서식지 교란 및 민간인통제지역 해제에 의한 두루미와 재두루미의 핵심서식지 변화

유승화 ( Seunghwa Yoo ),정화영 ( Hwayoung Jung ),김경순 ( Kyoungsoon Kim ),유동수 ( Dong Su Yu ),김남신 ( Namshin Kim ),김화정 ( Hwajung Kim ),허위행 ( Weehaeng Hur ),김진한 ( Jinhan Kim ),이기섭 ( Kisup Lee ) 한국환경영향평가학회 2015 환경영향평가 Vol.24 No.4

The endangered species, The Red-crowned Crane and the White-naped Crane are vulnerable species to the disturbance for human beings. We examined the importance of CCZ for the cranes by comparing the crane’s density in some CCZ-released areas, which are cranes’ wintering site in Cheorwon. We also assessed influence of disturbance such as construction and greenhouses on core habitats of cranes. Our study results suggested that the construction and reclamation in the CCZ shrunk core habitat area while increasing core area of far from the construction and reclamation area. The CCZ has been set since March, 2011 and the number of greenhouse has rapidly increased after 2012. As the number and size of greenhouse in the area where designation of CCZ was cancelled increased, foraging area of cranes diminished. Although the area where designation of CCZ was cancelled seemed to have more human disturbance than CCZ, the foraging density of cranes did not decline and even that of white-naped cranes increased. This could be the influence of artificial food supply at their roosting site. In conclusion, if the area of CCZ decline continuously in the future, density of cranes would decrease.

이기종 영상 센서를 사용한 등검은말벌집 탐색 방법 연구

정유석 ( Yu-seok Jeong ),김동원 ( Dong Won Kim ),김수배 ( Su-bae Kim ),유승화 ( Seunghwa Yu ),최인찬 ( Inchan Choi ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

외래 유입 종인 등검은말벌은 연간 1750억원 이상의 피해 및 방제 금액을 발생시키며, 양봉농가 피해 최소화를 위한 탐색, 제거, 방지 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 드론으로 등검은말벌집을 효과적으로 탐색하기 위해 초분광, 적외선, 형광 등의 카메라 종류에 따른 데이터를 활용한 연구를 수행한다. 카메라 종류에 따른 나뭇잎, 나뭇가지, 말벌집, 토양의 다양한 특징 데이터를 얻은 후 이미지 프로세싱으로 강조 및 최소화 작업을 진행한다. 초분광 센서로 400~1,700nm까지 측정하고 주성분분석(PCA, Principal Component Analysis)을 활용하여 말벌집, 나뭇가지 및 잎을 분석하였다. 그 결과 PC2(Principal Component 2)에서 말벌집을 분류할 수 있었으나 분석을 위한 특정 파장을 찾기 어려웠다. 적외선 카메라는 말벌집 분류가 가능하지만 나뭇잎과 빛의 영향으로 데이터 변화가 크게 나타나 정확한 분류는 어렵다. 형광 카메라는 식물체 제거에 활용이 가능한 특징 데이터를 얻었고 가시광 카메라는 색상 표현 방식(RGB, HSV, YCrCB)과 색상 수치 조정을 통해 특징 데이터를 얻었지만 조광에 따라 나뭇잎과 등검은말벌집의 검출이 어려웠다. 결과적으로 카메라와 센서 종류에 따른 개별적 영상 데이터 이미지 프로세싱 방식은 등검은말벌집 검출이 어려웠다. 이에 따라 형광 카메라로 식물체를 제거한 영상, 다분광 카메라를 통한 식생지수 데이터를 통해 식물체와 토양 구분한 영상, 가시광 카메라 영상 등의 전체 특징 영상 데이터들의 정합으로 등검은말벌집은 강조하며 나머지 특징들은 최소화 하는 연구를 진행할 것이다.

