Waterpod/Tour de Volts/ko
이 페이지는 2009년 봄 캘리포니아 폴리테크닉 대학교 훔볼트 캠퍼스의 "디자인 개론" 수업에서 진행된 워터포드(Waterpod)를 위한 "투르 드 볼트(Tour De Volts)" 프로젝트에 관한 것입니다. 저희는 워터포드에 추가 에너지를 공급하기 위해 자전거를 동력원으로 사용하는 것을 제안합니다. 구체적으로, 자전거 트레이너를 사용하여 스쿠터의 DC 모터를 발전기로 변환했습니다. 이 프로젝트는 6개월 동안 워터포드에 설치될 예정이며, 교육용 도구로 활용될 것입니다.
소개
워터포드 프로젝트
워터 포드(Waterpod) 는 뉴욕시 이스트 강을 따라 떠내려가는 자립형 바지선으로, 허드슨 강에 있는 여러 맨해튼 부두에 정박하여 대중에게 지속가능성에 대해 가르칩니다. 6명의 시각 예술가들이 이 바지선에 머물게 되며, 캘리포니아 폴리테크닉 대학교 훔볼트 공학 215 학년 학생들이 선상에서 전시할 지속가능 프로젝트를 설계하고 있습니다. 워터포드 프로젝트 의 목표 는 공연, 설치 미술, 강연, 워크숍 등을 통해 예술, 기술, 그리고 토론을 통해 지속가능성의 중요성을 보여주는 것입니다.
팀 로렉스
Team Lorax는 캘리포니아 폴리테크닉 대학교 훔볼트 캠퍼스 의 Engineering 215 Intro to Design 에 재학 중인 4명의 학생으로 구성된 팀입니다 . Waterpod Project의 친환경 고객사로서, Team Lorax는 바지선에서 교육적이고 실용적인 도구로 사용할 지속 가능한 자전거 발전기를 설계하고 구현했습니다. 이 팀은 에밀리 보우스 (1학년), 알릭스 조지 (1학년), 마이크 라덴바우 (1학년), 그리고 알렉스 맷슨 (2학년)으로 구성되어 있습니다.
그림 1: 자전거와 발전기
과제 및 고객 기준
Team Lorax의 과제는 방문객의 학습 경험을 향상시키기 위해 Waterpod에 탑재하여 사용할 수 있는 교육적이고 기능적인 자전거 발전기를 만드는 것이었습니다.
디자인 과정을 간소화하고 고객의 기준을 충족하기 위해 Team Lorax는 고객의 요구와 니즈를 기반으로 기준 목록을 개발했습니다. 최종 솔루션에서 기준의 중요도에 따라 1에서 10까지의 척도로 상대적 가중치를 부여했습니다.
- 조정성-(9)-발전기는 어린이용과 성인용 자전거 모두에 맞게 조정 가능해야 합니다.
- 내구성-(9)-6개월 동안 매일 사용해도 견뎌야 합니다.
- 비용-(9)-300.00달러 이하.
- 교육적 가치-(10)-인간의 힘으로 에너지를 생산할 수 있음을 입증해야 합니다.
- 안전성-(8)-뉴욕 전기 규정을 충족하여 안전하게 사용할 수 있습니다.
- 효율성-(10)-12 V DC, 최소 와트 수 필요.
- 설치 용이성-(8)-클라이언트가 쉽게 설정할 수 있어야 합니다.
- 미학-(7)-단정하고 간결해야 합니다.
- 유지보수성-(7)-훈련받지 않은 사람도 쉽게 유지보수할 수 있는 간단한 설계입니다.
최종 솔루션
최종 솔루션은 Waterpod에 인력으로 전기를 공급하도록 특별히 제작되었습니다. 자전거 발전기는 다양한 자전거에 적용 가능하여 어린이와 성인 모두 발전기 사용법을 익힐 수 있습니다. 그림 2는 본 설계에 사용된 주요 지지 시스템인 자전거 트레이너 스탠드를 보여줍니다. 자전거 스탠드는 뒷바퀴 페그 양쪽에 고정되어 자전거를 안정적으로 지지합니다. 자전거 발전기의 가장 중요한 기준 중 하나는 안전이며, 견고한 스탠드는 모든 것을 안전하게 고정합니다. 또한 모든 장치를 연결하고 컴팩트하게 유지하여 발전기의 미적인 측면을 더욱 돋보이게 합니다.
