KR102449374B1 - 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템은 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템에 있어서, 태양광 패널을 이용하여 시스템 구동에 필요한 DC 전원을 생성하는 태양광 독립 전지모듈, 재활용품의 순환자원 여부를 판별하고, 상기 재활용품을 압착대상 및 분쇄대상 중 하나로 구분하고, 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 선별하도록 학습된 적어도 하나의 뉴럴 네트워크를 포함하고, 투입구를 통해 투입되는 재활용품을 비순환자원대상, 비 압착/분쇄대상, 압착대상, 및 분쇄대상 중 하나로 분류하는 인공지능 분류모듈, 상기 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가지는 압착기를 이용하여 상기 압착대상으로 분류된 재활용품을 압착하는 압착모듈, 상기 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가지는 분쇄커터기를 이용하여 상기 분쇄대상으로 분류된 재활용품을 분쇄하는 분쇄모듈, 및 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 부피 또는 무게에 따라, 재활용 업체로의 판매에 따른 포인트를 인증된 사용자에게 제공하는 포인트 제공모듈을 포함하고, 상기 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 압착 또는 분쇄하지 않는 상기 비 압착/분쇄대상으로 선별하여, 압착 또는 분쇄하지 않고, 외부로부터 전원을 공급받지 않고, 상기 태양광 패널을 이용하여 생성되는 DC 전원으로 독립적으로 구동한다.

Description

재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템{Integral module system for pressing/cutting recycle material}
본 발명은 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템에 관한 발명이다.
신종 코로나 바이러스 감염증(코로나19)사테 이후 포장재 사용량이 늘어나고 그에 따라 2020년 포장재로 많이 사용되는 폐플라스틱의 양이 전년대비 18.1%가 증가했다. 이에 천연자원과 에너지의 소비를 줄이고 선형경제구조 (생산->소비->폐기)에서 순환경제(생산->소비->관리->재생) 로의 전환이 요구되는 상황이다. 캔 및 폐플라스틱 처리 비용은 재활용품 선별비와 운송비 등 직접비가 처리비용의 많은 비중을 차지하고, 별도의 폐플라스틱 재활용 수거차량은 없어서 일반 비닐등과 함께 수거하는데, 수거차량에 실을 수 있는 캔이나 폐플라스틱 부피가 클수록 제한 된다. 캔을 압축하고, 폐플라스틱 분쇄하여 수거할 경우 수거 차량이 한번에 수거 할 수 있는 수량은 기존 대비 7배 이상 차이가 난다. 캔, 폐플라스틱 등을 압축 및 분쇄하여 수거할 수 있다면 재활용품 선별비 및 운송비 등 직접비를 절약 할 수 있다.
폐플라스틱 중에서 페트병을 분쇄하는 과정은 쉽지 않다. 재활용하기 위해 재활용 원료로 만들기 위해서는 작은 입자로 분쇄를 먼저 해야 하는데 일반 플라스틱 보다 질긴 물성 때문에 분쇄칼날을 고속으로 회전시키는 분쇄기에서만 분쇄가 가능하다. 문제는 고속분쇄기에서 발생하는 엄청난 소음과 고속회전하는 칼날에서 발생하는 마찰열로 인한 플레이크(잘게분쇄된 입자)의 변형 때문에 작업을 중간 중간 쉬어야 한다는 점 및 3상전기(공장용전기)가 필요하다는 점 때문에 근린시설, 공동주택 등 도심에서는 분쇄 작업을 하기가 어렵다.
결국 부피가 큰 폐플라스틱류를 여러 트럭에 실어 별도의 분쇄작업장으로 이송시켜 분쇄하고,다시 분쇄된 플레이크를 이송하는 물류의 불편함과 엄청난 운송비용이 발생되는바, 이를 해결할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명으로 해결하고자 하는 기술적 과제는, 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템은, 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템에 있어서, 태양광 패널을 이용하여 시스템 구동에 필요한 DC 전원을 생성하는 태양광 독립 전지모듈; 재활용품의 순환자원 여부를 판별하고, 상기 재활용품을 압착대상 및 분쇄대상 중 하나로 구분하고, 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 선별하도록 학습된 적어도 하나의 뉴럴 네트워크를 포함하고, 투입구를 통해 투입되는 재활용품을 비순환자원대상, 비 압착/분쇄대상, 압착대상, 및 분쇄대상 중 하나로 분류하는 인공지능 분류모듈; 상기 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가지는 압착기를 이용하여 상기 압착대상으로 분류된 재활용품을 압착하는 압착모듈; 상기 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가지는 분쇄커터기를 이용하여 상기 분쇄대상으로 분류된 재활용품을 분쇄하는 분쇄모듈; 및 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 부피 또는 무게에 따라, 재활용 업체로의 판매에 따른 포인트를 인증된 사용자에게 제공하는 포인트 제공모듈을 포함하고, 상기 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 압착 또는 분쇄하지 않는 상기 비 압착/분쇄대상으로 선별하여, 압착 또는 분쇄하지 않고, 외부로부터 전원을 공급받지 않고, 상기 태양광 패널을 이용하여 생성되는 DC 전원으로 독립적으로 구동된다.