인공지능을 사용한 등검은말벌집 탐색 기술 연구

정유석 ( Yu-seok Jeong ),전문석 ( Moon-seok Jeon ),김수배 ( Su-bae Kim ),김동원 ( Dong Won Kim ),유승화 ( Seunghwa Yu ),김경철 ( Kyung-chul Kim ),이시영 ( Siyuong Lee ),최인찬 ( Inchan Choi ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

2003년 부산항으로 유입된 등검은말벌은 연간 1,750억원 이상의 피해 금액을 발생시킨다. 사람이 발견하기 힘든 높은 장소에 위치하여 탐색 및 방제가 어려워 탐색, 제거, 방지 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 드론으로 획득한 영상에서 인공지능을 활용한 등검은말벌집 탐색 연구를 수행한다. 2021년 전라북도 부안군과 완주군 19곳에서 드론으로 수집한 데이터를 전처리하고 인공지능 학습에 사용하였다. 등검은말벌집 RGB 영상 데이터는 해발 65~150m에서 해상도 3840*2160, 초당 프레임 30으로 취득했다. 인공지능 학습은 11,830장 영상 데이터를 YoloV5로 학습하고, 테스트는 완주군 고산면에서 취득한 1분 36초의 동영상을 사용하였다. 정밀도(Precision)는 71.5%, 재현율(Recall)은 56.4%, 정확도(Accuracy)는 86.6% 결과를 얻을 수 있었다. 드론 영상에서 등검은말벌집과 유사하거나 비슷한 객체들이 인식되어 정밀도, 재현율, 정확도 성능이 낮게 측정되었다. 앞으로 성능 향상을 위해 추가 데이터 수집 및 인공지능 모델 개선, 이미지 전처리 방식 변화의 방법으로 오검출을 줄이는 연구를 진행할 것이다.

심층 강화학습 기반 접착기둥 형상 최적화

유제천(Jecheon Yu),최주희(Joohee Choi),유승화(Seunghwa Ryu) 대한기계학회 2024 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2024 No.5

농업용 드론의 비행속도 및 고도에 따른 하향풍 특성 분석

윤영태 ( Youngtae Yun ),유승화 ( Seunghwa Yu ),우제근 ( Jeakeun Woo ),김영화 ( Younghwa Kim ),최덕규 ( Duckkyu Choi ),최일수 ( Ilsu Choi ),최용 ( Yong Choi ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

회전익(rotary wing) 무인비행체로 분류되는 드론(Drone)은 최근 사용의 용이성, 우수한 기동성, 정확한 모니터링 능력으로 농업에서의 활용도가 높아 드론을 이용한 파종, 방제, 농작물 병해충 및 작황 예찰용 등으로 이용되고 있다. 농업에서 이용되는 대다수의 드론은 방제용으로 드론의 비행속도와 고도에 따라 방제 성능 차이가 발생한다. 때문에 드론의 비행각도와 로터 회전수에 따른 비행속도와 로터 블레이드 모터와 지면까지의 높이에 따른 하향풍속을 분석해볼 필요가 있다고 판단되었다. 이에 본 연구에서는 농업용 방제 드론의 비행속도 및 고도에 따른 하향풍속을 분석하여 최적의 비행조건을 찾고자 하였다. 외부 조건에 영향을 받지 않고 드론의 하향풍속만을 측정하기 위해서는 외부환경의 영향을 받지 않는 실내 공간이 필요하였다. 이에 농업기술실용화재단에서 구축한 농업용무인항공살포기 실내검정시스템을 이용하였으며, 21 in 로터 블레이드가 8개인 8엽기를 선정하였다. 실험 요인은 드론의 비행속도 1m/s, 2m/s, 3m/s(기체의 Pitch값과 로터 rpm값 조정) 3수준과 고도 1.0H, 2.0H, 3.0H(로터 모터와 열선 풍속 프로브 간의 수직 거리 조정) 3수준 2가지로 설정하고, 열선 풍속 프로브가 풍속을 처음으로 감지하는 위치를 시작점으로 0.2m씩 이동하며 실험을 수행하였다. 그 결과, 하항풍속 데이터 값은 드론의 비행속도에 관계없이 유사한 값이 측정되었으며 위치별 하향풍의 형태 또한 비슷한 경향을 보였다. 하지만, 고도에 따른 차이는 존재하였다. 고도 1.0H와 2.0H에서 최대풍속 약 11.0m/s의 유사한 풍속이 측정되었지만, 고도 1.0H 일 때 열선 풍속 프로브와의 거리 0.6m에서 약 4m/s까지 풍속이 줄어들었다가 다시 약 9m/s까지 풍속이 증가한 후 1.2m에서 풍속이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 드론 중앙부와 열선 풍속 프로브 사이의 거리가 짧아 로터 블레이드 회전에 의한 풍속이 해당 위치에서 약해지는 지점이 생기는 것으로 분석되었다. 고도 3.0H일 때 최대풍속 약 6.0m/s로 다소 약한 풍속이 측정되어 방제작업 시 로터 블레이드 회전력에 의한 하향풍의 세기가 상대적으로 약할 것으로 예측되었다. 이에 농업용 드론의 방제작업 시 비행속도 3m/s, 비행고도 2.0H 일 때 가장 빠르고 균일한 방제가 가능할 것으로 판단되었으며, 향후 4m/s 이상의 비행속도에서의 추가 실험을 통해 비행속도에 의한 하향풍속의 영향을 비교 분석할 필요가 있다고 판단되었다.

