Transport Velocity of Perilla Grain on Oscillating Sieve in Elliptical Motion

방연규,김상헌 한국농업기계학회 2018 바이오시스템공학 Vol.43 No.3

Purpose: The objective of this study was to propose a formula for the theoretical grain mean transport velocities of an elliptically moving oscillator by modifying the grain mean transport velocity formula applied to linear motion and to compare the calculated values with the experimental values of grain mean transport velocity. Methods: The values of the throwing index (Kv) and the maximum horizontal velocities for various positions on the elliptical oscillator were obtained using kinematic analysis. To obtain the actual grain transport velocity, the mean transport velocities of perilla grains at six positions on the sieve surface were measured using a high-speed camera and compared with the theoretical values. The cam with an eccentric bearing on the oscillator was designed to be eccentric by 1.6 cm so that the lengths of the major axis of the elliptical motion were 3.2–3.6 cm. The material used in the experiments was perilla grain. Results: The experimental result was consistent with the theoretical value calculated using the proposed formula (R2 is 0.80). It is considered that the angle difference between the maximum accelerations in the directions vertical and horizontal to the sieve has as much influence on the grain mean transport velocity as the value of Kv itself. Conclusions: It was possible to theoretically obtain the grain mean transport velocities through a screening device in elliptical motion by modifying the formula of the grain mean transport velocities used in linear motion.

Factors Affecting Performance of Rotary Impact-Type Threshers for Sesame and Perilla Harvesting

방연규,김상헌,전현종 한국농업기계학회 2018 바이오시스템공학 Vol.43 No.3

Purpose: The purpose of this study was to analyze the performance factors of a rotary impact-type thresher to develop a sesame and perilla thresher, specifically to analyze the cut length of the stems and the threshing rates based on the relationship between the blade velocity and feeding speed. Methods: The materials were dried within a range of 12.3–13.0% to test the impact cut by bending. The cut lengths of the perilla and sesame stems were categorized in 6 ranges (~7.0, 7.1– 10.0, 10.1–13.0, 13.1–16.0, 16.1–20.0, 20.1– (cm)). For testing the cut length and threshing rate, the upward-rotating blade velocity was varied as 11.0 m/s, 13.5 m/s, and 22.3 m/s. Feeding speeds were changed from 0.1 m/s to 2.2 m/s by the inverter connected to the feed motor. The feed rate and threshing rates without cover-casing were evaluated with the factors of thresher testing. Results: The mean cut length of the stem decreased as the blade velocity increased and/or the feeding speed decreased. As the feed rate increased up to 17.5 g/s, the cut length distributions showed no significant difference. The threshing rate was 98.9% for sesame, and flexible according to the blade velocity and feeding speed of the perilla. Conclusion: Feeding material too fast could produce longer cut stem segments, therefore, a feeding speed less than 2.2 m/s is recommended. A blade velocity of 13.5 m/s is preferable for both sesame and perilla with regard to cut length and threshing rate.

참깨 탈곡기 선별장치의 선별특성에 관한 연구

방연규 ( Yeoun Gyu Pang ),김상헌 ( Sang Hun Kim ),김재원 ( Jae Won Kim ),전현종 ( Hyeon-jong Jun ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

최근 참깨 또는 들깨에 대한 국내수요가 증대되어 이들의 전용 탈곡기에 대한 필요성이 대두하였다. 이에 본 논문에서는 참깨의 물리적 특성을 고려한 기계적 그리고 공기역학적 선별특성을 연구하고 참깨 전용탈곡기의 선별부 제작에 필요한 요인을 분석하였다. 기계적 선별을 위한 요동체는 길이 70cm, 폭 18cm의 시브를 장착하였고 시브상에는 곡물 선별을 위한 루버형태의 개구부를 형성하였다. 요동체는 직선왕복운동을 하는 구조이고 진폭과 회전속도를 조절하여 시브상에서 참깨의 평균곡물이송속도를 6.0cm/s 가 되도록 하였다. 시브의 길이방향의 위치에 따른 곡물의 잔류율을 측정하기 위해 시브하단에 10개의 섹션을 갖춘 곡물수집기를 설치하였다. 공기역학적 선별특성을 분석하기위해 0.4HP의 블로어를 사용하였고 홈이있는 파이프를 시브와 곡물수집기 사이에 설치하여 시브하부에 균일한 풍속을 유지하였다. 시브위치에 따른 곡립의 잔류율은 풍속이 강할수록 높아졌고 따라서 곡립손실률도 높아졌으나 이와는 반대로 공급율이 높아질수록 곡립의 잔류율은 낮아지는 경향을 보였다. 또한, 곡물과 짚풀의 비율은 시브의 중간위치에서 높아지는 경향을 보였고 풍속이 강할수록, 그리고 공급율이 낮을 수록 높아져서 양호한 선별효율을 보였다. 본 연구에서는 기존의 콤바인을 이용한 밀탈곡에서 제시된 선별모델 공식을 이용하여 참깨의 시브상 곡물잔류율을 요동체의 기계적특성, 공급율, 풍속등을 고려한 지수함수로 표현하였다.