또한, 상기 포인트 제공모듈은, 상기 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 무게값인 제1 무게값 및 포인트를 제공받을 대상이 되는 사용자 단말 그룹의 그룹 식별번호를 이용하여 제1 패스워드를 생성하고, 해당 재활용품을 투입시 입력받은 사용자 단말의 식별번호를 이용하여 사용자 단말로 상기 제1 패스워드를 전송하고, 상기 사용자 단말로부터 제2 패스워드를 수신하면, 상기 제2 패스워드로부터 상기 사용자 단말의 식별번호를 이용하여 제2 무게값을 독출하고, 상기 독출된 제2 무게값과 같은 제1 무게값이 저장되어 있는 경우, 상기 사용자 단말을 인증하고, 상기 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 상기 재활용 업체로의 판매에 따른 포인트를 상기 사용자 단말에 제공하고, 상기 사용자 단말은, 상기 포인트 제공모듈로부터 상기 제1 패스워드를 수신하면, 자신이 속한 사용자 단말 그룹의 그룹 식별번호를 이용하여 상기 제1 패스워드로부터 제1 무게값을 독출하고, 상기 독출한 제1 무게값과 자신의 식별번호를 이용하여 상기 제2 패스워드를 생성하여, 상기 포인트 제공모듈로 전송하고, 상기 제1 패스워드와 상기 제2 패스워드는 서로 다른 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 태양광 독립 전지모듈에 대해 최대전력점 추종제어를 수행하고, 상기 압착모듈 및 분쇄모듈을 제어하는 제어모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어모듈은, 외부로부터 수신하는 원격제어명령에 따라 시스템을 제어하고, 외부로부터 수신하는 상태확인요청에 따라 현재 상태정보를 외부로 전송할 수 있다.
또한, 상기 인공지능 분류모듈은, 상기 재활용품 중 플라스틱 또는 캔만을 상기 순환자원으로 판별할 수 있다.
또한, 상기 인공지능 분류모듈의 뉴럴 네트워크의 트레이닝 세트는, 플라스틱 용품 이미지, 캔 이미지, 및 다른 용품 이미지를 포함하는 제1 트레이닝 세트; 및 내용물이 있는 플라스틱 용품 이미지 및 내용물이 없는 플라스틱 용품 이미지를 포함하는 제2 트레이닝 세트를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 처리시스템은 상기 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템; 및 상기 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템과의 통신을 통해 인증을 수행하고, 포인트를 제공받는 사용자 단말을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 4차 산업혁명의 핵심인 인공지능(AI)과 사물인터넷(loT) 기술을 전목하여 캔, 폐페트병을 자동으로 수거하여 별도의 재활용품 선별작업 없이 바로 재활용품 상품화 과정에 투입할 수 있다. 또한, 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하고, 태양광 패널의 발전에 따른 DC 전원으로 압축모듈 및 분쇄모듈이 일체형으로 형성되어, 설치장소의 제약이나, 전기공사를 할 수 없는 장소에도 설치가 가능하며, 설치비용을 획기적으로 줄일 수 있다. 나아가, 포인트 제공을 통해, 사용자의 재활용 순환 참여를 독려할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템의 예시도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 처리시스템의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100)은 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하는 재활용품을 압착 또는 분쇄하는 일체형 모듈 시스템으로, 외부로부터 전원을 공급받지 않고, 태양광 패널을 이용하여 생성되는 DC 전원으로 독립적으로 구동될 수 있다. 외부 전원을 연결할 수 있으나, 외부 전원이 연결되지 않더라도 태양광 발전을 이용하여 독립적으로 구동될 수 있어, 전기가 연결되어 있지 않는 지역에도 설치가 가능하여, 설치가 용이하다. 본 발명의 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100)은 도 2 또는 도 3과 같이, 독립된 모듈 시스템으로 구현되어, 어느 장소 등 도 2의 모듈 시스템만을 설치함으로써 재활용품 처리가 가능하도록 할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100)은 태양광 독립 전지모듈(110), 인공지능 분류모듈(130), 압착모듈(140), 분쇄모듈(150), 포인트 제공모듈(160)로 구성되고, 투입구(120), 제어모듈(170), 통신모듈(미도시), 디스플레이 등을 포함할 수 있다.
