Evaluation of a Proso Millet Color Separator

( Hoeman Park ),( Jong Ryul Park ),( Youngwook Seo ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.1

Recently, proso millet (Panicum miliaceum) has emerged for functional food as healthy grain. Also, the consumption of rice has declined, so that the government is expanding of millet culture. However, the scale and production of millet farming work are small, there is no development of millet processing machines. In order to improve convenience and productivity of millet, mechanization of processing technique of is required. This study was conducted to color sorting test for development of postharvest technology machines of millet. The test machine consists to input hopper, elevator, distribution hopper, vibration conveyor belt, LED light, color camera, ejector, image processing panel, and sorted millet outlet. A full-color line scan camera is faster than a shooting camera. Test sample was millet. In order to improve the sorting accuracy, it was necessary to adjust the color of black and white. Color test conditions were white value was 70, 75, 80, and 85, black was 35, 40, and 45. Productivity test was conducted with input amount of 30, 45, 60, and 75kg/h. Using the test machine, the sorted grain was drained to outlet-1, the contaminated material to outlet-2. The test machine eliminated almost contaminated materials in the initial separate operation. However, some mixed grains were discharged to outlet-1 and outlet-2. To calculate the false-positive rate, the percentage of the weight of outlet-1 divided by the input weight was used. As a result, the highest separate accuracy of white 80, black 40 was 88.1%, and with input amount of 60kg/h, the highest productivity was 88.1%.

조 · 기장의 수확후 일관기계화를 위한 정선기 · 석발기 시험

박회만 ( Park Hoeman ),이선호 ( Lee Sun Ho ),박종률 ( Park Jongryul ),서영욱 ( Seo Youngwook ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

주식인 쌀의 소비감소에 대응한 대체 작물의 육성과, 건강기능성 식품에 대한 소비증가에 따라 잡곡재배 수요가 늘고 있어 농작업의 편이성 증대와 작업성능 향상을 위한 기계화 기술이 요구되고 있다. 곡물에서 대표적 기능성 작물은 조, 수수, 기장, 콩 등이 있다. 현재 소립(조, 수수, 기장 등) 잡곡의 주산지 확대를 위해 잡곡 생산 거점들이 육성되고 있다. 그러나 아직 소규모의 생산에 따라 수확후처리 시설도 생산규모에 맞는 소형화가 필요하다. 최근에 주산단지를 중심으로 소규모의 가공시설의 설립이 추진되고 있어. 수확후처리 일관기계화 기술의 개발을 위해 2015년에 수수 도정기와 조·기장 도정기는 개발 보급되고 있으나 나머지 정선, 석발, 선별에 필요한 기계화 기술이 요구되고 있다. 따라서 본 연구는 소립 잡곡의 일관기계화를 위해 정선과 석발 기계화 요인 시험을 실시하고 그 결과를 보고하고자 한다. 정선 시험장치의 구조는 풍구와 요동체 망으로 되었으며, 체망은 잡곡의 품목에 따라 교체 설치가 가능하다. 정선은 1차 풍선, 2차 경사 타공체 망의 요동에 의한다. 정선시험은 시험요인으로 캠의 편심, 요동체 망의 경사도 및 요동수로 하였으며 작업정도(정선율)를 조사하였다. 정선 시험결과 조는 캠 편심 15 mm, 타공요동체 망 경사도 12° 요동수 160 rpm 에서 가장 96.0%로 가장 양호하였다. 기장의 경우 정선은 캠 편심15 mm, 경사각 12°, 요동수 180 rpm 에서 96.6%로 가장 양호하였다. 석발 시험장치는 구조가 송풍팬과 타공 요동체로 되어 있으며, 석발은 체 망 아래에서 상부송품에 의한 부력과 요동체 망의 요동마찰을 이용한다. 석발시험은 시험요인을 요동체 망의 요동수별로 하였다. 석발시험 결과 경사각 9° 요동수 440 rpm에서 석발이 가장 양호하였으며 이때 석발률은 조 95.1%, 기장 93.5%로 나타났다.