참깨 함수율이 로터리 타격방식 탈곡에 미치는 영향

방연규 ( Yeoun Gyu Pang ),김상헌 ( Sang Hun Kim ),김재원 ( Jae Won Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

참깨와 같이 곡물의 크기가 작은 작물을 탈곡하는데 있어서, 장치의 단순성이나 효율적 에너지 사용면에서 장점을 가진 상향식 로타리 타격 방식의 탈곡기에서 참깨의 함수율이 탈곡에 미치는 영향을 연구하였다. 참깨 탈곡과정에서 재료의 함수율이 13% 이하로 낮은 경우 줄기가 1회 타격으로 절단되지만 함수율이 높은 경우 2회 이상의 타격으로 절단되고 절단 길이도 길어진다. 본 연구에서는 함수율에 따른 줄기의 타격 절단의 메카니즘을 구명하고 함수율이 절단 길이와 탈곡률에 미치는 영향을 분석하였다. 함수율은 18% 이하, 18~30%, 30~45%, 45~65%의 4개의 범위로 구분하여 각 범위에서의 절단된 줄기의 길이 분포를 건중량(dry weight)으로 환산하여 제시하였다. 수확 후 6일간 그늘에서 건조하여 함수율이 높은 참깨줄기를 1~2일 간격으로 실험하여 함수율의 변화에 따른 결과를 측정하였다. 줄기의 공급속도는 2.2m/s, 1.1m/s, 0.5m/s, 0.1m/s 이었다. 로터리 타격 장치는 4개의 평행 바 형태이며 타격날의 선속도는 11.0 m/s이었다. 절단된 줄기의 길이는 7개의 범위로 구분된 7.0cm 이하, 7.1~10.0cm, 10.1~13.0cm, 13.1~16.0cm, 16.1~20.0cm, 20.1~30.0cm, 30.1cm 이상 이었다. 절단속도가 11.0 m/s로 낮은 경우 절단줄기의 길이는 함수율이 높은 경우와 공급속도가 빠른 경우에 30.1cm 이상 절단되지 않은 줄기의 비율이 높았다. 함수율에 따른 탈립률은 92.7~99.5%이었으며 함수율의 변화에 따른 탈립률의 차이는 없었다.

타격 식 탈곡기에서 참깨·들깨의 함수율이 탈립율에 미치는 영향

방연규 ( Yeoun Gyu Pang ),김민지 ( Min Jee Kim ),김상헌 ( Sang Hun Kim ),김재원 ( Jae Won Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

곡립의 크기가 작은 곡물의 탈곡에는 장치 구조의 단순성으로 인해 로타리 타격방식의 탈곡기가 효율적이다. 곡물의 탈곡 성능에 있어서는 탈곡장치의 작동 조건뿐만 아니라 곡물의 물리적 특성이 곡물의 탈립율에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 상향식 로타리 타격 방식의 탈곡기에서 참깨 및 들깨의 함수율이 각각의 탈립율에 미치는 영향을 연구하였다. 로타리 타격방식의 탈립 모델을 개발하기 위해 타격횟수와 탈립율에 관한 그레고리(1988)의 관계식을 이용하였고 함수율과 곡물의 부착력과의 관계는 선형으로 가정하였다. 본 연구에서는 함수율이 높아서 줄기가 절단되지 않는 현상을 방지하기 위해 칼날 형태의 타격날을 사용하였고 타격날의 선속도는 22.3m/s, 줄기의 공급속도는 2.2m/s, 1.1m/s, 0.5m/s, 0.1m/s이었다. 함수율은 18%이하, 18-30%, 30-45%, 45-65%의 4개의 범위로 구분하였으며 수확 후 그늘에서 건조하여 1-2일 간격으로 실험하여 함수율의 변화에 따른 결과를 측정하였다. 참깨인 경우, 함수율이 증가함에 따라 탈립율이 93.5%-95.8% 범위 내에서 감소하였고, 들깨인 경우는 함수율이 증가함에 따라 탈립율이 93.0%-97.5% 범위 내에서 다소 증가하였다. 줄기의 평균 절단길이의 값을 이용하여 함수율에 따른 타격횟수의 관계식을 구명하였고 개발된 이론식에서 참깨 및 들깨에 대한 상수 값을 실험에서 얻은 탈립율을 통하여 구하였다. 함수율과 탈립율에 관한 이론식의 R2 값은 참깨는 0.98, 들깨는 0.57로 나타났다. 따라서, 개발된 이론식은 참깨에 더 적합한 것으로 판단된다.

