NewHongs

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 건조 성능 및 조작 편의성을 향상시킨 모발 건조기 노즐

영문 : Hair Dryer Attachment with Improved Drying Performance [Also Helpful for Handicapped People]

과제 팀명

NewHongs

지도교수

홍완식 교수님

개발기간

2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 김*문(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 장*종

서울시립대학교 신소재공학과 20174500** 김*성

서울시립대학교 환경원예학과 20185200** 손*영

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

 본 과제는 코안다 효과를 이용해 모발 건조 성능 및 조작 편의성을 향상시킨 헤어드라이어용 노즐을 개발하는 것이다. 이 헤어드라이어 노즐을 사용해 한 손만을 사용해 모발을 건조시킬 수 있으며 모발 건조 시간을 단축시킬 수 있다.

개발 과제의 배경

현재 헤어드라이어 시장의 트렌드는 개인별로 가치를 두는 제품에 과감한 투자를 아끼지 않는 포미(FOR ME)족의 증가로 모발을 빨리 말리고 특별한 기능을 하는 헤어드라이어의 시장 규모가 점차 증가하고 있다. 현재 시장에 출시된 프리미엄 헤어드라이어 가격은 평균적으로 30만원이 넘는 것을 볼 수 있는데 국내 시장의 점유율 40%를 차지하는 유닉스 기업 같은 경우에는 30만원, 인기가 가장 많은 다이슨 기업의 경우에는 50~70만원의 높은 가격으로 헤어드라이어가 팔리고 있어서 경제성을 고려해야 한다 생각했다. 또한, 현재 시중의 헤어드라이어는 모발을 빠르게 건조시키거나 헤어 스타일링에 초점이 맞춰져있고 한손으로 모발을 말리는 데 특화된 제품은 존재하지 않는다. 이러한 이유들 때문에 경제성 있고 한손으로 작동할 수 있는 헤어드라이어 노즐을 생각해보았다.

개발 과제의 목표 및 내용

본 과제의 목표는 모발을 빨리 말리면서 간단한 스타일링까지 가능한 헤어드라이어를 원하는 바쁜 현대인들의 요구사항을 충족시키기 위해 코안다 효과를 이용하여 모발을 1차적으로 들어올리고 2차적으로 두피에 바람을 주입시켜 한 손으로도 사용가능한 헤어드라이어 노즐을 설계하는 것이다. 한 손으로도 사용할 수 있기 때문에 한 손의 사용이 불편해 한 손만을 사용할 수 있는 장애인에게도 도움을 줄 수 있다. 우리가 발명할 제품은 모발부착부, 두피건조부, 스크린, 공기흐름 통제용 여닫이문으로 구성되어 있다. 우리 제품의 작동 메커니즘은 먼저 모발부착부로 나온 바람에 의해 생긴 코안다 효과를 통해 모발을 모발부착부에 붙인 뒤 들춰진 모발 뒤쪽으로 드러난 두피를 양 옆에 있는 두피건조부에서 나오는 바람으로 건조시키는 것이다

◇ 모발부착부 및 두피건조부(핵심 장치)

모발부착부는 젖은 모발을 효과적으로 들추기 위한 장치로 모발부착부의 곡률 및 모발부착부로의 바람 주입각도를 최적으로 설계하여 코안다 효과를 강화시켜 1차적으로 모발이 잘 붙을 수 있도록 한다. 두피건조부는 기본적으로 두피를 말리기 위한 장치로 형태와 두피 쪽이랑 이루는 각도를 최적화하여 두피 및 들춰진 모발 안쪽을 효과적으로 말릴 수 있도록 설계한다.

◇ 스크린

모발이 모발부착부에 붙으면 붙은 모발의 수분이 빠져나갈 공간이 없어지기 때문에 모발과 모발부착부 사이의 빈 공간을 만들어 모발의 수분이 빠져나갈 수 있도록 하는 역할을 한다.

◇ 공기흐름 통제용 여닫이문 두피건조부로 인해 코안다효과가 미세하게 약화되는 단점이 있었기 때문에 여닫이문을 활용하여 선택적으로 두피건조부를 사용할 수 있도록 하였다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• 전 세계적인 기술현황

◇ 코안다 효과를 사용한 기존의 제품 코안다 효과란 유체가 곡면과 접촉한 상태로 흐를 때 직선으로 흐르는 대신에 곡면의 곡률을 따라서 흐르는 현상을 말한다.

