한식 된장 발효 환경 개선을 위한 환경 조사 연구

강동현 ( Dong Hyeon Kang ),홍순중 ( Soon Joong Hong ),신윤아 ( Yoon Ah Shin ),김동억 ( Dong Eok Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

“한국 기후변화 평가보고서 2020”에 따르면 우리나라의 2010년대 평균지표 온도는 13.0℃로 1980년대 12.2℃보다 0.8℃ 상승하였고, 폭염일수도 꾸준히 증가하고 있어 기후변화가 심각화되고 있다고 하였다. 이러한 기후변화로 인하여 노지환경에 노출되어 있는 된장은 독소 위험성이 증대되어 가고 있다. 식품의약품 안전처(2020)에 따르면 한식된장 517개 중 33개 제품에서 아플라톡신이 기준(B1, B2, G1, G2의 합이 15.0 μg/ kg 이하) 초과 검출되었다고 보고된 바 있으며, 연구에 따르면 된장 숙성환경이 40℃이상 고온에 노출되면 Bacillus cereus 생존기간 30일 이상 증대되어 위험성이 높아진다고 분석하였다. 또한 이상 고온으로 인하여 천년 이상 지속된 전통 노지형 장류는 생산 수율과 품질 저하 등 생산관리와 품질 안전성 등 현장에서의 많은 문제가 발생하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 기후변화 등에 따른 된장 발효 환경 개선을 위하여 온실을 설치하고 내부에 된장이 숙성되고 있는 장독을 배치하여, 외부환경에 따른 장독 내부의 환경을 분석하였다. 시험 장소는 강원 춘천, 평창, 전남 순천, 담양의 농가를 선정하고, 각 지역에 내재해규격 07-단동-2(폭(6m), 측고(1.7m), 동고(3.3m)) 온실을 설치하고 환경을 분석하였다. 온실 내부의 제어요인은 측창, 차광커튼, 순환팬, 배기팬을 설치하여 환경 개선을 위하여 제어하였다. 제어 순서는 설정온도에 맞춰 측창 → 차광 → 순환팬 → 배기팬 순으로 작동하도록 구성하였으며, 각 장치별 설정온도를 설정할 수 있도록 하였다. 환경제어장치는 내외부 온습도, 일사, 우적, 장독 내 온도 등이 자동 저장 및 제어에 활용되도록 하였다. 온실 내부 환경을 조사한 결과 7월 중 시험온실 내외부 온도 차는 주간 약 5℃ 내외, 야간 약 2℃ 내외가 발생하는 것으로 조사되었고, 장독 내부 온도는 온실 내부온도가 약 40℃일 때 약 33℃ 이내로 유지되는 것으로 조사되어 태양빛에 노출된 노지 된장의 내부온도가 최대 60~70℃보다 낮은 것으로 조사되었다. 또한 온실에 탑재된 설비의 제어를 통해 장독 내부의 온도는 독소에 노출될 수 있는 40℃ 이내로 제어가 가능하여, 온실을 통한 노지 된장의 숙성환경 조성이 가능할 것으로 판단되었다.

내력벽으로 구성된 구조물의 발파해체를 위한 사전취약화 해석

최훈 ( Hoon Choi ),홍순중 ( Soon Joong Hong ),문병화 ( Byung Hwa Mun ),김효진 ( Hyo Jin Kim ),윤순종 ( Soon Jong Yoon ) 대한화약발파공학회 2010 화약발파 Vol.28 No.2

