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제주도의 쓰레기 문제를 해결하기 위해 손쉽게 사용 가능한 인공지능 재활용품 분류기

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공감 투표기간 : 2021-07-15 ~ 2021-09-30

 

 내용

[1] 아이디어 제안배경

  ⦁ 아이디어의 구상 및 제안 배경

1> 창안 동기와 취지
제주도는 전국제일의 관광지라는 특성상 외부인구가 많이 드나들고 제주살이 유행 등으로 인해 인구유입도 크게 증가. 이로 인한 인구의 활동증가로 생활 폐기물이 크게 증가하였는데, 섬 지역의 특성상 매립 등 처리방법이 한정되어 있고 청정지역이므로 폐기물 처리 시설도 부족. 처리 문제가 해결되지 않아 처리 용량이 포화에 이르게 되었음. 이러한 제주도의 생활쓰레기 문제의 해결에 도움이 되고자 하는 취지

 

2>  아이디어의 목적
제안 아이디어는 제주도 생활 쓰레기 문제의 해결책으로 제시된 여러가지 해결방안 즉 1회용품 사용 규제, 쓰레기 배출량 감소, 분리수거의 강화 중에서도 쓰레기 배출 이용객이 자신의 배출 처리 물건의 종류를 알게 하여 분리수거를 효율적으로 하게 도움을 주기 위한 목적.

  

3> 기존의 문제점과 배경
기존 클린하우스는 배출 쓰레기의 종류를 이용객이 직접 구분하되, 종이/캔/병/고철/플라스틱/스티로폼/1회용봉투/폐형광등 8종으로 나누어야 하고, 여기에 각각 배출방법을 준수하여여 하는 분리배출 교육 문제가 있음. 또한 원활한 관리를 위한 청결지킴이가 배치되어 있으나 견해차이로 인한 이용객과의 마찰 등 문제가 상존. 여기에 더해 플라스틱류 경우 PP, PE, PET, PS 등 다양한 종류가 있고 재활용 방법도 다름. 본 제안 아이디어는 플라스틱류의 분리수거를 활성화하기 위한 제안임  

 

  ⦁아이디어 결과물의 공공기여, 중요성 및 필요성

1> 공공기여
제주도의 공공문제 중 가장 심각한 주제인 생활쓰레기의 처리에 대한 제안이므로 공공성이 높음


2> 중요성 및 필요성
제안 아이디어로 인하여 생활쓰레기 재활용이 용이해지면 더 효율적인 쓰레기 처리가 가능해질 것이므로 반드시 필요

 

 

[2] 아이디어 핵심내용 (구체성 및 우수성)

 

  ⦁ 아이디어의 핵심 내용과 특징, 기능
1> 핵심 내용
1.1> 요약
인공지능으로 쓰레기의 종류를 식별하여 식별이 가능한 재활용 쓰레기는 분리수거통에 자동으로 투입시키고, 종류를 알기 어려운 쓰레기(주로 플라스틱류) 경우 투입물을 다시 수거한 이용자가 분리수거기에 부착된 저가의 분광기 센서를 이용하여 종류를 알아낸 후 직접 분리수거를 마칠 수 있도록 하는 재활용 쓰레기 분리수거기를 클린하우스에 배치하자는 제안임

1.2> 상세
1.2.1> 본 아이디어는 특수한 기능이 부여된 쓰레기 분리수거 장치를 제주도 전역에 이미 배치된 클린하우스에 신규 장착하자는 제안
1.2.2> 쓰레기 분리 수거 장치의 구조 개요: 사진촬영부, 컨베이어벨트부, 다수의 분리수거통과 식별장치

 

구성품
 
사진촬영부
인공지능 카메라가 달린 촬영부에서는 낱개로 투입되는 쓰레기의 종류를 촬영 후 구분하는 역할을 함
 
컨베이어벨트부
사진촬영부에서 식별된 재활용 쓰레기가 종류별로 분리된 통에 투입 가능하도록 자동으로 이송하는 역할
 
분리수거통
재활용 쓰레기를 종류별로 담아두는 통
 
식별장치
분광기 스캐너로서 가시광선을 조사한 후 물질에 반사되어 수광부로 입력되는 빛을 이용하여 해당 물건을 이루는 물질이 무엇인지 식별하는 장치. 대개 대용량 초고속 분리수거 스캐너에 장착되는 모듈이며 고가의 장비이나, 본 제안에서는 소형 포터블 분광기와 소형 PC를 연결하여 식별 장치로 이용할 계획이므로 저가로 제작이 가능.
 
