논문 : 노외기계시스템공학 ; 과수용 방제기 전도 방지 구조물의 설계

강태경 ( Tae Gyoung Kang ),이채식 ( Chai Sik Lee ),전현종 ( Hyeon Jong Jun ),최덕규 ( Duck Kyu Choi ),박석호 ( Suk Ho Park ),김혁주 ( Hyeok Ju Kim ),강태환 ( Tae Hwan Kang ) 한국농업기계학회 2011 바이오시스템공학 Vol.36 No.6

Damage to agricultural production caused by insects and diseases affects farming yields. The orchard sprayer is mainly used in the country to protect the fruit in a large area, with less effort and at minimum cost. The excellent performance of the air blast spray increases the fruit protection. Chemical application in orchards has been accomplished by the orchard sprayers with air assist nozzles and a axial fan in Korea. However, the orchard sprayers without ROPS resulted in severe injury or death when operators drive the sprayers improperly on hilly orchard or farming road. This study was to develop a ROPS for the orchard sprayers improving farmer`s safety. In this study, the accident case was used in analysing the design and building TOP structure of the orchard sprayer. The maximum impact, body torsion frame structures including the driver`s protection are also analysed for adherence to safety regulations. The ROPS safety regulations according to the strength test results were established.

무인헬기 부착용 원심식 볍씨 살포 장치에 관한 연구

강태경 ( Tae Gyoung Kang ),김승희 ( Seung Hee Kim ),전현종 ( Hyun Jong Jun ),최덕규 ( Duk Kyu Choi ),이채식 ( Chae Sik Lee ),최용 ( Yong Choi ),백남현 ( Nam Hyun Baek ) 한국농업기계학회 2012 바이오시스템공학 Vol.37 No.6

Purpose: While an unmanned helicopter has been extensively used for spraying chemicals on agricultural crops, its low utilization (two months per year from July to August) has recently become an issue. This study aimed to increase the utilization of the unmanned helicopter. The centrifugal rice seeder, a mounting device for rice seeding for unmanned helicopter was developed and assessed its performance. Methods: The concept of the centrifugal spraying device was to obtain design criteria for centrifugal distribution. Four types of blade shapes namely straight, curved, straight wing and curved wing were developed and used. The rotational speed of the blades was tested at 1,000, 1,200 and 1,400 rpm. Results: The blade shapes, rotational blade speed and angle of trajectory were theoretically analyzed and results were validated with a series of laboratory experiments. Conclusions: The curved wing blades provided the distribution uniformity (DU) at 1,200rpm of rotational speed and 60 degree of seed drop point. The spray uniformity of 4.2% was also achieved.

마늘 기계 파종을 위한 최적조건 구명

강태경(Tae Gyoung Kang),이상희(Sang Hee Lee),최용(Yong Choi),권영석(Youg Suk Kwon),김태형(Tae Hyeong Kim) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.4

마늘은 국내 조미 채소의 생산액 3.7조 원 중 30 %, 약 1.1조 원을 차지하고 있는 중요한 작물이다. 하지만 농업 노동력의 부족 및 고령화와 미흡한 기계화로 인해 재배면적과 생산량이 지속적으로 감소하고 있는 추세이다. 특히 마늘 파종의 기계화는 경운, 정지 및 방제 등의 타 작업에 비하여 거의 이루어지지 않아 많은 노동 투하량이 발생하고 있다. 따라서 마늘 파종의 기계화에 관한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 마늘의 기계 파종을 위한 최적의 작업조건을 구명하기 위해 파종 시 마늘의 파종 각도 및 깊이에 따른 수확량 비교 실험을 진행하였다. 또한 최적 조건으로 설정된 파종기를 사용하여 파종 후, 관행 작업과 기계 파종의 수확량을 비교 하였으며, 마늘 파종기에 대한 경제성 분석을 실시하여 관행 작업과 비교분석 하였다. 실험 결과 마늘의 파종 각도는 45° 혹은 90°, 깊이는 2~4 ㎝로 파종 하는 것이 가장 적절한 것으로 나타났으며, 파종기로 파종했을 때와 관행작업의 수확량에는 유의차가 없는 것으로 나타났다. 마늘 파종기의 손익분기 년 수로는 트랙터 보유농가 1년, 미 보유 농가 5.4년으로 보급에 긍정적인 것으로 판단된다. Garlic is an important crop, accounting for 1.1 trillion won out of 3.7 trillion won for the total production of seasoned vegetables in Korea. On the other hand, the cultivation area and production volume are decreasing continuously due to the shortage of an agricultural labor force, aging, and insufficient mechanization. In particular, the mechanization of garlic sowing is barely performed, resulting in large amounts of labor. Therefore, it is necessary to study the mechanization of planting garlic. Therefore, in this study, to determine the optimal working conditions for mechanical sowing of garlic, an experiment was conducted to compare the yield according to the sowing angle and depth of garlic during sowing. After sowing using a seeding machine set under optimal conditions, the conventional work and yield were compared. The results showed that it is most appropriate to sow garlic with a sowing angle of 45° or 90° and a depth of 2 ㎝ to 4 ㎝, and there is no difference in the yield between sowing with a sowing machine and conventional work.