태양광 독립 전지모듈(110)은 태양광 패널을 이용하여 시스템 구동에 필요한 DC 전원을 생성한다. 태양광 패널 및 태양광 패널에서 생성되는 DC 전원을 저장하는 배터리를 포함할 수 있다. 또한, DC 전원의 전압을 배터리 전압으로 변환하거나, 다른 모듈에 적합한 전압으로 변경하는 컨버터 등을 포함할 수 있다. 제어모듈(170)은 최대전력점 추종(MPPT)제어를 통해 태양광 패널을 통해 효율적인 전력 생성이 이루어지도록 할 수 있다.
인공지능 분류모듈(130)은 재활용품의 순환자원 여부를 판별하고, 상기 재활용품을 압착대상 및 분쇄대상 중 하나로 구분하고, 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 선별하도록 학습된 적어도 하나의 뉴럴 네트워크를 포함하고, 투입구(120)를 통해 투입되는 재활용품을 비순환자원대상, 비 압착/분쇄대상, 압착대상, 및 분쇄대상 중 하나로 분류한다. 플라스틱 제품이라 하더라도 제품의 특성 등에 따라 재활용이 가능한 순환자원과 재활용이 불가능하거나 어려운 비순환자원으로 구분되며, 순환자원에 해당하는 재활용품에 대해서 압착을 수행할 지 분쇄를 수행할 지가 달라진다. 또한, 순환자원에 해당하는 재활용품임에도 내용물이 포함되어 있어, 그대로 압착 또는 분쇄시 시스템에 고장을 일으킬 염려가 있거나 순환자원으로 이용하기 어려울 수 있다.
재활용 분리수거를 하고자 하는 사용자는 재활용품의 대상이 되는 제품인지, 해당 제품에 어떤 과정을 수행해야 하는지를 알기 어렵고, 내용물을 깨끗이 비우지 않는 등 올바른 재활용 분리수거를 하지 못할 수 있다. 이러한 잘못된 분리수거는 재활용 과정에의 효율성이나 안전성에 문제가 될 수 있는바, 사용자의 편의성과 효율적인 재활용 과정을 위하여, 사용자가 투입구(120)로 투입한 재활용품을 인공지능 분류모듈(130)이 순환자원을 선별하고, 이후 별도의 선별작업없이 재활용품 상품화 과정에 투입할 수 있도록 분류과정을 수행한다.
인공지능 분류모듈(130)은 기계학습(Machine Learning)으로 학습된 뉴럴 네트워크(neural network)를 포함할 수 있다. 뉴럴 네트워크는 RNN(Recurrent Neural Network), LSTM(Long Short-Term Memory), CNN(Convolution Neural Network), GAN(Generative Adversarial Network) 등 다양한 뉴럴 네트워크를 포함할 수 있다.
인공지능 분류모듈(130)의 뉴럴 네트워크는 재활용품의 순환자원 여부를 판별하고, 상기 재활용품을 압착대상 및 분쇄대상 중 하나로 구분하고, 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 선별하도록 학습된다. 뉴럴 네크워크는 복수의 뉴럴 네트워크를 포함할 수 있고, 각각 재활용품의 순환자원 여부를 판별하고, 상기 재활용품을 압착대상 및 분쇄대상 중 하나로 구분하고, 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 선별하도록 학습될 수 있다. 또는, 하나의 뉴럴 네트워크가 재활용품의 순환자원 여부를 판별하고, 상기 재활용품을 압착대상 및 분쇄대상 중 하나로 구분하고, 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 선별하도록 학습될 수 있다.
