보통형 콤바인을 이용한 들깨 수확 연구

전현종 ( Hyeonjong Jun ),강연구 ( Younkoo Kang ),이상희 ( Sanghee Lee ),우제근 ( Jeakeun Woo ),최승렬 ( Seungryul Choi ),김영화 ( Younghwa Kim ),최용 ( Yong Choi ),최일수 ( Ilsu Choi ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

들깨 재배면적은 2000년 26,100ha에서 2019년 37,400ha로 증가하였으나 수확작업을 대부분 수작업에 의존하고 있어 노력과 비용이 많이 소요되고 점차 생산성이 떨어지고 있다. 최근 밀, 콩, 잡곡 등의 수확을 위해 보통형 콤바인이 개발되어 보급이 확대되고 있다. 일부 농가에서는 보통형 콤바인을 이용한 들깨 수확이 시도되고 있으나 적정 수확시기 판정, 예취 및 탈곡부 손실과다 등으로 아직 예취 및 탈곡 성능이 미흡하여 성능개선의 필요성이 대두되고 있다. 들깨 수확시 보통형 콤바인에 적합한 수확시기 구명과 콤바인의 탈곡부 구조에 따른 성능시험을 통해 들깨 수확에 적합한 성능개선방안을 찾고자 하였다. 시험방법으로는 작물의 등숙률에 따른 수확손실을 고려하여 국산 및 일산 보통형 콤바인의 비교 수확시험을 통하여 예취 및 탈곡부에서 손실을 줄이고 원활한 작업이 될 수 있는 요인을 구명하고자 실제 들깨 포장에서 수확시험을 실시하였다. 국립식량과학원 연구결과에 의하면 들깨 기계수확시 종실 탈립에 의한 손실률을 최소화하고 실수확량을 높이기 위해 적합한 예취 및 탈곡 시기는 최정단의 화방군의 갈변(성숙)률 60%와 80%는 통계적으로 유의차가 없이 비교적 높은 순수량을 나타내었다. 따라서, 수확시 손실을 최소화하고 높은 수량성을 확보하기 위해서는 최정단의 화방군이 60%~80% 갈변(성숙)되었을 때 수확하는 것이 유리하다. 탈곡시기는 예취 후 탈곡시기별 종실 수량에는 큰 차이를 보이지 않았고, 탈곡시 종자손실을 제외한 순수량은 통계적으로 큰 유의차는 없으나 예취 후 6~9일에 탈곡하는 것이 유리한 것으로 나타났다. 보통형 콤바인을 이용한 들깨 최적 수확시기에 시험결과 예취 및 탈곡작업은 가능하나 예취시 손실 및 탈곡부에서 줄기 등 잡물의 배출과 함께 종실의 손실이 많이 발생하는 경향을 보였고 기구적으로 개선 및 작업방법의 개선이 요구되었다. 앞으로 더 많은 현장시험을 통해 콤바인의 탈곡부 성능개선이 이루어지면 들깨의 콤바인 수확이 가능할 것으로 전망되었고 수확작업에 투입되는 노력 및 비용이 획기적으로 절감될 것이다.

전자동 감자 파종기 지역적응성 시험

최일수 ( Ilsu Choi ),김영근 ( Youngkeun Kim ),최용 ( Yong Choi ),전현종 ( Hyeonjong Jun ),강태경 ( Taegyoung Kang ),이상희 ( Sanghee Lee ),김진구 ( Jingu Kim ),유승화 ( Seounghwa Yu ),박영은 ( Youngeun Park ),조지홍 ( Jihong Jo ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

