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- 저자 : 문태익 ( Tae Ick Moon ) (검색결과 7 건)
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이호섭 ( Ho-seop Lee ),임동우 ( Dongu Im ),문태익 ( Tae Ick Moon ),유승화 ( Seung-hwa Yu ),김영주 ( Young-joo Kim ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
마늘 파종은 마늘 전체 농업 노동력 중 15%를 차지할 만큼 비중이 큰 작업이다. 마늘 파종 작업의 기계화는 노동력 문제를 해소할 수 있고 파종률을 향상시켜 총 생산량을 증가시킬 수 있다. 마늘 파종기는 파종 시 마늘의 결주율을 결정하는 파종부가 가장 중요하다. 마늘 파종기의 성능지표인 결주율은 총 생산량에 밀접한 영향을 미치기 때문에 파종부를 개발하기 위해서는 마늘에 맞는 설계 변수를 구명해야 한다. 마늘의 특성상 요인 시험을 할 수 있는 시기가 한정적이기 때문에 파종부 설계변수의 영향을 확인하기 위하여 시뮬레이션 기법이 많이 사용되고 있다. 본 연구의 목적은 시뮬레이션 기법을 이용하여 파종부의 설계 요인에 따른 파종 결주율을 확인하는 것이다. 파종부의 설계 요인은 버킷의 속도, 버킷의 개수, 파종기의 전단 각도로 선정하였다. 이산요소법을 이용하여 마늘의 3D CAD 모델을 생성하고 파종기의 설계 요인에 따른 결주율을 확인하였다.
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마늘파종기용 배종 버킷 크기에 따른 마늘 이송에 관한 연구
이춘구 ( Chun Gu Lee ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),문태익 ( Tae Ick Moon ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
국내에서 조미 채소로 다양하게 사용되는 마늘은 1년에 36.3만 톤(2020년)이 생산되는 주요 작물이다(농림축산식품부, 2021). 국내에서 생산되는 마늘은 크게 두 가지 품종으로 나누어지는데 크기가 달라 범용 마늘 파종기를 개발하는 데 어려움이 있다. 또 같은 품종 내에서도 크기 차이가 존재하여 파종시 마늘을 선별하는 추가 작업이 필요한 상황이다. 이런 문제점을 해결할 수 있는 배종장치를 개발하기 위하여 다양한 크기의 마늘을 파종할 수 있도록 크기 조절이 가능한 버킷을 개발하고자 하였다. 이에 대한 기초 실험으로 마늘 크기와 버켓 사이즈에 따른 배종정도를 측정하였다. 배종시스템은 체인 장치에 결합된 버킷이 호퍼에 담겨있는 마늘을 이송하는 형태로 구성되었으며 버킷은 핑거형 핀 5개가 일자로 배치되고 버킷 내부가 U자 형태가 되도록 하여 가능한 안정적으로 마늘을 담을 수 있는 구조로 설계하였다. 버킷 사이의 간격은 표준형 어태치먼트인 wk-1 6핀 간격으로 볼트로 고정을 하였고 1조당 11개의 버킷을 설치하였다. 버킷의 크기는 스퍼어기어를 이용하여 조절할 수 있도록 하였고 버킷 크기 (20, 24, 28cm)에 따른 마늘의 배종상태(1립, 2립, 결주)를 측정하였다. 실험에는 대서마늘과 한지형 육쪽 마늘을 사용하였고 무게에 따라 대,중,소의 3단계로 구분하였다. 실험은 각 시료별로 100개의 버킷이 지나가는 동안의 1립, 2립, 결주율을 측정하였다. 상부 체인기어의 구동속도는 30rpm 이었다. 측정 결과 버킷의 크기가 작고 마늘이 클수록 결주율이 높게 나타났다. 또 버킷이 클 때 마늘이 작은 경우 2립 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또 한지형 마늘인 의성마늘이 대서마늘에 비하여 결주율이 더 작게 나타났다. 실제 포장에서 실험을 수행하는 경우 주행 중 발생하는 진동이 결주 및 2립율에 영향을 미칠 수 있으므로 현장에서 실험을 추가로 수행하고자 한다.
