논문 : 농산물,식품가공공학 ; 구기자 품질향상을 위한 적정 건조조건 구명

이승기 ( Seung Ki Lee ),김웅 ( Woong Kim ),김훈 ( Hoon Kim ),이효재 ( Hyo Jae Lee ),한재웅 ( Jae Woong Han ) 한국농업기계학회 2011 바이오시스템공학 Vol.36 No.4

This study was carried out to define the optimum drying conditions for Lycium chinense Miller as a useful healthy food, because recently the cultivation area and yield of this fruit are increased. The experiments of two varieties were performed at the temperature of 45℃, 50℃, 55℃ and 60℃. The drying ratio was the slowest and quality was the best at the drying temperature of 45℃. The drying temperature was higher, drying ratio was more faster and the quality became worse. The difference of drying ratios between the varieties was insignificant. The energy consumption per hour was the minimum at the drying temperature of 45℃, but the total energy consumption was the maximum for the long drying time. Also, the energy consumption at the drying temperature 50℃, 55℃ and 60℃ was not very different from others. Considering the drying ratio, quality and energy consumption, the drying time of 36 hours at the drying temperature of 50℃ was the most optimum condition.

캄보디아 장립종 쌀의 도정 공정 분석

김훈 ( Hoon Kim ),이승기 ( Seung-ki Lee ),김웅 ( Woong Kim ),김락우 ( Rack-woo Kim ),한재웅 ( Jae Woong Han ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

캄보디아의 쌀은 전 세계 쌀 생산국 중 6번째로 많은 쌀을 매년 생산하고 있으나 생산량 대비 쌀의 품질 및 도정 기술은 매우 낙후되어 있다. 캄보디아 쌀의 도정 방법은 일반적인 도정 공정과 다르게 도정기를 여러 차례 백도가 나올 때까지 순환하여 곡온의 상승으로 인하여 장립종 쌀의 특징인 동할 발생 비율이 높아 품질 저하의 원인이 되고 있다. 따라서, 캄보디아의 장립종 쌀 생산을 위한 도정 방법에 따른 품질 분석을 통하여 적정 도정 방법을 분석하기 위하여 수행되었다. 장립종 중 대표 품종인 IR66 및 SPD를 생산하는 도정공장을 선택하여 도정방법이 다르고 시설의 규모의 차이가 있는 공장 4곳을 선정하여 시료를 채취하였으며, 함수율, 백도, 도정도, 싸라기율, 동할율, CBB index 및 화상측정기를 이용한 표면상처 측정하여 품질 비교를 하였다. 함수율의 경우 미국 기준 14% 및 우리나라 15.5~16.5%의 기준과 비교시 함수율이 11.1~12.5%로 함수율이 낮게 나타나 모든 공장에서 과건조를 하는 것으로 나타났으며, 싸라기 발생율은 27.5~43.06%, 동할율은 국내 기준 3.0%이하를 기준일 때 10.0~16.0%로 높게 나타났다. 백도의 경우 43.40~46.10으로 싸라기 발생율이 높아 과한 도정을 수행하는 것으로 나타났다. CBB index의 낙후된 공장의 경우 평차가 6.1로 높게 나타났으며, 비교적 현대화 시설을 갖춘 공장의 경우 최대값 3.4, 최소값 1.0으로 낮은 값을 나타내어 도정의 균일도 및 품질이 더 우수한 것으로 나타났다. 표면상처 비율의 경우 최대 28% 및 최소 4%미만 공정에 따른 편차가 크게 나타났다. 캄보디아 내의 지역 및 시설에 차이가 있는 4개 도정공정을 비교한 결과 비교적 현대화 설비를 갖춘 지역의 정미기 3단 후 연미기 1단의 공정의 품질이 가장 우수한 것으로 나타났다.