Drift Potential of Agricultural Spray caused by Downwash Flow of Sprayer Drone

Reza Alidoost Dafsari(레자알리두스트다프사리),Xuesong Bai(백설송),Seunghwa Yu(유승화),Jeekeun Lee(이지근) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.8

Controlling the spray drift is of high environmental demands to protect surface water and soil from chemical contamination. Agricultural drones are being increasingly used as a target spraying method with the aim of carrying pesticide atomizers on the farm to control the chemical drifts. However, the downwash flow of the rotor blade affects the spray structure. The axial component of velocity gives rise to the droplet acceleration and the radial and tangential velocity components cause side drift to the spray droplets. The rotational speed of the rotor blade as the main parameter to identify the downwash flow intensity and the radial position of the nozzle below the rotor as the spatial characteristic can control this effect. Magnification of both mentioned parameters is the main objective of this study. The spray structure influenced by controlling the test parameters was captured with the Mie-scattering imaging method using a CCD camera synchronized to a Nd:Yag laser. The captured images were then post-processed. The results were analyzed qualitatively and quantitatively to show the effect of test parameters on the magnitude of the drift. The operational conditions were tested for various agricultural nozzles producing a range of droplet size from fine to coarse to cover the role of nozzle performance in drift potential. Large droplet generating nozzles showed to have essentially better drift resistance compared to finer spray. The rotational speed of the rotor blade (RPM) increases the drift and has to be considered as a design parameter since it’s dependent on the weight of the drone. The radial position of the nozzle from the center of the blade was found to have a great impact on the matter. To minimize the drift occurrence, the ideal position of the nozzle is when the center of the nozzle coincides radially with the center of the blade.

An Experimental Study on the Turbulent Structure of the Downwash Flow in an Agricultural Unmanned Vehicle

Reza Alidoost Dafsari(레자알리두스트다프사리),Xuesong Bai(백설송),Seunghwa Yu(유승화),Jeekeun Lee(이지근) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.8

With the increasing application of drones in multiple industries, it is essential to understand the flow structure by the movement of the rotor blade. The current study exhibits the downwash flow structure and velocity distribution of an in-house designed and manufactured rotor blade for the agricultural application. The purpose of this drone is to carry pesticide sprayer nozzles in the farm. The downwash flow caused by the rotation of the blades affect the spray structure and gives raise to the air-liquid interaction of the issuing droplets. Therefore, understanding the physics of the resulting flow is the main objective of this study. The flow velocity distribution and turbulence characteristics were measured in a dense 3D grid using a Dantec Hot-wire anemometer. The measured values were then reconstructed and illustrated as a flow field to analyze the effect of the rotational speed of the rotor (RPM) on the downwash flow in various axial levels below the rotor blade. The flow behavior was shown using physical indicators such as mean and fluctuated velocity components, turbulence, and Reynolds stress in 2D and 3D coordinates. The results of this study initially show the general velocity distribution structure and furthermore, how increasing the rotational speed increases the velocity components and turbulent intensity and the significance of this decays further downstream from the rotor blade.