인공지능 분류모듈(130)은 상기 재활용품 중 플라스틱 또는 캔만을 상기 순환자원으로 판별할 수 있다. 병이나 종이류 등의 재활용품은 분쇄나 압착의 과정이 불필요하고, 압착이나 분쇄에 따른 부피의 감소가 크지 않기 때문에, 재활용품 중 플라스틱 또는 캔만을 대상 순환자원으로 판별할 수 있다.
인공지능 분류모듈(130)의 뉴럴 네트워크는, 트레이닝 세트를 통해 학습되고, 여기서, 트레이닝 세트는 플라스틱 용품 이미지, 캔 이미지, 및 다른 용품 이미지를 포함하는 제1 트레이닝 세트 및 내용물이 있는 플라스틱 용품 이미지 및 내용물이 없는 플라스틱 용품 이미지를 포함하는 제2 트레이닝 세트를 포함할 수 있다. 각 트레이닝 세트에 포함되는 이미지는 빅데이터 데이터베이스를 통해 버려지는 제품과 재활용이 가능한 제품들의 이미지들을 획득하여 이용할 수 있다.
제1 트레이닝 세트는 플라스틱 이미지, 캔 이미지, 및 다른 제품 이미지를 입력시 이를 플라스틱, 캔, 및 다른 제품으로 분류하도록 학습시키기 위한 트레이닝에 이용되고, 입력 데이터에 따른 결과가 해당 입력 데이터의 제품종류와 동일하도록 반복 학습될 수 있다.
제2 트레이닝 세트는 플라스틱 용기 내 내용물이 있는지를 판별하도록 학습시키기 위한 트레이닝에 이용되고, 내용물이 있거나 없는 입력 데이터에 따른 판별결과가 해당 입력데이터의 내용물 유무와 동일하도록 반복 학습될 수 있다.
인공지능 분류모듈(130)에 의해 분류되는 재활용품은 그 결과에 따라 압착 또는 분쇄하게 되는바, 압착대상인지 분쇄대상인지 판단할 수 있다. 캔은 분쇄가 어렵고, 재활용 과정에서 분쇄 과정없이 압착만 수행하여 용광로로 녹여져 재활용되는바, 캔 종류는 압착대상으로 분류한다. 플라스틱제품은 분쇄가 용이하고, 분쇄시 부피가 줄어들어 운송에도 용이하며, 플라스틱 재활용은 색상 분류 및 분쇄후 재활용되는바, 플라스틱제품은 분쇄대상으로 분류할 수 있다. 플라스틱제품 중 분쇄가 어렵다고 판단되는 제품은 압착대상으로 분류할 수도 있다. 태양광 패널을 통해 생성되는 DC 전원을 이용하여 분쇄를 수행해야 하는바, 분쇄모듈의 정격파워에 한계가 있을 수 있다. 따라서, 고출력의 분쇄모듈을 이용하기 어려운바, 플라스틱제품의 강도가 크거나, 크기가 큰 경우, 분쇄대상이 아닌 압착대상으로 분류할 수 있다.
인공지능 분류모듈(130)을 통해 도 4와 같이, 재활용품을 분류할 수 있다. 플라스틱 용기가 투입되는 경우, 플라스틱(PET) 종류에 내용물인 물이 내부에 존재하고, 라벨지 및 뚜껑이 부착되어 있는지를 판단할 수 있다. 플라스틱 용기는 분쇄대상이나, 내용물이 포함되어 있는바, 비 압착/분쇄대상을 선별할 수 있다. 또한, 라벨과 캡이 용기의 색상과 혼용되어서는 안 되는 색상인 경우, 분쇄가 아닌 압착만을 수행할 수 있도록 분쇄대상이 아닌 압착대상으로 분류할 수 있다. 또한, 유리병이 투입되는 경우, 유리(glass)로 판단하고, 라벨지 및 뚜껑의 부착되어 있는지를 판단할 수 있다. 유리는 분쇄하는 경우, 운송시 안전상에 문제가 발생할 수 있는바, 분쇄나 압착하지 않고, 비 압착/분쇄대상을 선별할 수 있다.
압착모듈(140)은 상기 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가지는 압착기를 이용하여 상기 압착대상으로 분류된 재활용품을 압착한다. 압착모듈(140)은 압착대상으로 분류된 재활용품을 압착하여 부피를 줄인다. 압착을 수행하는 압착기는 롤러타입이거나 프레스타입일 수 있다. 압착기는 DC 전원을 이용하기 위하여, DC 전원을 이용하는 DC 모터를 이용하여 구동하되, 모터의 회전을 웜기어로 파워를 증대시키고, 전동실린더로 힘을 가하며, 리니어 모터를 이용하여 회전이동을 직선이동으로 전환하여 압착이 이루어지도록 할 수 있다.