1) 다이슨 슈퍼소닉 헤어 드라이어

슈퍼소닉 헤어 드라이어에서 나온 강한 바람은 플라이어웨이 노즐의 둥근 표면을 타고 흐르면서 공기 흐름이 분리된다. 공기가 긴 머리는 위로 들어 올리고, 이차적인 공기 흐름은 잔머리를 긴 머리 아래로 감추는 것을 구현했다. 기존의 헤어 드라이어에서 문제가 되었던 과한 열을 가하지 않고 바람만으로 모발을 매끄럽게 만들었다. 헤어드라이어가 제대로 역할을 하기 위해서 코안다 효과가 필요하다. 이 코안다 효과가 구현되려면 슈퍼소닉 헤어 드라이어의 강력한 고속, 고압 바람이 필요하다. 슈퍼소닉 헤어 드라이어에 탑재된 다이슨 디지털 모터 V9은 최대 11만rpm으로 회전해 고압, 고속의 바람을 일으키며 V9모터를 손잡이 부분에 위치해 장시간 사용해도 팔에 무리를 줄이지 않도록 하였다. 또한, 너무 뜨거운 열기로 모발이 손상되지 않게 초당 40회 이상 바람 온도를 측정하는 지능형 열제어 시스템을 가지고 있다.

1. 다이슨 슈퍼소닉 헤어 드라이어

2) 날개 없는 선풍기

그림 2. 날개 없는 선풍기 원리

요즘에는 날개가 없는 선풍기가 나오고 있다. 이 선풍기는 동그란 고리 모양 윗부분과 작은 원기둥으로 이루어진 아랫부분을 가졌다. 날개 없는 선풍기 받침대에는 작은 모터와 날개가 들어 있는데 이들이 돌아가면서 바깥에 있는 공기를 1초당 20L까지 빨아들일 수 있다. 이 때 빨아들인 공기는 위쪽 동그란 고리로 올라가며 여기로 올라간 공기는 시속 88km 정도로 빠르게 흐르다가 고리 안쪽에 있는 작은 틈으로 빠져나온다. 이 때 고리 모양 때문에 더 강한 공기 흐름이 만들어진다. 날개 없는 선풍기 고리를 잘라서 단면을 살펴 보면 바깥쪽은 평평하고 안쪽은 둥그렇다. 공기는 둥근 면에서 더 빠르게 흐르기 때문에 고리 안쪽을 지나는 공기가 바깥쪽보다 빠르다. 고리 안쪽 틈에서 나온 공기가 빠르게 흘러가면 고리 안쪽 기압이 바깥쪽보다 낮아진다. 공기는 기압이 높은 쪽에서 낮은 곳으로 이동하기 때문에 고리의 바깥쪽보다 안쪽 기압이 낮아지면 주변 공기가 고리 안쪽으로 이동하므로 고리를 통과하는 공기 양은 받침대에서 빨아들인 공기 양보다 15배 정도 많아지므로 날개가 없어도 시원한 바람을 느낄 수 있다.

3) 메탈 쿨링 패널

메탈 쿨링 패널이란 금속 소재의 냉각판을 의미한다. 즉, 차가운 냉기를 먹은 금속을 따라 공기들을 흐르게 하면서 온도를 낮추는 것이다. 이 패널은 냉장고 등에서 사용하며 금속의 뛰어난 복사 냉각 및 열전도 성능에 의해 보관 식품을 빠르게 냉각시켜주며, 냉장고 내부의 온도를 전체적으로 고르게 유지 시켜주는 역할을 한다. 이 패널은 바람이 메탈 쿨링 패널에 부딪히면서 온도가 낮아지는 것은 물론 코안다 효과로 인해 바람에 가속도가 붙게 한다.

◇ 헤어드라이어

과거에는 머리 건조용으로 헤어드라이어를 사용했지만 시간이 오래 걸렸다. 하지만 현재의 소비자들은 헤어드라이어로 더 빨리 머리를 건조할 수 있도록 기대한다.

