농업용 드론의 비행속도 및 고도에 따른 하향풍 특성 분석

윤영태 ( Youngtae Yun ),유승화 ( Seunghwa Yu ),우제근 ( Jeakeun Woo ),김영화 ( Younghwa Kim ),최덕규 ( Duckkyu Choi ),최일수 ( Ilsu Choi ),최용 ( Yong Choi ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

회전익(rotary wing) 무인비행체로 분류되는 드론(Drone)은 최근 사용의 용이성, 우수한 기동성, 정확한 모니터링 능력으로 농업에서의 활용도가 높아 드론을 이용한 파종, 방제, 농작물 병해충 및 작황 예찰용 등으로 이용되고 있다. 농업에서 이용되는 대다수의 드론은 방제용으로 드론의 비행속도와 고도에 따라 방제 성능 차이가 발생한다. 때문에 드론의 비행각도와 로터 회전수에 따른 비행속도와 로터 블레이드 모터와 지면까지의 높이에 따른 하향풍속을 분석해볼 필요가 있다고 판단되었다. 이에 본 연구에서는 농업용 방제 드론의 비행속도 및 고도에 따른 하향풍속을 분석하여 최적의 비행조건을 찾고자 하였다. 외부 조건에 영향을 받지 않고 드론의 하향풍속만을 측정하기 위해서는 외부환경의 영향을 받지 않는 실내 공간이 필요하였다. 이에 농업기술실용화재단에서 구축한 농업용무인항공살포기 실내검정시스템을 이용하였으며, 21 in 로터 블레이드가 8개인 8엽기를 선정하였다. 실험 요인은 드론의 비행속도 1m/s, 2m/s, 3m/s(기체의 Pitch값과 로터 rpm값 조정) 3수준과 고도 1.0H, 2.0H, 3.0H(로터 모터와 열선 풍속 프로브 간의 수직 거리 조정) 3수준 2가지로 설정하고, 열선 풍속 프로브가 풍속을 처음으로 감지하는 위치를 시작점으로 0.2m씩 이동하며 실험을 수행하였다. 그 결과, 하항풍속 데이터 값은 드론의 비행속도에 관계없이 유사한 값이 측정되었으며 위치별 하향풍의 형태 또한 비슷한 경향을 보였다. 하지만, 고도에 따른 차이는 존재하였다. 고도 1.0H와 2.0H에서 최대풍속 약 11.0m/s의 유사한 풍속이 측정되었지만, 고도 1.0H 일 때 열선 풍속 프로브와의 거리 0.6m에서 약 4m/s까지 풍속이 줄어들었다가 다시 약 9m/s까지 풍속이 증가한 후 1.2m에서 풍속이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 드론 중앙부와 열선 풍속 프로브 사이의 거리가 짧아 로터 블레이드 회전에 의한 풍속이 해당 위치에서 약해지는 지점이 생기는 것으로 분석되었다. 고도 3.0H일 때 최대풍속 약 6.0m/s로 다소 약한 풍속이 측정되어 방제작업 시 로터 블레이드 회전력에 의한 하향풍의 세기가 상대적으로 약할 것으로 예측되었다. 이에 농업용 드론의 방제작업 시 비행속도 3m/s, 비행고도 2.0H 일 때 가장 빠르고 균일한 방제가 가능할 것으로 판단되었으며, 향후 4m/s 이상의 비행속도에서의 추가 실험을 통해 비행속도에 의한 하향풍속의 영향을 비교 분석할 필요가 있다고 판단되었다.

양파 줄기파쇄 시작기 설계 · 제작 (Ⅰ)

윤영태 ( Youngtae Yun ),김영근 ( Youngkeun Kim ),최일수 ( Ilsoo Choi ),최용 ( Yong Choi ),현창식 ( Changsik Hyun ),남영조 ( Youngjo Nam ),김문택 ( Moontaek Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