퇴적식 퇴비화 방법에 따른 돈분의 퇴비화 효과

박회만(Hoeman Park),정광화(Kwanghwa Jeong),이동현(Donghyun Lee),이동준(Dongjun Lee) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.11

동애등에 정선 시험

박회만 ( Hoeman Park ),이현동 ( Hyundong Lee ),이예슬 ( Yeseul Lee ),서영욱 ( Youngwook Seo ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

사람이 먹고 남은 음식물 잔반은 많은 환경문제를 야기하고 있으나 이를 사료로 사용하여 곤충을 사육할 수 있어 최근에 많은 관심을 받고 있다. 이 곤충은 바로 동애등에이다. 이렇게 사육한 동애등에는 수확후 기름을 추출하고 찌꺼기는 동물성 사료로 사용하고 있다. 동애등에 사육에 필요한 음식물 사료를 가공하여 급이하면 14일 정도 먹이 활동을 통하여 80%까지 분해할 수 있고, 분해물은 농업에 좋은 거름으로 사용이 가능하다. 동애등에의 사육환경은 급이한 사료속에서 먹고 분변활동을 하므로 수확한 동애등에에는 사료·분변토·동애등에·탈피허물이 혼재되어 있다. 따라서 이물질 없는 동애등에를 수확하기 위해서는 정선작업이 필수적으로 요구된다. 동애등에 이물질 제거에 효과적인 정선작업 방식을 구명하기 위해 2단체의 진동방식, 바람을 부는 풍구방식, 진동방식+풍구방식을 적용하여 정선시험을 실시하였다. 2단체의 진동방식 정선시험에서 상·하단체의 진동속도(60 Hz)와 경사각(15°)은 고정하였으며, 체눈 형상에 따른 통과 및 미통과된 시료의 무게를 조사하였다. 2단체 중 상단체는 동애등에보다 큰 이물질을 미통과 제거하고, 하단체는 작은 이물질을 통과 제거한다. 정선시험 결과 상단체에서 동애등에 통과 효율은 6 mm 체 99.6%, 5 mm체 95.7%로 동애등에의 손실을 최소화하고 보다 많은 수확을 위해서는 6 mm 체가 더 효과적인 것으로 나타났다. 하단체는 타원형, 원형, 메시 3가지 체눈 형상을 활용하여 시험하였으며, 그 결과 원형 3 mm, 메시 2, 2.8 mm에서 동애등에 정선 효율이 100%로 나타났으나 이물질 제거율은 83.9%, 74.8%, 76.7%로 원형이 가장 효과적인 것으로 판단하였다. 풍구방식은 동애등에 사육 과정 중 발생하는 탈피 허물을 제거할 목적으로, 3단계로 풍속을 조절하여 탈피 허물을 제거하는 정도를 측정하였다. 시험 결과 풍속 4.9 m/s 이상일 때 탈피 허물 제거율이 90% 이상으로 나타났으며, 최대 풍속인 5.6 m/s에서 94%로 가장 효과적이었다. 앞서 진행한 2단체 진동방식과 풍구방식을 연계하여 상단체 6 mm, 하단체 원형 3 mm·메시 2.8 mm, 풍속 5.6 m/s로 적용하여 현장 시험을 진행하였다. 시험 결과 풍구정선 후 2단체 진동정선방식을 사용한 경우 상단체에서 100% 정선되었으며, 하단체에서 99.5% 이상의 정선효과가 나타났다.

