생태계 교란식물 사멸을 위한 QRD Microwave 장치 탑제용 작업기 개발(1)

김진현 ( J. H. Kim ),김기동 ( K. D. Kim ),홍선희 ( S. H. Hong ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

생태계를 교란하는 외래종 식물은 가시박, 돼지풀, 단풍잎 돼지물, 미국쑥부쟁이, 도깨비가지, 가시상추 등이 있으며 우리나라의 전역에 서식되어 토종 식물을 위협하고 있는 실정이다. 외래종 식물은 씨앗으로 번식하는 일년초와 뿌리로 번식하는 다년초로 구별된다. 본 연구에서는 씨앗으로 번식하는 일련초의 경우 씨앗을 사멸하는 물리적인 방법이 가장 좋으나 아직 실용적으로 사용되는 방법은 미약한 실정이다. 본 연구에서는 QRD(Quadratic Residue Diffusor) Microwave 장치를 이용하여 일년생 외래종 씨앗을 사멸할 때, 장치를 탑제하고 동시에 장치 내부로 토양을 이송하는 자주형 사멸기를 개발하고자 하였다. 사멸기의 프레임의 구조는 궤도륜 외폭을 1392mm, 내부 휠 간격은 1032mm, 귀도륜 길이 1780mm, 높이 1350mm로 설계, 제작하였다. 엔진은 34ps의 수냉식 디젤엔진(자연흡기 DV12V)을 사용하였고, 구동에 사용될 동력을 17ps, 작업부에 사용할 동력을 17ps으로 배분하였다. 엔진의 컨트롤은 디젤 전용 엔진 컨트롤러와 엔진회전계(RPM Meter), Temp., 예열 및 시동장치 부착하였다. 유압 시스템은 유압펌프(2 Set, 11cc/rev)와 유압밸브(DC 12V Solenoid valve 2 Set/ 비상용 매뉴얼 레버혼용), 유압유 탱크(80 리터용 2 Set) Suction filter, Return filter, 유압전용 Radiator(엔진 전면 부착 방식)을 적용하였다. 사멸기의 토양 이송능력은 1차 실험결과 사멸기 주행속도를 0.35m/sec(14m/40sec), 토양의 파쇄기의 깊이와 회전수는 각각 100∼120mm, 700∼800rpm, 토양의 굴취 깊이는 100mm, 회전수는 700∼800rpm로 설정하였을 때, 이송용량은 2800㎤/s로 나타났다. 이송용량의 산출은 폭(cm)×깊이(cm)×속도(cm/s)×효율(0.5)×밀도률(0.3)=100×10×35×0.4×0.2=2800㎤/s이었다. 이때 이송용량의 결정은 궁극적으로 QRD Microwave 장치의 사멸성능에 좌우되므로 현재 상태에서는 많은 량을 이송할 수 있도록 설계하고자 하였다. 이송용량은 사멸기의 주행속도에 따라 달라지므로 2차 실험에서는 주행속도를 0.2/sec(14m/70sec)로 수정하였다. 파쇄기 회전수 및 깊이는 350∼400rpm(경운기 180rpm, 트랙터 350rpm), 토양 깊이는 100∼120mm로 하여 파쇄기의 회전수를 약 50% 줄임에 따라 이송용량이 5600㎤/s까지 높였다. 이송용량의 산출은 폭(cm)×깊이(cm)×속도(cm/s)×효율(0.7)×밀도률(0.4)=100×10×20×0.7×0.4=5600㎤/s이었다. 이송벨트의 이송 속도는 1차와 2차 모두 10cm/sec로 고정하였다. 외래종 씨앗이 번식되는 현장은 토양이 지형에 따라 불균일하거나 자갈 등이 있을 수도 있어 일률적이지 않다. 그러나 씨앗이 대체로 표토인 100mm 이내에 대부분 생존하고 있어 토양을 파쇄하고 이송벨트로 이송하기 위해 중간에 굴취부분을 사용하였다. 1차 실험의 결과에서는 파쇄부와 굴취부의 의 회전속도와 주행부의 속도를 높인 결과 이송용량을 2800㎤/s로 나타났다. 그러나 QRD Microwave의 사멸 능력에 따라 토양의 량을 높일 필요가 있어 2차 실험에서는 주행속도와 파쇄부의 회전속도, 굴취부의 회전속도를 조절하여 최대 5600㎤/s까지 높일 수 있었다. 향후 연구에서는 토양의 흩어짐을 줄일 수 있는 작업기의 보조 장치 및 이송능력의 안정화를 위해 장치의 수정과 개선이 요구되었다. 1. 限部淳一郞. 振動切削. 基礎と應用. 實敎. 1979. (In Japan) 2. Hong J. P. 2018. 기계설계 이론과 실제. 교보문고. (In Korean) 2. Kim K. W., K. D. Kim, Y. M. Koo and K. J. Park. 2009. 농업기계설계. 문운당. (In Korean) 3. Jang D. I. 2010. 농업기계설계Ⅱ. 도서출판 씨아이알. (In Korean)