압착기는 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가질 수 있다. 태양광 독립 전지모듈(110)은 550 W 용량 2 매의 태양광 패널을 이용할 수 있고, 이 경우, 전체 1100 Wh에 일충전시간은 3.5 Hr인 경우, 약 하루 3850 Wh가 생성되고, 효율 0.8을 적용하는 경우, 3080Wh를 이용할 수 있다. 이에 따라, 소형화 및 최적화가 되도록 모터는 DC24V, 300W 파워로 동작할 수 있다. 여기서, DC 12V 2개를 이용할 수도 있다. 압착시, 42%의 부피감소율을 가질 수 있다.
분쇄모듈(150)은 상기 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가지는 분쇄커터기를 이용하여 상기 분쇄대상으로 분류된 재활용품을 분쇄한다. 분쇄모듈(150)은 분쇄커터기를 이용하여 분쇄대상으로 분류된 재활용품을 분쇄하여 부피를 줄인다. 분쇄커터기는 분쇄챔버(151), 상기 분쇄챔버(151) 내 배치되고, 원형의 제1 몸체 및 상기 제1 몸체로부터 연장되되 등각도로 형성되는 복수의 제1 커터날을 포함하는 메인 커터부(152), 상기 분쇄챔버(151) 내 배치되고, 원형의 제2 몸체 및 상기 제2 몸체로부터 연장되되 등각도로 형성되는 복수의 제2 커터날을 포함하는 후크 커터부(153), 및 상기 메인 커터부(152) 및 상기 후크 커터부(153)의 중심이 연결된 회전축을 회전시키는 회전 구동부(154)를 포함하고, 상기 후크 커터부(153)의 중심으로부터 최외곽까지의 반경은 상기 메인 커터부(152)의 중심으로부터 최외곽까지의 반경보다 크고, 상기 회전축 방향으로, 상기 후크 커터부(153)의 이웃하는 양측에는 상기 메인 커터부(152)가 배치될 수 있다. 메인 커터부(152)는 분쇄를 수행하고, 후크 커터부(153)는 크기가 큰 분쇄대상 제품이 분쇄될 수 있도록 고정시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 후크 커터부(153)는 분쇄가 아닌 파쇄정도를 수행할 수 있다. 후크 커터부(153)에서 파쇄된 이후 메인 커터부(152)에 의해 분쇄될 수 있다. 분쇄시 10 x 10 mm 이하의 플레이크가 되고, 파쇄시 10 x 10 mm보다 큰 플레이크가 되어 추가적인 분쇄가 필요할 수 있다.
상기 회전축은 서로 반대 방향으로 회전하는 제1 회전축 및 제2 회전축을 포함하고, 상기 메인 커터부(152)는 상기 제1 회전축에 연결되는 제1 메인 커터부 및 상기 제2 회전축에 연결되는 제2 메인 커터부를 포함하고, 상기 후크 커터부(153)는 상기 제1 회전축에 연결되는 하나의 제1 후크 커터부 및 상기 제2 회전축에 연결되는 두 개의 제2 후크 커터부를 포함하고, 상기 제1 회전축에 연결되는 상기 제1 메인 커터부 및 상기 제1 후크 커터부는 상기 제2 회전축에 연결되는 상기 제2 메인 커터부 및 상기 제2 후크 커터부와 서로 사이사이에 엇갈려 배치될 수 있다.
상기 제1 후크 커터부는 제1 회전축 방향으로 상기 제1 회전축의 중앙에 배치되고, 상기 두 개의 제2 후크 커터부는 제2 회전축 방향 및 제2 회전축 반대 방향으로 상기 제2 회전축의 중앙에서 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 메인 커터부는 복수의 제1 메인 커터를 포함하고, 상기 복수의 제1 메인 커터는, 상기 제1 후크 커터부를 중심으로 제1 회전축의 양방향으로 갈수록 상기 제1 커터날의 위치가 미리 설정된 각도로 상기 제2 메인 커터부와 가까운 방향으로 회전되어 배치될 수 있다. 상기 제2 몸체의 반경은 상기 메인 커터부의 중심으로부터 최외곽까지의 반경과 같을 수 있다.