교반식 퇴비화에 따른 돈분의 특성 변화

박회만(Hoeman Park),정광화(Kwanghwa Jeong),이동현(Donghyun Lee),이동준(Dongjun Lee) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.11

동애등에 부착수 및 이물질 제거 시험

박회만 ( Park Hoeman ),서영욱 ( Seo Youngwook ),이현동 ( Lee Hyundong ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

동애등에는 사료용 곤충으로 동물 단백질 사료의 대체제로서 수요가 증가되고 있다. 사육은 음식물 쓰레기를 가공한 사료를 급이 하여 14일 정도 생육기간을 거처 수확한다. 동애등에 유충은 많은 환경적 문제를 안고 있는 음식물 쓰레기 사료를 80%까지 분해할 수 있어 친환경적 처리가 가능하다. 많은 지역에서 동애등에를 사육하고 있으나 수확시 동애등에와 분변토의 깨끗한 분리가 곤란하여 효율적인 분리 기술이 요구 되고 있다. 따라서 이 연구는 동애등에의 수침 정선후 표면 부착수 탈수 시험과 진동체 정선을 위한 체망 선정 시험을 하였고 그 결과를 정리 하였다. 표면 부착 세척탈수 효율 시험장치는 스펀지 롤러, 공기분사 에어나이프, 링브로워, 송풍팬, 이송벨트, 모터, 컨트롤박스 등으로 구성하였다. 작동은 부착 세척수는 2개가 1쌍으로 마주하여 회전하는 스펀지 롤러 사이에 동애등에가 통과하면서 부착수를 1차 제거하고, 상하 메시벨트에 의해 이송 중 벨트 상부와 하부에 설치한 에어 나이프로부터 분사하는 공기(165cmm)에 의해 2차 제거하며, 시르코팬에 의해 3차 제거한다. 정선(이물질 분리 제거) 체망 선정 시험은 표준체망 6.35mm, 4.00mm, 3.35mm, 2.28mm, 2.00mm을 체눈 크기순(가장 아래 2.00mm)으로 쌓아 체가름기를 사용하였으며, 체 가름기 작동은 30초 진동 후 10초 정지, 다시 30초 진동 후 10초 정지, 30초 후 멈춤으로 하였다. 조사내용은 6.35mm는 동애등에 보다 큰 이물질은 미통과 (제거)하고 동애등에는 통과하는 용도이며, 4.00mm 이하는 동애등에는 미통과하고 이물질은 통과하는 용도로 하여, 6.35mm는 동애등에가 통과 하는지 여부를, 4.00mm 이하는 동애등에의 잔류량 및 통과량, 이물질 잔류량 및 통과량으로 하였다. 탈수율은 3반복 시험을 하고 처리마다 작업단계별(세척전, 세척후, 탈수후) 무게를 측정하여 조사한 결과 70.2%가 제거 되었다, 동애등에의 외형이 울퉁불퉁 굴곡되어 있어 100% 제거는 곤란할 것으로 판단되었다. 정선(이물질 분리 제거) 체 선정 시험 결과 작업정도는 6.35mm 표준체망은 동애등에 100% 통과하여 동애등에보다 큰 이물질 제거에 적합한 것으로 나타났으며, 동애등에와 이물질을 동시에 분리하는 체눈 크기는 2.28mm가 동애등에 85.8%, 이물질 98.7%를 분리하였고, 체눈 크기 2.0mm은 동애등에 100%, 이물질 60.5%(미분리 39.5%)를 분리하여 2.28mm가 적합한 크기로 판단되었다.

누에 사육부산물 제거 장치 실증 연구

박회만 ( Hoeman Park ),이현동 ( Hyundong Lee ),이예슬 ( Yeseul Lee ),김성완 ( Seongwan Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

