초록 ▼

1. 최종목표
유효 미생물 활용 친환경 유기물 자정 세척기 일체형 모듈 시스템 개발을 위하여 유체공학적 개념의 최적화 기법 및 디지털 설계 기술 지원을 통하여 미생물의 최적의 유기물 분해 조건의 유동 도출 및 해석을 통한 대류 물 순환 구조 플랫폼을 개발하고, 디지털 설계 및 메카트로닉스 모듈 집적화를 통한 온도 상승과 유동장 제어기법을 확보하여 최종 시제품 제작 및 국산화 기술 확보를 최종목표로 함
2. 개발내용 및 결과
o 시제품 제작 기반 세척기 부품 선정 및 조합 기술 확보
-제어보드/공기순환펌프/물공급

1. 최종목표
유효 미생물 활용 친환경 유기물 자정 세척기 일체형 모듈 시스템 개발을 위하여 유체공학적 개념의 최적화 기법 및 디지털 설계 기술 지원을 통하여 미생물의 최적의 유기물 분해 조건의 유동 도출 및 해석을 통한 대류 물 순환 구조 플랫폼을 개발하고, 디지털 설계 및 메카트로닉스 모듈 집적화를 통한 온도 상승과 유동장 제어기법을 확보하여 최종 시제품 제작 및 국산화 기술 확보를 최종목표로 함
2. 개발내용 및 결과
o 시제품 제작 기반 세척기 부품 선정 및 조합 기술 확보
-제어보드/공기순환펌프/물공급펌프/유기물필터 선정 및 구성
-모듈 레이아웃 설계/배치 분석 및 컨트롤 PCB 제작
-일체형 배선 및 소형화 레이아웃 설계 배치
-펌프 및 공기순환로 배치 위치 구성
o 최적 유동조건 도출을 위한 세척기 수조(basin)부 모형 설계 및 제작
-유동장 분석용 수조 모형: 305mm(폭)×585mm(길이)×370mm(높이)
-수조 내부 바닥 설치 코일히터(coiled heater): 정격용량 1KW 선정 제작
-작동유체: 증류수, 70L(부피)
o 베이스 플랫폼 제작 지원을 위한 PIV기법 활용 대류 유동장 계측 및 분석
-에어 토츨 노즐 배치 구성: parallel, asymmetric 조건
-에어 펌프 선정: 5W×2개(용량), 4mm(토출직경), 4.3m/s(평균공급유속)
-공기유입 노즐 배치 영향에 따른 유동장 계측 및 분석 (입자영상유속계, PIV)
-속도장 계측 단면: 전면부(section I and section II), 우측 측면부(section III)
-parallel 에어노즐 분포: 유속이 벽면을 통해 상부로 상승
-assymetric 에어노즐 분포: 중앙부 유입에 의한 활발한 혼합 유속 존재
o 발열체 배치 및 온도장 최적화를 위한 열유속 모델링 해석
-경계조건: 격자(720,000 mesh, 10E(-5)x10E(-5)m2, COMSOL-Multiphysics)
-열전도 온도분포 시간 변화량 분석: Δt=10min., 정밀도 검증
-air bubble 유입 유속 모델링 해석: 완전발달 유동 형성 및 자유표면도달(3 sec.)
-유동발달 과정과 중앙부 모멘텀 전달 메커니즘 분석
o 최종 시제품 설계 및 제작 기법 구축 확보
-1차 시제품 성능 평가 피드백 기반 최종 시스템 베이스 구조(안) 설정
-히터용량 및 에어펌프용량 선정 (수조부 용량 산정 기초)
-열유동 최적화 모델링 및 해석에 기초한 발열체 최적화 배치 선정
-1차 세척(유기물) 및 2차 세척(일반) 가능 독립 노즐 확보 제작
-1차/2차 시제품 설계 및 제작
3. 사업성과
o 기술적 성과
-유효 미생물 활용 세척기 설계 기술 선진화: 세척능력 우수, 수질오염도 감소
-공학적 계측 및 모델링 기술 활용 시스템 최적화: 산업체 유동장 분석 적용
-시제품 개발 국산화 기술력 확보: 구성 부품 선정 방안 확보
o 경제적 성과
-친환경적 제품 시장 진입 가능성 제고: 유효미생물 배양 및 활용 기술
-기타 산업에로의 응용 가능성 제고: 산업체 유기물 세척 제품 및 활용 기술
o 사회적 성과
-산업체 활용 가능 공학설계 기술인력 및 연구수행 전문 인력 양성 지원
-해당 기업체 제품 개발 연구 연계 유도를 통한 산학협력 활성화 도모
4. 기술개발결과 활용계획
o 확보 시제품 제작 기술 활용 다양한 산업체 분야 판로 개척 및 확보 활용(아파트시공, 오폐수 정화처리장, 산업체 유기물 세척기 등)
o 개발 모듈 응용 및 기타 분야 적용을 위한 기술력 업그레이드 및 최적화 진행
5. 기술개발자료의 보안관리
o 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
-특이 보안등급 부여 관련 해당사항 없음
o 연구개발의 기술임치 및 특허 출원ㆍ등록 실적
-연구개발 관련 기술 논문 전문학술지 2편 투고 (출판 1편, 채택 1편)
-유기물 세척기 부품 관련 국내 특허 출원 (출원 1건)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 개발결과의견서 ... 2
• 최종보고요약서 ... 3
• 목차 ... 5
• I. 서 론 ... 6
• 1. 기술개발의 개요 및 필요성 ... 7
• 1.1 기술개발의 개요 ... 7
• 1.2 기술개발의 필요성 ... 8
• 2. 관련 기술 현황 및 시장성 ... 8
• 2.1 국내 관련기술 현황 ... 8
• 2.2 국외 관련기술 현황 ... 9
• 2.3 국내•외 시장규모 ... 10
• 2.4 주요 경쟁사 제품가격 현황 ... 10
• II. 과제 개발 내용 및 방법 ... 11
• 1. 주관기관 개발 내용 및 방법 ... 12
• 1.1 유효 미생물 활용 세척기 수조부 유동장 해석 ... 12
• 1.2 세척기 내부 온도장 및 유속분포 수치해석(전산유체역학) ... 19
• 2. 참여기관 개발 내용 및 방법 ... 23
• 2.1 미생물 활용 유기물 세척기 구동 모듈 개발 ... 23
• 2.2 EM 미생물 활용 유기물 세척기 1차 시제품 제작 ... 25
• 2.3 개선된 EM 미생물 활용 유기물 세척기 2차 시제품 제작 ... 28
• III. 사업성과 ... 31
• 1. 기술적 성과 ... 32
• 1.1 유효 미생물 활용 세척기 설계 기술 선진화 ... 32
• 1.2 공학적 계측 및 모델링 기술 활용 시스템 최적화 ... 32
• 1.3 시제품 개발 국산화 기술력 확보 ... 33
• 2. 경제적 성과 ... 35
• 2.1 친환경적 제품 시장 진입 가능성 제고 ... 35
• 2.2 기타 산업에로의 응용 가능성 제고 ... 35
• 3. 기타 성과 ... 36
• IV. 결 론 ... 37
• 1. 결론 및 제언 ... 38
• 1.1 친환경 EM 미생물 활용 유기물 세척기기 공학적 설계 및 최적화 기술 개발 ... 38
• 1.2 시제품 제작 및 성능 평가 기술 확보 ... 38
• 1.3 향후 계획 및 사업화 추진 방향 ... 39
• 끝페이지 ... 39