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유승화 ( Seung-hwa Yu ),우제근 ( Jea-keun Woo ),문태익 ( Tae-ick Moon ),이춘구 ( Chun Gu Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
마늘은 세계적으로 많이 사용하는 조미 채소로 우리나라에서도 2020년 기준 2.5만ha의 재배지에서 36.3만톤 생산되고 있다(농림축산식품부, 2021). 그러나 마늘 재배면적이 점차 감소하고 국내 마늘 생산량이 수요량에 미달하여 기계화를 통한 생산성 향상이 필요하다. 정밀 마늘파종기를 개발하기 위하여 연구를 수행한 결과 파종 과정 중 마늘 결주가 발생하는 문제점을 발견하였다. 마늘 결주를 줄이기 위하여 기구학적 보완과 더불어 결주가 발생하는 경우 감지하여 마늘 종자를 보충해 주는 시스템을 개발하기 위하여 시험장치를 제작하였다. 시험 장치는 배종호퍼, 배종장치, 결주 감지 장치, 파종장치로 구성되어 있으며 최적 작업 속도를 연구하기 위하여 각 부분별 작업속도는 조절할 수 있도록 설계하였다. 배종장치는 체인에 일정 간격으로 버킷을 설치하여 호퍼에 담겨 있는 마늘을 버킷을 이용하여 회전 이송하도록 구성하였고 마늘 크기에 따라 버킷의 길이를 조절할 수 있도록 설계하였다. 배종 장치 상단에 설치된 결주 감지 장치는 2개의 포토센서와 마늘 보충 장치로 구성하였다. 전방의 포토센서를 이용하여 버킷의 이동을 검출하고 버킷이 검출된 경우 후방의 포토센서를 이용하여 마늘의 존재 유무를 판단하도록 구성하였다. 마늘이 검출되지 않은 경우 결주 보충용 모터가 작동하여 결주 보충용 호퍼에 담겨있는 마늘을 배종부 버킷에 낙하시키는 방식으로 결주 보충 장치를 구성하였다. 결주 보충 모터는 리미트를 이용하여 1회만 회전하도록 구성하였다. 이 후 마늘은 파종부롤 전달되어 지면에 파종이 될 수 있도록 구성하였다. 구성된 시스템을 이용하여 테스트를 진행한 결과 99%의 마늘 결주를 인식하였으며 배종 장치도 정상적으로 작동하는 것을 확인하였다. 다만 결주 보충시 마늘의 파손을 방지하고 마늘이 버킷에 성공적으로 안착하기 위하여 배종장치의 속도를 제한할 필요가 있었다. 향후 마늘파종기에 부착하여 현장 실험을 통하여 보완하고자 한다.
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다물체동역학을 이용한 마늘파종기 배종부의 버킷 크기 최적화
임동우 ( Dongu Im ),김재현 ( Jae-hyun Kim ),문동주 ( Dong-joo Moon ),문태익 ( Tae Ick Moon ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
마늘파종기의 배종장치는 호퍼에서 씨 마늘을 한 개씩 선별하여 파종부로 공급하는 역할을 하며, 마늘파종기의 중요한 성능지표인 결주율과 밀접한 관련이 있다. 결주는 배종부에서 마늘을 선별하지 못하는 것을 의미하며 농민들의 경제적 손실로 이어지게 된다. 현재 개발 중인 마늘파종기의 배종부는 핸들을 이용하여 버킷의 크기를 연속적으로 조절할 수 있다. 버킷의 크기를 키워 결주율을 줄일 수 있으나 불필요하게 큰 버킷은 마늘을 두 개 이상 배종하여 낮은 대구율로 이어질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 통계적 방법으로 마늘의 대표 3D CAD 모델을 개발하고 다물체동역학을 이용하여 개발 중인 마늘파종기의 최적 버킷 크기를 결정하였다. 마늘의 인편은 우리나라의 대표 재래종인 의성 마늘을 사용하였으며, 크기별로 네 개의 그룹을 나누어 160개 인편에 대해 길이, 너비, 두께, 각도를 측정하였다. 그 후 통계적 방법을 이용하여 그룹별 대표 3D CAD 모델을 개발하였다. 개발된 3D CAD 모델과 다물체동역학 상용소프트웨어를 이용하여 마늘파종기의 배종부를 모사하였다. 실제 마늘파종기와 기구학적으로 동일한 모델을 개발하기 위해 실제 운동 조건을 모델에 반영하였으며, 마늘과의 상호작용은 접촉모델을 사용하였다. 본 연구에서 개발한 다물체동역학 모델을 이용하여 마늘의 그룹별 최적 버킷 크기를 선정할 수 있었다.