양파 재배의 기계화는 논농사용 기계를 공용으로 이용하는 경운·정지, 방제, 휴립피복 작업을 제외하고 기계화가 미흡한 실정으로 경운· 정지 99%, 정식 8%, 방제 98%, 휴립피복 72%, 수확 21%로 정식 및 수확작업에 농업기계가 요구되어지고 있다. 국내 양파 재배는 재배지역과 토성에 따라 밭양파와 논양파로 구분되며 재배양식 및 방법에 큰 차이가 있다. 논양파는 주로 경상도 지역에서 재배하며 수확 시 인력으로 줄기를 절단한 후 비닐을 걷어내고 굴취기를 이용하여 수집하고, 밭양파는 주로 전라도 지역에서 재배하며 굴취기로 양파를 굴취 후 노지건조한 후 인력으로 줄기를 자르면서 수집한다. 따라서 재배형태(논양파, 밭양파)에 따라 서로 다른 농기계가 요구되어지고 있으며, 특히 논양파의 경우 벼 2모작으로 수확시기가 짧아 건조기간 없이 수확(줄기절단·굴취·수집)작업이 단시간에 이루어져야하기 때문에 줄기절단 작업의 기계화가 필요한 실정이다. 본 연구는 양파 줄기절단 작업 기계화를 위하여 트랙터 부착형양파 줄기파쇄 시작기를 설계·제작하였다. 트랙터 부착형 양파 줄기파쇄기는 트랙터 PTO에서의 구동력 전달을 위한 연결 조인트, 동력 전달과 PTO 회전수 변환을 위한 기어박스, 구동축으로 구성된 동력 전달부, 2조의 회전형 절단날, 양파절단 높이 설정 조정부, 높이 제어를 위한 센서부 및 작업기의 원활한 동작과 자체무게 지지를 위한 프레임 등으로 구성하였다. 양파 줄기파쇄기는 기울어진 절단 날의 회전을 이용하여 흡입력을 발생시켜 쓰러진 양파줄기를 일으켜 세우고 이를 절단하며 잘게 파쇄 되도록 설계하였으며, 파쇄된 양파줄기를 회전에 의해 발생한 풍압을 이용하여 양파 두둑의 양쪽 이랑에 분쇄된 상태로 뿌려 부패하면서 자연스럽게 분해되도록 하였다. 또한 절단 높이 제어 센서를 부착하여 양파 두둑의 요철을 감지하고, 이를 이용하여 파쇄기의 바퀴 높이를 조절하도록 하여 두둑의 요철과 무관하게 양파줄기의 잔존길이를 설정한 값으로 절단할 수 있도록 제작하였다. 회전형 절단날은 양파줄기의 깨끗한 절단을 위하여 적정한 회전수 및 칼날 연마각의 관계를 최적화한 상태로 설계하였으며, 줄기절단 높이 조정범위는 20~150 mm 범위로 조절 가능하도록 하였다.

감자 생산 전과정기계화 현장적응 시험

윤영태 ( Youngtae Yun ),최일수 ( Ilsoo Choi ),김영근 ( Youngkeun Kim ),최용 ( Yong Choi ),현창식 ( Changsik Hyun ),조지홍 ( Jihong Jo ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

감자는 5대 식량작물의 하나로 봄감자 외에도 다양한 작형에서 연중 생산되는 농가의 중요한 소득작물로 재배면적은 ′12년 24.9천ha에서 ′16년 22.0천ha로 감소하고 있고, 기계화율¹⁾은 67.4%로 감자 재배작업 단계 중 경운·정지, 방제, 굴취 작업은 기계화가 많이 이루어졌으나, 그 외 작업은 여전히 인력에 의존하고 있어 기계화가 필요한 실정이다. 이에 본 연구는 감자 생산 전과정기계화 작업체계 확립을 위하여 주요 작업공정에 개발 중인 감자 파종기(′17년 개발 완료)와 줄기파쇄기(′17년 개발 완료) 및 보급기종을 투입한 전과정기계화 현장적응 시험을 수행하고 총 소요작업 시간 및 시작기의 포장성능을 분석하였다. 감자 생산 전과정기계화 현장적응 시험은 강릉에 위치한 국립식량과학원 고령지농업연구소 시험 포장에서 수행하였으며, 기계화 적응 재배양식을 두둑폭 75 cm, 조간 30 cm, 주간 25 cm로 설정하고, 본밭준비부터 수확까지 주요 작업공정에 농기계를 투입한 기계화구와 보급이 활발한 농기계 외에 인력을 투입한 관행구를 조성하였다. 감자 재배 기계화 작업공정은 ‘본밭준비(기비살포, 경운·정지)-비닐피복-파종-줄기처리-수확’으로 구성하고, 그 외 작업은 관행과 같은 조건으로 구성하였다. 작업공정별 투입기종은 기계화구의 경우 동력살분무기, 로터베이터, 전자동 감자파종기(휴립+파종+비닐피복), 줄기파쇄기, 굴취기를 투입하였으며, 관행구는 보급이 활발한 로터베이터, 휴립피복기, 굴취기외에는 인력을 투입하였다. 소요작업 시간 분석결과 기계화구는 27.4시간/10a으로 관행 40.7시간/10a 대비 32.7%의 노력절감 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 개발 중인 시작기의 포장성능은 전자동 감자 파종 시작기의 경우 작업성능은 1.0시간/10a, 결주율 2.5%, 주간거리 25.6±5.88 cm, 줄기파쇄 시작기의 경우 작업성능은 1.2시간/10a, 평균 절단길이(잔존)는 12.9 cm로 양호한 것으로 분석되었다.

