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전기 구동 트랙터의 전력 시스템 용량 분석을 위한 시뮬레이션 연구
김경대 ( Kyeong-dae Kim ),박영준 ( Young-jun Park ),김강현 ( Gang-hyun Kim ),김원균 ( Won-gun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
본 연구에서는 40kW급 전기구동 트랙터의 시뮬레이션 모델을 개발하고 설계된 전력 시스템의 용량 분석을 위해 작업 성능을 평가하였다. 전기구동 트랙터 모델은 10kW와 30kW 용량의 모터 두 개와 80kWh 배터리, 감속기, PTO, 차륜으로 구성되어 상용 소프트웨어인 MATLAB Simulink를 통해 개발되었다. 또한 작업 성능 평가를 위해 같은 용량의 40kW급 엔진 트랙터를 이용하여 쟁기와 로타리 작업의 부하를 계측하였으며 이를 전기구동 트랙터 모델의 작업 부하로 사용하였다. 시뮬레이션 모델의 시험 결과, 설계된 전력 시스템을 이용한 전기 구동 트랙터는 쟁기와 로타리 작업의 부하를 극복하고 작업을 수행할 수 있음을 알 수 있었으며, 배터리의 SOC(State of Charge)가 100%인 상태에서 1.4ha의 경지를 3.7시간 동안 작업할 수 있는 것으로 나타났다. 추후 연구에서는 작업 시간을 향상시킬 수 있는 전력 시스템을 설계하고, 개발된 트랙터 시뮬레이션 모델은 전기구동 트랙터 시스템의 통합 주행 제어 알고리즘 개발에 사용될 것이다.
Magic Formula를 이용한 아스팔트 노면에서의 농업용 트랙터의 견인력 추정
김경대(Kyeong-Dae Kim),김지태(Ji-Tae Kim),안다빈(Da-Vin Ahn),박정호(Jung-Ho Park),조승제(Seung-Je Cho),박영준(Young-Jun Park) 한국기계가공학회 2021 한국기계가공학회지 Vol.20 No.11
Agricultural tractors drive and operate both off-road and on-road. Tire–road interaction significantly affects the tractive performance of a tractor, which is difficult to predict numerically. Many empirical models have been developed to predict the tractive performance of tractors using the cone index, which can be measured through simple tests. However, a magic formula model that can determine the tractive performance without a cone index can be used instead of traditional empirical models as the cone index cannot be measured on asphalt roads. The aim of this study was to predict the tractive performance of a tractor using the magic formula tire model. The traction force of the tires on an asphalt road was measured using an agricultural tractor. The dynamic wheel load was calculated to derive the coefficients of the traction–slip curve using the measured static wheel load and drawbar pull of the tractor. Curve fitting was performed to fit the experimental data using the magic formula. The parameters of the magic formula tire model were well identified, and the model successfully determined the coefficient of traction of the tractor.
