농지범용화를 위한 지하배수 시스템 설계 및 적용

김성필 ( Seongpil Kim ),이준구 ( Joongu Lee ),김명원 ( Meyongwon Kim ),배승종 ( Seungjong Bae ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

지금까지 농업생산기반정비는 주로 쌀 자급기반 확충 차원에서 논 위주로 이루어져 쌀의 자급기반, 기계화 영농기반 등은 어느 정도 마련되었으나, 밭의 경우 미흡한 기반정비, 낮은 수준의 기계화 등의 문제가 남아 있는 상황이다. 또한 논에서 밭작물 재배 비율이 1990년 7.7%에서 2000년 8.2%, 2010년 9.9%, 2012년 13%로 꾸준히 증대되고 있어 기술적 대응의 필요성이 커지고 있다. 이러한 관점에서 논으로 사용되는 농지를 밭으로 활용하고 다시 논으로 환원할 수 있는 농지의 범용화에 대한 관심과 요구가 증대되고 있는 실정이다. 또한 쌀 수입량과 생산량이 수요를 초과하여 쌀이 남는 현실과 쌀을 제외한 작물의 자급율 증대라는 요구와 맞물려 농지의 범용적 활용과 관련된 기술의 확보 및 실용화에 대한 필요성이 증대되고 있다. 토양특성이 논과 밭에 대해 모두 양호하고 관련된 생산기반 시설이 구축된 농지의 경우 특별한 기술 또는 시설이 없이 논과 밭으로 활용될 수 있다. 그러나 논에서 생산되는 주곡인 쌀의 안정적 확보 측면에서 이러한 논의 경우에는 지속적으로 쌀생산지로 확보해 둘 필요가 있다. 따라서 이러한 우량농지를 제외한 논에서 쌀을 제외한 타작물을 재배하기 위해서는 농지의 생산기반 연건, 토양특성, 인근의 주요 생산작물 등 다양한 여건을 고려하여 범용화 사업을 수행할 필요가 있다. 본 연구에서는 농지범용화를 위해 필요한 많은 기술 및 시설 중에서 배수가 불량한 농지에서 우선적으로 고려되는 주요 시설은 지하암거배수 시스템 설계와 관련된 주요 변수와 이를 이용한 설계기법에 대하여 제시하고, 암거배수 시스템이 적용된 농지에서 지하수위 및 토양수분의 모니터링 결과를 제시하였다. 먼저, 지하배수 암거의 설계와 관련된 기법과 각 변수의 산정방법을 검토하였다. 설계 시 주요 항목으로 계획지하수위, 암거의 매설간격 및 매설깊이, 암거의 관경 및 기울기를 검토하였고 설계시 필요한 변수로 단위계획배수량, 지하수위, 투수계수, 유효간극률, 암거의 유효반경 등을 제시하고 각 변수의 산정방법과 검토사항을 제시하였다. 그리고 지하배수암거를 시공한 시험포를 운영하면서 지하배수에 따른 농지의 토양수분 및 지하수위 변화를 모니터링하여 시설의 효과를 검증하였다.

공항철도㈜ 역무원의 직무만족도 향상을 위한 교대제 개선 방안 연구

김성필(Seongpil Kim ),김충수(Chung Soo Kim),문동욱(Dong-Uk Moon) 한국철도학회 2017 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2017 No.05