분쇄커터기는 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가질 수 있다. 태양광 독립 전지모듈(110)은 550 W 용량 2 매의 태양광 패널을 이용할 수 있고, 이 경우, 전체 1100 Wh에 일충전시간은 3.5 Hr인 경우, 약 하루 3850 Wh가 생성되고, 효율 0.8을 적용하는 경우, 3080Wh를 이용할 수 있다. 이에 따라, 소형화 및 최적화가 되도록 분쇄커터기는 300W 파워로 동작할 수 있다. 분쇄시, 87% 이상 약 93%의 부피감소율을 가질 수 있다.
포인트 제공모듈(160)은 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 부피 또는 무게에 따라, 재활용 업체로의 판매에 따른 포인트를 인증된 사용자에게 제공한다. 재활용 분리수거가 활발히 이루어지도록 재활용 분리수거시 포인트를 제공할 수 있다. 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품은 이후에 계약된 재활용 업체에서 수거하게 된다. 이때, 재활용 업체로부터 일정 금액이 정산되고, 해당 재활용을 투입한 사용자에게 미리 설정된 비율로 포인트가 제공된다. 제공되는 포인트는 재활용된 제품을 사는데 이용할 수 있도록 하여, 재활용된 제품의 이용까지 유도할 수 있다. 포인트는 지자체의 예산 내에서 제공될 수도 있다.
포인트는 바로 정산되는 것이 아닌 재활용 업체로의 판매 이후, 그 금액에 따라 사후 정산될 수 있다. 포인트가 정당한 사용자에게 제공될 수 있도록 포인트 제공모듈(160)은 사용자 단말 인증을 수행할 수 있다.
포인트 제공모듈(160)은 도 6의 과정을 통해 사용자 단말(200)에 대한 인증을 수행할 수 있다.
포인트 제공모듈(160)은 상기 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 무게값인 제1 무게값을 측정(S1)하고, 제1 무게값 및 포인트를 제공받을 대상이 되는 사용자 단말 그룹의 그룹 식별번호를 이용하여 제1 패스워드를 생성(S2)하고, 해당 재활용품을 투입시 입력받은 사용자 단말의 식별번호를 이용하여 사용자 단말로 상기 제1 패스워드를 전송(S3)할 수 있다.
제1 패스워드를 수신한 사용자 단말(200)은 상기 포인트 제공모듈(160)로부터 상기 제1 패스워드를 수신하면, 자신이 속한 사용자 단말 그룹의 그룹 식별번호를 이용하여 상기 제1 패스워드로부터 제1 무게값을 독출(S4)하고, 상기 독출한 제1 무게값과 자신의 식별번호를 이용하여 상기 제2 패스워드를 생성(S5)하여, 상기 포인트 제공모듈로 전송(S6)할 수 있다.
포인트 제공모듈(160)은 사용자 단말(200)로부터 제2 패스워드를 수신하면, 상기 제2 패스워드로부터 상기 사용자 단말의 식별번호를 이용하여 제2 무게값을 독출(S7)하고, 상기 독출된 제2 무게값과 같은 제1 무게값이 저장되어 있는 경우, 상기 사용자 단말을 인증(S8)하고, 상기 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 상기 재활용 업체로의 판매에 따른 포인트를 상기 사용자 단말에 제공(S9)할 수 있다.
사용자에 대한 인증을 수행함에 있어서, 상호 주고받는 상기 제1 패스워드와 상기 제2 패스워드는 서로 다른 값을 가지도록 하여, 사용자 단말에 대한 인증을 안전하게 수행할 수 있다.
제1 패스워드는 도 7의 과정을 통해 암호화 및 복호화가 수행될 수 있다. 암호화는 다음 수학식 1을 통해 수행될 수 있다.
[수학식 1]
C=EK(P) or C=EP(K)
여기서, E는 암호화 알고리즘, P는 그룹 식별번호(회원가입된 그룹에 설정되는 식별번호), K는 무게 값, C는 제1 패스워드이다. 즉, 그룹 식별번호에 대해 무게 값을 키 값으로 암호화 알고리즘을 적용하여 제1 패스워드를 생성할 수 있다. 또는, 무게 값에 대해 그룹 식별번호를 키 값으로 암호화 알고리즘을 적용하여 비밀번호를 생성할 수 있다. 암호화 알고리즘은 DES(Data Encryption Standard), 3DES, IDEA, AES 등 다양한 암호화 방식을 포함할 수 있다.
