로터리 성능 최적화 분석을 위한 토양 물성 분석

강석호 ( Seok Ho Kang ),박형규 ( Hyung Gyu Park ),김용직 ( Yong Gik Kim ),강태욱 ( Tae Wook Kang ),김영수 ( Yeong Su Kim ),우승민 ( Seung Min Woo ),우예다니엘두윰 ( Daniel Dooyum Uyeh ),하유신 ( Yu Shin Ha ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

로터리 작업은 노지 작물 재배를 위해 수행되는 기초 단계 작업 중 하나로 관리기, 트랙터 부착형 등 여러 형태의 기계로 이루어진다. 작업의 중요성은 로터리 전 제공된 비료 및 거름이 특정 위치에 집중되었거나 얕은 깊이에 분포하여 작물 뿌리가 생장하는데 필요한 영양소를 충분히 받지 못하는 문제로 확인할 수 있다. 영양소가 적절 깊이까지 균일하게 분포하기 위한 성능 분석이 필요하지만, 농업 작업은 작업 적정 시기와 비용 문제로 반복 실증시험이 어려워 computational analysis와 실증시험을 통한 검증으로 성능 개선 및 최적화가 이루어진다. 본 연구는 로터리 작업의 성능 최적화를 위해 DEM (Discrete Element Method) 해석을 위해 parameter 값으로 사용될 토양 물성 검증으로 토양 깊이별 (5, 10, 15, 20 cm)로 지름 4.7 cm, 높이 5 cm의 샘플을 임의의 위치에서 10회 채취하여 bulk density와 cone index를 분석하였으며 DEM 검증을 위한 angle of repose 분석을 3회 반복 시험하였다. 분석 결과, 토양 깊이별 bulk density 9.69±0.47, 11.20±0.69, 11.52±0.90, 14.92±0.97 kg/m3 (5, 10, 15, 20 cm); cone index 457.28±192.36, 716.98±329.29, 988.12±390.38, 1199.56±379.14 kN/m3 (5, 10, 15, 20 cm); angle of repose는 35.86±1.27°로 나타났다. 실측 데이터를 DEM 해석에 사용하기 위한 calibration이 필수적이다. 본 연구에서 분석한 항목 중 cone index와 angle of repose 측정 방법을 DEM 해석 모델에서 구현하여 검증을 준비 중이며 calibration 후 로터리 작업 최적화를 위한 DEM 분석이 요구된다.

산업용 디젤엔진의 후처리장치 단열에 따른 질소산화물 저감특성에 관한 실험적 연구

강석호(Seok-Ho Kang),박은용(Eun-Yong Park),권오현(Oh-Hyun Kwon),김훈명(Hoon-Myung Kim),강정호(Jeong-Ho Kang) 한국동력기계공학회 2020 동력시스템공학회지 Vol.24 No.6

소형디젤기관의 연료분사조건에 따른 연소 및 미세입자 배출 특성에 관한 연구

강석호(Seok-Ho Kang),이성욱(Seang-Wock Lee),엄동섭(Dong-Seop Eom) 한국자동차공학회 2014 한국 자동차공학회논문집 Vol.22 No.7

전립선암 분자면역학적 표지자의 현주소와 미래의 방향

강석호(Seok Ho Kang) 대한비뇨기종양학회 2008 대한비뇨기종양학회지 Vol.6 No.2

자동차 정비업 경영 혁신 방안

강석호(Kang seok-Ho) 한국자동차공학회 2001 한국자동차공학회 Workshop Vol.2001 No.-

로터리 토양 균일 분포를 위한 작업 최적화

강석호 ( Seok Ho Kang ),김용직 ( Yong Gik Kim ),박형규 ( Hyung Gyu Park ),손진호 ( Jin Ho Son ),김영수 ( Yeong Su Kim ),우승민 ( Seung Min Woo ),하유신 ( Yu Shin Ha ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

밭농업 준비 중 하나인 로터리 작업은 필드를 고르게 해주고 살포했던 퇴비 및 거름과 같은 영양분들을 섞어주는 작업이다. 고르게 분포된 토양 내 유기 화학 성분은 토양 구조의 증대와 함께 작물 수확량에도 직접적인 영향을 미친다고 알려져 있다 (He et al., 2020; Tang et al., 2020; Zhao et al., 2020). 하지만 15 cm 이상 깊이 토양에서의 특성은 잘 알려지지 않고 있으며 (Eilers et al., 2012) 필드마다 깊이별 토양 상태가 상이하여 작물 생장에 어려움을 겪고 있다 (Fierer et al., 2003; Schutz et al., 2010). 본 연구는 DEM 해석을 통한 로터리 작업 시 퇴비의 균일 분포를 토양 깊이별로 확인하고 자 작업 조건별 분포 균일성을 분석해 로터리 작업을 최적화하고자 한다. 사용된 퇴비는 가축분퇴비이며 (돈분: 25%, 계분: 20%, 우분: 20%, 톱밥: 25%, 버섯폐배지: 10%), 토양 깊이를 4 수준으로 (L1: 0~5 cm, L2: 5~10 cm, L3: 10~15 cm, L4: 15~20 cm) 구분하였다. 작업 조건은 전진 속도 3 수준 (0.5, 1.0, 1.5 m/s), 블레이드 회전 속도 3 수준 (300, 1650, 3000 rpm), 작업 깊이 3 수준으로 (23, 24, 25 cm) 구분하였다. 작업 최적화는 RSM(Response Surface Method) 방법을 사용하였으며 BBD (Box-Behnken design) 방법을 이용하여 3 반복 해석 조건을 설계하였다. 토양 내 균일성은 DEM 프로그램 내 단위 부피 큐브 (1.25 x 10-4 cm3) 22개를 생성하여 입자 개수의 비율을 분석하였으며, 설계 조건별 균일성을 비교하였다.