생물생산시설 및 환경공학 분야 : 유통용 적치마 상추의 소비자 선호도 조사

곽수지 ( Su Ji Kwack ),이상근 ( Sang Kun Lee ),곽은지 ( Eun Ji Kwack ),양수진 ( Su Jin Yang ),한재웅 ( Seung Ki Lee ),이승기 ( Jae Woong Han ),강태환 ( Tae Hwan Kang ),김웅 ( Woong Kim ) 한국농업기계학회 2014 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.19 No.1

전산유체역학을 이용한 토마토 온실 내부 공기환경 분석

김락우 ( Rack-woo Kim ),이인복 ( In-bok Lee ),이승기 ( Seung-ki Lee ),김웅 ( Woong Kim ),한재웅 ( Jae-woong Han ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

우리나라의 사계절이 뚜렷한 기후 특성으로 인하여 계절에 따라 토마토 온실 내부에 다양한 환경적인 문제가 발생한다. 토마토 온실에서 발생하는 주요 환경 문제들은 공기 유동과 밀접한 관련이 있으며 온실의 생산성을 향상시키기 위해서 이러한 계절별 환경 문제들에 공기역학적인 분석 및 개선 방안이 필요하다. 전산유체역학 (Compuational fluid dynamics, CFD)은 공기역학적인 흐름을 분석할 수 있는 기술로 현장 실험을 통하여 모델의 정확도를 확보한다면 온실 내부의 다양한 환경 문제를 분석할 수 있는 기술이다. 현재까지 CFD기법을 이용하여 온실 내부의 생육 환경을 분석하기 위한 연구는 국·내외에서 다양하게 수행되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 CFD 기술을 이용하여 다양한 환경조건에 따른 토마토 온실 내부의 공기 유동 및 생육 환경을 분석하고자 한다. 이를 위하여 현장조사 및 문헌조사를 통하여 토마토 온실에서 발생할 수 있는 대표적인 공기역학적 문제점을 도출하였다. 이러한 결과를 바탕으로 CFD 시뮬레이션 해석을 위한 대표 Case를 산정하였다. 또한, 실제 온실을 대상으로 온도 변화 및 공기 유속을 측정하여 검증용 데이터를 구축하였다. 현장 실험 결과를 바탕으로 CFD 모델의 정확도 검증을 수행하고 다양한 환경 조거에 따라 CFD 시뮬레이션을 수행하였다. 최종적으로 CFD 해석 결과를 이용하여 토마토 온실 내부의 공기 유동 및 환경 변화를 분석하였다. 본 연구의 CFD 결과는 공기 환경 구현 가상현실 기술에 접목하고 가시화 데이터로 활용되었다.

가상현실 기법을 활용한 토마토 온실 내부 공기환경 가시화 기술 개발

김락우 ( Rack-woo Kim ),이인복 ( In-bok Lee ),이승기 ( Seung-ki Lee ),김웅 ( Woong Kim ),한재웅 ( Jae-woong Han ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

여러 산업분야에서 가상현실 기술은 다양하게 활용되고 있지만 현재까지 농업분야에서 접목한 사례는 극히 드물며 스마트팜 시설 농업에서의 적용은 미비한 실정이다. 특히, 가상현실 (Virtual reality, VR) 기술을 활용하여 온실과 같은 농업 시설의 공기 환경을 가시화하고 다양한 체험을 통하여 이해도를 높일 수 있는 기술은 전무하다. 농업 시설에 VR을 접목할 경우, 온실 내부 주요 환경요소인 공기 유동 및 공기질에 대하여 더 쉽고 명확하게 이해할 수 있으며, 2차원이 아닌 3차원 가시화를 통하여 사실감 넘치는 체험이 가능하다. 특히, 4차 산업 혁명과 스마트팜의 중요성이 대두되고 있는 시점에서 시설농업 분야에서 이러한 많은 장점이 있는 VR을 접목하는 연구가 이루어질 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 VR 기술을 활용하여 토마토 온실 내부의 공기 환경을 가시화할 수 있는 접속 기술을 개발하고자 한다. 이를 위하여, CFD 시뮬레이션의 Case에 맞는 3차원 온실 모델을 구성하였다. 특히, 다양한 농장을 방문하여 주로 사용하는 이미지의 색상, 질감, 명암 등을 파악하여 3차원 온실을 보다 실제와 같이 제작하고자 하였다. 토마토 작물 모델은 3차원 스캐너를 활용하여 정교하게 설계하였다. 개발한 구조물 모델과 토마토모델을 바탕으로 가상의 체험이 가능한 가상공간을 구성하였다. 이후, 공기 환경의 가시화 기술을 기발하기 위하여 CFD 데이터 추출결과를 가상공간에 연동하였고 연산 결과의 정성적 및 정량적 가시화를 수행하였다. 본 연구에서는 사용자들의 편의성 및 접근성을 위하여 사용자 인터페이스를 구축하고 최적화 과정을 통하여 다양한 환경 조건에서 체험할 수 있는 가시화 기술을 개발하였다.