또는, 일정 주기마다 키 값을 교체할 수 있다. 키 값을 적용시 OTP 값을 이용할 수 있다. 무게 값과 그룹 식별번호와 함께 OTP 값을 이용하여 암호화를 수행하여 보다 보안성을 높일 수 있다. 비밀번호 생성에 이용된 OTP 값은 포인트 제공모듈(160)에만 저장하여, 사용자 단말(200)의 해킹에 따른 유출을 방지할 수 있다.
무게 값은 투입되는 재활용품에 따라 랜덤하게 변하기 때문에, 제1 패스워드가 해킹 등으로 유출되어라도 그룹 식별번호가 노출되기 어렵다.
복호화는 다음 수학식 2를 통해 수행될 수 있다.
[수학식 2]
K=DP(C)
여기서, D는 복호화 알고리즘이다. 복호화는 암호화 알고리즘의 반대로 수행되어 무게 값을 독출한다. 즉, 제1 패스워드에 대해 그룹 식별번호를 키 값으로 복호화 알고리즘을 적용하여 무게 값을 산출하여 독출할 수 있다. 무게 값이 아닌 그룹 식별번호를 독출하여 인증에 먼저 이용할 수도 있다. 앞서 설명한 바와 같이, OTP 값 또는 추가적인 변경을 통해 무게 값을 이용한 경우, 해당 값들을 이용하여 무게 값을 독출할 수 있다.
제2 패스워드는 도 8의 과정을 통해 암호화 및 복호화가 수행될 수 있다. 이는 제1 패스워드가 암호화 및 복호화되는 과정에 대응한다.
다만, 제1 패스워드는 그룹 식별번호를 이용하여 암호화 및 복호화되는 반면, 제2 패스워드는 사용자 단말의 식별번호를 이용하여 암호화 및 복호화되기 때문에, 제1 패스워드 또는 제2 패스워드 중 하나가 해킹으로 유출되더라도 다른 패스워드는 유출되지 않는바, 인증을 안전하게 수행할 수 있다.
제어모듈(170)은 상기 태양광 독립 전지모듈(110)에 대해 최대전력점 추종제어를 수행하고, 상기 압착모듈 및 분쇄모듈을 제어할 수 있다. 여기서, 제어모듈(170)은 프로세서 및 메모리로 구성될 수 있다. 제어모듈(170)은 통신모듈을 통해 외부로부터 수신하는 원격제어명령에 따라 시스템을 제어할 수 있고, 외부로부터 수신하는 상태확인요청에 따라 현재 상태정보를 외부로 전송할 수 있다.
상기와 같이, 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템을 통해, 4차 산업혁명의 핵심인 인공지능(AI)과 사물인터넷(loT) 기술을 접목하여 캔, 폐페트병을 자동으로 수거하여 별도의 재활용품 선별작업 없이 바로 재활용품 상품화 과정에 투입할 수 있다. 또한, 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하고, 태양광 패널의 발전에 따른 DC 전원으로 압축모듈 및 분쇄모듈이 일체형으로 형성되어, 설치장소의 제약이나, 전기공사를 할 수 없는 장소에도 설치가 가능하며, 설치비용을 획기적으로 줄일 수 있다. 나아가, 포인트 제공을 통해, 사용자의 재활용 순환 참여를 독려할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용품 압착/분쇄 처리시스템의 블록도이다. 재활용품 압착/분쇄 처리시스템(1000)은 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100) 및 사용자 단말(200)을 포함할 수 있고, 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100)은 사용자 단말(200) 이외의 외부(300)와 통신을 수행할 수 있다. 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100)에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 8의 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100) 및 사용자 단말(200)은 통신을 통해 인증을 수행하고, 사용자 단말(200)에 포인트를 제공할 수 있다. 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템(100)은 사용자 단말(200) 또는 외부(300)로부터 수신하는 원격제어명령에 따라 시스템을 제어할 수 있고, 사용자 단말(200) 또는 외부(300)로부터 수신하는 상태확인요청에 따라 현재 상태정보를 사용자 단말(200) 또는 외부(300)로 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템
110: 태양광 독립 전지모듈 120: 투입구
130: 인공지능 분류모듈 140: 압착모듈
150: 분쇄모듈 160: 포인트 제공모듈
170: 제어모듈 200: 사용자 단말
300: 외부

Claims (7)