고추 보온터널용 활대 관입장치 요인 성능

이춘구 ( Chun-gu Lee ),김영화 ( Younghwa Kim ),최일수 ( Ilsu Choi ),유승화 ( Seunghwa Yu ),우제근 ( Jaekeun Woo ),문석표 ( Seokpyo Moon ),최경식 ( Kyeongsik Choi ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

고추는 한국의 주요 양념채소 중 하나이다. 고추 재배면적은 33,373ha로 양념채소 재배면적 95,266ha 중 35.0%로 가장 많은 면적을 차지하고 있다(채소류 생산실적, 2021 농림축산식품부). 고추는 노동집약적 작물로 10a당 노동투입시간이 145시간으로 다른 양념채소(마늘 125시간, 양파 100시간) 대비 높으며 재배 기계화율은 48.3%로 다른 주요 조미채소 작물(마늘 61.8, 양파 66.3%)에 비교하면 미흡한 실정으로 재배작업 기계화 기술이 요구된다(농업기계 이용실태 2022, 농촌진흥청). 본 연구는 고추의 안정적인 생산 및 재배 기계화를 촉진하고자 고추 보온터널설치기 개발을 위한 보온터널용 활대 관입 요인성능을 분석하여 보완 제작하고자 하였다. 고추 보온터널용 활대관입장치는 I자형 활대를 수평방향으로 눕혀서 거치하면 활대길이 끝단쪽 홀더가 회전함에 따라 U자형으로 굴곡되면서 누름홀더에 의해 관입하는 형식으로 설계하였으며 제작은 크게 활대거치부, 활대굴곡부, 활대관입부, 제어부 등으로 나누어 구성하여 제작하였다. 활대요인시험은 모터회전에 따라 속도 5수준, 누름높이 5수준으로 요인을 설정하여 시험을 수행하였으며, 활대 관입속도 및 관입 누름위치에 따른 관입성공률, 관입깊이, 터널 폭 등을 측정하여 성능을 분석하였다. 활대 관입시 최대속도로 진행하였을 때 활대관입 성공률은 93.3%였으며 누름높이에 따른 관입 깊이는 좌측이 101~159mm, 우측이 58~103mm, 터널 형성폭은 754~805mm의 범위로 나타났다. 좌우측 활대 관입 불균형에 대한 원인분석이 요구되며 이에 따라 개선된 관입성능기술을 적용하여 보온터널설치 기계를 개발하고 성능향상 될 것으로 기대한다.

45kW급 전자 제어형 승용 자주식 마늘수집기 포장성능시험 (Ⅰ)

이예슬 ( Yeseul Lee ),김영화 ( Younghwa Kim ),강나래 ( Narae Kang ),유승화 ( Seunghwa Yu ),남영조 ( Youngjo Nam ),권승귀 ( Seunggwi Kwon ),하유신 ( Yushin Ha ),박형규 ( Hyunggyu Park ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