디스플레이
사진촬영부에서 촬영된 화상으로 인공지능 판별을 거치고, 식별불가인 물질은 식별장치에서 식별을 완료하게 되며 이 식별 결과로 분리수거통에 컨베이어벨트를 통해 기본적인 수거가 자동 처리되게 되나, 만약 재활용 기본 처리(플라스틱 제품 경우 외부에 금속부착물이 있다면 제거하거나, 우유곽 경우 세척을 하는 등) 가 되지 않은 투입물이 존재할 경우 재활용 투입을 정지 및 반납하며 쓰레기의 종류와 처리 방법을 안내하는 기능을 가진 디스플레이. 만약 클린하우스의 사정상 컨베이어벨트 설치가 불가능하다면 개별 투입물의 종류를 디스플레이에서 안내하여 이용자에게 직접 분리 수거 통에 넣을 것을 안내할 수도 있음.
 

 

 

[3] 기존 제품, 서비스와의 독창성 및 차별성

 

  ⦁아이디어의 기존 제품(서비스)과의 차이점과 차별점

 

1> 기존 분리 수거
1.1> 공장형 분리 선별 시설
: 각지에서 수거된 여러 종류의 재활용품들은 대형 고속 컨베이어 벨트에 안착된 후 자동화 또는 기계에 의해 분류되는 작업을 거쳐 자세한 종류별로 다시 분류된 후 분쇄작업 등의 상품화 과정을 거쳐 재활용제품 제조업자에게 전달
1.2> 처리공정
: 대규모 선별 시설(재활용 또는 생활쓰레기 전문)에서 처리된 이후 성격에 따라 품목별로 가공(분쇄, 용해 등), 소각, 매립 등으로 처리

 

 

2> 아이디어의 차별점
2.1> 제안 아이디어의 목적
  •  소규모 선별 시설: 선별시설은 그 특성상 악취로 인한 비선호 현상(NIMBY) 를 겪게 되는데 이런 시설은 설치가 마땅치 않음. 따라서 선별 그 자체를 클린하우스(수거) 단계에서 완료하여 수거 및 분리를 고도화 하려는 목적
  •  기존 분리선별기: 수퍼빈 등은 배출 종류가 정해진 자판기 옆에 설치하거나, 일회용 음식포장용기(PP) 등 종류 한정으로 재활용 여부를 판정하는 부분적 기능을 수행. 그러나 본 아이디어 제안에서는 1)재활용품 종류를 명확히 나눔(재활용품 여부 판별 포함) 2)재활용품 준비법 안내(우유곽 경우 세척이 필요하다는 안내교육) 3)이용자가 분리통에 직접 투입하도록 유도하므로 활용성이 더 높으며 클린하우스 도우미로 전문적 조언자 역할 수행이 가능. 이는 인공지능에만 의지하지 않고 분광기에 의한 스캔기능을 더하여 판정률이 더 높기 때문이며, 인공지능 기술은 기계학습 경험이 누적되면 판독률이 더 올라간다고 주장하나 학습 데이터가 부족한 경우 수 년 간 인식이 불가할 수도 있음. 이런 이유로 물질 인식을 이중화 하는 것이 중요함
2.2> 차별점에 의한 효과
: 기존의 재활용품 처리 공정 중 클린하우스 → 선별시설→ 가공시설로 이동하는 두 동선을 클린하우스 → 가공시설로 단순화 할 수 있고, 배출 규모의 축소에 따라 가공시설 또한 소규모 업체에 의한 대응이 가능하여 ESG 상생 협력이 가능한 모델을 만들 수 있음. 
 