두류 수확기의 예취날 및 차륜폭 제어방안 연구

방연규 ( Yeoun Gyu Pang ),김기덕 ( Ki Duck Kim ),김재환 ( Jae Hwan Kim ),김수아 ( Soo Ah Kim ),김상헌 ( Sang Hun Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

본 연구에서는 차륜 및 칼날폭 조절이 가능한 승용형 2조식 콩 예취수확기에서의 축 구조해석과 제어시스템을 제안한다. 축 구조해석에서는 하중을 받는 축의 두께를 변경하여, 두께에 따른 변형량과 응력을 각각의 조건에서 이론적으로 계산하였으며, Static Structure(Ver. 13.0. ANSYS Inc. U.S.A)의 결과값과 비교하였다. 차륜축 분석결과 축 지름이 증가함에 따라 변형율의 차이는 1%에서 17%였으며, 응력의 차이는 0.7%에서 4.3% 범위였다. 실린더축 분석결과 축 지름이 증가함에 따라 변형율의 차이는 9.01% 에서 24.30%였고 응력의 차이는 1.4%에서 5.16%였다. 체인케이스 분석결과 판의 두께가 증가함에 따라 변형율의 차이는 11.7%에서 13.2%였고 응력의 차이는 18.5%에서 28.5%였다. 차륜폭과 칼날폭 조절을 위한 제어방안으로 유압을 이용하며, 각 장치의 좌/우측을 따로 제어한다. 시스템은 사용자의 안전을 지키고 사고를 방지하기 위해 비상상황 시 정지시킬 수 있도록 제어하며, 각 장치의 폭은 3단계의 정해진 거리를 움직일 수 있도록 한다.

로터리 타격방식의 깨 탈곡기 작동 요인에 관한 연구

방연규 ( Yeoun Gyu Pang ),김상헌 ( Sanghun Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

깨와 같이 곡물의 크기가 작은 작물을 탈곡하는데 있어서, 장치의 단순성이나 효율적 에너지 사용 면에 장점을 가지고 있는 상향식 로타리 타격 방식의 탈곡장치에 대한 탈곡 요인 분석을 실시하였다. 타격날로 충격절단을 하는 경우, 줄기가 회전날에 감기는 문제도 발생하기 때문에 적당한 길이로 줄기를 잘라주어야 한다. 공급된 줄기가 로타리 회전날에 의해 충격 절단되기 위해서는 줄기가 회전날에서 회전축 방향으로 진입하는 일정한 길이가 존재하는데 이것에 미치는 영향을 분석 하기위해 줄기의 공급속도와 회전날 각도의 변화에 따른 줄기의 절단길이를 측정하였다. 또한 절단시까지의 피타격 횟수는 탈립율에 영향을 미치는데 이를 구명 하기 위한 관계식을 제시 하였다. 수확 후 10일간 건조한 참깨줄기를 공급속도 2.2 m/s, 1.1 m/s, 0.5 m/s, 0.1 m/s,로 공급하고 4개의 바 형태의 날을 부착한 선속도 13.5 m/s의 로타리로 타격한 결과 절단줄기의 길이는 각각 평균 11.7 cm, 8.8 cm, 8.1 cm, 8.5 cm로 나타났다. 탈립율은 모두 99.9%로 나타나 공급속도로 인한 탈립율 저하는 일어나지 않는 것으로 나타났다.