마늘은 고추, 양파, 파 등 조미채소 중 재배면적의 두 번째를 차지하고 있는 중요 작물이다. 그러나 마늘의 재배면적은 2020년도 25,372 ha에서 2021년도 21,999 ha로 약 13% 감소하였으며, 생산량 또한 2020년도 363,432 톤에서 2021년도 308,532 톤으로 약 15% 감소하였다. 이러한 감소 원인은 인건비 상승, 수입 마늘 증가, 농가의 인구 고령화 등이 있다. 기계화율을 향상시키고 생산비 절감을 위해 승용자주식 마늘 수집기의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 45kW급 전자 제어형 승용 자주식 마늘 수집기 시작기를 투입하여 주행속도 및 수집속도를 요인으로 포장성능시험을 수행하였다. 경상남도 창녕군 효정리 소재 농가 포장에 시험포장을 조성하였으며, 마늘(품종 : 대서)을 대상으로 하였다. 마늘 수집기의 주행 및 수집속도에 따른 손실률, 손상률, 이물질 혼입률 등 주요 작업부의 작업성능 및 적정 작업 속도를 선정하였다. 주행속도 3수준(0.2, 0.3, 0.4 m/s), 수집속도 3수준(60, 70, 80 rpm)으로 시험 요인을 선정하고, 요인별 시험 구간은 3 m로 3반복 실시하였다. 시험 결과 주행속도 0.3 m/s, 수집부 회전속도 70 rpm일 때 수집성능은 손실률 5.98%로 가장 양호하였다. 요인시험에서 수집된 마늘과 흙, 줄기 등의 무게를 조사하여 이물질 혼입률을 분석하였다. 수확한 마늘은 요인별로 찍힘과 쪼개짐을 조사하였으며, 30개씩 무작위로 선별하여 마늘의 껍질을 제거하여 멍을 분석하였다. 주행속도별 수집부 회전속도 70 rpm에서 손상률이 1.11%로 가장 양호하였다. 목표성능인 마늘 손상률 3%미만, 수확률 95% 이상을 만족하는 주행속도 0.3 m/s, 수집속도는 70 rpm으로 판단하였다.

트랙터용 풋옥수수 수확기 설계 및 제작

최경식 ( Kyeongsik Choi ),우제근 ( Jaekeun Woo ),최일수 ( Ilsu Choi ),김영화 ( Younghwa Kim ),유승화 ( Seunghwa Yu ),문석표 ( Seokpyo Moon ),이춘구 ( Chungu Lee ),이명희 ( Myunghee Lee ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

옥수수는 벼, 밀과 함께 세계 3대 식량작물에 속하는 작물로, 사용 용도에 따라 식용과 사료용 등 용도가 매우 다양하다. 식용 풋옥수수의 경우, 타작물에 비해 생육 기간이 짧고, 일부 지역에서는 노지 2기작이 가능해 경지 이용도 향상이 가능하여, 농가 주요 소득 작물로 주목받고 있다. 풋옥수수의 생산 노동시간은 300평 기준 총 56.8시간이며, 이 중 수확작업은 16.8시간으로 전체 작업단계의 29.6%를 차지하며 가장 높은 노동력을 요구한다 (2021, 농촌진흥청). 풋옥수수 수확 기계 개발 및 보급이 이루어지지 않은 실정으로, 농가 인구 감소 및 고령화에 따른 농촌 노동력 부족 해소를 위해 인력에 대한 의존도가 높은 수확 작업의 기계화 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 국내에서 주로 재배되는 찰옥수수 품종을 대상으로 트랙터용 풋옥수수 수확기를 설계 및 제작하였다. 트랙터용 풋옥수수 수확기는 측면 부착형으로 줄기 예취, 이송과 이삭 탈과 및 수집을 동시에 수행할 수 있도록 설계하였으며, 풋옥수수 줄기를 베는 예취부, 예취된 줄기를 탈과부로 이송하는 이송부, 줄기로부터 이삭을 분리하는 탈과부, 분리된 이삭을 톤백에 수집하여 연속작업을 가능하게 하는 수집부로 구성하여 제작하였다. 또한, 지역마다 상이한 재배양식을 고려하여 유압실린더 적용을 통해 수확기의 횡방향 위치조절이 가능하도록 하였다. 이를 통해 풋옥수수 생산 노력 및 비용 절감을 기대할 수 있으며, 향후 국내 풋옥수수 주산지를 대상으로 지역 적응성 시험을 진행하여 적정 작업 조건을 구명할 예정이다.