양파 줄기절단을 위한 줄기세움 메커니즘 연구

윤영태 ( Youngtae Yun ),김영근 ( Youngkeun Kim ),최일수 ( Ilsu Choi ),최용 ( Yong Choi ),현창식 ( Changsik Hyun ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

국내 양파 재배는 논양파와 밭양파로 구분되며 재배형태에 따라 수확방법이 달라진다. 논양파의 경우 줄기를 절단 후 비닐을 제거하고 양파를 굴취, 수집하고 있어 줄기 절단작업의 기계화가 필요한 실정으로 양파 수확시기 도복된 양파 줄기를 일으켜 세워 절단할 수 있는 기계의 개발이 필요하다. 또한 양파재배 작업별 노동 투하시간은 총 241.2hr/10a로 수확작업에서 줄기절단 30%, 굴취 60%, 수집 10%의 비율로 노동력 전체 노동 투하시간 중 줄기절단에 27.6hr/10a으로 정식작업 다음으로 많은 시간이 소요된다. 이에 본 연구에서는 양파 줄기절단 작업의 기계화를 위하여 줄기파쇄기 절단날의 회전속도 기초 데이터를 분석하였다. 양파 줄기절단을 위한 줄기세움 시험장치는 도복된 양파 줄기를 절단날의 회전에 의한 풍압으로 일으켜 세워 줄기를 절단하는 장치로 절단날을 회전시킬 수 있는 구동모터, 절단날의 회전속도를 조절할 수 있는 컨트롤박스, 양파 트레이 승강높이를 조절할 수 있는 절단높이 조절부, 공기의 유입량을 조절할 수 있는 공기 유입구, 절단된 줄기 및 공기가 빠져나갈 수 있는 통풍구, 줄기가 세워지는 모습을 관찰할 수 있는 모니터링창, 절단 각도가 각각 다른 3종의 절단날으로 구성하였다. 줄기세움 메커니즘을 구명하기 위한 실험은 수확시기 줄기를 절단하지 않고 수확한 양파(함수율 81.7%)를 사용하였다. 또한 절단날의 각도 3수준(20°, 25°, 30°), 절단높이 3수준(5cm, 8cm, 10cm), 공기유입구 열림량 3수준(0%, 50%, 100%)으로 설정하여 요인 험을 실시하였으며, 요인별 절단날의 줄기세움 회전속도와 잔존줄기길이를 비교하였다. 양파 줄기세움 실험결과 절단날의 각도가 커질수록 줄기가 처음 세워지기 시작하는 최소 회전속도가 낮아지는 경향을 보였다. 절단높이가 낮을수록 줄기가 세워지기 시작하는 최소 회전속도가 낮았으며 공기유입구 열림량이 클수록 최소 회전속도가 낮았다. 잔존 줄기길이 또한 절단날 각도가 크고 공기유입구 열림량이 클수록 낮아지는 경향을 보였다. 따라서 양파 줄기절단은 절단날 각도 30°, 절단높이 5cm, 공기유입구 100%(36.75㎠) 열었을 때 가장 이상적 이였다. 이때 절단날의 줄기세움 최소 회전속도는 460rpm, 잔존줄기길이 8.28cm를 보여 가장 양호하였다.