포화 · 불포화 지방산 함량에 따른 바이오가스 생산 성능

김수아 ( Soo Ah Kim ),방연규 ( Yeon Gyu Pang ),김상헌 ( Sang Hun Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

우리나라 음식물 폐기물은 수분함량 및 유기물 함량이 높기 때문에 부패와 악취, 침출수의 원인이 된다. 하지만 이를 혐기 소화 처리한다면 구성성분에 따라 60-80%가 생분해되어(한국유기성폐자원학회, 2001) 친환경적으로 처리가능하고, 혐기소화 결과물로 발생한 메탄가스를 대체에너지로 사용할 수 있어 유기물을 효과적으로 처리할 수 있다. 그러나 유기성 폐기물은 계절 및 지역에 따라 구성성분의 비가 다르며, 성분 중 지방 함량이 많을 때 바이오가스 생산이 지연되어 생산효율 감소의 주된 원인이 된다(Kafle and Kim, 2013). 전국음식물 폐기물 중 지방함량이 높은 어육류의 발생량은 3차 조사(환경부, 2008)에 비해 2배 이상 증가하였고, 향후 음식 섭취의 서구화로 인한 육류 소비가 증가할 것으로 예상된다(환경부, 2013). 따라서 본 연구는 지방함량이 높은 유기물의 효율적 처리를 위해 지방산 종류에 따라 포화 · 불포화 지방산을 포함하는 부산물의 혐기소화 능력 및 바이오가스 생산 성능을 구명하는데 목적이 있다. 본 연구 결과, 불포화 지방산 함량이 높은 수준인 부산물의 바이오가스는 629.96-749.14 mL/g VS 이며, 포화 지방산 함량이 높은 수준의 부산물은 560.18-715.43 mL/g VS 였다. 불포화 지방산 함량이 25.31%-46.26%로 많아질수록 초기 순응기간은 13일에서 25일로 증가하였고, 총 바이오가스 생산량의 90%가 생산되는 기간인 T90은 57일에서 72일로 증가하여 바이오가스 생산 속도가 감소한 것으로 판단된다. 포화 지방산은 함량이 24.10-48.74%로 증가할수록 초기 순응기간의 변화는 없었고, T90은 69일에서 62일로 감소하였다. 또한 불포화 지방산이 많은 유기물은 모두 바이오가스 생산 과정에서 2단계의 지연현상을 보였지만, 포화지방산은 함량이 증가하여도 1단계의 지연현상을 보였다. 이러한 차이는 두 지방산에 관여하는 미생물의 차이(Diana, 2007)와 불포화 지방산의 굴곡된 형태가 지방산과 미생물이 상호작용 방식에 악영향 미치기 때문으로 판단된다(Diana, 2013). 결론적으로, 두 지방산의 소화 방식은 차이가 있으며, 불포화 지방산 함량이 많은 유기물은 탄수화물 함량이 많은 유기물을 10% 이상 혼합하여 지연상을 감소시킬수 있다(Kim, 2017). 포화 지방산 함량이 많은 유기물은 초기 지연 현상 해결을 위한 연구가 추가적으로 요구된다.

Barley Malt Treated with Enzymes Increases Polyphenol Content and Antioxidant Activity

Phonesavanh Phouthaxay,유치영(Chi Young Yu),방연규,Timnoy Salitxay,김상헌,박철호 한국자원식물학회 2015 한국자원식물학회지 Vol.28 No.6

The purpose of this study was to improve the functionality of a healthy drink with examining the possibility of manufacturing different enzymes (alpha-, beta-, glucose-amylase) in barley malts (BM) produced in various malting periods. The study showed that enzyme treatment increased significantly total polyphenol content (TPC), DPPH radical scavenging activity and hydroxly radical scavenging activity in malted liquid samples (MLS) which obtained from various malting periods. The highest of TPC were found in Gluco-24M with 1.981 ㎎TAE/㎖, followed by Beta-24M and Alpha-72M with 1.878 ㎎TAE/㎖ and 1.845 ㎎TAE/㎖, respectively. The DPPH result revealed that percent of inhibition increased by 71-75% compared to the control. No statistical difference was found between MLS obtained by 24 hr of malting (24 M) and 72 hr of malting (72 M) after enzyme treatment. In addition, an increasing of hydroxyl radical was in the same trend to the TPC and DPPH. The hydroxyl radical scavenging activity of enzyme treated samples was 1,5 times higher than the control. These results suggest the possibility of enzyme application to barley malts obtained in various germination periods for improving quality and functionality of barley malts.