 

  ⦁ 제품 및 서비스의 창의성, 경쟁력, 경쟁우위 요소, 독창적인 기술, 서비스
 
1> 창의성
  •  수거 단계에서 재활용 선별 공장을 거치지 않게 프로세스를 개선하여 공공 단계에서 비용을 일부 부담하게 함으로서 민간 업자에게만 수거/비수거 대량 선별과 처리 과정의 매입단가 변동에 따른 비용 리스크를 줄임
  • 선별 단계에서 세심한 분류작업을 함으로서 가공 업체가 입수하게 될 재활용품 품질의 향상을 도모하는 새로운 개념을 도입
  • 선별장비가 가동되면 무분별한 분리배출 문제로 실시했던 제주도의 요일별 배출제를 시행하지 않아도 되며 클린하우스의 종류별 재활용품 수거 박스 만통(꽉 참) 을 인지하는 장치가 추가로 부착된다면 수거/가공 업체가 수시로 수거할 수 있으므로 제주도민의 불편 또한 해소
 
2>경쟁력과 경쟁우위
  • 경쟁력을 언급하기 위해서는 비교대상이 존재해야 하며 제안 아이디어의 비교 대상은 기존의 수거 분류 방식임. 
  • 기존의 수거 분류 방식은 클린하우스에서 기본적인 분류를 한 후 이를 처리하기 위해 매입 소각 또는 선별공장에 보낸 후 분류선별 및 재활용(또는 선별과정 후 일부 폐기)방식인데, 대규모 장치 시설 필요, 수거 후 이동 동선의 다수 필요에 따른 수송 에너지 소모와 같음
  • 반면 제안 아이디어를 적용하게 된다면 분류선별을 이용자 이용자에 대해 재활용품 처리방법을 교육할 수 있으므로 재활용품을 세심하게 처리할 수 있고 높은 품질을 유지하여 가공 단계에서도 재활용율을 높일 수 있음.
 
3> 독창적인 기술과 서비스
  • 본 제안 아이디어의 구현을 위해 두 가지의 기술이 필요하며 이는 인공지능과 소형 분광기 기술임 
  • 인공지능 기술: 재활용품 분류 단계에서 분류장치에 투입되는 재활용품의 이미지와 학습된 데이터를 비교하여 이용자에게 해당 투입품이 어떤 재질에 속하는지, 재활용 처리 전 가공방법은 어떠한지를 안내하는 기술
  • 소형 분광기 기술: 인공지능으로 모든 재활용품에 대한 분류가 가능한 것은 아니며 재질이 복합적이거나 정체를 알기 힘든 투입물에 대해서는 소형 분광기를 이용하여 재질을 스캔하는 기술. 이 기술에 사용되는 ‘분광기’는 대형 분류 선별 장치에 쓰이는 고가 초고속 처리장비에도 적용되고 있으나, 본 제안 아이디어는 저가의 소형 분광기를 장비에 고정시킨 후 사용하자는 제안임.

 

 

[4] 아이디어의 실현가능성 및 시장성

 

   4-1] 결과물 활용의 타켓층

1>  타겟층
  • 제품의 구매층은 재활용품을 처리할 책임이 있는 제주도의 지자체
  • 제품 사용층은 클린하우스를 이용하는 동네 주민과 관광객
  • 제주도민은 육지인들에 비해 지역 쓰레기 문제에서 많은 피해를 보고 있으므로 민감도가 더 높기는 하지만 재활용 분리수거는 전국에서 시행하고 있는 제도이며 이미 국내 사용자들은 분리수거 경험이 있으므로 전국 확대 가능.
2> 타겟 분야
  • 재활용 처리 가치 사슬에 포함 모든 기업. 만약 수거 업체가 장비에 투자한 후 재활용품 입수를 독점화 하겠다고 하여도 투자비를 회수할 때 까지는 독점사용을 허가해도 공공 이익이 클 것임

 