침입감내 시스템의 분류

김기한(GiHan Kim),조현철(HyenChul Cho),윤영태(YoungTae Yun) 한국정보과학회 2002 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.29 No.2Ⅰ

현재의 보안활동은 침입방지, 침입탐지 및 패치 제공과 같은 수동적인 보안이 주로 수행된다. 그러나 소프트웨어에서 취약성이 존재하지 않는다는 것을 증명하는 것은 불가능한 일이다. 침입감내 시스템은 수동적인 보안이 아닌 적극적인 보안의 개념으로 침입이 발생하더라도 시스템이 제공하는 서비스를 지속적으로 제공하는 것을 목표로 하고 무결성과 가용성을 강조하는 개념이다. 본 논문에서는 현재 진행 중인 침입감내 시스템에 대한 프로젝트에 대해 알아보고 침입감내 시스템에 대해 계층기반과 복제기반으로 분류를 수행한다. 그리고 계층기반과 복제기반은 프로그램과 데이터의 관점에서 나누어 분류하고 각 4가지 분류에서 고려해야할 기술적 기능적 특징을 알아본다.

양파 줄기파쇄 시작기 포장성능 시험 (Ⅰ)

김영근 ( Youngkeun Kim ),최일수 ( Ilsu Choi ),윤영태 ( Youngtae Yun ),최용 ( Yong Choi ),강태경 ( Taegyoung Kang ),이상희 ( Sanghee Lee ),현창식 ( Changsik Hyun ),권영석 ( Youngseok Keon ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

양파는 국민 식생활에 필수적인 양념채소로, 고추, 마늘과 함께 3대 양념 채소로 분류되고 있으며, 10a당 소득은 2016년 2,117,351원으로 쌀 560,966원 보다 약 4배 높은 농가 중요 소득 작물이나¹⁾, 농촌 노동력 부족 등으로 재배면적은 ’11년 22.9천ha에서 ’17년 19.5천ha로 감소하고 있는 실정이다. 기계화율은²⁾60.2%로 경운·정지, 비닐피복, 방제를 제외하고는 기계화가 미흡한 실정으로 그 동안 노력이 많이 소요되는 정식 및 수확작업의 기계화를 위하여 정식기, 수확기 등을 개발하여 왔으나, 국내 양파 재배는 논양파와 밭양파로 구분되며 재배형태에 따라 수확방법 및 재배양식이 달라 일부지역에서만 정식 및 수확작업의 기계화가 이루어지고 있다. 특히 수확작업의 경우 논양파는 줄기절단 후 굴취, 수집하고 있으며, 밭양파는 굴취 후 노지건조, 줄기절단, 수집하고 있어 서로 다른 농기계가 요구되고 있다. 이에 논양파 줄기절단 작업의 기계화를 위하여 트랙터부착형 줄기파쇄 시작기를 제작하고 포장성능시험을 수행하였다. 시작기의 양파 줄기절단 포장성능 시험은 경남 창녕군 유어면 소재 농가포장에서 홍반장 품종을 대상으로 실시하였으며, 37 kW급 트랙터를 이용하여 두둑과 시험장치 절단날 선단의 위치를 5~10 cm로 고정하고, 작업속도 3수준(0.4 m/s, 0.6 m/s, 0.8 m/s), 절단날 회전속도 3수준(1280, 1890, 2380 rpm) 별로 양파줄기를 파쇄한 후 10 m 작업 기준에서 무작위 3구간(1×1.2 m) 내의 절단되고 남은 잔존 양파 줄기길이를 조사하였다. 파쇄율은 비닐을 제거하는데 영향을 미치지 않는다고 판단되는 잔존 줄기의 길이가 20 cm 미만인 개수를 전체 줄기개수와 비교하였다. 절단날의 회전속도에 따른 파쇄 상태는 작업속도 0.4 m/s의 조건에서 1890 rpm 일 때 평균 잔존 줄기길이 10.0 cm, 평균 절단율 95.5%로 절단날 회전속도가 중속일 때 양호한 것으로 나타났으며, 작업속도별절단 상태는 절단날 회전속도 1,890 rpm의 조건에서 0.6 m/s일 때 평균 잔존 줄기길이는 9.75 cm, 평균 절단율은 96.1%로 가장 양호 하였다.