  1. 태양광 독립 전원을 이용하여 구동하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템에 있어서,
    태양광 패널을 이용하여 시스템 구동에 필요한 DC 전원을 생성하는 태양광 독립 전지모듈;
    재활용품의 순환자원 여부를 판별하고, 상기 재활용품을 압착대상 및 분쇄대상 중 하나로 구분하고, 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 선별하도록 학습된 적어도 하나의 뉴럴 네트워크를 포함하고, 투입구를 통해 투입되는 재활용품을 비순환자원대상, 비 압착/분쇄대상, 압착대상, 및 분쇄대상 중 하나로 분류하는 인공지능 분류모듈;
    상기 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가지는 압착기를 이용하여 상기 압착대상으로 분류된 재활용품을 압착하는 압착모듈;
    상기 태양광 패널의 전력생산량에 따라 결정되는 정격파워를 가지는 분쇄커터기를 이용하여 상기 분쇄대상으로 분류된 재활용품을 분쇄하는 분쇄모듈; 및
    압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 부피 또는 무게에 따라, 재활용 업체로의 판매에 따른 포인트를 인증된 사용자에게 제공하는 포인트 제공모듈을 포함하고,
    상기 내용물이 미리 설정된 양 이상 포함된 재활용품을 압착 또는 분쇄하지 않는 상기 비 압착/분쇄대상으로 선별하여, 압착 또는 분쇄하지 않고,
    외부로부터 전원을 공급받지 않고, 상기 태양광 패널을 이용하여 생성되는 DC 전원으로 독립적으로 구동되는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포인트 제공모듈은,
    상기 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 무게값인 제1 무게값 및 포인트를 제공받을 대상이 되는 사용자 단말 그룹의 그룹 식별번호를 이용하여 제1 패스워드를 생성하고,
    해당 재활용품을 투입시 입력받은 사용자 단말의 식별번호를 이용하여 사용자 단말로 상기 제1 패스워드를 전송하고,
    상기 사용자 단말로부터 제2 패스워드를 수신하면, 상기 제2 패스워드로부터 상기 사용자 단말의 식별번호를 이용하여 제2 무게값을 독출하고,
    상기 독출된 제2 무게값과 같은 제1 무게값이 저장되어 있는 경우, 상기 사용자 단말을 인증하고, 상기 압착 또는 분쇄가 완료된 재활용품의 상기 재활용 업체로의 판매에 따른 포인트를 상기 사용자 단말에 제공하고,
    상기 사용자 단말은,
    상기 포인트 제공모듈로부터 상기 제1 패스워드를 수신하면, 자신이 속한 사용자 단말 그룹의 그룹 식별번호를 이용하여 상기 제1 패스워드로부터 제1 무게값을 독출하고,
    상기 독출한 제1 무게값과 자신의 식별번호를 이용하여 상기 제2 패스워드를 생성하여, 상기 포인트 제공모듈로 전송하고,
    상기 제1 패스워드와 상기 제2 패스워드는 서로 다른 값을 가지는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 독립 전지모듈에 대해 최대전력점 추종제어를 수행하고, 상기 압착모듈 및 분쇄모듈을 제어하는 제어모듈을 포함하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    외부로부터 수신하는 원격제어명령에 따라 시스템을 제어하고, 외부로부터 수신하는 상태확인요청에 따라 현재 상태정보를 외부로 전송하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인공지능 분류모듈은,
    상기 재활용품 중 플라스틱 또는 캔만을 상기 순환자원으로 판별하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인공지능 분류모듈의 뉴럴 네트워크의 트레이닝 세트는,
    플라스틱 용품 이미지, 캔 이미지, 및 다른 용품 이미지를 포함하는 제1 트레이닝 세트; 및
    내용물이 있는 플라스틱 용품 이미지 및 내용물이 없는 플라스틱 용품 이미지를 포함하는 제2 트레이닝 세트를 포함하는 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템.
  7. 재활용품 압착/분쇄 처리시스템에 있어서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템; 및
    상기 재활용품 압착/분쇄 일체형 모듈 시스템과의 통신을 통해 인증을 수행하고, 포인트를 제공받는 사용자 단말을 포함하는 재활용품 압착/분쇄 처리시스템.
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