감자는 세계적으로 옥수수, 쌀, 밀, 다음으로 많이 생산되는 중요 식량자원으로 국내에서도 최근 식생활 서구화로 가공용 감자의 소비량이 증가하고 있으나, 농촌 노동력 부족, 재배면적 감소로 수입량이 증가하고 있는 실정이다. 국내 감자 재배면적은 ’05년 32.7천ha에서 ’10년 24.9천ha, ’16년 22.0천ha로 감소하고 있으며, 이에 따라 생산량도 ’12년 607.5천톤에서 ’14년 590.5천톤, ’16년 555.7천톤으로 감소해 자급률은 ’05년 93.1%에서 ’10년 88.5%, ’16년 76.0%까지 감소된 것으로 보고되고 있다. 국내 감자 재배의 경우 지역별 재배양식이 다양하고 씨감자를 크기에 따라 2∼6등분한 절편감자를 파종하고 있어 자동 파종기 개발에 어려움이 있는 실정으로, 기계화율은 67.4%로 파종과 수확작업의 인력의존도가 높은 것으로 조사되고 있다. 이에 농촌진흥청은 감자 재배 생력화를 위해 기계화 적응 재배양식을 설정하였으며, 국내 실정에 맞게 통감자를 자동으로 절단하여 파종하는 전자동 감자 파종기를 개발하고 경운· 정지에서 수확까지 감자 생산 주요 작업공정에 농기계를 투입한 전과정기계화 기술을 확립하였다. 그러나, 새로 개발된 전자동 감자 파종기는 통감자를 자동으로 2등분 절단 후 소독제를 살포하여 동시에 파종하는 파종기로, 관행 농가의 재배방법(관행방법 : 씨감자 2~4등분 절단 및 큐어링 후 파종)과 차이가 있어 조기 실용화에 어려움이 예상된다. 이에 본 연구는 전자동 감자 파종기의 지역적응성 향상을 위해 신개발 기종을 투입한 주산지 중심의 지역 적응성 시험을 수행하고 기계 파종에 따른 출현율과 생리장애 등 생육 특성을 분석하였다. 전자동 감자 파종기 지역적응성 시험은 봄감자를 대상으로 국내 감자 주산지인 경북 거창에서 수행하였으며, 재식거리(주간거리 25cm, 28cm, 30cm)를 요인으로 파종 후 결주율 등 파종성능과 출현율, 생리장애 등을 관행 인력파종 재배구와 비교하여 분석하였다. 시험 결과 주간거리가 28cm일 때 결주율이 1.4%, 주간거리 29.4±4.77, 파종깊이 9.87±0.69로 파종성능과 작업정도가 양호하게 분석되었으며, 출현율은 기계파종구 96.3%, 인력 파종구 98.1%로 분석되었다.

3륜형 승용관리기 횡전도각 분석 및 포장성능 시험

최일수 ( Ilsu Choi ),김영근 ( Youngkeun Kim ),최용 ( Yong Choi ),전현종 ( Hyeonjong Jun ),강태경 ( Taegyoung Kang ),이상희 ( Sanghee Lee ),김진구 ( Jingu Kim ),유승화 ( Seounghwa Yu ),현창식 ( Changsik Hyun ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

밭작물 재배에서 트랙터는 지상고, 바퀴폭 및 차륜폭 등의 제한으로 주로 경운·정지 작업에 이용되며, 밭작물 파종·이식, 관리(중경제초, 방제 등) 작업에 제약이 있다. 또한 국내에서 생산 보급되고 있는 4륜승용관리기는 주로 방제기, 비료살포기, 비닐피복기의 본체로 이용되고 있으나, 가격이 비싸고 다양한 재배양식에 따른 차륜폭 조절 및 본체 후방에 부착된 작업기로 인한 작업 상태 확인 등에 어려움이 있는 실정이다. 따라서 밭작물 재배 확대 및 농업 노동력 구조적 변화에 따른 고령자, 부녀자들도 안전하고 쉽게 사용 가능한 밭작물용 3륜형 승용관리기 개발이 필요하다. 이에 3륜형 승용관리기를 설계·제작하고 시작기의 안정성 및 작업성능을 평가하기 위하여 횡전도각을 분석하고 포장성능 시험을 수행하였다. 시작기는 3륜 구동방식으로 주변속은 HST 무단변속, 부변속은 2단 선택맞물림기어식 변속장치를 채용하였고, 운전자가 작업상태 확인과 작업기 조절이 용이하도록 mid-PTO 방식을 채용하여 작업기를 시작기의 전륜과 후륜사이 하부에 부착되도록 설계·제작하였다. 또한 다양한 밭작물 재배양식에 적용 가능하도록 후륜 차륜폭을 유압 실린더를 이용하여 1320~1720 mm 범위로 조절 되도록 하였으며, 선회반경 감소를 위하여 전륜에 배속장치를 설계하여 급선회가 가능하도록 하였다. 3륜형 승용관리기의 포장 경사도를 고려한 전도 안정성 분석을 위하여 시작기의(후륜)차륜폭을 요인으로 횡전도각을 분석하였으며, 농업기계 검정기준에 준하여 운전석에 75 kg의 모래주머니를 거치하여 시작기의 좌·우 한계 전도각을 측정하였다. 최소 전도각은 차륜폭이 1320 mm 일 때 좌전도각은 32.8°, 우전도각 32.1°로 분석되었으며, 최대 전도각은 차륜폭이 1720 mm 일 때 좌전도각은 40.3°, 우전도각 39.1°로 분석되었다. 시작기의 포장성능 시험은 경남 거창군 가북면 소재 농가포장에서 파종작업기를 부착하여 콩 파종 작업을 대상으로 수행하였으며, 작업성능은 농업과학기술 연구조사분석기준의 농작업기계 포장성능 산출식을 이용하여 분석하였다. 시작기의 콩 파종 작업성능은 평균작업속도 1.1 m/s, 유효작업폭 1.4 m, 평균 회행시간 147.9초 일 때 0.77시간/10 a로 분석되었다.