배종 요인 분석을 통한 마늘 파종 성능 향상 연구

강태경 ( Tae Gyoung Kang ),김영근 ( Young Keun Kim ),이상희 ( Sang Hee Lee ),임제 ( Je Lim ),최용 ( Yong Choi ),최일수 ( Il Soo Choi ),권영석 ( Young Suk Kwon ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

마늘은 우리나라에서 주로 재배되는 주요 작물이지만 마늘의 재배비용의 증가와 인력부족으로 재배면적이 줄고 있다. 마늘 재배과정에서 파종작업으로 가장 많은 시간과 인력을 필요로 하는데 이런 문제점을 줄일 수 있는 마늘파종기의 개발은 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구는 세 가지 마늘크기에 대해서 배종 장치에서 배종 버킷을 교체하며 각 마늘의 크기에 대해 배종 성능이 가장 우수한 버킷을 구명하여 마늘파종기의 파종 성능을 향상시키고자 수행하였다. 그 결과, 배종 성능 시험에 대한 결과는 중간 크기의 버킷을 부착하였을 때에는 중간 크기 마늘의 배종성능이 가장 좋았고, 큰 크기의 버킷을 부착하였을 때에는 큰 크기 마늘의 배종 성능이 가장 좋았다. 하지만 작은 크기의 버킷에 대해서는 작은 크기 마늘의 배종 성능이 중간 크기 마늘의 배종 성능보다는 낮게 나타났는데 이는 작은 크기의 마늘이 배종 버킷에 2~3립이 물려서 이동 중에 진동과 같은 요인으로 종자가 튀어져나가면서 물려있던 모든 종자가 떨어지면서 결주의 비율이 높은 것으로 판단되었다. 이와 같은 결과로 파종 성능을 높이기 위해서는 우선 선별기를 통해서 마늘을 크기별로 선별한 후 각종자 크기에 맞는 배종 버킷을 부착하여 파종을 진행한다면 파종 성능을 높일 수 있을 것으로 나타났다. 이러한 방법을 통해서 파종 성능 시험을 한 결과 결주율과 2립이상 파종율은 각각 6.2%, 2.7%로 나타났다.

농작물 도난방지장치용 감지센서 성능개선 연구

강태경 ( Tae Gyoung Kang ),이상희 ( Sang Hee Lee ),김영근 ( Young Keun Kim ),임제 ( Je Lim ),최용 ( Yong Choi ),최일수 ( Il Soo Choi ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