사전취약화는 발파해체공법의 한 과정으로 구조물의 일부를 해체해 구조물의 붕괴방향 유도 혹은 해체장비의 이동경로확보 등을 목적으로 실시한다. 하지만, 현재 국내에는 사전취약화와 관련된 전문시방서 등의 기준이 정비되어 있지 않은 상태이다. 또한, 구조물의 설계도서가 없는 경우가 많고 무분별한 개보수 및 구조변경 등으로 현재 구조물의 상황과 도면이 불일치하는 경우 등 여러 제약요인들로 인해 사전취약화가 정확한 구조해석에 근거하기 보다는 경험에 의해 진행되는 경우가 많다. 이 연구는 내력벽의 사전취약화와 관련된 것으로 내력벽식 구조물의 발파해체를 위한 시공계획의 일부를 소개하고 유한요소해석법을 이용하여 국내에 건설되고 있는 한 아파트 구조물을 대상으로 내력벽의 사전취약화 가능범위를 조사하였으며, 사전취약화 계획시 중요고려사항에 대해 언급하였다. In this paper, we present the result of an analytical investigation concerning the demolition range for the pre-weakening of load-bearing wall in explosive demolition. Pre-weakening of load-bearing wall is usually conducted based on field experience because reliable specifications or guidelines for the design of pre-weakening have not yet been established in Korea. This study is one of the efforts to develop such a reliable specification or guideline for the pre-weakening process. Hence, the focus of the study is on the estimation of pre-weakening range of load-bearing wall. For the purpose, a finite element analysis (FE analysis) was conducted, and a pre-weakening range of load-bearing wall was suggested based on the analysis result.

온실 보온자재의 보온성능 평가방법 조사

박효제 ( Hyo Je Park ),강정균 ( Jeong Gyun Kang ),김동억 ( Dong Eok Kim ),홍순중 ( Soon Joong Hong ),강동현 ( Dong Hyeon Kang ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

국내에 유통되고 있는 온실 보온자재의 보온성능검증은 KS K 0560 “천의 보온성 측정 규정”을 따르고 있으나, 2000년 이후의 국내 온실 보온자재 보온성능 관련 연구는 Hot Box를 이용하여 열관류율을 측정 후 보온성능을 평가하는 방식을 채용하고 있다. 하지만 국내에서는 표준화된 관류열전달계수 측정시스템 및 측정 기준의 부재로 최근 개발되어 상용화된 피복재와 보온재에 대한 관류열전달 특성을 객관적으로 비교할 수 있는 통일된 정량적 기준이 마련되어 있지 못한 실정이다(이현우 등, 2014). 따라서 본 연구에서는 온실 보온재의 보온성 성능평가 규정과 최근 수행된 국내연구 결과를 조사하여 온실 보온재의 보온성능 분석방법을 비교 분석하였다. 국내외 보온자재의 보온성능 평가 표준은 KS K 0466, KS K 0560, ASTM D 1518, ASTM C 236-89 등이 있다. KS K 0466, KS K 0560, ASTM D 1518 규정은 사람의 체온을 기준으로 한 가열시험판 위에 올려놓은 보온재를 통과하여 방출되는 발열량을 소비 전력량으로 측정하여 보온성능을 평가하는 방식이다. ASTM C 236-89 규정은 건축물의 주거환경인 내부와 외부 조건을 조성 후 내부환경과 외부환경 사이에 시편을 설치한 후 내부환경에 난방하여 일정 온도까지 열을 공급 후 난방기를 끄고 내부, 외부온도가 같아질 때까지 시험을 진행한다. 이후 내부, 외부 보온재의 표면 온도 차이가 가장 클 때 값과 난방기에 공급된 열량을 이용하여 보온재의 보온성능을 평가하는 방식이다. 2000년 이후 온실 보온재 보온성능 분석 관련 논문은 약 9편 정도 있었으며, 모든 연구에서 ASTM C 236-89의 기준에 따라 Feuilloley and Issanchou(1996)가 사용한 Hot Box를 응용한 것으로 이 중 3편의 논문은 수직 열관류율 측정 장비를 제작하여 보온성 성능분석 시험하였고, 나머지 6편은 각각 다른 시험 조건으로 열관류율을 측정 후 보온성능을 평가하였다. 따라서 온실 보온자재에 대한 보온성능 검증은 사람체온을 기준으로 한 KS K 0560가 아닌 온실 외부환경을 기반으로 응용한 ASTM C 236-89의 결과가 필요하며 이에 따른 장비 및 시험방법 개발이 필요할 것으로 사료된다.