국산 밀의 건조조건에 따른 발아율 변화에 관한 연구

신동관 ( Dong-gwan Shin ),김태석 ( Tae-sock Kim ),이승기 ( Seung-ki Lee ),김웅 ( Woong Kim ),김락우 ( Rack-woo Kim ),한재웅 ( Jae Woong Han ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

우리나라의 밀 자급도는 2018년 기준 0.7%로 수입량이 2백만톤 이상을 수입에 의존하고 있다. 따라서 최근 밀 산업 육성법(농림축산식품부, 2020)이 제정되고, 자급률 5% 달성을 위한 정부 비축량 확대, 생산기반 확충 등을 주요 내용으로 하는 밀 산업 활성이 기대되고 있다. 그러나 국산 밀의 품질 검사기준(농림 축산식품부고시 제 2020-77호, 2020)은 정립 최저한도, 수분, 피해립, 이종곡립 및 이물 등의 수입 밀의 건조 후 저장 관련된 품질 규정만을 가지고 있다. 따라서 자급률 5% 이상 목표 달성 시 국산 밀의 건조 후 선별 및 저장 등 공정에 대한 연구 및 건조 조건에 따른 품질에 관한 연구가 필요하다. 발아율은 생명력의 지표이며 품질에도 밀접한 관계를 가지고 있어 국산 밀의 건조조건에서 매우 주요한 인자이다. 따라서 국산 밀의 건조 조건에 따른 국산 밀의 발아율 분석을 통하여 건조조건을 구명하기 위하여 수행되었다. 국산 밀은 2021년 전남에서 수확한 금강 품종을 사용하였으며, 건조온도 3수준(40, 50, 60℃) 및 상대습도 3수준(40, 50, 60%) 총 9수준의 조건으로 목표함수율 12%,w.b.미만으로 건조를 수행하였으며, 발아율 측정을 위하여 건조하지 않은 초기 시료를 포함하여 각 수준별로 국산 밀 정립 100립을 선별하여 물로 충분히 세척한 후 여과지를 깔고 국산 밀을 고르게 분포시킨 후 여과지가 충분히 젖을 정도로 물을 가하였다. 향온기의 온도는 20 ℃를 유지하였으며 10일 이내에 발아한 밀의 수를 육안으로 선별하여 발아율을 계산하였다. 초기 시료의 발아율은 91.0%였으며, 건조온도 50℃까지 발아율은 96.7%이상을 유지하였으나 50℃이상에서는 발아율이 92.6%까지 급격히 감소하였고 건조온도 50℃미만의 모든 조건의 상대습도에서 발아율 95.0%이상을 유지하였다. 따라서 국산 밀의 경우 건조 온도 50℃미만으로 건조하는 것이 적절할 것으로 나타났다.