수확철 농작물 도난발생의 경찰청에 신고건수가 ‘09년 2,254건에 비하여 ’15년에는 1,072건으로 감소하였으나, 인삼이나 장뇌삼 등 고가의 농작물을 대상으로 한 도난은 증가하고 있어서 농작물 도난 대책수립이 절실하다. 농작물 도난방지를 위하여 카메라 설치 등 노력을 하고 있으나 큰 성과가 없는 실정이다. 따라서 첨단 전자센서를 이용하여 침입자를 감시하고 침입자 감지 시 신속하게 통보하여 농작물 도난을 방지할 수 있는 기술 개발이 요구된다. 적외선 센서로 외부침입자를 감지하고, 진동감지센서를 이용하여 농작물 절취 순간을 감지하여 경고방송 및 농장주의 휴대전화로 통보하는 농작물 도난방지 장치를 개발하였다(농촌진흥청, 2010). 이 시스템은 경찰청과 연계 미흡으로 도난 발생 시 통보 기능은 농장주 휴대전화 문자로 통보하는 방식으로 농장주의 확인이 늦을 경우 대처가 미흡하였다. 따라서 본 연구에서는 농작물 도난을 조기에 감지하여 통보할 수 있는 안정된 감지기술을 개발하였다. 농작물을 절취하기 위한 농기구의 움직임을 감지할 수 있도록 마그네틱센서를 채택하여 철재의 동작을 감지하였다. 센서의 감지거리는 최대 30 m 정도이며, 주변의 농기계나 차량의 이동에 의한 오작동을 회피하기 위하여 센서와 센서 사이의 중복검출 시 차량으로 인식하도록 프로그램화하였고, 감지 시 모든 기록이 컴퓨터에 자동 저장 되도록 시스템을 제작하여, 국립농업과학원 구내시험포장에 10개의 센서를 설치하였다. 시험은 CCTV 3대를 설치하여 상시 촬영된 영상과 감지기록을 비교 분석하여 감지성능을 분석하였다.

사람과 야생동물을 판별할 수 있는 농작물 도난방지장치

강태경 ( Tae Gyoung Kang ),이상희 ( Sang Hee Lee ),김진구 ( Jin Goo Kim ),김영근 ( Young Keun Kim ),임제 ( Je Lim ),최용 ( Yong Choi ),최일수 ( Il Soo Choi ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

수확철에 농작물 도난발생은 매년 빈번하게 일어나고 있다. 수확철 농작물 도난발생의 경찰청에 신고건수가 ‘09년 2,254건에 비하여 ’15년에는 1,072건으로 감소하였으나, 인삼이나 장뇌삼 등 고가의 농작물을 대상으로 한 도난은 증가하고 있어서 농작물 도난 대책 수립이 절실하다. 농작물 도난 대책으로 카메라를 설치하는 등 노력을 하고 있으나 큰 성과가 없는 실정이다. 농작물이 자라고 있는 밭에 센서들을 설치하여 침입자를 감지하고 이를 농장 주인과 경찰에게 통보하여 농작물 도난을 방지할 수 있는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 농작물이 자라고 있는 밭 출입구 및 외곽에는 외부침입자를 감지하기 위해서 적외선 센서와 카메라를 설치해도 이는 쉽게 피해갈 수 있기 때문에 밭 내부에 마그네틱 센서, 위치변위 센서 그리고 리미트 센서를 곳곳에 설치하여 센서를 건드리거나 움직임이 감지되면 이를 통보하도록 개발하였다. 하지만 밭 주변에 서식하는 야생동물들도 밭에 있는 센서를 건드려서 농장주인과 경찰에 감지통보가 될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해서 센서 세 가지 중에 하나의 센서에서 신호가 감지된 후 추가적으로 나머지 두 개의 센서에서 신호가 감지되지 않는다면 통보는 이루어지지만 사람이 아닌 야생동물로 판단하여 농장 주인에게만 통보가 되도록 설계하였다. 위와 같은 경우 외에 센서에 감지되는 신호가 미리 프로그램이 되어있는 센서들의 조합으로 하나의 센서에서 신호가 감지된 후 일정시간 이내에 또 다른 센서에서 신호가 감지된다면 이를 사람으로 판단하여 농장주인의 휴대폰으로 문자를 발송하고 경찰청의 신고센터에 통보되도록 설계하였다. 밭 내부에 설치된 센서들은 일반 사람들이나 침입자의 눈에 잘 띄지 않도록 땅 속에 설치되어 있어서 외곽에 설치된 적외선 센서와는 다르게 쉽게 피하거나 확인 할 수 없게 설치되도록 하였다. 감지 성능 및 오작동을 확인하기 위하여 전국에서 인삼 재배면적이 2위를 차지하고 있는 전북 고창군내의 농가를 선정하여 센서 및 카메라를 설치하였고 이를 확인하는 시험을 실시하여 센서의 성능을 확인 및 분석할 예정이다.