사용된 모터는 전기 스쿠터에서 회수한 36V DC 발전기입니다. 모터는 설치 전 테스트 및 세척을 통해 효율성을 검증했습니다. 퓨즈 홀더는 차량용 직렬형으로, 점검을 위한 투명창이 있습니다. 자전거 발전기에는 사용 중 역전류를 방지하기 위한 단방향 다이오드가 내장되어 있습니다.
이 발전기를 만들기 위해, 그림 3과 같이 고정식 자전거 트레이너 스탠드에서 저항기를 제거하고 DC 모터로 교체했습니다.
그림 2: 자전거 스탠드
그림 3: 생성기
비용
투르 드 볼츠 자전거 발전기의 설계 및 구현 과정에서 항상 염두에 두었던 중요한 제약은 비용이었습니다. 모든 재료는 총 300달러 이하로 구매해야 했습니다.
구현 비용
Team Lorax의 총 구현 비용은 아래 표와 같이 77.61달러입니다. 이 표는 솔루션 구현에 사용된 모든 재료의 합계와 해당 재료의 가격을 보여줍니다. 일부 재료는 기부되었거나 더 낮은 가격에 구매되었기 때문에 각 품목의 시장 가격을 보여주는 세 번째 열이 있습니다. 대부분의 재료는 고철장이나 아르카타 재활용 센터 에서 구할 수 있었기 때문에 자전거 발전기 비용은 예상보다 훨씬 저렴했습니다. 모든 재료를 시장 가격으로 구매했다면 총 구현 비용은 247.43달러가 되었을 것입니다.
| 목 | 당사 가격 ($) | 시장 가치($) |
|---|---|---|
| 퓨즈 | 1.99 | 1.99 |
| 퓨즈 홀더 | 2.49 | 3.00 |
| 모터 | 5.00 | 50.00 |
| 금속/알루미늄 | 2.19 | 10.00 |
| 다이오드 | 1.19 | 1.19 |
| 볼트 | 4.75 | 4.75 |
| 스프링 핀 | 기부됨 | 1.50 |
| 자전거 트레이너 스탠드 | 기부됨 | 75.00 |
| DC-DC 스텝 다운 | 60.00 | 100.00 |
| 총 | 77.61달러 | 247.43달러 |
유지 보수 비용
자전거 발전기의 유지 보수 비용은 낮을 것으로 예상됩니다. 모터 브러시는 2년 사용 후 마모될 것으로 예상됩니다. 마모된 브러시를 교체하는 데는 약 10달러가 소요됩니다. 퓨즈가 끊어질 가능성도 있습니다. 퓨즈 교체 비용은 2달러입니다. 이러한 교체 부품은 고객의 편의를 위해 발전기와 함께 제공되었습니다. 나머지 부품은 6개월의 전시 기간 동안 사용할 수 있을 것으로 예상됩니다. 발전기는 악천후와 일상적인 사용을 견딜 수 있을 만큼 내구성이 있어야 합니다.
다음 단계
'투르 드 볼트(Tour de Volts)'는 6개월 동안 워터팟(Waterpod)에 전시되어 대중을 위한 교육 도구로 활용될 예정입니다. 이 프로젝트의 향후 로렉스 팀은 일상생활에서 기계 발전이 어떻게 활용되는지 심도 있게 연구할 계획입니다. 우리가 여전히 직면하고 있는 과제는 발전 및 에너지 저장 효율을 높이는 것입니다.
참고문헌
에릭슨, B. (2006). "인력 에너지 발전기." CCAT – 페달 파워, < http://web.archive.org/web/20100702012929/http://www.humboldt.edu:80/~ccat/pedalpower/hec/hpeg/index.html > (2008년 2월 24일).
TheWaterpod.org. (2008). < http://web.archive.org/web/20090204064511/http://thewaterpod.org:80/news.html > (2009년 2월 23일).
Russavage, J. (2004) "페달 파워 - 사용 방법 가이드." 캘폴리 훔볼트 대학교(2009년 2월 24일) < http://web.archive.org/web/20100706221425/http://www.humboldt.edu:80/~ccat/pedalpower/josephSP2004/index.html >.
| 저자 | 에밀리 , 알릭스 |
|---|---|
| 특허 | CC-BY-SA-3.0 |
| 조직 | Engr205 디자인 입문 , 캘폴리 훔볼트 , 워터포드 |
| 인용하다 | 에밀리 , 알릭스 (2009–2025). "워터포드 투어 드 볼츠" . Appropedia . 2025년 7월 9일 확인 . |