UV광원을 포함한 인공광원의 펄스폭 변조에 따른 적치마 상추의 생육특성

곽수지 ( Su-ji Kwak ),곽은지 ( Eun-ji Kwak ),이현희 ( Hyun-hee Lee ),이승기 ( Seung-ki Lee ),한재웅 ( Jae-woong Han ),전명진 ( Myung-jin Jeon ),김웅 ( Woong Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

식물공장 내 작물의 생육은 제공되는 인공광원의 광원 및 광질에 영향을 받으며, 광흡수 파장에 따라 다르다. 또한 광합성에 효과적인 형태의 빛의 계속적인 빛의 조사보다는 광 펄스를 조절하여 공급하여 준다면 더욱더 효과적인 생육 환경을 제공해 줄 수 있다. 식물의 최적 생장을 위해 특정 파장대의 빛을 선택적으로 조사할 수 있는 LED특성을 사용하여 UV광원을 포함한 인공광원의 펄스폭 변조에 따른 적치마 상추의 생육특성을 알아보고자 하였다. 광환경은 Red(660 nm), Blue(450 nm), UV(395 nm) LED를 8:1:1 비율로 광량 160 μmol · ㎡ · s-¹, 주파수1.25, 2.5, 3.75, 5.0 kHz로 조사하여 주었으며, 온도 20~23℃, 습도 50~60%, CO₂농도 1,000 ppm으로 조성하여 주었다. 아시아종묘 적치마상추를 파종 후 18일 째 되는날 정식, 정식 후 14일 · 28일 째 되는날SPAD, 지상부 · 지하부의 생체중 및 건물중, 엽폭, 엽장을 측정하였으며, 측정한 엽폭과 엽장을 이용하여 엽형지수 산출, 지상부 · 지하부 생체중 값을 이용하여 S/R율을 산출하였다. SPAD 측정결과 생육시기가 증가할수록 SPAD함량은 감소하였으며, 1.25와 2.5 kHz에서 생육 시기 증가에 대한 SPAD함량 감소가 컸고, 3.75와 5.0 kHz의 경우 SPAD함량의 감소량은 작았다. 지상부 생체중은 3.75 kHz에서 121.51 g으로 가장 높은 값을 나타냈으며, 2.5, 1.75, 5.0 kHz 순으로 높은 값을 나타났다. 지하부 생체중의 경우 3.75 kHz에서 31.31 g으로 가장 높은 값을 나타냈으며 2.5, 5.0, 1.25 kHz 순으로 높게 나타났다. 엽형지수는 생육 시기가 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 1.75, 2.5, 5.0, 3.75 kHz순으로 크게 나타났다. 지상부 건물중 측정결과는 지상부 생체중 결과와, 지하부 건물중의 측정결과는 지하부 생체중 결과와 동일하였다. S/R율은 1.75 kHz를 제외하고 생육시기가 증가할수록 S/R율은 감소하는 것으로 나타났으며, 주파수가 높아질수록 S/R율은 감소하는 것으로 나타났다. 엽형지수는 엽폭/엽장으로 엽형지수를 산출한 결과로 값이 작을수록 엽폭이 넓은 형태를 의미하며, 생체중값이 가장 크게 나타났던 3.75 kHz에서 엽형지수의 값이 가장 낮게 나타났으며 3.75 kHz를 제외하고 주파수가 높을수록 엽형지수의 값이 낮게 나타났다. 이에 주파수에 따른 적상추의 생육은 3.75 kHz에서 가장 좋은 것으로 판단할 수 있었다.