부분경운 콩 파종기 개발 및 파종특성 분석

강태경 ( Tea Gyoung Kang ),최용 ( Hyeon Jong Jun ),최일수 ( Yong Cho ),전현종 ( Iil Soo Choi ),이충근 ( Choung Keun Lee ),김건엽 ( Gun Yeob Kim ),이정태 ( Jung Tae Lee ) 한국국제농업개발학회 2015 韓國國際農業開發學會誌 Vol.27 No.2

Recent growing about global warming has led to increase the need for low-carbon, green growth policy at the agricultural sectors and interest in the environmental-friendly and organic products. Therefore, Korea government has decided to reduce the use of chemical fertilizer at the farm field up to 40% and in order to attain this goal, promoting to grow green manure crops has been taken into positive consideration in terms of maintaining soil fertility and preventing soil loss. To this result, the acreage to cultivate green manure crops has been sharply increased from 4,000ha in 1998 to 225,000ha in 2012. Regarding environment-friendly agriculture, bulk of rice straw should be incorporated into the paddy just after harvest as soil cover materials and also green manure crops, such as chinese milk vetch, rye, Hairy vetch and so on have been recommended to be grown annually as soil cover crops. General sowing process of a certain seed crop at the farm field consists of plowing, harrowing, seeding, covering up seeds with soil in order. This process at the field has been known to take relatively long time and even not to be equal at the seeding depth. For this reasons, new seeding technology has been continuously required by farmers. Partial-tillage seeder consisting of dressing furrow and seeding parts enable to overcome germination barriers. Two soybean cultivars, ‘Taekwang’ and ‘Shingi’ were used to test the performance of newly-developed seeder and its establishment rate showed around 70 ~ 90% with given interval of embedded soybeans. Furthermore, the partial tillage technology applicable to the soybean field could reduce labor cost by 69% as well as 22% of the fuel consumption and also promote soybean productivity per unit area.

들깨 기계화를 위한 파종기 및 정식기 포장 작업성능

윤영태 ( Young-tae Yun ),김진구 ( Jin-gu Kim ),전현종 ( Hyeon-jong Jun ),이상희 ( Sang-hee Lee ),최일수 ( Il-su Choi ),유승화 ( Seung-hwa Yu ),강태경 ( Tae-gyoung Kang ),김영근 ( Young-keun Kim ),최용 ( Yong-choi ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

들깨는 대부분 모종을 키워서 옮겨 심는 방법이 일반적이다. 모종의 대부분은 밭에 파종하여 키우고 있으나 일부 농가에서는 트레이에 파종 후 육묘하여 인력으로 정식하고 있다. 들깨는 대부분 무피복으로 재배하기 때문에 파종의 기계화가 쉽다. 그러나 일부 농가에서는 제초효과를 위해 피복재배를 하고 있다. 들깨는 소립종자여서 기계파종시 많은 양이 파종되어 솎아내야 한다. 이러한 솎음작업은 많은 노력이 소요되어 노동력이 부족한 농촌에서 들깨재배에 많은 어려움이 있다. 최근 들깨의 기계정식 연구가 활발하고 들깨를 육묘하여 인력으로 정식하는 농법이 늘어나고 있으나 노동력 절감을 위한 기계화 정식기술의 보급은 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 들깨 생산의 노력절감을 위하여 파종기를 이용한 파종작업과 정식기를 이용한 정식작업의 노력절감 및 작물 생육의 비교분석을 통해 각각의 작업체계를 설정하고자 하였다. 들깨의 기계파종은 종자의 발아시험 결과를 기초로 1조식 인력파종기로 한번에 3립 파종을 기준으로 하였다. 기계 정식은 들깨의 특성을 고려하여 128공 플러그 육묘트레이에 2립씩 파종하였다. 시험지역 2개소에 파종과 정식을 하여 생육상태를 비교분석하였다. 기계파종은 파종기의 파종정밀도를 높이기 위해 종자를 직경 4~5mm로 코팅하여 파종하였고 비닐을 절개하며 파종할 수 있는 파종기와 무피복 파종이 가능한 파종기 3종류로 시험하였다. 기계정식은 자동정식기와 반자동 정식기 2종류를 이용하여 농가포장에서 성능시험을 하였다. 시험결과 들깨 종자의 발아율은 86.7~90.0%이었다. 기계파종의 작업능률은 0.6시간/10a이었고. 파종 후발아율은 무피복에서는 강수량이 적어 발아가 안 되었고 비닐피복에서는 30.4~36.9% 정도 이었다. 기계 정식의 경우 육묘의 생육불량으로 인한 결주로 보식률이 2.0~6.5%이었고 작업능률은 1.5~2.0시간/10a이었다.