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이춘구 ( Chun Gu Lee ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),문태익 ( Tae Ick Moon ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
국내 마늘파종기의 경우 한지형 마늘 재배지역 일부에서 경운기 부착형 파종기를 사용하고 있을 뿐 난지형 마늘파종기의 경우 비닐피복 적응성과 파종자세 등의 문제로 이용률이 낮은 상태이다. 농가 인력 감소 및 고령화가 심각해짐에 따라 정밀 파종기술 및 두둑 성형, 비닐 피복을 동시에 수행하는 자주식 마늘파종 복합기계화기술 개발이 필요하다. 이에 따라 기존의 자주식 마늘파종기를 개선하여 멀칭 동시 자주식 마늘 파종기 시작기를 개발하였다. 시작기는 6조식 이앙기의 전륜변속기를 기본모델로 하여 보완 설계를 통하여 제작하였다. 변속은 전진 2단 후진 1단으로 기어를 배치하였고 조향은 핸들을 이용해 할 수 있도록 구성하였다. 작업은 두둑성형, 파종, 비닐피복이 연속적으로 수행될 수 있도록 하였다. 주간 및 조간 간격은 마늘의 생육에 큰 영향을 미치는 요인이므로 스퍼어기어와 체인기어를 혼합하여 주간조절장치를 설계하였다. 작업 속도는 14m/min으로 제작하였고 마늘은 조파식으로 파종하였다 비닐 피복시 잡초 발아를 억제하기 위하여 피복 전 제초제를 살포할 수 있도록 시스템을 구현하였다. 현장 실험 후 동력 전달 부분에 과도한 부하가 걸리는 것을 파악하여 보완하였으며 10월 말에 실제 마늘 파종을 수행하며 추가적인 보완을 수행할 예정이다.
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임동우 ( Dongu Im ),김재현 ( Jae-hyun Kim ),문동주 ( Dong-joo Moon ),문태익 ( Tae Ick Moon ),유승화 ( Seung-hwa Yu ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
마늘파종기의 중요한 성능지표인 결주율은 마늘이 정상적으로 경작지에 파종되지 않는 비율을 의미하며, 배종부와 파종부의 설계 변수에 밀접한 영향을 받는다. 높은 결주율은 경작지 내 전체 생산량을 감소시킬 뿐만 아니라 파종되지 않은 영역에 대한 추가적인 파종 작업을 요구한다. 따라서 파종기 설계 시 결주 회피 설계가 요구된다. 본 연구에서는 이산요소법을 이용하여 마늘의 크기에 따른 배종부의 최적 버킷 크기를 결정하였다. 마늘의 인편은 우리나라의 대표 재래종인 의성 마늘을 사용하였으며, 크기별로 네 개의 그룹을 나누어 그룹별 대표 3D CAD 모델을 개발하였다. 개발된 3D CAD 모델과 이산요소법 상용소프트웨어를 이용하여 마늘파종기의 배종부를 모사하였다. 개발된 모델을 이용하여 각 그룹별 최적 버킷 크기를 결정하였다.
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