건조시간에 따른 발아율 변화 연구

신동관 ( Dong Gwan Shin ),김훈 ( Hoon Kim ),이승기 ( Seung Ki Lee ),김웅 ( Woong Kim ),김락우 ( Rack Woo Kim ),김성록 ( Sung Rok Kim ),한재웅 ( Jae Woong Han ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

현대인의 서구화된 식습관으로 인하여 국내에서는 밀 제품의 소비가 증가하는 추세이며, 국내에서는 밀 산업 육성법(농림축산식품부, 2020)을 통하여 밀 자급률 향상과 이모작을 통한 생산량 증대되고 있다. 하지만 밀 산업 육성법은 자급률 향상에만 초점이 맞추어져 있으며, 적기 수확의 어려움으로 인한 수확 후 관리 체계의 미흡으로 인한 품질의 저하가 발생되고 있다. 해외 밀에 대한 품질 연구는 다수가 있으나 우리나라의 밀의 건조·저장과는 상이하여 국산 밀의 건조·저장 중 품질에 관한 연구는 필요하다. 따라서 일반적인 곡물 발아율은 건조온도와 수분에 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 국내에서 생산되고 있는 밀의 수확 후 공정은 밀 전용 공정이 아닌 대부분 미곡 처리 공정과 동시에 사용하고 있어 미곡 설정에 열풍건조로 인하여 발아율이 저하되고 있다. 또한 건조공정은 모든 공정을 비교하였을 때 에너지 집약 공정으로써 건조시간을 줄이는 것은 가공비용의 절감을 기대할 수 있다. 따라서 건조시간에 따른 발아율을 확인하여 최적의 건조시간과 건조 방법을 규명하기 위하여 수행되었다. 국산 밀은 2022년 전라남도에서 수확한 금강 품종으로 건조온도 4수준(40, 50, 60, 70°C) 및 상대습도 40%로 건조를 실시하였으며, 건조 시작 후 10분 마다 시료를 채취하여 발아율을 확인하였고 목표함수율 12%,w.b.미만으로 건조를 수행하였다. 발아율 확인은 건조하지 않은 초기 시료를 포함하여 각 수준별로 정립 100립을 선별하여 정제수로 세척하였으며, 발아배지를 깔고 밀을 일정 간격으로 배치한 후 수분을 가하였다. 항온항습기의 온도는 20°C(±0.5)를 위치하였으며, 입고 후 10일 이내에 발아한 밀의 수를 육안으로 선별하여 발아율을 계산한 결과 건조온도 및 건조시간과의 상관관계 결과 건조온도가 높을수록 건조시간이 길수록 발아율이 저하되는 결과를 도출하였다.

캄보디아 쌀의 유통품질분석

신동관 ( Dong Gwan Shin ),김훈 ( Hoon Kim ),이승기 ( Seung Ki Lee ),김웅 ( Woong Kim ),김락우 ( Rack Woo Kim ),김성록 ( Sung Rok Kim ),한재웅 ( Jae Woong Han ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

캄보디아의 인구에 80%가 농업에 종사하고 있으며, 농업인구 대다수가 벼농사로 생계를 유지하고 있다. 건기와 우기가 뚜렷하고 고저차가 없는 지형적 특성으로 수자원 배분에 어려움을 겪고 있지만 관개수로 개선을 통해 생산량이 증대될 것으로 예측되고 있다. 하지만 캄보디아의 농업의 경우 수확량 증대를 목적으로 성장해 왔으며, 주변국 보다 수확 후 기술이 낙후되어 있어 주변국으로 낮은 값에 수출되고 있다. 또한 정확한 품질기준이 없어 유통되고 있는 쌀의 동일 가격에서도 품질의 차이가 크다. 따라서 캄보디아에서 유통되고 있는 쌀을 국제 무역 기준에 비교하여 등급을 판정하고 수확 후 관리 기술과 세계 쌀 산업의 경쟁력 재고를 위해 수행되었다. 캄보디아에서 유통되고 있는 중·장립종 27점을 수집하였으며, 국제 무역 기준에 비교하여 품종순도, 품질등급, 도정편차를 조사하였다. 품질 순도 조사의 경우 장립종은 12곳 중립종은 15곳으로 나타났다. 품질등급의 적미와 피해립, 분상질립, 싸라기 함량, 수분함량, 이물질 함량 총 5개를 기준으로 비교하였으며, 적미와 피해립 경우 전반적으로 1등급을 나타났으나 분상질립과 싸라기 함량에서는 대부분 5~6의 낮은 등급으로 나타났다. 도정 편차의 경우 CCB index를 이용하여 측정하였으며, 최저 0.1 및 최대 1.5로 비교적 낮은 값을 나타내었다. 결과적으로 낮은 수분함량과 과도한 공정으로 인하여 많은 양의 싸라기가 발생하며, 이를 대비한 조질 공정 및 채 선별공정이 추가할 경우 캄보디아 유통 쌀의 품질이 향상될 것으로 판단되었다.