트랙터 부착 붐 방제기 노즐 분무특성

강태경 ( Taegyoung Kang ),김성우 ( Sungwoo Kim ),김영근 ( Youngkeun Kim ),이상희 ( Sanghee Lee ),최용 ( Yong Choi ),전현종 ( Hyeonjong Jun ),최일수 ( Ilsoo Choi ),김형곤 ( Hyeonggon Kim ) 한국액체미립화학회 2016 한국액체미립화학회지 Vol.21 No.4

Spraying of nozzles and design of tractor-attached boom sprayers have been studied for analysis of liquid spraying features. The following conclusions have been drawn. At all pressures, twin flat spray tips was finer than flat spray tips. A fine spray with VMD of 101 to 200 appeared at 1.5MPa. So, it was selected as the boom sprayer nozzle. In spraying uniformity analysis, Type B was proven to have more uniformity than Type A and Type C at 52.0 cm attached distance. Type A and Type C were proven to have more uniformity than Type B at 58.5 cm attached distance. It is concluded that these results reflect atomizing characteristics of nozzles during pest control with tractor-attached boom sprayer. Therefore, optimum setting will be putting Type C with 58.5 cm distance.

양파 줄기파쇄기 설계·제작 및 포장성능시험

강나래 ( Narae Kang ),김영근 ( Youngkeun Kim ),최일수 ( Ilsu Choi ),우제근 ( Jeakeun Woo ),최용 ( Yong Choi ),전현종 ( Hyeonjong Jun ),김영화 ( Younghwa Kim ),유승화 ( Seounghwa Yu ),이예슬 ( Yeseul Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

양파는 암, 당뇨 등 성인병 예방 및 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 최근 건강에 대한 소비자의 관심이 높아짐에 따라 소비가 증가되고 있는 추세이나, 양파 재배를 위한 농작업 기계화율은 62.2%로, 경운·정지, 방제작업을 제외한 작업은 여전히 인력에 의존하고 있어 기계화가 필요한 실정이다. 그 중 수확작업은 양파를 굴취, 수집하고 있어 줄기 절단 작업의 기계화가 필요하며, 수확시기에 도복된 양파 줄기를 일으켜 세워 절단할 수 있는 기계 개발이 필요하다. 이에 본 연구는 줄기절단 작업 기계화를 위하여 트랙터 부착형 양파 줄기파쇄 시작기를 설계·제작하고 포장성능시험 수행 및 줄기파쇄성능을 분석하고자 하였다. 양파 줄기파쇄기는 절단날의 회전을 이용하여 수확시기 쓰러진 양파줄기를 풍압으로 일으켜 세워 절단·파쇄하여 배출하는 송풍흡입식으로 설계·제작하였다. 양파 줄기파쇄기는 트랙터 부착형으로 트랙터 PTO에서 구동력을 전달하는 조인트, 동력전달부, 2조 회전형 절단날, 양파 절단 높이를 조절하는 조정부와 절단된 줄기 및 공기가 빠져나가는 통풍구 등으로 구성하였다. 양파 줄기파쇄기의 포장성능시험은 양파 재배형식을 고려하여 논양파와 밭양파(품종 : 썬파워)로 구분하고, 논양파는 경상남도 합천군 소재 농가포장에서 밭양파는 전라남도 무안군 바이오에너지작물센터 구내포장에서 포장성능시험을 수행하였다. 60kW급 트랙터를 이용하여 작업속도 및 회전속도 3수준을 요인으로 20m 구간을 수행하였으며, 요인별 단위면적당 잔존줄기와 파쇄율을 분석하였다. 양파 줄기파쇄기 포장성능 시험 결과 논양파의 경우 파쇄날 회전속도 929rpm, 작업속도 0.3m/s에서 파쇄율 90.2%, 잔존줄기 14.9±3.6cm로 가장 양호하였으며, 밭양파의 경우 파쇄날 회전속도 458rpm, 작업속도 0.5m/s에서 파쇄율이 97.6%, 잔존줄기 8.2±4.1cm로 줄기파쇄 성능이 가장 양호하게 분석되었다.