우리나라의 노동시간은 2003년도 근로기준법의 개정으로 주 40시간제가 시행되어 각 회사마다 이를 바탕으로 여러 가지 형태의 교대근무제를 시행하고 있다. 대부분의 철도운영기관의 역무분야에서는 3조2교대제의 형태로 운영하고 있으며, 이 근무형태는 월 182시간을 넘게 근무하도록 되어 있어 효율적이지 못하다는 의견들이 많다. 따라서 본 연구는 공항철도㈜에서 운영하였던 역무원의 교대근무제도를 바탕으로 교대근무형태별 특징에 대해서 살펴보고, 3조2교대제 직원과 4조2교대제 직원을 대상으로 설문조사를 통해 직무만족도를 실증분석하고, 두 교대제의 비용분석을 함으로써 보다 효율적이면서 직무만족도를 향상시킬 수 있는 근무체계를 제시하고자 한다. In accordance with the revision of the Labor Standards Act(Law) in 2003, the hours of labor in Korea are 40 hours a week. Based on this, each company is implementing their own shift duty system. However, most of the railway companies are operating in the 3-2 type of the shift duty system. This type of work is subject to work more than 182 hours per month. So, this study examined the legal elements of working hours. Based on the shift of staff working on the AREX Company, I look at the characteristics of various shift duty types. Also, I do demonstration analysis of the job satisfaction rate through a survey of employees who work on alternate shifts, and it includes cost analysis for two types. Through the results of this study, I would like to present a work system that allows us to improve efficiency and improved employee satisfaction.

농지범용화를 위한 지하배수 시스템 적용 시험포 조성 및 모니터링

김성필 ( Seongpil Kim ),배승종 ( Seungjong Bae ),은상규 ( Sangkyu Eun ),김수진 ( Soojin Kim ),이준구 ( Joongu Lee ),허준 ( Joon Heo ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

현재 쌀 수입량과 생산량이 수요를 초과하여 쌀이 남는 현실과 쌀을 제외한 작물의 자급율 증대라는 요구와 맞물려 농지의 범용적 활용과 관련된 기술의 확보 및 실용화에 대한 필요성이 증대되고 있다. 하지만 현재까지 농업생산기반정비는 주로 쌀 자급기반 확충 차원에서 논 위주로 이루어져 쌀의 자급기반, 기계화 영농기반 등은 어느 정도 마련되었으나, 밭의 경우 미흡한 기반정비, 낮은 수준의 기계화 등의 문제가 남아 있는 상황이다. 또한 논에서 밭작물 재배 비율이 꾸준히 증대되고 있어 기술적 대응의 필요성이 커지고 있다. 이러한 관점에서 논으로 사용되는 농지를 밭으로 활용하고 다시 논으로 환원할 수 있는 농지의 범용화에 대한 관심과 요구가 증대되고 있는 실정이며, 관련한 연구 또한 지속적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 농지범용화를 위해 필요한 많은 기술 및 시설 중에서 배수가 불량한 농지에서 우선적으로 고려되는 주요 시설인 지하배수암거 시스템 설계와 관련된 주요 변수와 이를 이용한 설계기법에 대하여 제시하고, 시험포를 선정하고 설계된 배수암거 시설의 실증적 연구를 위한 시험포 구축과정을 제시하였다. 농지범용화의 설계는 지표 및 지하배수와 지하관개의 설계로, 기본적으로 지표에서 유출·입되는 수량(Rain fall, evapotranspiration)과 지하시설을 통한 유출·입되는 수량(Irrigation, Drainage)과의 관계에서 적정한 지하수위 또는 토양함수량을 확보하기 위한 지하시설의 심도와 간격을 결정하는 문제로 요약할 수 있다. 본 연구에서 지하배수 암거의 설계는 부정류방정식을 활용하였고 기타 시설의 배치 및 구상은 농업생산기반정비사업계획 설계기준(배수편)을 준용하였다. 먼저, 지하배수 암거의 설계와 관련된 기법과 각 변수의 산정방법을 검토하였다. 설계 시 주요 항목으로 계획지하수위, 암거의 매설간격 및 매설깊이, 암거의 관경 및 기울기를 검토하였고 설계시 필요한 변수로 단위계획배수량, 지하수위, 투수계수, 유효간극률, 암거의 유효반경 등을 제시하고 각 변수의 산정방법과 검토사항을 제시하였다. 그리고 지하 배수암거를 시공한 시험포를 운영하면서 지하배수에 따른 농지의 토양수분 및 지하수위 변화를 모니터링하여 시설의 효과를 검증하였다. 또한 향후 시뮬레이션 및 지속적인 연구를 위해 토양수분 시뮬레이션 도구인 DRAINMOD의 예측결과와 비교하여 결과를 제시하였다.