고추 기계화 재배를 위한 재식밀도에 따른 생산량 비교분석

곽수지 ( Su-ji Kwak ),곽은지 ( Eun-ji Kwak ),이현희 ( Hyun-hee Lee ),한규철 ( Kyu-cheol Han ),이승기 ( Seung-ki Lee ),한재웅 ( Jae-woong Han ),전명진 ( Myung-jin Jeon ),김웅 ( Woong Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

김치의 필수양념인 고추는 전체 채소 재배면적의 19.6%를 차지하고, 전체 채소 생산액의 27%를 점유하고 있는 주요 작물이다. 고추재배 기계화를 위해서는 작업공간이 확보되어야 하는데 이를 위해서 필요한 조간간격 및 재식거리 증대는 재식밀도 감소로 인한 생산량 감소 등의 우려로 인해 꺼려지고 있다. 하지만 농촌의 노동력 부족 현상으로 인한 기계화가 필요한 실정이며, 생산량감소에 영향을 주지 않는 기계화를 위한 최소한의 작업 공간 마련을 위한 재식밀도에 따른 생산량을 비교 분석하고자 하였다. 시험재료는 “PR 산울림” 품종을 사용하여 2016년 5월 23일 조간간격 및 재식거리는 보통 농가의 수준인 A그룹(90×30 cm), B그룹(120×45 cm), C그룹(150×60 cm)으로 정식하여 재배한 후2016년 9월 1일 일시 수확하여 생산량 비교를 위한 주당 청과수 및 숙과수를 측정하였고 홍고추각각의 몸통부의 길이 및 지름, 생체중, 건물중을 측정하였다. 홍고추의 몸통부의 길이와 지름과, 생체중 및 건물중 모두 C그룹에서 가장 큰 값을 나타냈다. 주당 청과수는 A그룹 12.6개, B그룹 33.4개, C그룹 52.4개, 주당 숙과수는 A그룹 26.8개, B그룹41.8개, C그룹 44.8개로 조간간격 및 재식거리가 넓을수록 청과수와 숙과수가 많게 나타났다. 5㎡에 재배한다고 가정했을 시 A그룹은 48주 정식이 가능하고 총 수확량 1891개, 19,912 g을 수확할수 있으며, B그룹은 정식가능 주수 32주, 총 수확량 2481개, 39,705 g의 수확이 가능하고, C그룹은24주 정식이 가능하고 총 수확량 2,332개, 46,656 g을 수확 할 수 있을 것으로 예상되었다. 총 수확량은 C그룹, B그룹, A그룹 순으로 재식밀도가 작을수록 총 수확량이 많아지는 것으로 나타났다. 기존 농가 재식거리인 A그룹은 재식 가능한 주수가 많기 때문에 그만큼 더 많은 노동력을 초래하게 되고, 좁은 작업공간으로 인한 농기계 사용이 제한되기 때문에 작업강도가 더 높아지게 된다. 그러나 본 실험 결과로 재식밀도를 감소시켜 줌으로써 생산성이 높아졌을 뿐만 아니라 작업환경 개선으로 작업 강도 및 노동시간을 감소시킬 수 있을 것으로 확인하였으며 이를 위해서는 재배 농가에서의 의식 전환 등이 필요할 것으로 판단되었다.