국내의 양잠 생산물은 과거 의류산업 중심의 고치 생산에서 고부가가치의 기능성 건강보조 식품 및 약용 소재 산업으로 변화하고 있다. 하지만 양잠 산물의 고부가에도 불구하고 생산은 인력중심의 고역작업을 벗어나지 못하고 전통방식을 고수하고 있다. 고품질의 양잠산물 수요는 증대되고 있지만 낙후된 저생산설비 및 증가하는 생산비로 자동화 기계화 도입이 시급하다. 따라서 노동력 절감이 가능한 사육 부산물 처리 작업 자동화 기술을 개발 보급하기 위해 영농현장에서 시험하였다. 시험장치 구조는 권취 롤러, 감속 모터, 브러시 롤러, 컨트롤 박스, 프레임, 아이들 롤러, 이동 바퀴 등으로 구성되어 있다. 이번 실증 시험에 사용한 장치는 22년 개발한 누에 사육부산물 처리 장치를 이해관계자 및 현장 의견을 수렴하여 사육망 가이드바 설치(상부 신규설치, 하부 길이 연장), 권취롤러의 사육망 고정바 간격 및 고정바 굵기 등을 보완 제작하였다. 실증시험은 영덕 누에사육농가에서 실시하였으며 그 결과는 다음과 같다. 현장시험대상 사육부산물의 함수율(79.74%)은 매우 높고 단위 면적당(㎡) 무게는 13.8kg으로 나타났다. 현장시험은 부산물을 자동으로 처리하기 위해 작업공정을 사육망 권취견인→롤러브러시 부산물 제거→이송(컨베이어 수평 및 경사)→화물차 상차 (제거장치: 권치견인 및 제거)로 하였다. 사육부산물의 처리 성능 및 정도는 누에 사육대 1개 처리 시간이 평균 약 20분 소요되었으며, 사육대에 쌓여있는 사육부산물의 제거율은 평균 98.9%로 나타나 매우 제거 정도가 높았다. 이 장치를 이용하여 부산물을 자동화 처리할 경우 노동력 절감은 75.0% (30㎡/시간 → 120), 소요 비용 절감은 59.1% (1,825원/㎡ → 746)가 되는 것으로 나타났다. 누에 사육부산물 자동화 처리 장치는 낙후된 누에 사육 기계화 기반 기술이 될 것으로 생각한다.

청결 들깨 생산을 위한 세척 시험

박회만 ( Park Hoeman ),서영육 ( Youngwook Seo ),정보미 ( Bomi Jeong ),박광집 ( Park Gwangjip ),황예지 ( Hwang Yeji ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

들깨는 국민 식생활에 있어서 필수 조미식품의 원료로 성인병 예방과 학습능력 향상에 기능성이 알려지면서 소비가 (’12) 1.02→(’18) 1.07→(’20) 1.23 으로 증가하고 있다. 또한 들깨는 친환경 밭작물로써 재배가 쉽고 이모작이 가능한 단기성 작물로 봄 감자, 찰옥수수 등의 후작 재배가 가능하여 재배면적(ha)이 ('08) 26,760→('13) 30,130→('20) 36,111, 생산량(톤)은 ('08) 28,479→('13) 33,347→('20) 38,784으로 지속 증가하고 있다. 들깨는 분쇄한 가루, 착유한 들기름 형태로 식용하고 있다. 가을에 들깨는 탈곡, 건조, 정선, 석발 과정을 거쳐 유통하고 있다. 대부분의 농산물은 껍질을 벗기고 세척 후 식용하고 있어 들깨 또한 이물질 제거가 필요하다. 따라서 들깨세척에 따른 효과를 조사하였다. 들깨의 세척은 돌기식 오거에 의한 교반이송 및 이송부 상부 노즐 물분사 방식으로 하였다. 조사내용은 세척전과 세척후의 들깨를 대상으로 이물질 무게, 탁도, 탈수정도, 색도, 함수율 등으로 하였다. 탁도는 수질측정시료(들깨) 10 g에 증류수 250 mL을 600 rpm 30초간 진탕 후, 10 mL을 탁도계(90-FLT, TPS)를 사용하여 측정하고, 색도는 색차계(CR-400)를 사용하여 측정하였다. 이물질 제거정도는 오븐 60℃에서 1시간 동안 여과지 건조 후 무게 측정, 들깨 10 g과 증류수 50 mL을 30초간 600 rpm으로 교반 후 여과 하였으며, 오븐 60℃에서 5시간 동안 건조 후 무게 측정하여 여과 전 여과지 무게와 여과 및 건조 후 여과지 무게를 차이를 이물질 무게 측정하였다. 표면부착수는 세척 전 들깨 및 자루 무게 측정, 들깨 100 g을 자루에 넣고 30초간 세척, 1분간 탈수 후 세척 및 탈수 후 자루+시료, 시료를 뺀 자루무게 측정 후 계산하였다. 탁도는 1차 세척 후 16.12 ppm, 2차 세척 후 9.69 ppm으로 탁도가 감소하여 세척효과가 보였다. 색도는 L 값이 32.05→28.95, a 값이 3.07→3.04, b 값이 14.82→14.15 로 조사되었으며, L 값은 다소 변화가 있었으나 a, b 값은 큰 차이가 없는 것으로 판단되었다. 이물질 제거 양은 들깨 10 g에서 제거한 이물질 무게가 0.003 g으로 원물 무게 대비 0.03%로 나타났다. 표면 부착수는 들깨 100 g에 9.98 g으로 세척 전 무게의 약 10% 정도가 부착하는 것으로 조사 되었다. 세척을 통해 청결한 들깨 생산의 가능성을 확인하였으며, 금후 함수율, 세균수 등에 대한 추가 시험이 필요할 것으로 생각한다.