공기순환팬 및 포그시스템 운용에 따른 온실 내 온습도 분석

임류갑 ( Ryugap Lim ),강태경 ( Tae Gyoung Kang ),장재경 ( Jae Kyung Jang ),이태석 ( Taesuk Lee ),박민정 ( Min Jung Park ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

여름철 자연환기 상태의 시설온실 내부기온은 강한 태양에너지로 인해 외기온보다 5 ℃ 이상 높아 시설재배 작물의 생육한계 온도인 35 ℃를 초과하는 경우가 흔한 실정이다. 실내 기온이 상승하면 온도에 의존하는 상대습도는 낮아지는데 우리나라 여름철 맑은 날 기준으로 시설온실 내부 상대습도는 50 % 이하인 경우가 대부분으로 증발냉각이 유리하다. 증발냉각 원리를 이용한 포그냉방은 장치, 설비 등이 대부분 국산화되어 설치비용이 줄어들고 포그분무, 휴지시간 등 정밀제어 알고리즘이 개발되어 고온기 냉방 수단으로 주목받고 있다. 포그시스템의 효율 향상을 위해 자연환기는 극대화하고 온실 내부에 순환팬을 설치하여 제습 및 증발효율을 높이는 방법은 필수적이다. 본 연구에서는 고온기 유리온실에서 공기유동팬 작동, 포그시스템 작동, 공기유동팬 및 포그시스템 작동 총 3가지 처리에 따른 온습도 변화 및 분포 균일도를 확인하였다. 작물이 정식 되지 않은 유리온실에서 측창 개방, 천창 닫힘, 차광막은 열림 상태의 조건으로 실험하였다. 포그시스템은 60초 분무 30초 휴지시간으로 설정하고 공기유동팬은 오전 10시에서 오후 17시까지 작동되도록 설정하였으며 유리온실의 환경정보를 대표할 수 있는 상, 중, 하 위치에 온·습도센서(HOBO, U23-001) 36개를 설치하여 10분 간격으로 데이터를 저장하였다. 실험결과 공기유동팬과 포그시스템을 동시에 운용했을 때 외부기온보다 최대4.8 ℃ 낮았으며 공기유동팬 3.4 ℃, 포그시스템 3.2 ℃ 순으로 나타났다. 포그시스템을 운용했을 때 온실내부의 습도 차이는 공기유동팬과 포그시스템을 동시 운용했을 때와 10.3 % 높았으며 공기유동팬을 운용했을 때와는 14.1% 높게 나타났다. 이와 같은 결과는 외부기상과 온실 내부 환경변화를 고려한 최적화 된 공기유동팬 및 포그시스템을 운용하면 제습 및 증발효율을 높일 수 있을것으로 사료된다.

가축분뇨 처리시설의 폐열 활용 정책 제시

임류갑(Ryugap Lim),강태경(Tae Gyoung Kang),박민정(Min Jung Park),손진관(Jinkwan Son),오성식(Sungsik Oh) 대한환경공학회 2021 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.11