입자 거동 해석을 통한 마늘 수집기 이송부의 요인시험 분석

강석호 ( Seok Ho Kang ),김영수 ( Yeong Su Kim ),박형규 ( Hyung Gyu Park ),김용직 ( Yong Gik Kim ),우승민 ( Seung Min Woo ),하유신 ( Yu Shin Ha ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

마늘은 일반적으로 수확 후 노지에서 건조과정을 통해 인력이 수집하고 있다. 본 연구는 이러한 수집 작업의 기계화 연구의 일원으로 Rocky DEM 입자 시뮬레이션을 통해 마늘 수집기 이송부의 시험 요인별 작업 조건을 분석하고 수집 작업에 적합한 작업 조건을 제시하고자 한다. 입자 거동 해석에 사용된 마늘의 크기는 국립농산물품질관리원의 구분에 따른 두 가지 규격을 사용하였으며 (2L, M), 시험 요인으로는 수집 속도 3 수준과 (0.1, 0.2, 0.3 m/s) 이송부 각도 3수준으로 (14°, 17°, 20°) 선정하였다. 2 가지 요인의 3 수준에 따른 9가지 (R1 ~ R9) 조건에서 이송부의 입자 거동 해석을 시행하였으며, 그 결과로 시험 요인에 따른 마늘의 수집량과 수집 중 튀는 높이를 분석하였다. 분석 결과, 마늘 규격의 튀어 오른 높이는 R3 (0.1 m/s, 20°)에서 가장 높았으며 (마늘 2L: 8.0 cm; 마늘 M: 7.7 cm), R7 (0.3 m/s, 14°)에서 가장 낮은 것으로 나타났다(2L: 2.3 cm; M: 3.9 cm). 마늘 수집량은 수집 속도가 빨라질수록 증가하는 것으로 나타났고 (마늘 2L: Min 20 ea, Max 57 ea; 마늘 M: Min 17 ea, Max 59 ea) 마늘 크기 규격에 따른 수집량과 튀는 높이에 차이는 없었다. 본 연구에서 제안한 작업 조건을 사용하여 건조 마늘의 수집 작업 기계화를 통한 마늘 작업 전체 노동시간 단축과 인력 대체에 기초 연구로 활용될 수 있으며 추후 수집된 마늘의 손상 여부를 확인할 추가 연구가 요구된다.

연료전지 산소환원반응 향상 위한 백금 촉매의 구조적 특성

강석호(Seok Ho Kang),이창미(Chang Mi Lee),임동희(Dong Hee Lim) 大韓環境工學會 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.5