시설 자동화 및 로봇화 연구 동향

강동현(Dong Hyeon Kang),김동억(Dong Eok Kim),홍순중(Soon Joong Hong) 한국원예학회 2021 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2021 No.5

온실 보온자재의 사용기간에 따른 보온성능 평가방법 개발

박효제 ( Hyo Je Park ),강정균 ( Jeong Gyun Kang ),김동억 ( Dong Eok Kim ),홍순중 ( Soon Joong Hong ),강태환 ( Tae Hwan Kang ),강동현 ( Dong Hyeon Kang ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

스마트 온실 난방비용을 절감하기 위해 개발된 다겹보온커튼을 이용하여 보온성을 높이기 위해 많은 연구가 진행되었다. 윤 등(2013)은 투광성 보온커튼을 이용한 난방에너지 절감 연구를 수행하였고, 유 등(2013)은 다겹보온커튼과 에어로겔 보온커튼의 총괄 열전달 계수 분석을 통해 성능을 개선하기 위한 연구를 수행하였다. 국내에서 유통되고 있는 다겹보온자재에 대한 보온성능 검증방법에 대한 연구가 진행되어 몇 개 기관에서 보온성에 대한 검증을 실시하고 있으나, 현재 수행 중인 방법은 미사용 다겹보온자재를 이용하여 보온성능을 검증하고 있어 태양광 등에 의해 발생할 수 있는 보온자재의 부식으로 인한 보온성 저하에 대한 검증은 수행되지 못하고 있다. 윤 등(2019)에 의하면 온실 보온 관련 연구는 다겹보온자재의 내부 재료 조합형태별 보온성과 그 개선 효과에만 집중되어 있으며 오래사용된 보온자재의 보온성 변화 및 교체 기간 등의 설정을 위해 접근한 연구는 미비한 실정이라고 하였다. 본 연구에서는 온실 보온자재를 40W 자외선 형광등을 이용하여 168시간(1주), 336시간(2주), 504시간(3주), 672시간(4주) 동안 자외선에 노출 시키는 촉진 내후성 시험과 1년에 5개월을 보온자재를 이용하여 보온한다는 가정하에 권취방식으로 150번 왕복 개폐를 1년으로 가정하여 6년(900번 왕복) 개폐 후 시험하였다. 보온성능 비교는 내후성 시험 후 보온율 측정, 내구성 촉진시험 후 보온율 측정, 내후성 시험을 수행하고 내구성 촉진시험을 한 후 보온율을 측정하는 방법으로 보온성능을 비교 분석하였다. 내구성 촉진시험만 수행한 결과에서는 보온율 변화가 거의 없었으며, 내후성 시험만 수행한 결과에서 0.85%의 보온율이 낮아졌다. 내후성 시험과 내구성 촉진시험을 동시에 하는 시험에서는 내후성 시험결과보다 약 1.1% 낮아지는 결과가 도출되었다. 시험장치에 대해 수정 보완한다면 보온자재 사용기간에 따른 보온성능 평가도 가능할 것으로 사료된다.

유리온실용 400 W급 정밀 창개폐모터 성능평가

강나래 ( Na-rae Kang ),박수복 ( Soo-bok Park ),홍순중 ( Soon-joong Hong ),김용주 ( Yong-joo Kim ),정선옥 ( Sun-ok Chung ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

