"우주의여정"의 두 판 사이의 차이

2019년 12월 16일 (월) 20:42 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 자가 세척 가능한 초음파 텀블러

영문 : Self-cleaning ultrasonic tumbler

과제 팀명

우주의여정

지도교수

홍완식 교수님

개발기간

2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 이**(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 김**

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 여**

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 이**

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 정**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

내용

개발 과제의 배경

내용

개발 과제의 목표 및 내용

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

가. QFD, Cause-Effect Diagram 분석

내용

나. 평가내용

① 초음파 세척기의 세척평가

텀블러의 세척 후 세척능력을 평가하는데 다양한 방법(TDS, EC, 용존산소, Ph측정, SS(부유물 질량), ATP(세균측정))이 있다.

- TDS(Total Dissolved Soilds), 총 용존 고형물 측정

물속에 녹아있는 고형물질의 총량을 의미한다. 대체로 물속에 녹아있는 미네랄 성분인 칼슘, 마그네슘, 염소 및 황산이온 등의 TDS가 녹아있는데 이런 고형물질이 얼마나 녹아있는가에 대한 수치이다.

측정원리:

측정기의 끝에 있는 감응센서 2개 사이를 흐르는 전기의 양에 의하여 TDS 수치가 변화하는데 이것은 물속에 이온물질이 많을수록 전기가 흐르는 양이 크기 때문이다. 즉 이온물질이 많으면 전기가 잘 흐르게 되고 높은 수치를 나타내게 된다. 예를 들면 거의 0(zero)에 가까운 증류수나 역삼투막 통과물에 이온물질이 많은 우유나 고칼슘 오렌지쥬스를 소량 투입 후 측정하면 300~500ppm과 같은 수치를 보인다.
각각의 물의 종류에 따라 기준 TDS 범위를 가진다. 따라서 기준으로 사용하는 생수를 기본으로 하여 오염된 텀블러를 세척하고, 초음파 세척을 할 시 추출되는 잔여 오염물에서 늘어난 TDS값을 보고 세척력을 확인한다.

② 텀블러 내부, 패킹 및 음용구 세척평가

텀블러의 내부 밑면의 깊숙한 부분, 패킹 및 음용구 부분은 오염이 많이 되지만 세척이 어려운 부분이다. 이러한 부분을 주요 타겟 범위로 설정하고 일반 물 세척, 초음파 세척 후의 세척력을 비교한다.

- 측정방법

두 텀블러를 준비한다. 하나는 일반 물 세척을 하고 다른 하나는 초음파 세척을 한다. 텀블러의 내부 밑면의 깊숙한 부분, 패킹 및 음용구 부분을 오염물(ex. 커피, 우유, 주스 등)로 오염시킨다. 물 세척은 물을 담고 1분간 세차게 흔들어 세척한다. 동일한 양의 물을 사용하여 초음파 세척을 진행한다. 세척 후, 비교 분석을 통해 주요 타겟 범위(텀블러의 내부 밑면의 깁숙한 부분, 패킹 및 음용구 부분)의 세척을 평가한다.

다. 제품의 요구사항에 따른 설계 사양

- 제품의 주요 요구사항 중 Demand 요소로 일반 세척과 비교하여 초음파 세척을 하였을 때, 텀블러의 세척력이 주 요구사항으로 꼽혔다. 이를 해결하기 위해 초음파 진동자가 발생시킨 초음파를 세척이 요구되는 부분까지 손실 없이 전달하는 기술이 요구된다. - 또한 패킹영역, 뚜껑과 텀블러를 결합하는 스크루형 결합부분, 텀블러 바닥면과 같이 쉽게 세척이 되지 않은 부분의 세척력이 초음파 세척 텀블러의 주요 요구사항이다. 이를 해결하기 위해 세척 시 바닥면에서 전달되는 초음파가 모든 부분에 적절히 전달되는 구조를 구현한다. 텀블러의 윗 부분인 뚜껑과 상단부를 분리가능하게 제작하며 이를 초음파 진동자가 있는 텀블러 내부에 담그는 구조로 초음파 전달력을 향상 할 수 있도록 한다. - 초음파 진동자의 구동시간이 길어지면 소자의 손상 위험이 있다. 손상을 방지하기 위해 자동 종료 기술을 함께 개발한다. - 휴대성을 해치지 않아야하며 텀블러 구조 및 회로, 배터리 부분의 무게의 합이 800g을 넘지 않도록 가벼운 소재를 활용하도록 한다. - 직장인 하루 평균 종이컵 소비량인 3개인 것을 기준으로 한 번 충전할 때, 최소 3번 이상의 세척기능을 가지게 한다. 일부 소비자들이 하루종일 텀블러를 사용할 때, 평균 이상으로 사용할 수 있음을 고려하여 한 번 충전하면 10회 세척 가능한 배터리 용량을 고려한다.