물류창고의 적재전략이 입․출고 물류 운영에 미치는 영향 분석: 가전제품 제조사 사례 연구

김성필(Seongpil Kim),이태훈(Taehoon Lee) 한국SCM학회 2020 한국SCM학회지 Vol.20 No.3

Inbound and outbound logistics in warehouse operation has an impact on supply chain performance. In this study, the purpose is to analyze the effects of storage policies of a warehouse on inbound and outbound logistics. We define five storage policies for the warehouse that responds to 60 SKU refrigerator products produced at the production line. The warehouse operates two docks by separating the inbound and outbound in order to carry out the inbound and outbound at the same time. We develop a discrete-event simulation model to compare the performance among storage policies. Also, we use simulation to analyze the effect of storage policy on forklift working time and truck waiting time. As a result of simulation experiments, we confirmed that the storage policies could improve the truck waiting time on inbound and outbound logistics. Future research would aim to analyze the effect of warehouse inbound and outbound logistics on the supply chain.

범용농지에서 토양수분 제어를 위한 스마트 관개 시나리오 구축

김성필 ( Seongpil Kim ),배승종 ( Seungjong Bae ),장민원 ( Minwon Jang ),김수진 ( Soojin Kim ),허준 ( Joon Heo ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

쌀을 제외한 타 작물의 자급률을 증가시키기 위해서는 논의 범용농지화가 필수적이며, 해당 농지의 생산성을 향상시키기 위해서는 기존 논토양에서 밭작물을 재배 시 자주 발생하는 습해의 제어가 필수적이다. 전반적인 농지면적의 변화 양상과 농업 노동인구의 고령화에 따른 농업 경쟁력의 약화 맟 농가소득 정체 그리고 농업에 큰 영향을 미치는 한반도 기상 이변 등의 문제점을 타개하기 위한 노력의 일환으로 Information & Communication Technology(ICT) 기반 스마트 농업 기술 도입이 추진되고 있다. 비록 농업+ICT 융합 기술은 타 산업보다 아직 초보적인 단계에 머물러 있지만, 최근 가장 활발한 연구개발이 추진되고 있는 분야는 스마트팜으로 볼 수 있다. ICT 융합과 관련한 스마트팜 연구개발은 시설원예를 중심으로 농림축산식품부와 산업통상자원부, 농촌진흥청이 주도하고 주로 자동제어와 환경위치정보, 생육정보 등을 중심으로 진행되고 있으나 국내 스마트팜 관련 기술수준은 최고 기술보유국 대비 70% 수준으로 기술적 차이는 약 6년 내외로 나타나고 있다. 농산물 유통 등에서도 ICT를 접목한 시업이 확대 추진 중이나 아직 초기단계로 현장 활용도가 낮은 상황으로 평가되고 있고, 최적생육 모델 등의 알고리즘은 연구 추진 중으로 현장에서 활용은 아직 미미한 실정이다. 본 연구에서는 농지범용화 대상지에서 토양수분의 최적 제어를 위한 시나리오와 제어 프로그램을 구축하였다. 제어프로그램은 포장용수량, 영구위조점, 기준토양수분 등 토양정보와 작물의 종류, 재비기간 및 근군역높이 등 작물의 정보를 고려하도록 하였다. 또한 본 연구에서는 5일 이내에 강우 예보가 있는 경우 관개일과 관개량을 조절하기 위하여 기상예보자료를 이용하도록 하였다. 프로그램은 지속적으로 현재일 기준으로 이전 5일간의 평균 소비수량을 적용하여 토양수분을 모의하고 관개일과 관개량을 계산하도록 하였으며 강우예측자료와 비교하여 최종적으로 관개여부와 관개시간을 도출하도록 하였다. 본 연구에서 구축된 시스템은 시험포에 적용하여 향후 모니터링 및 적용성을 검증할 계획이다.