   4-2] 결과물 구현에 대한 시나리오

  ⦁아이디어 결과물의 구현, 실행에 대한 구체적인 시나리오 작성
1>시나리오
  • 인공지능을 이용한 이동형 재활용품 분류기를 제주 전역의 클린하우스와 관광객 다중 이용 시설에 대량 설치
  • 주민 또는 관광객으로 이루어진 이용객들에 의해 분리수거가 다양한 장소에서 소규모로 연속 운영
  • 분리수거 결과 재활용이 가능한 수거품들은 지역내 소규모 가공업자에게 통보하여 즉시 수거
  • 재활용이 불가능한 수거품 경우 다시 매립 또는 소각용으로 나누되, 소각용품은 대규모 소각장이 아닌 초소형 고초온 소각로를 클린하우스 인근에 설치하여 즉시 소각하며 초고온 기술로 다이옥신 배출을 막음

 

 

   4-3] 실현가능성

  • 본 제안 아이디어의 구성을 위해 구현해야 하는 주요 기술은 1>‘인공지능에 의한 재활용품 분류’ 2>’분류된 이미지에 기초한 컨베이어 벨트 구동 기술’ 과, 인공지능 화상 처리에 의한 분류에 실패했을 경우 해당 물질을 분광기에 의해 분석해야 하며 이는 3>분광기 세팅 기술(수광부 설계) 4>분광기 처리 결과의 인공지능 학습에 의한 투입 물질 식별 등임
  • 이 중 인공지능에 의한 이미지 처리 기술인 1번과 2번의 경우 재활용품 데이터의 기계 학습으로 구현 가능하며 보편화 된 기술임
  • 3번과 4번 기술 경우 소형 (Handy) 분광기를 고정형으로 설치한 후 가시광선 또는 레이저 발광체에 반사된 빛을 수광부에 입력하며 그 결과를 가지고 어떠한 물질인지 학습하게 하는 노하우가 필요하여 1, 2번 경우에 비하면 구현이 어려운 편이고, 광학 전문가가 필요. 다만 세팅 완료 후 투입물질을 다양하게 변화하며 학습시키는 과정은 1번, 2번 기술과 유사하여 세팅 시간은 비슷할 것 
  • 위와 같이 상용 구현을 위한 난이도는 분광기 세팅 이외에는 보편화 된 기술이므로 구현이 어렵지 않고, 대용량 초고속 처리기가 아닌 저속 분산 처리기술의 제안 이유는 저렴한 재활용품 분류기를 지역에 다수 배치하자는 목적이므로 기술적 난이도가 실현 가능성에 지장을 주지 않으며 지역에서 제품을 구매하고자 할 때의 예산이 중요할 것.
  • 대형 고속 분류기에 비하면 제작이 간단하며 이에 따라 경쟁력이 충분히 있다고 할 수 있음
 

 

[5] 아이디어 실현에 따른 파급효과

  본 제안 아이디어 결과물에 의해 제주도 전역에 배치된 클린하우스의 분리 수거 능력이 향상될 경우 여러 가지 긍정적 효과가 발생

  • 분리수거에 대한 건별(용품별) 안내가 가능하므로 클린하우스 도우미의 수고가 감소. 특히 대부분 어르신의 일자리로 운영되나 혹서 혹한기에는 건강상 이유가 발생하는데 재활용품 분류기로 분류작업을 전담하게 되면 도우미의 업무 난이도가 내려감
  • 분리수거품의 품질이 향상되어 수거업체가 추가 처리 없이 가공 프로세스에 투입 가능하며 이는 업사이클링 품질의 향상으로 이어짐
  • 분리배출품질로 인한 요일별 분류제가 필요 없으므로 주민 편익이 향상
  • 대형 분류 시설을 지역(동/리 레벨)으로 분산시킴으로 인한 지역별 책임 운영 가능 및 비선호 시설 자체를 두지 않아도 됨
  • 분리수거 효율이 향상되면 소각/매립 처리할 쓰레기의 양이 줄어들며 궁극적으로 제주도가 겪고 있는 생활 쓰레기 문제 해소에 도움이 됨
  • 가공업체가 클린하우스(가 배치된 마을) 에 재활용품 구매비를 지불하는 방향으로 유도하여 마을 재정에 도움

첨부: 경진대회_신청서류(MCC_재활용분류)_20210914.pdf
2021-09-14 등록
 댓글
  • 공감완료

    양소희 2021-09-17

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