연료전지에서의 전체 반응 속도는 산화전극에서 일어나는 수소산화반응에 비해 그 반응 속도가 현저히 느린 환원전극에서의 산소환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)에 의해 결정된다. ORR 효율성 평가를 용이하게 하는 지표(descriptor)로서 촉매 표면에서의 산소원자 흡착강도를 활용하는데, 산소흡착강도는 촉매 표면의 기하학적 구조 변형에 따른 전자구조를 변형함으로써 조절할 수 있다. 이에 본 연구에서는 백금 표면의 원자모델을 이용하여 표면의 기하학적 구조가 산소흡착 강도에 미치는 영향과 그 원인을 밀도범함수이론(density functional theory, DFT) 계산을 통해 분석하였다. 먼저, 기하학적 구조를 인위적으로 변형시킨 Pt(111) 표면에서의 산소흡착반응을 밀도범함수이론 계산을 이용해 분석함으로써 기하학적 구조 변화가 산소흡착강도에 미치는 영향(strain effect)을 확인하였다. 최적화한 Pt 격자상수(3.977 Å)에 ±1% 간격의 변화율을 적용하고 각 변화율마다의 산소흡착강도를 계산하였는데, Pt-Pt 원자 간 거리가 멀어질수록 산소흡착강도가 강해지는 것을 확인하였다. 이는 원자 간 거리가 증가할수록 d-band center가 페르미 준위(Fermi level)쪽으로 이동하게 되며, 이로써 일부 반결합 오비탈(anti-bonding orbitals)에 전자가 채워지지 않기 때문에 전체적으로 반결합 오비탈이 형성될 가능성이 적어지기 때문이다. 결과적으로, 순수한 백금이 가진 격자상수(3.9771 Å) 보다 약 2~4% 작은 백금 표면 격자크기를 가질 수 있도록 유도할 수 있다면 산소흡착강도가 적절히 약하게 조절될 수 있으며, 이는 순수한 백금보다 더 향상된 ORR 성능을 가진 촉매물질 개발 연구를 위한 기초자료로서 활용할 수 있을 것이다. The overall reaction rate of fuel cell is governed by oxygen reduction reaction (ORR) in the cathode due to its slowest reaction compared to the oxidation of hydrogen in the anode. The ORR efficiency can be readily evaluated by examining the adsorption strength of atomic oxygen on the surface of catalysts (i.e., known as a descriptor) and the adsorption energy can be controlled by transforming the surface geometry of catalysts. In the current study, the effect of the surface geometry of catalysts (i.e., strain effect) on the adsorption strength of atomic oxygen on platinum catalysts was analyzed by using density functional theory (DFT). The optimized lattice constant of Pt (3.977 Å) was increased and decreased by 1% to apply tensile and compressive strain to the Pt surface. Then the oxygen adsorption strengths on the modified Pt surfaces were compared and the electron charge density of the O-adsorbed Pt surfaces was analyzed. As the interatomic distance increased, the oxygen adsorption strength became stronger and the d-band center of the Pt surface atoms was shifted toward the Fermi level, implying that anti-bonding orbitals were shifted to the conduction band from the valence band (i.e., the anti-bonding between O and Pt was less likely formed). Consequently, enhanced ORR efficiency may be expected if the surface Pt-Pt distance can be reduced by approximately 2~4% compared to the pure Pt owing to the moderately controlled oxygen binding strength for improved ORR.

림프절 양성 전립선암에서 호르몬 치료의 역할

조석(Seok Cho),강석호(Seok Ho Kang) 대한비뇨기종양학회 2013 대한비뇨기종양학회지 Vol.11 No.2

The introduction of Prostate-specific antigen screening has resulted in a significant stage migration of prostate cancer, with the incidence of nodal metastasis decreasing from 20% to 40% in the 1980s to 5% to 10% more recently. Lymph node metastasis is generally regarded as a poor prognostic indicator in patients with prostate cancer. Although androgen deprivation therapy has been shown to benefit patients with high-risk localized, or locally advanced prostate cancer who are undergoing radiation therapy, its role in patients with nodal metastasis after surgery has not yet been clarified. Although immediate adjuvant androgen deprivation therapy has been found to improve OS and progression-free survival in patients with nodal metastasis after surgery, controversies remain about appropriate timing and duration of adjuvant hormonal therapy. In this article, we reviewed the outcomes of various treatment options for node-positive prostate cancer and addressed the role and appropriate timing of adjuvant hormonal therapy.

입자 거동 해석을 이용한 교반기의 성능 분석

손진호 ( Jin-ho Son ),강석호 ( Seok-ho Kang ),홍종근 ( Jong-geun Hong ),홍동혁 ( Dong-hyeok Hong ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

교반 작업은 천적 방제, 버섯 배지 교반뿐만 아니라 축산 농가의 악취와 가스 발생 저감 등 환경 개선 효과를 위해 축산 농가에서도 필수 작업이 되었다. 여러 형상의 교반기가 판매되고 있지만, 교반 성능이 제시된 바 없어 제품의 신뢰성이 부족하다. 본 연구는 시중에 판매되고 있는 5가지의 교반기 날을 사용하여 입자 거동 해석을 통해 교반 성능을 분석 후 비교하고자 한다. 분석조건은 지름 9 mm의 입자 A와 B 750 kg을 0.6 m3 상자 상·하층부에 1:1 비율로 채워 교반날 회전속도 100 RPM, 전·후진 이동속도 0.1 m/s, 300 step으로 분석하였다. 교반 후 상·하층부에 0.05 m3 부피의 CUBE를 생성하여 CUBE 안에 있는 입자 수 비율을 분석한 교반율로 각 교반기 날의 성능을 비교 분석하였다. 입자 거동 해석 결과, 5번 날의 교반율이 상층부 83.1%, 하층부 97.5%로 성능이 가장 좋았고 3번 날의 교반율이 상층부 61.8%, 하층부 54.9%로 교반이 가장 떨어지는 것으로 나타났다. (1번 날 상층부 72.3%, 하층부 77.1%; 2번 날 상층부 70.9%, 하층부 74.9%; 4번 날 상층부 77.7%, 하층부 84.4%). 5번 날과 같이 가장자리에 있는 입자를 중앙으로 모은 뒤 뒤집어주는 형태가 교반율이 가장 우수했다. 본 연구결과는 전·후진 이동 형태의 교반기 날 설계에 참고자료가 되며, 실제 교반과 시뮬레이션의 성능 비교 분석의 후속 연구가 요구된다.