개념설계안

◇ 개요 초음파 진동을 통한 자동 세척이 가능하며 오염이 쉬운 부위(뚜껑, 스크류, 음용부. 패킹 영역 등)에 대한 세척력이 우수한 텀블러를 제작한다.

◇ 목적 기존 텀블러의 단점을 보완함으로써 텀블러의 사용을 대중화한다. 즉, 휴대와 세척이 간편한 텀블러를 제작한다. 현대 사회에서 주로 사용되고 배출되는 일회용 컵의 사용을 대체하여 환경오염 방지에 기여한다.

◇ 특징 초음파 진동자를 텀블러에 결합한 구조이다. 초음파 진동을 발생했을 때, 세척액인 물을 매질로 활용하여 캐비테이션 현상(미세기포 발생-폭발-오염물 제거)에 의하여 오염물질이 제거된다. 텀블러의 입구는 위로 좁아지는 모양으로 제작된다. 이는 분리 가능한 상단 뚜껑, 중간 뚜껑으로 나뉘며, 이를 뒤집었을 때 텀블러 내부에 잠기게 하여 동시 세척이 가능하게 한다. 이 구조를 통하여 텀블러 내부뿐만 아니라 음용부, 패킹 영역, 뚜껑까지 모두 세척 가능하다.

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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 ◇ 개요
- 초음파 진동을 통한 자동 세척이 가능하며 오염이 쉬운 부위(뚜껑, 스크류, 음용부. 패킹 영역 등)에 대한 세척력이 우수한 텀블러를 제작한다.
+초음파 진동을 통한 자동 세척이 가능하며 오염이 쉬운 부위(뚜껑, 스크류, 음용부. 패킹 영역 등)에 대한 세척력이 우수한 텀블러를 제작한다.
 ◇ 목적
- 기존 텀블러의 단점을 보완함으로써 텀블러의 사용을 대중화한다. 즉, 휴대와 세척이 간편한 텀블러를 제작한다. 현대 사회에서 주로 사용되고 배출되는 일회용 컵의 사용을 대체하여 환경오염 방지에 기여한다.
+기존 텀블러의 단점을 보완함으로써 텀블러의 사용을 대중화한다. 즉, 휴대와 세척이 간편한 텀블러를 제작한다. 현대 사회에서 주로 사용되고 배출되는 일회용 컵의 사용을 대체하여 환경오염 방지에 기여한다.
 ◇ 특징
- 초음파 진동자를 텀블러에 결합한 구조이다. 초음파 진동을 발생했을 때, 세척액인 물을 매질로 활용하여 캐비테이션 현상(미세기포 발생-폭발-오염물 제거)에 의하여 오염물질이 제거된다. 텀블러의 입구는 위로 좁아지는 모양으로 제작된다. 이는 분리 가능한 상단 뚜껑, 중간 뚜껑으로 나뉘며, 이를 뒤집었을 때 텀블러 내부에 잠기게 하여 동시 세척이 가능하게 한다. 이 구조를 통하여 텀블러 내부뿐만 아니라 음용부, 패킹 영역, 뚜껑까지 모두 세척 가능하다.
+초음파 진동자를 텀블러에 결합한 구조이다. 초음파 진동을 발생했을 때, 세척액인 물을 매질로 활용하여 캐비테이션 현상(미세기포 발생-폭발-오염물 제거)에 의하여 오염물질이 제거된다. 텀블러의 입구는 위로 좁아지는 모양으로 제작된다. 이는 분리 가능한 상단 뚜껑, 중간 뚜껑으로 나뉘며, 이를 뒤집었을 때 텀블러 내부에 잠기게 하여 동시 세척이 가능하게 한다. 이 구조를 통하여 텀블러 내부뿐만 아니라 음용부, 패킹 영역, 뚜껑까지 모두 세척 가능하다.
 ===이론적 계산 및 시뮬레이션===