임펠러 핀밀의 쌀 분쇄 특성 (Ⅰ)

박회만 ( Park Hoeman ),이선호 ( Lee Seon Ho ),박종률 ( Park Jongryul ),서영욱 ( Seo Youngwook ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

우리나라의 국민의 주요 식량인 쌀은 평균 생산량이 420만톤/년에 이루고 있다. 그러나 쌀 소비량은 점점 줄어들고 있다. 최근 국민 1인당 소비량은 2012년 69.8 kg, 2014년 65.1 kg, 2016년 61.9kg으로 매년 감소하고 있다. 쌀 소비량 감소는 우리나라를 포함하여 쌀을 주식으로 하는 대부분의 나라에서 공통으로 격고 있는 현상으로 앞으로도 지속적으로 줄어들 것으로 예상된다. 일본은 밀가루 사용에 10%의 쌀가루를 사용하는 R10 운동을 전개하며 각종 쌀가공식품 개발을 추진하는 등 쌀 소비를 확대하기 위해 노력하고 있다. 또한 쌀가루의 사용 용도별 가공적성을 고려하여 분쇄가루의 평균입도에 대한 규격을 제시하고 있다. 최근에 우리나라도 쌀가루의 경쟁력을 높이고 가공품질을 향상하기 위한 노력을 하고 있다. 쌀가루의 경쟁력은 가격과 식품가공적성으로 품종, 제분기술, 쌀가루 이용 레시피 등 씨앗에서 가공 및 식품화까지 전공정의 새로운 기술 이다. 또한 쌀가루가 밀가루와의 경쟁력에 있어 가장 확보해야 할 부분이 제분비용으로 쌀가루가 500~700원/kg 인 반면 밀가루는 200~300원/kg으로 밀가루 대비 최고 3.5배나 된다. 또한 쌀가루의 용도별 입도기준은 가공적성에 관련하여 쌀가루의 품질을 좌우한다. 최근에 국립식량과학원은 제시된 쌀가루의 용도별 입도가 제시하였다. 본 연구는 쌀가루의 저비용의 제분과 용도별 입도규격에 맞는 제분 기계화를 위해 임펠러식 핀밀 제분기를 제작하여 쌀가루의 분쇄 특성을 시험하였다. 시험조건은 분쇄실의 구조에 따른 쌀가루의 전분손상도, 쌀가루 온도, 함수율 등을 조사하였다. 시험에 사용하는 쌀의 함수율은 15%이다, 분쇄실의 구조는 A형(조분쇄실, 미분쇄실), B(분쇄핀의 형상(임펠러핀+막대핀)), C형(임펠러 핀의 분쇄회전판), D형(대비구, 기존 막대핀 형상의 분쇄회전판) 이다. 전분손상도는 A형 17.1~21.8%, B형 16.3~21.0%, C형 11.5~12.9%, D형 17.3~20.7%, 쌀가루의 온도는 A형 46~59%, B형 43~45%, C형 37~43%, D형 44~50%. 쌀가루의 함수율은 A형 9.5~10.1%, B형 10.6~11.2%, C형 12.0~12.6%, D형 10.2~11.1% 등으로 C형이 전분손상도, 함수율 저하, 온도상승에서 가장 우수하였다.

