무야홍
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : TEG를 활용한 비접촉식 온도 측정 및 전송 시스템
영문 : Non-Contact Temperature Measuring and Sending System Using TEG
과제 팀명
무야홍
지도교수
홍완식 교수님
개발기간
2021년 3월 ~ 2021년 6월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 김*백(팀장)
서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 김*창
서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 이*호
서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 조*훈
서울시립대학교 신소재공학과 20184500** 권*희
서울시립대학교 환경원예학과 20155200** 김*헌
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
본 개발 과제는 열전소자를 통해 발전한 전력으로 불판 온도를 측정하고 이를 표시 및 전송하는 장치의 개발을 목표로 한다. 본 과제를 통해 개발하고자 하는 제품은 불판에서 발생하는 폐열을 열전소자를 활용하여 전기 에너지로 전환하는 특징이 있기에 별도의 전력 공급 장치가 필요하지 않다. 또한, 불판의 온도 변화를 중앙에서 실시간으로 확인할 수 있기에 여러 불판을 효율적으로 관리할 수 있다는 장점이 있다. 해당 제품의 개발을 통해서 전기 절약과 인건비 절약을 기대할 수 있어 음식점 운영에 있어서 비용을 절감할 수 있다.
개발 과제의 배경
ㆍ열을 전기로 바꾸는 ‘열전소자’
2020년 스위스 다보스포럼에서 발간한 세계위험보고서의 내용을 보면, 1~5위 모두 환경 관련 사항이다. 세계적으로 환경 문제의 심각성을 깨달았으며, 다양한 규제들로 우리 일상을 변화시키고 있다. 대한민국 또한 ‘그린뉴딜’ 정책을 통해 친환경 사회 구축에 힘을 쏟고 있으며, 해결책 중 하나인 신재생 에너지에 주목하고 있다. 특히, 열에너지를 활용한 ‘열전소자’는 기술적인 한계로 상용화에 어려움을 겪고 있지만, 지구의 모든 열원에서 에너지를 확보할 수 있기에 가치를 인정받고 있다. 때문에, 고온의 열을 다루는 불판에 열전소자를 적용한다면 높은 효율로 인해 충분한 전력 생산이 기대된다.
ㆍ전문 서버를 활용한 고깃집의 증가
기술의 발전과 더불어 맛과 서비스 두 가지 측면을 고려한 다양한 식당들이 생기고 있다. 식당은 맛을 잡기 위해 다양한 조리법들을 활용하며, 서비스를 위해서는 손님의 식사 환경을 최우선으로 생각하고 있다. 이런 흐름에 맞추어 고깃집은 고기를 직접 구워주는 전문 서버를 활용하는 모습을 볼 수 있다. 서버는 고기를 불판에 올리는 순간부터 다 익을 때까지 손님의 테이블을 담당하기에 손님은 맛있는 고기를 먹을 수 있으며, 편안한 식사 시간을 가질 수 있다. 초기의 전문 서버는 우수한 품질의 소고기를 다루는 식당에서 볼 수 있었지만, 이제는 우리 주변 여러 고깃집에서 서버를 접할 수 있다. 전문 서버 운영은 소규모 매장에서 괜찮지만, 규모가 큰 매장에서는 손님의 인원과 비례하여 서버 인력이 필요하기에 인력 고용에 큰 비용이 요구된다. 때문에, 적은 인력으로도 매장을 관리할 수 있는 효율적인 시스템이 이를 해결할 수 있다.
개발 과제의 목표 및 내용
본 과제의 목표는 별도의 전력 없이 불판 온도 감지 및 무선 전송 장치 개발을 목표로 한다. 이에 따라 다음 목표를 달성하고자 한다.
1. 열전소자의 충분한 생산 전력을 위해 모듈의 하단부와 상단부의 온도 차이를 충분히 유지한다. 2. 범용성의 증대를 위해 다양한 모양의 불판에 적용 가능한 제품을 제작한다. 3. 아두이노를 통해 블루투스 모듈을 구현하고, 중앙서버로 실시간 온도 데이터를 전송한다. 4. 데이터를 일괄 통제할 수 있는 어플리케이션을 제작한다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
- 특허조사 및 특허 전략 분석
- 기술 로드맵
사람들은 조리 기구나 음식의 온도를 측정함으로써 항상 정해진 조리법대로 조리하여 일정하고 질 좋은 음식을 조리하고자 하였다. 이를 위해 초기에는 요리용 온도계를 직접 측정하고 싶은 위치에 접촉시켜 온도를 측정하였다. 이후 적외선 온도계가 개발되어 온도계를 비접촉으로 편하게 온도를 측정할 수 있게 되었다. 그럼에도 아직 온도를 측정하기 위해 직접 온도계를 들어서 온도를 측정해야 하는 번거로움이 남아있다. 이를 해결하기 위해 자동으로 온도를 측정하여 알려주는 시스템이 보편화될 것이라 예상된다.
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
- 마케팅 전략 제시
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
- 기존의 적외선 온도 센서를 활용한 온도 측정이 아닌 열전소자의 전압으로 불판의 온도를 얻을 수 있기에, 별도의 온도 센서 없이 온도 측정이 가능하다.
- 음식을 조리하기 위해서는 열에너지를 가해주어야 하는데 열원에서 나오는 에너지 중 일부만이 실제 조리에 사용되고 나머지는 에너지는 버려진다. 이 폐열을 이용하여 발전하므로 추가적인 에너지 필요 없이 이 시스템을 활용할 수 있고 생산된 전기 에너지를 다른 곳에도 적용할 수 있는 발전 가능성이 있다.
- 블루투스를 활용해 중앙 통제 시스템과 연결하여 모든 장치를 한 번에 관리할 수 있기 때문에 효율적이다.
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
- 손님들이 늘 일정한 온도에서 조리할 수 있게 하여 가장 맛있는 조리법대로 조리할 수 있다. 손님들이 고기를 직접 조리하여 식당에서 고기를 구워주는 종업원의 고용을 줄일 수 있고 음식의 품질 향상에 필요한 추가적인 설비로 인한 비용을 줄일 수 있다.
- 조리를 하는데 있어서 중요한 변수인 온도와 시간 중에서 온도를 일정하게 유지시킬 수 있으므로 시간만 통제하면 되기 때문에 정량적인 조리법의 제작과 이 조리법에 따라 일정하게 조리하는 것이 훨씬 용이하다.
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
구성원 및 추진체계
ㆍ김장백 : 조장 / 캡스톤 서류 담당
ㆍ김상헌 : 제품 디자인 및 부품 제작
ㆍ김영창 : 제품 테스트 및 성능평가
ㆍ이승호 : 부품 탐색 및 구매 / 제품 조립
ㆍ조도훈 : 제품 디자인 / 학과 서류 담당
ㆍ권경희 : 특허, 논문 탐색 / 캡스톤 서류 담당
설계
설계사양
제품의 요구사항
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
관련사업비 내역서
내용
완료작품의 평가
내용
향후계획
내용
특허 출원 내용
내용