스크류 축이 보강된 경량식혈기 개발

김진현 ( J. H. Kim ),김기동 ( K. D. Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

모터와 스크류를 이용한 경량 식혈기를 처음으로 개발함에 따라 실제 산림의 식재 시험에서 발생될 수 있는 것은 감속기와 스크류의 연결부분의 파괴이다. 이 감속기 축의 파괴는 토양내부의 큰 자갈로 인해 스크류가 낄 경우 식재봉을 좌우로 흔들게 되면 가장 취약한 부분인 스크류와 감속기의 연결부위에 가장 강한 모멘트가 걸리게 된다. 물론 작업자의 부주위가 원인이기도 하지만 감속기(K6G30C. Korea)의 축 지름이 8mm이므로 식재봉을 좌우로 흔들면 굽힘파괴가 일어날 가능성이 높다. 감속기의 축이 파괴가 되지 않게 하는 방법은 재료의 강도가 높은 새로운 감속기를 찾은 일과 기존 감속기의 축을 굽힘응력에 안전하게 대응할 수 있게 설계를 하는 방법이 있다. 본 연구에서는 전자에 대한 조사와 동시에 후자에 대한 설계와 제작을 수행하여 기 제작된 경량식혈기와 비교 분석하였다. 스크류 축의 굽힘응력에 대한 대응 방법으로 감속기 축의 보강방법은 감속기 축에 식재봉으로 부터 굽힘응력이 직접 전달되지 않게 하기 위해 모터 하우징의 하부 위치에 감속기 축을 감싸는 Radial Bearing을 결합하였다. 그리고 스크류의 축은 상단의 지름을 크게 키운 상태로 감속기의 축에 연결하는 방법으로 설계하였다. 이때 식혈봉으로 부터 걸리는 모멘트는 스크류의 상단 지름에 걸리게 되는데 상단부는 모터 하우징의 하단과 단단하게 결합함으로써 감속기축을 보호하게 되고 또한 감속기 축의 길이에서 Bearing과 스크류 상단부 큰 지름이 각각 반반씩 보호하는 형태로 설계하였다. 이와 같이 감속기의 축을 보강한 경우 종전의 식혈기보다 무게가 무거워지게 된다. 즉, 1차 식혈기 무게는 3.38kgf, 2차 시작기는 3.28kgf, 축 강도가 보강된 3차 시작기는 무게가 3.87kgf로 증가되었다. 따라서 종전보가 약 600g 증가되어 다소 무거운 느낌이 들었다. 여기서 리듐 폴리머 배터리와 가방의 무게 3.23kgf를 부가하면 1차, 2차, 3차 시작기의 무게는 각각 6.61kgf, 6.51kgf, 7.1kgf로 나타났다. 따라서 굽힘응력에 대한 보강의 방안으로 설계된 무게 과다가 현장 시험에서 작업자의 피로도 증가와 작업의 비효율성이 예상되어 포트묘의 현장 식재시에 이에 대한 평가를 수행하여 비교 분석할 예정이다.

마이크로컴퓨터에 의한 시설재배의 자동화에 관한 기초연구 (Ⅲ) - 양지붕형 하우스의 창 개방방법에 따른 온 · 습도의 변화 -

김진현,김철수,구건효,이기명 ( J . H . Kim,C . S . Kim,G . H . Koo,K . M . Lee ) 한국농업기계학회 1995 바이오시스템공학 Vol.20 No.2

작물생육 근권의 지중관수 최적 설계에 대한 연구

김진현 ( J. H. Kim ),김태욱 ( T. W. Kim ),김설하 ( S. H. Kim ),이황규 ( W. K. Lee ),엄덕호 ( D. H. Um ),이상훈 ( S. H. Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