김경대 ( Kyeong-dae Kim ),유호길 ( Ho-gil Yoo ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
전세계적으로 농업의 중요성이 부각되면서 농업기계에 대한 관심과 수요도 높아지고 있다. 하지만 높아진 관심에 비하여 국내에서 발생하는 농업기계 사고에 대한 뚜렷한 해결 방안은 제시되지 않고 있다. 국내 대다수의 농업인들은 농업기계를 다루는데 서투른 고령자 또는 여성들이며, 농경지는 위험한 상황을 초래할 수 있는 도랑이나 비탈길 등으로 이루어져 있기 때문에 농업기계 운행 시 안전사고가 빈번하게 발생하고 있다. 뿐만 아니라 중장비에 속하는 농업기계는 승용차에 비하여 사고 발생 시 치사율이 매우 높기 때문에 안전사고를 예방하기 위한 대책이 절실하게 필요하다. 본 연구는 농업기계의 사고 예방을 위한 대책으로 농업기계 운전면허 제도의 도입을 제안한다. 제도의 도입을 통해 농업기계를 운행할 능력이 되는 사람에게만 운전 자격을 부여하여 안전사고의 발생을 줄이고자 한다. 운전면허 제도의 전체적인 구성은 일반 승용차 운전면허 제도와 유사하나, 농경지와 농업기계의 특성을 고려하여 농업인들이 겪게 되는 실제 상황을 반영하였다. 농업기계는 고가의 제품이 많으며 중장비이기 때문에 먼 거리를 이동하는 것이 비효율적이며 작업마다 운행 방식이 다르다. 따라서 면허 시험을 치르기 위해 시험장에서 모든 작업에 대한 면허용 농업기계를 마련하는 것은 지자체에 과도한 경제적 부담을 주게 되며, 그렇다고 시험 지원자가 농업기계를 운전하여 시험장을 오가는 것 또한 매우 비효율적이다. 이 점에 착안하여 면허 감독관이 직접 시험 지원자의 거주지에 방문하여 차량 상태, 주행 및 작업로 등 시험에 필요한 조건을 확인하고 조건에 부합할 경우 시험을 실시하고자 한다. 이는 영국의 사례를 벤치마킹한 것으로 위에서 언급한 단점을 보완할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 농업기계 운전 중 위험 상황에 대한 극복 능력을 평가하는 것은 시험 중 사고 발생 및 그로 인한 인명·재산 피해의 발생 우려가 있으므로 시험 지원자들이 농업기계 운전 시뮬레이터를 이용하여 위험 상황 등 특수한 상황에 대한 대처 능력을 평가하도록 하여 농민들의 안전을 확보하고자 한다. 농업기계 운전면허 제도의 도입에 대해 다수의 농민들은 반대하는 입장을 보일 수도 있다. 농민들의 반발을 진정시키고 참여를 유도하기 위해 도입 초기에는 비의무적으로 면허 제도를 시행하며 면허를 취득하였을 경우 다양한 농업 관련 지원 혜택을 제공할 것을 제안한다. 이후 경과를 살펴보며 민관 협의와 전문가의 조언을 통해 해당 제도를 개선하고자 한다.
다중 위상차를 갖는 조합형 캠을 이용한 다족형 이동 메커니즘
김경대,정연구,김병규,박종오,Kim, Kyung-Dae,Jeong, Youn-Koo,Kim, Byung-Kyu,Park, Jong-Oh 대한기계학회 2002 大韓機械學會論文集A Vol.26 No.12
Robots that can move along the narrow and rough tube are very important as the request for the inspection increases. It is necessary for the inspection robots to have a capability to move successfully at even overturned situation and have a simple mechanism to reduce the unexpected failure possibility fer the successful completion of the given mission. Through this paper, the authors propose a novel and simple mechanism using a combination cam device to generate the locomotive motion of multi-legs. This robot uses one DC motor and one combination cam shaft to generate the locomotive motion and can move rough tubes without failure even at the overturned situation. The robot also shows enough fragging force fer the connected line that is very important for a wired inspection robot. Kinematics analysis to design the specification of the robot will be followed and several applications show this robot's potential capabilities.
김경대,임헌영,박종오,홍예선,김병규,Kim, Kyoung-Dae,Lim, Hun-Young,Park, Jong-Oh,Hong, Yeh-Sun,Kim, Byung-Kyu 대한기계학회 2002 大韓機械學會論文集A Vol.26 No.7
In recent years, the pathology in the colon grows up annually since people of all ages prefer to have less fiber and more fat food. Therefore, the colonoscopy is generalized in developed countries. But it requires much time to acquire a dexterous skill to perform an operation and the procedure is painful to the patient. Therefore, some studies on the development of autonomous colonoscope are carried out. In this paper, we propose a new and simple locomotive mechanism that can be propelled by elliptic motion of a leg. It has several legs that have constant phase difference each other and those legs are disposed along the upper and lower of the body. In order to evaluate the performance of locomotive mechanism, we carried out the simulations of moving characteristics and the experiments in the colon of a dead pig.