그림 3. 헤어드라이기 종류

1.CHI의 로켓 드라이어

기존 모발 건조 시간을 절반으로 단축시켜주며 안전하게 사용 가능한 헤어드라이어

2. Tefal의 Respect Moving Air

개개인의 모발 타입에 맞게 지나치게 건조되지 않도록 최적의 온도와 풍속 그리고 방향까지 컨트롤 가능한 헤어드라이어

3. Panasonic의 Nano-e Nano Care Hair Dryer

접이식이며 두께감이 있는 모발도 10분이면 드라이 가능하며 지나친 열전달을 최소화할 수 있는 헤어드라이어

4. UNIX의 Air Cushion

내구성이 강하며 강력한 바람이 건조 시간을 줄여주고 모발 손상을 최소화시켜주는 헤어드라이어

그림 4. 다이슨의 슈퍼소닉

5. Dyson의 SuperSonic

공기 온도를 초당 20회 측정해 지속적으로 온도를 조절하고 과도한 열로 인한 손상을 줄이고 건강한 모발을 지켜주며 건조 속도가 빠르며 스타일링도 가능하게 하는 헤어드라이어

시장상황에 대한 분석

◇ 헤어 드라이어 시장 산업 동향 및 소비자 요구

헤어 드라이어 시장은 해가 거듭될수록 판매량이 증가하고 있는 추세이다. 또한 Data Bridge Market Research에 따르면, 2021년에 79억 3000만 달러 규모로 성장한 헤어드라이어 시장이 2029년에는 124억 5000만 달러 규모에 이를 것이라 분석된다. 현재 헤어기기 시장의 트렌드는 1인 가구인 포미(FOR ME)족이 주도하고 있다고 한다. 따라서, 헤어 드라이어의 프리미엄 제품들이 시장을 꽉 잡는 추세이다. 프리미엄 브랜드는 드라이어의 본연의 기능인 바람의 세기를 극단적으로 향상시키고 모발 손상을 최소화하고 이외의 추가적인 기능을 탑재함으로써 경쟁력을 얻고 있다. 여기서 기본적으로 소비자들은 빠르게 말리는 것을 기본적인 사항으로 두고 있다. 이에 코안다 효과를 이용하여 머리를 들어주고 들어올린 모발 부분의 두피를 양옆에 두피건조부에서 나오는 바람으로 말리는 현재 아이디어는 시장에서 각광받을 수 있을 것이라 예상된다.

◇ 시중 제품의 발전 방향

바쁜 출근길에 머리를 다 말리지 못하고 출근하는 경험은 누구나 한번쯤 있을 것이다. 바쁜 현대인들을 겨냥하여 빠르게 머리를 말릴 수 있는 헤어 드라이어가 개발되고 있다. JMW의 루미에어와 다이슨의 슈퍼소닉을 예로 들 수 있을 것이다. JMW의 제품은 괴물급 성능을 자랑하는 파워 엔진을 장착하여 모발 건조시간을 앞당겼다. 다이슨의 제품은 가격 때문에 출시 직후 냉소적인 시각이 많았지만 머리카락이 긴 사람의 헤어 드라이어 사용 시간을 획기적으로 줄여준다는 후기와 함께 인기 제품이 되었다. 이에 소비자들은 55만원이라도 선뜻 낼 의향이 있다고 대답하였다. 이처럼 현재 헤어 드라이기는 추가적인 기능과 함께 기본적으로 머리를 빨리 말릴 수 있게 발전 방향이 이루어지고 있다. 이에 현재 개발하려고 하는 헤어드라이어 아이디어는 현재 헤어 드라이어의 발전 방향과 적합하다고 생각한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

◇ 코안다 효과와 저기압 공간을 이용하여  머리를 빨리 말릴 수 있어 효율성이 증가한다.
◇ 한쪽 팔만 사용하기 때문에 다른 쪽 팔로 다른 작업을 진행시킬 수 있다.
◇ 머리를 올려주는 역할도 코안다 효과를 이용해 헤어드라이어가 해주기 때문에 편의성이 증대된다.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

◇ 한쪽 팔을 사용하기 힘든 사람들도 편하게 머리를 말릴 수 있게 된다.
◇ 바쁘게 살아가는 현대인들에게 편의성과 효율성을 충족해 구매 욕구를 유발해 경제적인 이익을 취할 수 있다.
◇ 빠르게 준비해야 하는 사람들에게 시간적 여유를 줄 수 있다.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

구성원 및 추진체계

◇ 아이디어 도출과 이론적 설계는 다같이 모여서 한다. ◇ 실험할 때 한 명은 촬영, 한 명은 기록 남은 두 명은 실험에 참여한다.

설계

설계사양

제품의 요구사항

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