표로 설정했다. 또한, 우수한 기밀성을 갖추고 소형화를 적용한 설계로써 실내에서 화덕을 사용할 수 있게 함을 목표로 한다. 이를 통하여, 1인 1화덕 보급, 홈메이드 식문화와 실내 미세먼지 저감 등을 통해 삶의 질을 증가시킬 수 있을 것으로 기대한다.
+하지만, 설계를 위한 실험을 진행하면서, 현재 비엠씨코리아 사의 세라믹 화덕 시제품은 큰 온도 편차와 불규칙한 농도 편차를 보이는 것을 확인했다. 따라서 일정한 조건 아래서 실험할 수 없으므로, 시제품을 직접 동작하는 것이 아닌 내부에 모기향을 넣어 제품을 시연한다. 또한, 연통을 금속으로 제작할 시, 견적 비용이 100만원을 초과하게 되어 현실적으로 제작이 어렵고 내부 기체의 흐름을 쉽게 확인할 수 있도록 설계 완제품과 같은 크기의 아크릴판으로 연통을 제작한다.
 ====개발 과제의 배경====
-내용
+비엠씨코리아 사에서는 1인 가족 및 캠핑 인구의 증가에 따라 에너지 소모가 크고 대형이며 고가인 기존 화덕에 접근이 어려운 일반 가정 사용자를 위해 적은 에너지 소모를 갖는 소형화된 세라믹 미니화덕을 개발했다. 하지만 조리 시 세라믹 미니화덕에서 다량의 유해가스가 발생하였고 이는 캠핑뿐만 아니라 실내 사용을 목표로 하는 세라믹 미니 화덕의 개발에 큰 문제가 되었다. 특히 최근에 여성 폐암 환자 중 비흡연자 비율이 92.7%이며 음식 조리 시 발생하는 유해가스가 여성 폐암의 주요 원인이라는 연구 결과와 세계적으로 연간 430만 명이 요리에 의한 실내 공기 오염으로 조기 사망한다는 유엔 환경계획부의 보고서가 발표되며 개발 중인 시제품의 유해가스 제거의 필요성이 두드러지게 되었다. 특히 조리 시 발생하는 유해가스 중 PM2.5 이상의 초미세먼지는 결막염, 각막염, 천식 등을 유발하며 폐 속으로 침투해 폐포에 흡착되어 손상을 입힐 수 있다. 따라서 본 십일조는 비엠씨코리아 사의 세라믹 미니 화덕 개발의 완성에 기여할 수 있도록 조리 시 발생하는 유해가스 중 자체 유해성을 띨 뿐 아니라 발암물질인 PAHS가 다량으로 함유되어 있는 PM2.5이상의 초미세먼지를 중심으로 저감하는 ‘세라믹 미니화덕 미세먼지 저감장치’를 개발하였다. 본 장치를 향으로 미세먼지를 발생시킨 후 대조군을 위해 전동분무기만을 이용해 미세먼지 저감 실험을 수행했고 초음파 진동자 모듈을 1개부터 6개까지 각각 10초 간격으로 미세먼지 농도를 측정하고, 원활한 유체의 흐름을 위해 팬을 작동시켜 동일한 실험을 다시 7번 수행하였다. 결과로 향에서 발생되는 미세먼지가 세정집진장치로 인해 60%이상 감소되는 효과가 있었다.
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-내용
+우선 세라믹 미니화덕의 미세먼지 저감장치의 본질에 맞게 정화장치가 발생되는 미세먼지 저감률 90% 이상을 최우선 목표로 설정한다. 현재 비엠씨코리아 사의 세라믹 화덕 시제품은 큰 온도 편차와 불규칙한 농도 편차를 보이기 때문에 일정한 조건 아래서의 실험이 어려우므로 모기향으로 미세먼지를 발생시킨 후 정화장치를 장착했을 때와 제거했을 때를 나누어 2회 측정한다. 또한, 기체가 누출하지 않는 것을 차우선 목표로 부품 장착부와 중간 이음부에서 비눗물을 통해 기체가 새고 있는지 측정한다. 또한, 실내 사용에 적합하도록 세라믹 미니화덕의 폭과 길이를 벗어나지 않게 장치 크기를 소형화, 60dB 이하의 소음 발생, 분리와 조립의 용이성, 가격 경쟁력 등을 각각의 기준에 맞게 목표를 설정하였다.
 ===관련 기술의 현황===
 ====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====