45kW급 전자 제어형 승용 자주식 마늘수집기 개발을 위한 수집부 요인시험

이예슬 ( Yeseul Lee ),김영화 ( Younghwa Kim ),강나래 ( Narae Kang ),이상희 ( Sanghee Lee ),유승화 ( Seunghwa Yu ),전현종 ( Hyeonjong Jun ),강연구 ( Younkoo Kang ),최민선 ( Minseon Choi ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

국내 마늘 생산량은 2021년 기준 308,532톤으로 전년대비 54,900톤(15.11%) 감소하였으며(통계청, 2021), 가격이 저렴한 수입 마늘이 전체 생산량의 22.6%를 차치하여 이에 대한 대책이 요구된다. 또한 마늘재배 기계화율은 58.6%이며 전체 작업 중 노동력이 많이 투입되는 수확작업의 기계화는 36.7%로 미흡한 실정이다. 최근 수확·수집 동시 작업형인 수확기의 개발이 진행되고 있으나, 수집 후 별도의 건조 작업이 요구되는 문제점 등이 발생하였다. 마늘 생산수확 과정에서 줄기절단 후 굴취된 마늘은 노지에서 건조과정을 거치며 대부분 인력에 의존하여 수집하고 있다. 이와 같이 수집과정의 지나친 노동력 투입은 생산성 저하의 원인이 된다. 기계화율을 향상시키고 생산비 절감을 위해 승용 자주식 마늘수집기의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 45kW급 전자 제어형 승용 자주식 마늘수집기 개발을 위한 주요부 설계기준 도출을 위해 수집부의 경사각도, 이송속도를 요인으로 하여 시험을 수행하였다. 개발된 승용 자주식 마늘 수집기는 크롤러 타입의 주행부와 수집부, 이송부, 수납부로 구성되어 있으며, 기체의 크기는 4,225×1,840×2,260(L×W×H)mm이다. 창녕군 효정리 소재의 포장에서 요인시험을 진행하였으며, 마늘의 기초물성 조사결과 구폭 63.63±3.21 mm, 구높이 37.08±2.31 mm, 잔존줄기 28.71±12.74 mm로 나타났다. 수집부 하단의 경사각도와 상단의 이송속도를 요인으로 하였으며, 각 요인별로 30개의 마늘을 투입하였다. 수집부 하단의 이송속도가 50 rpm일 때 경사각도를 3요인(14°, 17°, 20°)으로 하여 낙하율을 조사하였으며, 상단의 각도가 55°일 때 이송속도를 3요인(35, 40, 50 rpm)으로 하여 손실률을 조사하였다. 수집부의 경사각도가 14°일 때 낙하율이 5.55%, 이송속도가 35rpm일 때 손실률이 8.89%로 가장 적은 값으로 나타났다. 수집부 상단의 이송 홀더에 마늘이 안착하지 못하여 손실이 발생하므로 목표성능인 수확률 95% 이상을 달성하기 위하여 설계 개선이 요구된다.

수집형 마늘수확기 합천 지역 적응성 연구

최승렬 ( Seungryul Choi ),강나래 ( Narae Kang ),김영화 ( Younghwa Kim ),우제근 ( Jeakeun Woo ),유승화 ( Seounghwa Yu ),전현종 ( Hyeonjong Jun ),최덕규 ( Dukkyu Choi ),최용 ( Yong Choi ),최일수 ( Ilsu Choi ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