시뮬레이션 기법을 이용한 엽채류 전처리 공정 최적화 연구

박종률 ( Park Jongryul ),박회만 ( Park Hoeman ),이선호 ( Lee Sunho ),서영욱 ( Seo Youngwook ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

본 연구는 엽채류 가공시설 설치 시 과학적이고 합리적인 의사결정 지원을 위해 모델링 및 시뮬레이션 기법을 이용하여 엽채류 다품목 전처리가공 최적 공정도를 개발하기 위해 수행하였다. 연구 방법은 대상 및 범위 설정, 시나리오별 자료수집 및 시뮬레이션 모델 개발, 개발된 모델 검증 및 시뮬레이션 실험순으로 하였다. 연구 대상 품목과 범위는 양상추, 양배추, 대파·적채, 로메인의 1~2차 전처리 가공으로 설정하였다. 품목별 시나리오는 병목현상과 자원낭비를 최소화하는 공정 최적화를 목표로 구성하였다. 혼류생산 시스템의 현황과 시나리오별 자료수집은 현재 운영 중인 관련 기업 및 기관을 방문하여 조사하였다. 조사항목은 시나리오별 공정 순서에 따라 작업주체, 작업유형, 투입수량, 처리단위, 처리능력 등으로 하였다. 품목별 전처리가공 공정 최적화를 위한 기본공정도는 자료수집 결과를 바탕으로 원물입고부터 출하처별 분류저장까지 16개로 구성하였다. 모델은 기본공정도를 기준으로 입력변수 29개와 출력변수 12개 및 리소스 10개로 설계하고, 시뮬레이션 소프트웨어 Arena를 활용하여 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 모델은 각 공정에 입력되는 변수에 따라 대기 또는 병목 여부를 알 수 있는 그래프와 숫자를 모델 아래 쪽에 출력한다. 이를 통해 병목현상이 발생하지 않는 규모를 탐색하면서 공정별 투입 인력 및 설비의 적정규모를 파악할 수 있다. 시뮬레이션 실험 시간은 1일 6시간 40분(6.67시간)으로 모든 시나리오에 똑같이 적용하였다. 모델 검증은 시나리오별로 각 공정별 처리순서 및 처리시간, 투입 기계 성능과 인력 등의 적정성을 현장 수집자료와 전문가 검토를 통해 하였다. 실험은 상수형 변수를 고정하고 시나리오별 일일 목표생산량에 따라 투입 인력 및 기계 수를 늘리면서 대기 및 병목을 해소하는 방법으로 하고, 공정중 소분계량과 내포장은 1인 작업으로 하였다. 실험 결과, 품목별 수율(0.55~0.75%)을 적용한 1일 생산량은 정선 및 절단 공정 인원 투입수에 따라 양상추 432~10,557 kg, 양배추 702~10,989, 대파·적체 567~10,557 및 로메인 567~10,557로 나타났다. 또한 생산량 증가에 따라 각 공정별 리소스(인원-명, 기계-대)가 어떻게 증가되는지 생산량과 리소스의 상관관계 추이를 분석하였다. 엽채류 전처리가공 최적화 공정은 앞서 구성한 기본공정을 바탕으로 공정 설계도 및 리소스(인력, 기계) 배치도로 나타내었다. 그리고 1일 생산량을 1,000부터 10,000 kg까지 1,000 kg씩 늘일 때마다 적용할 수 있는 최적화 공정의 리소스 배치 기준과 1~8시간별 생산량을 제시하였다.