범용농지에서 토양수분제어 시나리오 구축

김성필 ( Seongpil Kim ),배승종 ( Seungjong Bae ),은상규 ( Sangkyu Eun ),김수진 ( Soojin Kim ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

2014년 국내의 농경지 면적은 1,691천ha 이며, 이중 논이 934천ha, 밭이 757천ha를 차지하고 있다. 논의 면적은 1990년까지 증가하다가 이후 지속적으로 감소하는 추세이며 반대로 밭 면적은 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 전체적으로 경지면적이 감소하는 중에서 1990년 이후 밭 면적이 증가하고 채소 및 과수 경지면적이 유지되고 있는 것은 상대적으로 논에 비하여 밭에서 보다 많은 소득이 발생하고 있기 때문으로 보인다. 논에서 밭작물의 재배는 쌀의 과잉과 농가의 소득보전 등 많은 이유로 정부 등에서 지원하고 장려하는 사업이며 농지범용화 사업의 필요성이 제기되고 있다. 우리나라 농업 인구의 감소 및 고령화추세는 뚜렷하여 ‘2014년 농림어업조사 결과’에 따르면 농가 고령화율은 2014년 12월 기준 39.1%로 전년보다 1.8 %포인트 높아졌다. 고령화율은 2010년 31.8 %에서 매년 2 % 포인트 가량씩 빠르게 높아지고 있고 전체 인구 고령화율(12.7 %)의 3배를 넘는 수치이다. 농가 경영주 평균연령도 2014년 66.5세며, 고령인구 기준인 65세를 넘어선 2013년보다 1.1세 높아져서 농가 경영주의 39.7 %는 70세 이상, 60대 29.5 %, 50대 22.5 % 등 이다. 논에서의 밭작물 재배시 토양수분의 스마트 제어는 생산성 향상 뿐만 아니라 농업인구의 고령화에 대비한 주요한 수단이 될 것으로 기대된다. 본 연구에서는 ICT 기술을 융합하여 농지범용화를 위해 논에서 밭작물을 재배하는 경우에 있어서 적용할 수 있는 스마트 토양수분 제어기술의 기초적 연구로 토양수분을 제어하기 위한 시나리오를 구축하는 연구이다. 먼저 대상 농지의 토양특성을 고려하여 관개의 시작점과 종료점이 되는 토양수분의 범위를 결정하여야 하며, 최적 토양수분범위 내에서 토양수분을 제어하기 위해서 1회 관개시간을 결정하여야 한다. 본 연구에서는 시험 운영 중인 시험포의 토양함수특성(Soil water characteristics)을 결정하였으며, 자동제어가 되지 않는 관행적인 관개에서 토양수분의 범위를 모니터링하였다. 모니터링 결과를 이용하여 토양수분 제어를 위한 관개시점과 관개시간을 결정하였다. 이러한 과정을 토양수분제어를 위한 시나리오로 제시하여 향후 범용농지에서 토양수분제어 시스템에 활용하고자 한다.

GPS/INS/기입고도계를 결합한 고도 결정 시스템 개발

김성필(Seongpil Kim),유창선(Chang-sun Yoo),Oleg S. Salychev,김응태(Eung Tai Kim) 한국항공우주학회 2005 韓國航空宇宙學會誌 Vol.33 No.6