우리나라 농지의 총 면적은 2010년 1,715,301 ha 이며, 이 중 시설원예 재배 면적은 90,468 ha로 2014년 기준 농업에서 시설원예농업의 비중은 약 13.2%를 차지한다. 시설원예 기자재 시장규모는 2010년 10조이상이며, 향후 급속하게 증가할 것으로 전망되지만, 국내 농자재 산업체는 국외 선진 산업체 규모에 비해 영세하며 주로 국외 제품을 수입, 판매하고 있으므로 자체 국내 기술의 개발 및 산업화가 시급하다. 온실 창개폐모터는 네덜란드 RIDDER사, DE GIER사, 독일 LOCK사 제품들이 시장을 장악하고 있으며 정밀도가 뛰어나다. 본 연구에서는 국내 해외 선진사 제품을 벤치마킹하여 제작한 400 W급 창개폐모터 및 제어부를 개선하고 성능평가를 진행하였다. 선진사 제품을 벤치마킹하여 제작한 개발 창개폐 모터와 창개폐모터 선진사인 RIDDER사 모터를 비교하기 위해 진동실험, PCB 실험, 부하 실험을 진행하였다. 진동실험을 통해 진동 평균 변위, 속도, 가속도를 측정하였으며 개발 모터의 개폐거리, PIPE지름, 과전류 설정값 및 현재 값 측정을 통하여 창개폐모터에 부착하는 PCB 작동 여부 및 신호처리, 동작여부를 확인하였다. 또한 부하 실험은 300 kg 부하 조건에서 모터의 내구성을 측정하였다. 진동실험 결과 기존 RIDDER사의 모터 회전체의 불균형으로 인한 진동을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 불균형을 줄이기 위해 케이스를 일반스틸에서 알루미늄으로 변경하여 진동을 2.3 μm 정도에서 0 μm까지 줄여 평균진동속도 0.023 mm/s, 진동가속도 평균 0.256 m/s²로 감소시켰다. 동작상태는 정방향, 역방향, 정지 모두 이상없이 표시 되었고, 전류는 1.2 A, 1.3 A로 측정되었다. 회전관성에 의하여 개폐거리 시작점과 끝점이 설정값 대비 약 2~4 mm 차이가 발생하였다. 부하 실험결과 기존의 SCM415C 재질 대신 탄소 함유량과 내 마모성이 좋은 SCM440 계열로 재질을 변경하고 기어의 형상과 모양을 변경하여 기존 양산 제품의 안전율을 0.8~0.9에서 1.3~1.4로 높여서 내구성을 향상시켰다.

풍속계를 이용한 온실내 순환팬 풍속구배 분석

강정균 ( Jeong Gyun Kang ),박효제 ( Hyo Je Park ),김동억 ( Dong Eok Kim ),홍순중 ( Soon Joong Hong ),강태환,강동현 ( Dong Hyeon Kang ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

본 연구는 스마트온실의 내부순환팬 성능 평가 방법을 개발하기 위하여 순환팬 작동에 따른 풍속 도달거리를 측정 및 분석하는 연구를 수행하였다. 공기순환팬의 풍속 도달거리를 측정하기 위해 풍속센서(HD103T.0)를 수직, 수평으로 설치하여 사용하였다. 풍속측정을 위해 프로파일로 센서 설치 및 고정할 수 있도록 제작하였고, 풍속센서의 수직방향 측정은 Yu. 등(2007)의 온풍 시험과 같이 지면에서부터 0.6m 간격으로 설치하여 총 5개를 설치하였다. 수평방향 측정은 수직으로 설치한 중앙센서를 기준으로 좌우 2개씩 1m 간격으로 설치하였다. 풍속센서의 데이터는 데이터로거(GP10)를 통해 측정 및 기록하였다. 시험에 사용한 순환팬은 직경 250mm(LD-SF250), 270mm(SN-14-2), 300mm(SW-SF300), 340mm(SN-14-1), 350mm(LD-SF350) 팬을 사용하였고, 전동리프트에 고정시켰으며, 리프트는 순환팬이 수직, 수평방향의 중앙센서의 정면에 위치하도록 상하좌우를 맞추었다. 시험방법은 순환팬이 안정화되도록 30분동안 작동시킨 후 시험을 시작하였다. 최초 측정은 중앙센서에서 1m 거리부터 측정하였으며 이후 1m 간격으로 리프트를 이동시키며 최대 17m까지 측정하였다. 측정방법은 데이터로거를 통해 각 위치마다 2분 동안 5초 간격으로 측정하여 평균값을 분석하였다. 시험결과, 순환팬 230mm, 250, 300, 340, 350, 팬의 최초풍속은 2.71m/s, 3.27, 4.35, 5.31, 5.50으로 조사되었다. Kim(1997)의 연구에 따르면 작물의 생육을 위한 적정 기류속도는 0.3 ~ 0.5m/s이라 하였으며 이를 기반으로 각 팬의 풍속 도달거리로는 230mm가 6 ~ 15m, 250mm가 9 ~ 16m 구간으로 나타났다. 직경 300 ~ 350mm 팬은 최대 측정거리까지 0.2m/s 이하로 떨어지지 않았으며, 각각 11m, 12, 14 부터 풍속 0.5m/s 미만으로 떨어졌다. 본 시험결과를 통해 순환팬의 풍속 도달거리 시험 및 순환팬 설치 기준에 대한 지표가 될 것으로 사료된다. 추후 시험에서는 17m 이상 거리에서 풍속을 측정하여 각 팬의 풍속 0.2m/s 미만 도달거리까지 측정이 필요할 것으로 판단된다.