마늘은 우리나라의 대표적인 조미채소로 연평균 33만 2,837톤(’20년 36만 3,432톤)이 생산되는 주요 작물인데 반해, 마늘 재배 기계화율은 59.2%로 전체 평균 61.9%보다도 낮은 실정이다. 그중 특히 마늘 수확작업의 기계화율은 39.2%로 특히 미흡하며 마늘수확기의 개발 및 현장보급이 시급하다. 농업현장의 마늘 수확기는 주로 굴취기가 보급되어 있으며, 수확후 저장 전까지 필요한 흙털림, 수집 작업에 소요되는 노동력을 절감하고자 마늘 굴취, 흙털림과 톤백 수집 작업을 일관처리 할수 있는 수집형 마늘수집기(’20)를 개발하였다. 본 연구는 기개발 수집형 마늘수확기의 합천지역의 적응성을 제고하기 위해 포장시험을 통해 적정 작동 조건을 구명하고 개선 보완점을 도출하기 위해 수행하였다. 합천지역의 토양은 표토가 미사질양토이며, 자갈이 없고 배수는 약간 양호한 특성을 지닌다.(흙토람 토양정보) 미사질양토는 50% 이상의 미사와 12~27%의 점토를 포함하거나, 50~80%의 미사와 12% 미만의 점토를 포함하는 토양으로, 구조가 약하고 반습시 푸슬푸슬하며, 점착성과 가소성이 있다. 본 지역적응성 시험은 경남 합천군 청덕면 가현리 농가포장에서 시험하였으며, 해당 포장은 벼와 함께 2목작으로 마늘을 재배하는 논포장이었다. 공시재료의 품종은 난지형 대서마늘이었다. 요인별 10m를 시험구간으로 조성하였으며, 수확 시험 전 마늘 줄기를 지면으로부터 약 3cm내외로 절단하였다. 80kW급 트랙터를 이용하여 작업속도 3수준(0.065m/s, 0.089, 0.113), PTO 회전수 3수준(540 rpm, 750, 1,000)을 요인으로 시험을 수행하였다. 수집형 마늘 수확기의 수확성능을 분석하기 위해 시험구간내 마늘의 수집률, 수확 마늘의 손상률, 이물질 혼입률을 분석하였다. 수확 마늘의 손상은 기계수확에 의해 외관이 손상된 마늘을 기준으로 조사하였고, 이물질 혼입률은 수집부에 수확된 마늘과 흙을 분리하여 무게를 조사, 비교하였다. 포장시험 결과 합천지역에서는 작업속도 0.089m/s, PTO rpm 540에서 굴취율 100.0%, 손상률 2.2%, 이물질 혼입률 4.4%로 수확성능이 가장 양호하였다.

농업용 트랙터 간척지 로타리 작업 견인성능 분석 시험

강나래 ( Narae Kang ),최일수 ( Ilsu Choi ),이예슬 ( Yeseul Lee ),김영근 ( Youngkeun Kim ),김영화 ( Younghwa Kim ),우제근 ( Jeakeun Woo ),유승화 ( Seounghwa Yu ),전현종 ( Hyeonjong Jun ),최용 ( Yong Choi ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

트랙터는 다목적용 농업기계로 다양한 토양 환경에서 작업이 가능하나, 간척지 및 습지와 같은 연약 지반에서는 구동륜 침하와 슬립이 발생해 트랙터를 이용한 농작업에 어려움이 발생한다. 국외의 경우 간척지 등의 연약지반에 적합한 높은 지상고 및 크롤러 형태의 다양한 트랙터가 개발되어 보급 중이나, 국내는 지상고가 낮고, 차륜형태의 트랙터가 보급되고 있어 간척지 적응성이 낮은 것으로 보고되고 있다. 이에 간척지에서 농작업에 적합한 중형급 트랙터 개발이 요구되고 있으며, 본 연구는 간척지 겸용 트랙터 개발 기초 연구로 80 PS급 일반 트랙터를 이용한 간척지 로타리작업 시 소요되는 견인력 및 슬립율을 분석하였다. 시험에 사용된 트랙터는 80 PS급 트랙터(LUXEN800, KM, Korea)이며, 농작업은 연간 포장작업비율이 가장 높은 로타리작업을 선정하였다. 작업기는 로타베이터(그린맥스, NG195, Korea)을 사용하였으며, 로타리작업 시 견인력 데이터를 측정하기 위하여 로드셀을 이용한 육분력계 계측시스템을 제작하였다. 각 차축에 기어와 근접센서를 부착하고, 단위시간당 기어의 톱니수를 측정하여 차축의 회전속도를 측정하였으며, 30 m 구간을 직선 주행하기 위한 바퀴회전수와 비교하여 슬립율은 분석하였다. 포장시험은 김제시 새만금지구 국립식량과학원 소재의 포장에서 수행하였으며, 작업속도는 주행속도 L2단(2 km/h)에서 PTO단수 2단(750rpm)으로 설정하였다. 경심깊이 15 cm 조건에서 로타리작업을 직선 주행하여 30 m씩 10반복 수행하였으며, 포장시험지의 토양환경은 포장 내 임의의 12구간을 선정하여 토양 수분함량과 원추관입지수(Cone Index, CI)를 측정하였다. 토양환경 분석결과 토성은 Loamy sand(양질사토), 수분함량은 27.2~35.8%의 범위로 나타났으며, 원추관입지수는 깊이 1 cm에서 20 cm까지 5 cm단위로 측정하였을 때 약 291.4~3112.6 kPa로 측정되었다. 트랙터 견인력은 약 70~200 N 범위로 로타리작업 시작 후 작업기 견인을 위하여 견인력 증가하는 것을 볼 수 있으며, 전·후륜 좌·우측의 슬립율은 11.78~17.06% 범위로 나타났다.