비 자율적 노드 위치 결정을 통한 DHT 네트워크 ID 매핑 공격 방지

이철호(Cheolho Lee),최경희(Kyunghee Choi),정기현(Kihyun Chung),김종명(Jongmyung Kim),윤영태(Youngtae Yun) 한국정보보호학회 2013 정보보호학회논문지 Vol.23 No.4

Kademlia와 같은 DHT(Distributed Hash Table) 네트워크는 참여노드들이 네트워크 토폴로지 상에서 자신의 위치를 자율적으로 결정하는 구조를 가지고 있으며 이를 악용한 ID 매핑 공격에 매우 취약하다. 그 결과 DHT 네트워크에서는 eclipse, DRDoS, 봇넷 은닉통신 등의 보안 문제가 지속적으로 발생되고 있다. 본 논문에서는 ID 매핑 공격을 방지하기 위한 비 자율적 노드 위치 결정 방법을 제안하고 NAT 호환성, 공격 저항성, 네트워크 다양성의 세 가지 측면의 분석을 통해 타 방어기법들과 비교를 수행하였다. 분석결과, 제안된 방법은 타 방어기법과 동등한 수준의 공격 저항성을 나타냄과 동시에 타 방어기법이 갖는 단점인 NAT 호환성과 네트워크 다양성 문제를 극복할 수 있음을 확인하였다. DHT(Distributed Hash Table) networks such as Kademlia are vulnerable to the ID mapping attack caused by the voluntary DHT mapping structure where the location of a node is solely determined by itself on the network topology. This causes security problems such as eclipse, DRDoS and botnet C&C on DHT networks. To prevent ID mapping attacks, we propose a non-voluntary DHT mapping scheme and perform analysis on NAT compatibility, attack resistance, and network dynamicity. Analysis results show that our approach may have an equivalent level of attack resistance comparing with other defense mechanisms and overcome their limitations including NAT compatibility and network dynamicity.

GPS 및 지리정보를 활용한 콤바인 보관 및 작업 상태 인식

김병갑 ( Byounggap Kim ),이정민 ( Jeongmin Lee ),나종찬 ( Jongchan Na ),윤영태 ( Youngtae Yun ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

최근 GPS를 이용한 위치정보와 지리적 특성 정보를 결합하여 유의미한 정보를 추출하는 경우가 증가하고 있다. 본 연구에서는 콤바인에 GPS 수신장치를 부착하여 위치정보를 수집하고 이를 지리정보와 결합하여 작업상태나 보관 등 농업기계의 이용상태를 인식할 수 있을지를 검토하였다. GPS 수신기는 국내에서 위치추적용으로 판매되고 있는 로드맥스를 사용하였다. 이 수신기를 2022년 10월 5일부터 26일까지 전북 정읍의 6조식 콤바인에 부착하여 위치정보를 수집하였으며, 해당기간 내 실제로 신호가 수신된 날짜는 총 18일간이었다. 콤바인의 움직임이 있을 때마다 시간과 위도, 경도가 저장되었으며, 움직임이 없을 때는 1시간마다 위도와 경도를 저장하였다. 수집된 위치정보는 모두 17,025건이었다. 시간과 위도, 경도 정보를 이용하면 이동거리나 이동속도를 계산할 수 있어 정지상태인지 이동상태인지는 파악할 수 있으나 정지나 이동상태에서의 세부적인 상태는 파악하기 어려운 경우가 생긴다. 이를 보완하기 위하여 각 위치의 공간특성 정보(논, 밭, 주거지, 도로 등)를 레코드별로 추가하였으며, 이 작업은 오픈소스 GIS 프로그램인 QGIS를 이용하였다. GPS 정보와 지리특성 정보를 이용하여 콤바인의 상태를 농작업(수확), 이동, 보관, 기타(휴식, 식사 등)로 구분하였다. 밤 시간대는 보관, 낮 시간대는 속도가 0.5m/s 미만일 때 장소가 논이면 농작업 아니면 기타로 분류하였다. 속도가 0.5~2.0m/s일 때는 장소가 논이면 농작업, 아니면 이동으로 분류하였고, 속도가 2.0m/s 이상이면 이동으로 분류하였다. 그 결과를 보면 농작업, 이동, 보관, 기타 상태에 해당하는 레코드 수는 각각 14,583, 1,486, 307, 649건이었으며, 해당되는 시간은 각각 114, 9, 299, 9시간인 것으로 나타났다. 본 연구의 한계는 콤바인의 상태를 결정하는 방법의 정확성을 담보할 수 없다는 점과 이를 확인할 수 없다는 점이라고 할 수 있다. 후속 연구를 통해 이에 대한 개선이 필요하며, 이러한 문제점을 해결하면 GPS 정보만 수집해도 기계의 상태를 보다 정확하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.