본 논문에서는 GPS/INS/기압고도계를 결합한 고도 항법 알고리즘과 이를 구현한 실험 결과를 소개한다. 실험 결과의 분석을 통해 제안된 알고리즘이 무인항공기 비행제어 시스템에 적합한, 연속적이며 고도 변화에 민감한 고도 정보를 제공할 수 있음을 확인한다. 그리고 기존의 INS/기압고도계를 결합한 고도 항법 시스템의 경우 2차, 3차 구조 모두 본질적으로 상보 필터(complementary filter)의 형태를 가지기 때문에 기압고도계의 오차를 보상할 수 없는데, 제안된 알고리즘은 이러한 단점을 개선하는 구조로 구성되어 있음을 보인다. This paper introduces an altitude determination algorithm using GPS/INS/Baroaltimeter and evaluates the algorithm by real field tests. The test results show that the proposed method can determine the altitude of an aircraft continuously and sensitively. Therefore, it is appropriate to be used as an altimeter for a flight control system, especially for the automatic take-off and landing. In addition, it is shown that the second and the third baro-inertial vertical channel damping methods are essentially complementary filters while the proposed scheme improves these complementary filters.

농지범용화를 위한 토양수분 제어시스템 구축 및 적용성 분석

배승종 ( Seongpil Kim ),김성필 ( Seungjong Bae ),은상규 ( Sangkyu Eun ),김수진 ( Soojin Kim ),허준 ( Joon Heo ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

2014년 국내의 농경지는 전체 국토면적 10,028천ha 중 약 16.8%인 1,691천ha를 차지하며 나머지는 산림이 6.369천ha로 63.5%를 차지하며 나머지 기타 면적이 1,968천ha를 차지하고 있다. 이중 논이 934천ha, 밭이 757천ha를 차지하고 있다. 국토면적은 간척사업 등으로 꾸준하게 증가하였으나 국토 중 농경지의 비율은 지속적으로 감소하고 있는 추세이다. 전체적으로 경지면적이 감소하는 중에서 1990년 이후 밭 면적이 증가하고 채소 및 과수 경지면적이 유지되고 있는 것은 상대적으로 논에 비하여 밭에서 보다 많은 소득이 발생하고 있기 때문으로 보인다. 한편, 우리나라의 쌀을 제외한 타작물의 자급률은 2010년 이후 5%대로 급격히 떨어지고 있다. 쌀을 제외한 타 작물의 자급률을 증가시키기 위해서는 논의 범용농지화가 필수적이며, 해당 농지의 생산성을 향상시키기 위해서는 기존 논토양에서 밭작물을 재배 시 자주 발생하는 습해의 제어가 필수적이다. 일본의 경우 농지를 논과 밭으로 자유롭게 사용할 수 있는 의미로 범용농지 기술을 개발하고 활용하고 있는데 현재 전체 논 면적 247만 ha 중 2012년 기준 107만 ha가 범용농지로 조성되었다. 일본의 농지 범용화 기술은 작부체계의 유사성으로 국내에서 활용에 대한 시사점이 큰 기술로 논과 밭으로 사용할 경우 관개 및 배수의 조절기술로 요약할 수 있으며 대표적으로 FOEAS 시스템을 들 수 있다. FOEAS는 배수불량에 따른 피해를 방지하기 위하여 지하배수 및 지하관개기술을 결합한 시스템이다. 전반적인 농지면적의 변화양상과 농업 노동인구의 고령화에 따른 농업 경쟁력의 약화 및 농가소득 정체 그리고 농업에 큰 영향을 미치는 한반도 기상 이변 등의 문제점을 타개하기 위한 노력의 일환으로 Information & Communication Technology(ICT) 기반 스마트 농업 기술 도입이 추진되고 있다. 본 연구에서는 농지범용화를 위해 필요한 많은 기술 및 시설 중에서 배수가 불량한 농지에서 우선적으로 고려되는 주요 시설인 지하배수암거 시스템과 스프링클러를 이용한 관개를 위한 스마트 토양수분 제어시스템을 구축하였다. 토양수분 제어를 위한 관개 및 배수 시나리오를 적용한 하드웨어 및 소프트웨어를 개발하고 시험포에 적용한 결과를 제시하였다. 경험적으로 수행하던 관개 및 배수에 대비한 스마트 토양수분제어의 결과와 작물수확량(감자)의 비교를 통하여 시스템의 적용성을 고찰하였다.

