1. 수행배경

항만을 방문하면 폐어망을 비롯해 플라스틱 용기, 스티로폼, 초목류 등이 떠있는 것을 자주 볼 수 있다. 실제로 해안과 인접한 여러 지역구에서 항만의 쓰레기로 인해 어려움을 겪고 있다. 이러한 해양 부유 쓰레기는 불쾌감을 주며 지역 관광 산업에 피해와 지역 보건 문제와도 연관된다. 또한 선박 스크류에 쓰레기가 걸리거나 쓰레기로 인해 출항 경로가 확보되지 않아 선박 운항에 문제가 될 수 있으며 연안 어장을 오염시키고 해양 생태계에도 큰 위협이 될 수 있다. 소형 항만의 경우 해류를 타고 좁은 틈으로 쓰레기가 비집고 들어가기 때문에 대형 장비로 수거가 어렵고 사람이 뜰채와 같은 도구로 일일이 건져내야 한다. 인력에 의존하여 수거하기에는 쓰레기 양이 많아 비효율적이며 현실적으로 어려움이 큰 것이 사실이다. 이러한 이유로 항만 등 좁고 구조가 복잡한 지역에서 지속적인 많은 양의 쓰레기 유입에 대해 수거가 어려운 문제를 해결하기 위해 해양 부유 쓰레기 수거 장치, 바다 지킴이를 고안하였다.

2. 수행기간

• 본 작품은 2024년 5월부터 9월까지 진행되었다. 5월에는 팀원 모두 작품 제작을 위한 설계 및 전기 회로, 아두이노 코딩 등 배경지식 학습을 진행하였으며 6월과 7월에 걸쳐 작품 설계 및 이해를 진행하였다. 7월부터 작품 제작을 위한 재료를 구매부터 본격적인 작품 제작을 시작하여 9월에 작품 구현을 위한 점검 및 수정까지 마쳤으며 발표 영상을 제작하였다.

3. 개발작품 설명

• 본 작품의 첫 번째 혁신적 요소는 튜브를 이용해 넓게 퍼져 있는 쓰레기를 포집한다는 것이다. 이는 넓은 지역의 경우 많은 시간을 투자하여 쓰레기를 수거해야 한다는 기존의 문제 해결책의 한계점을 넘어 한 번에 넓은 범위의 쓰레기를 수거할 수 있다는 차별점이 있다. 또한 기존의 문제 해결책은 그물을 이용하여 쓰레기를 수거하여 수생 생물들에 피해를 주어 해양 생태계에 위협이 될 수 있다는 한계점이 있었다면, 본 작품의 경우 해수면에서의 작동으로 해양 생태계를 보전할 수 있다는 차별점이 있다. 본 작품의 두 번째 혁신적 요소는 무선 통신 및 기계화 시스템이다. 사람의 개입을 최소화하여 효율을 극대화하고 사용을 용이하게 하였다. 소형화 설계와 유연한 이동이 가능해 복잡한 구조에서 사용이 가능하며 작동 과정이 모두 무선 통신을 통해 이루어져 항만에서의 선박 이동 등 다른 시스템에 영향을 주지 않는다는 차별점이 있다.

• 본 작품 바다 지킴이는 크게 본체와 부표로 구성되어 있으며 본체와 부표는 튜브로 이어져 있다. 본체에는 추력 모터, 스텝 모터가 있으며 부표에는 펌프와 튜브가 있다. 

• 작동 방식은 첫 번째, 추력 모터를 이용해 체결된 본체와 부표를 목표 지점까지 이동시킨다. 두 번째, 목표 지점에 부표를 고정시킨다. 세 번째, 부표 지점에서부터 원을 그리며 본체를 이동시켜 튜브를 전개한다. 이때 튜브 전개와 동시에 부표의 펌프에서 튜브에 공기를 주입하도록 한다. 네 번째, 부표 지점에 도달한 본체를 고정시킨다. 다섯 번째, 본체에서 튜브를 회수함과 동시에 부표에서는 펌프를 이용해 공기를 흡입하면서 넓게 흩어져 있던 쓰레기를 원의 중앙으로 포집한다.

4. 활용방안

• • 본 작품은 항만과 같은 좁고 복잡한 구조에서 사용하기 위해 개발되었으나 호수나 해변 등에서도 활용할 수 있다. 또한 지속적인 기술 개발을 통해 자율 주행 기술을 접목시켜 스스로 장애물을 피해 작동할 수 있도록 할 수 있다.
  • 본 작품을 통해 첫째, 해양 부유 쓰레기 감소, 둘째, 해양 생태계 보호, 셋째, 선박 해양 활동 개선, 넷째, 해양 오염 해결에 따른 지역 보건 개선 등의 효과가 있을 것으로 기대한다.