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이상윤 ( Sang-yoon Lee ),박효제 ( Hyo-je Park ),한철우 ( Cheol-woo Han ),이승윤 ( Seung-yun Lee ),권기영 ( Giyoung Kweon ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
최근 국내 소비자들의 안전한 음식과 환경문제에 대한 관심이 높아지면서 재배작물과 경작지 토양의 물리 · 화학적 특성 등에 맞추어 적정 시비 및 재배관리를 적용하는 정밀농업이 시도되고 있다. 정밀농업은 농약 및 비료 등의 양을 적절하게 사용하여 생산 비용을 절감할 수 있으며, 과다사용을 막아 환경오염을 줄일 수 있다. 현재 토양의 수분, EC, pH등과 같은 항목은 신속하고 간단하게 분석이 가능하지만 토양의 필수 원소인 N, P, K 성분을 분석하는 제품은 상용화 되지 않았거나 가격이 비싸 일반 농가에서는 사용이 어렵다. 특히, 토양의 인을 현장에서 분석하기 위한 연구가 많이 수행되고 있으나 실제로 현장에서 사용되는 경우 또한 없는 상황이다. 일반적으로 토양에 포함되어 있는 인을 측정하기 위해서 많은 실험실에서는 이화학적 분석법을 사용하고 있다. 하지만 이 분석법은 오랜 시간과 전문적인 인력이 필요하며 주변 환경변화에 민감하여 실시간으로 분석하기에는 어렵다고 한다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 실시간으로 토양의 인을 분석하기 위해 반자동 분석시스템을 제작하고 이를 검증하고자 하였다. 이전 연구에서 현장 토양을 이용한 신속측정법의 가능성(R<sup>2</sup>>0.7)을 확인하여 이 분석법을 바탕으로 반자동 분석시스템을 제작하였고 표준결과 값의 약 70% 이상의 수준을 목표로 하였다. 진주 지역의 현장 토양 20개 샘플과 반자동 침출 장치, 여과 장치, 발색 장치 그리고 통합 반자동 시스템을 이용하여 분석한 후 표준 분석 결과와 비교하였을 때 R<sup>2</sup> 값이 각각 0.985, 0.817, 0.893, 0.837로 약70% 이상의 수준을 달성하였다. 추후, 반자동 토양 인 신속측정시스템을 완전 자동화 시스템으로 개발하고 주행 장치를 부착시켜 현장에서 실시간으로 원하는 위치의 인을 측정 할 수 있을 것으로 판단된다.
이상윤 ( Sang-yoon Lee ),박효제 ( Hyo-je Park ),한철우 ( Cheol-woo Han ),홍영기 ( Young-gi Hong ),권기영 ( Giyoung Kweon ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
농경지마다의 지형적 특징, 토양 유형과 토양의 물리, 화학적 특성 등을 파악하고 주기적으로 성분 변이를 모니터링 하여 적합한 비료 시비와 재배관리를 적용할 수 있는 정밀농업이 확대되고있다. 하지만 다수확 작물 품종의 육성 및 집약 농업의 규모화에 따른 화학 비료와 유기질 비료의 과다 투입으로 질소와 인 등 영양 물질이 토양에 과량 축적되고 있으며, 축적된 인은 토양 침식이 일어날 경우 입자에 흡착된 상태로 주변 수계로 유입되어 부영양화를 야기 시킬 수 있다. 최근에는 친환경농업 및 유기농업에 대한 관심이 많아지면서 축분퇴비 등 유기질 비료의 사용량이 많아지고 있지만 토양에 대한 정밀한 검정 없이 유기질 비료를 투입함으로써 토양 인의 축적을 가중시키고 있다. 토양의 특성을 측정하는 기존의 분석법은 분석 대상 물질의 종류와 양을 보다 정확하게 측정하지만 전처리과정, 많은 분석 항목과 시료의 수에 따라 장시간, 고비용, 숙련된 인력을 필요로 한다. 이전 연구에서는 토양을 분석하는 방법 중 하나인 비색법(Lancaster법)을 보다 신속하게 측정할수 있는 CRL(Combined Rapid Lancaster)법을 개발하였다. CRL법을 이용하여 전처리가 된 토양을 분석했을 때 표준결과의 70% 이상의 수준을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 분석 시간을 줄이고 각 농경지의 인 수준을 실시간으로 확인 할 수 있도록 하기위해 전처리과정을 거치지 않은 현장 토양의 인을 CRL분석법으로 측정하였다. 표준결과 값의 약70% 이상의 수준을 목표로 하였고 수분과 EC(Electronic conductivity) 값을 측정하여 보정해줌으로써 보다 정확한 측정값을 얻고자 하였다. 안동, 예천, 밀양, 진주 지역의 토양을 분석한 결과 R<sup>2</sup>값이 각각 0.778, 0.7102, 0.7224, 0.737로 표준결과와 비교했을 때 약 70% 이상의 수준을 확인할수 있었고 수분과 EC를 보정했을 때는 각 지역별 R<sup>2</sup>값이 0.8271, 0.7522, 0.7452, 0.7619로 좀 더 나은 결과를 얻을 수 있었다.
균일 시비를 위한 입제 비료 살포기의 원판 위 입자 거동 분석
한철우 ( Han Cheol Woo ),이상윤 ( Lee Sang Yoon ),박효제 ( Park Hyo Je ),홍영기 ( Hong Young Ki ),김대철 ( Kim Dae Cheol ),권기영 ( Kweon Giyoung ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
최근 국내의 소비자들은 가격이 비싸더라도 안전하고 높은 품질의 농산물에 대한 선호도가 높아지고 있다. 높은 품질 농산물 생산 및 환경오염을 줄이기 위해서 농자재의 과잉투입 문제를 해결하는 것이 필수적이며 이에 따라 변량시비에 관한 연구가 수행되고 있다. 변량시비용으로 널리 사용되는 원판식 입제 살포기의 경우 시비량이 변화함에 따라 살포패턴이 변화하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 시비량 변화에 따른 살포패턴 변화 요인을 찾기 위하여 이산 요소 모델링과 고속카메라 촬영을 통하여 살포기 원판 위에서의 입자거동을 분석하였다. 그 결과, 시비량이 증가함에 따라 비료 입자량이 증가하여 출구방향 조절장치의 출구 시작지점에서 빠져나가지 않고 원판위에서 회전방향으로 더 많이 이동되어 살포되므로 살포패턴에 변화를 가져오는 것으로 파악되었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 회전원판 위에 내부날개를 설치하여 비료입자를 원심력에 의해 출구방향 조절장치의 벽 쪽으로 강제 이동하도록 장치를 개선하여 원판 위 입자거동을 분석하였다. 그 결과, 투입되는 모든 비료입자가 출구방향 조절장치의 벽 쪽으로 이동하여 회전하다가 조절장치의 출구 시작 부분에서 빠져나가는 것으로 나타나 시비량의 변화에 따른 살포패턴의 변이가 줄어들 것으로 판단되었다. 차후, 균일한 살포패턴을 만들기 위해서 내부날개를 설치한 원판식 입제 살포기를 이용하여 다양한 시비조건에 따른 살포패턴 데이터를 수집 및 분석 하고자 한다.