지중관수의 근본적인 목적은 용수를 절감하고 수분이 작물의 뿌리에 충분히 공급하기 위함이다. 그러나 지중관수를 통하여 뿌리가 수분을 충분히 공급받았는지에 대해서는 토양을 파서 수분을 확인하기 전에는 알 수가 없다. 그래서 농민들은 비록 관수효율이 낮아도 지표면에 흥건히 공급하는 경향이 있다. 지표면 관수는 증발로 인해 약 30~40%의 수분이 소실되고 지표면 이외의 세근이 몰려있는 근권까지 공급하려면 더 많은 용수를 공급해야 가능하다. 지중관수는 여러 연구에서 용수의 절감과 수확의 증대 부분은 확인이 되었다. 그러나 동일한 용수를 공급하더라도 용수의 효율을 높이기 위해 단위시간당 얼마의 량을 공급하는 것이 적절한지에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 주된 이유는 토양의 물리성에 따라 표준화가 불가능하고 관수의 공급 방법과 데이터의 수집 등에서 오차가 늘 발생할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 미사질양토와 사질토에서 지중 30cm 내부에 4000cc를 2L/H, 4L/H, 8L/H의 Botton type 관수기를 통하여 공급하였을 때, 작물생육에 적용하기 가장 유리한 것은 2L/H라는 것을 확인하였다. 따라서 2L/H의 관수기에서 4000cc 이상 공급할 경우를 예측하여 재배작물(콩)의 생육시기별 근권에 가장 적합한 용수의 공급방법을 설계하였다. 콩의 생육시기는 뿌리가 수직으로 30~40cm 정도 성장하는 크기를 중심으로 설정하였다. 따라서 파종후 10일, 20일, 30일의 근권에 지중관수 용수의 공급을 설계하였다. 토양습윤 양상은 미사질양토와 사질토 모두 단위시간당 공급량이 작을수록 지표면 가까이 상승하므로 생육 초기와 중기까지 단위시간당 용수 공급량이 2L/H가 가장 유리하였다. 파종 후 10일에는 8000cc의 공급도 가능하였고, 20일에는 5000~6000cc, 30일 이후에는 4000cc의 용수가 공급되어도 충분할 것으로 판단되었다.

태양초 온실 자연건조를 위한 자동교반기계 개발(Ⅱ) - 시작기의 개발 및 성능시험 -

김진현 ( J. H. Kim ),하유신 ( Y. S. Ha ),김기동 ( K. D. Kim ),남상헌 ( S. H. Nam ),손철민 ( C. M. Son ),이기명 ( K. M. Lee ),황부원 ( B. W. Hwang ) 한국농업기계학회 2011 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.16 No.1

지중관수의 토양수분 확산에 대한 연구

김진현 ( J. H. Kim ),김태욱 ( T. W. Kim ),김설하 ( S. H. Kim ),이황규 ( W. K. Lee ),엄덕호 ( D. H. Um ),이상훈 ( S. H. Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

지중관수시 토양 내부의 수분확산에 사용한 토양은 미사질양토와 사질토이며, 미사질양토는 통일분류법상 명칭이 SW-SC(Well-graded sand with clay, silt loam)이며, 점토 섞인 입도양호한 모래를 말한다. 사질토는 통일분류법상 명칭에서 SP(Poorly graded sand)로 나타나 입도가 균일하지 않고 불량한 모래로 규정되었다. 지중관수시 토양내부의 수분이동은 토양의 공극, 물리성, 토양경도, 유기물함량, 함수비 등에 따라 크게 달라진다. 실제 노지에서 지중관수시 토양수분 확산을 구명하는 것은 매우 까다롭다. 노지에서는 강우에 의해 함수비가 높아지면 토양의 수분영역이 불확실해 지는 경향이 있다. 지중의 수분 이동에 가장 큰 영향을 미치는 것은 토층이며, 토층의 파괴없이 수분의 이동을 측정하는 방법은 지중관수이후 최종 습윤양상을 찾아 수분의 공급량에 따른 습윤이론을 구명하는 것이 그나마 비교적 정확하다고 판단된다. 선행연구(김진현, 2005, 바이오시스템공학회지 30권 2호)에서는 Soil bin을 이용하여 토양의 내부에 온도센서를 매설하고 토양을 다진 후 수분을 공급한 실험에서는 공급수분의 체적보다 무려 6~7배 확산되었다. 토양 내부의 수분확산의 또 다른 영향은 초기함수비와 토양경도에 따라 크게 달라진다. 본 연구에서는 토양의 초기함수비가 낮고, 강우의 영향이 없는 Soil bin과 온실의 토양을 사용하였는데 장점은 최종습윤 영역이 잘 나타나는 점이며 경도에 영향을 받아 확산성은 다소 줄어드는 것으로 나타났다. 지중관수시 토양의 수분 확산을 완벽하게 구명하기는 불가능하다. 실험에서 대표할 수 있는 토양의 표준조건이 없을 뿐만 아니라 노지의 토양자체가 자연조건에 따라 큰 차이를 나타내기 때문이다. 따라서 본 연구에서 사용한 토양과 실험의 조건에 제한된 상태에서 수행되었다.