국산 밀 파종기 개발을 위한 파종량 제어 디스크 개발

박효제 ( Hyo Je Park ),백이 ( Yee Paek ),김동억 ( Dong Eok Kim ),홍순중 ( Soon Joong Hong ),강동현 ( Dong Hyeon Kang ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

현재 국산밀 생산량은 3만톤으로 자급률은 1.2%에 불과하여 식량안보와 국제 시장 변동에 취약하다. 이를 보완하기 위해서는 국산 밀 자급률 향상과 수입 밀 대비 가격과 품질 경쟁력 향상을 위해 국산밀 단위 면적당 생산량 증가시켜야 한다. 국산밀 수량 증진을 위한 밀 파종방법 확립과 생육단계별 토양수분의 체계적인 관리를 통한 수량구성 요소 변화 및 증수 요인 구명이 필요하다. 관행 밀 파종량의 경우 광산파의 경우 평균 18~23kg/10a이며 밀 고품질 안전성 생산 재배서에서 제시하는 파종량의 경우 광산파 16~20kg/10a, 세조파 10~13kg/10a 이다(RDA, 2021). 일본의 경우 세조파 7~8kg/10a 광산파 10~12kg/10a이었다. (Takahashi Yoshio at. al, 2017). 김한신 등이 2014년에 발표한 밀 파종기 관련 사전연구에 의하면 트랙터부 착용 기계 산파의 적정 파종량은 20 kg/10a, 동시작업기 세조파는 15kg/10a가 적절한 것으로 판단되나 안전한 밀수량을 확보하기 위해서는 파종량을 고려한 검토가 필요하다고 하였다. 따라서 본 연구에서는 휴립 세조파 파종의 파종기의 파종량을 제어하기 위해 밀의 종자의 특성인 길이, 장폭, 단폭, 천립중을 측정 후 측조 시비기의 시비량 제어 디스크 역설계에 적용하여 밀 파종량 제어 디스크를 설계 및 제작하고자 하였다. 밀 종자 파종량을 일본과 국내 표준 재배방법 사이인 8~10kg/10a를 목표로 하였을 때 천립중 평균으로 10cm 당 3~4립이 필요로 하였다. 따라서 밀 종자가 들어가는 공간인 배종구 1칸당 3 ~ 4립이 들어가 배출될 수 있도록 설계 제작하여 시험하였다. 시험결과 배종구의 크기가 가로 10 mm, 세로 7.5 mm, 깊이 5.5 mm 일 때 배종구에 3~4 립의 밀 종자가 삽입되었다가 배출되었다.