보행훈련기기의 개발을 위한 사용성 평가 연구

김형식(Hyeongsic Kim),구도훈(Dohoon Koo),은선덕(Seondeok Eun),송원경(Won-Kyung song),김성필(SeongPil Kim),김호진(Hogene Kim) 한국HCI학회 2016 한국HCI학회 학술대회 Vol.2016 No.1

생육시기별 관개용수 염도수준이 벼 생육에 미치는 영향

김학관 ( Hakkwan Kim ),김성필 ( Seongpil Kim ),이동학 ( Donghak Lee ),최선화 ( Sunhwa Choi ),엄한용 ( Hanyong Um ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

농업용수로서 적합한지를 결정하는 중요한 수질 항목인 염분은 작물의 생육을 저해하거나, 말라 죽게 하는 요소이다. 높은 염분은 토양수분포텐셜을 낮추어 작물이 수분과 영양분을 흡수하기 어렵게 만듦으로써 작물의 생산성을 저하시키기 때문에 1950년대부터 농업용수 수질의 적합성을 판단하는 가장 중요한 항목으로 사용되고 있다. 관개용수의 염도는 벼를 포함한 작물의 생산성에 영향을 미치며, 국내에서는 시설재배지에서 작물이 염류 장해를 받지 않는 기준으로 토양 전기전도도를 2.0 dS/m미만으로 정하고 있으며, 국제연합 식량농업기구(FAO, 1985)는 포화추출에 의한 토양의 염류농도(ECe)와 관개수의 염류농도(ECw)로 작물별 토양의 안전사용농도 가이드라인을 제시하였다. 우리나라 농업용수의 수질기준은 3가지 법에서 각기 다른 기준을 적용하고 있다. 하천수는 환경정책기본법 시행령에서 ‘약간나쁨(4급)’ 등급을 농업용수로 사용할 수 있다고 하였으며, 호소수의 경우도 동 시행령에서’약간나쁨(4급)’ 등급을 농업용수로 사용할 수 있다고 하고 있다. 또한 지하수는 지하수의 수질보전 등에 관한 규칙 제11조 ‘지하수 수질기준’에 따라 농업용수의 수질기준을 설정해 두고 있다. 이렇듯 현행법상 수원별로 법령이 다름으로 인해 농업용수의 수질기준 항목 및 기준치가 서로 상이하며, 농업용수 수질기준이 관개용수로서의 기준이 아니라 수원관리의 목적으로 설정된 기준으로 농업용수 수질분쟁 등과 관련된 다수 민원발생의 소지가 있는 것이 현실이다. 또한 우리나라의 간척지 중 약 81.0%는 논으로 사용되고 염해논이 약 21.9%가 존재하는 것으로 파악된다. 이상에서 살펴본 바와 같이 논벼 포함한 작물의 생육은 염도에 따라 영향을 받으며 국내의 경우 간척지에서의 논농업 비중이 높으며 담수호 및 해수의 유입으로 인한 염해 발생도 또한 높으며 가뭄으로 인한 염해의 영향 또한 지속적으로 발생하는 실정이다. 본 연구에서는 논벼의 생육에 영향을 미치는 관개용수의 염도수준에 대한 실험을 수행하였다. 실험의 주목적은 생육기간 전체에 대한 관개용수의 염도수준이 아닌 이앙기-활착기-유수형성기-수잉기-출수기-등숙기로 이어지는 생육단계별 관개용수의 염도수준이 논벼의 생육이 미치는 영향을 평가하여 관개용수의 일시적 염도수준의 변화로 인해 발생하는 문제에 대처할 수 있는 자료를 제시하고자 하였다.