QRD Microwave를 이용한 식물공장용 배지의 멸균 효과

김진현 ( J. H. Kim ),이근우 ( K. W. Lee ),이재현 ( J. H. Lee ),김경민 ( K. M. Kim ) 한국농업기계학회 2012 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.17 No.2

[가솔린엔진부문] 자동차 냉각시스템에 관한 실험적 연구

김진현(J.H. Kim),이해철(H.C. Lee),박종남(J.M. Park),이준서(J.S. Lee),차경옥(K.O. Cha) 한국자동차공학회 2001 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2001 No.11_1

There are a variety of cooling systems that can be used to accomplish this goal. Cooling is therefore normally achieved through a balance of ram and fan action. Coolant is used to cool the engine's radiator and turbocharger intercooler in order to provide suitable temperatures, which result in higher power, better fuel economy. improved emissions and extended engine life. Cooling is normally achieved through a balance of ram and fan action. More recently additional large heat loads have been imposed and fan size had to be increased. To reduce the associated increase in noise and to achieve a better match for engine-drive fans between the cooling air flow under ram conditions and the heat load generated by the engine, various means were devised to modulate the fan's output, or to decouple the fan from the engine. Present emphasis on improved fuel economy has created a new urgency to make cooling systems more compact and efficient.<br/> This paper studies the various conditions and analytic the heat exchanger's capabilities and cooling effectiveness for several air flow rates, based on a typical automotive engine.<br/>

Studies on the Destructible Surfactants(2)

김진현(J H Kim),하재웅(J H Ha),정노희(N H Jeong),남기대(K D Nam) 한국유화학회 1995 한국응용과학기술학회지 Vol.12 No.1

케탈이나 아세탈반응에 의하여 이루어진 1, 3-디옥솔란 고리가 산수용액 중에서 불안정해 쉽게 가수분해되는 성질을 이용하여 소수부로는 지방산의 탄화수소사슬을 친수부로는 소디움 카르복시산(Soap)을 도입하여 분해후 계면활성을 띠지 않는 분해성 계면활성제이다. 이 화합물의 수용액에 대한 표면장력은 31dyne/cm였고, 임계 미셀농도는 1.0×10⁻⁵mol/L이었다. 기포력은 비교적 좋지 않았으며, 유화력은 콩기름보다 벤젠에서 양호하였다. 또한 이 화합물의 산분해 특성을 1wt% 수용액과 벤젠 사이의 계면장력 변화에 의하여 측정한 결과 pH 1~4범위에서 약 300분 안에 모두 가수분해됨을 확인하였다. As the surfactants that were used in micellar reaction, emulsion polymerization and phase-transfer reaction etc. have the problems, the cleavable surfactant was converted to inactive compound after such as the reaction in the condition. Because 1, 3-dioxolane ring by ketal or acetal reactioc is lack of stability in acid condition, it is easily made to acid-hydrolysis. And cmc value of the surfactant is assumed 1.0×10⁻⁵mol/L and surface tension in cmc is 31 dyne/cm. Compared with other surfactant, this surfactant foam property is not better. But emulsion property was relatively good. According as acid-hydrolysis property was observed the interface tension change between aqueous solution and benzene by the variation of pH and time, this surfactant was made to hydrolysis within about 300minutes in pH 1~4. Therefore this surfactant is expected to be a good emulsifier that has the bad foam property and the acid-hydrolysis property in acid condition.

논문 : 생물생산시설 및 환경공학 ; 태양열을 이용한 시설재배 지중변온가온의 토양 온도특성 연구(3) -지중변온가온의 재배실용화 실증시험-

김진현 ( J. H. Kim ),김태욱 ( T. W. Kim ),송재관 ( J. K. Song ),나규동 ( K. D. Nah ),하유신 ( Y. S. Ha ),김태수 ( T. S. Kim ),김은태 ( E. T. Kim ) 한국농업기계학회 2011 바이오시스템공학 Vol.36 No.3

According to the result of the first report and the second report of this study, it was expected that soil heating in a protected cultivation in winter season would affect the initial growth and development of fruit. Based on the result of previous study, we compared height, leaf number, leaf area, fruit weight, crop growth rate (CGR), features and quantity of cucumber for 3 months after planting between the soil heating group and the non-heating group. The result were summarized as follows: The height, leaf number, leaf area and fruit weight of cucumber in the soil heating group were 12.5%, 14.6%, 21.4% and 22.8% higher, respectively, compared to those of cucumber in the non-heating group. Although both the soil heating group and the non-heating group similarly showed an increasing pattern in CGR after transplanting, the soil heating group showed the increased CGR by 12.1% compared to that of the non-heating group. The quantity of cucumber in the soil heating group was about 26% higher than that of the non-heating group. It is assumed that the activation of initial growth and development of fruit in the heating group resulted in the increase of quantity.