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김유용 ( Yu Yong Kim ),노재승 ( Jae Seung Noh ),신승엽 ( Seung Yeob Shin ),권진경 ( Jin Kyung Kwon ),이준엽 ( Jun Yeob Lee ),임성윤 ( Seong Yoon Lim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
농산물의 수요 증가 및 농업 인구의 지속적인 감소 추세로 인하여 생산성 증진 목적으로 원예시설 스마트화의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 우리나라는 지리적으로 북반구의 극동지역에 위치하여 사계절이 뚜렷하다. 겨울은 비교적 추워 시설원예 난방을 위한 연료비용이 많이 들고, 여름은 무더운 날이 많아 고온에 의한 작물 피해 때문에 시설재배에 매우 불리하다. 그럼에도 불구하고 전체 시설채소 면적은 2008년 50.2천ha 에서 2013년 51.1천ha로 1.5%증가하였다.(Statistics Korea, 2014). 원예시설에서 공기유동 설계는 환기에 직결되는 인자이기에 매우 중요한 요소이다(Ha et al, 2014). 특히 하절기의 경우 고온으로 인하여 파생되는 작물 손실, 주년 재배의 배제, 작업자 환경의 불균형성 등 그 피해가 심각하기에 환기에 의한 효과적인 열 환경 조절이 필수적이다(Hong 등, 2008). 효과적인 열 환경 조절을 위해 풍동실험을 통한 CFD 모델링을 통해 온실 내부 공기유동을 정량적, 정성적으로 분석하고 있다. 본 연구는 CFD 모델링의 검증 및 정확도 향상을 위하여 실제 온실의 공기유동을 측정하는 장치를 개발하기 위해 수행되었다. High-speed CAN(Controller Area Network) transceiver chip(MCP 2551, MicrochipTechnology Inc, USA)과 MCU(micro control unit, PIC 18F4680)를 사용하여 온실 내부 지점별환경조건(온·습도, 풍속, CO<sub>2</sub>, 일사량, 전류량)을 획득하여 Compact-RIO에 전송하였다. 마이크로컨트롤러의 CAN ID는 DIP 스위치를 통해 설정하고 디지털 포트를 통해 획득되도록 하였으며, 하나의 CAN bus high와 low 사이에 125 Ω을 종단저항으로 연결하였다. 온습도 측정은 디지털 신호출력 온습도모듈(AM 2315, AOSONG, China), 풍속측정은 열선풍속 트랜스미터(HD403TS4, Delta OHM, Italy), CO<sub>2</sub> 측정은 CO<sub>2</sub> Transmitter(GS34, eyc-tech, Taiwan), 일사량 측정은 수평면 일사계(LI-200R pyranometer, LI-COR Inc, USA), 전류량(환풍량)은 교류전류 변환계(AT 5B420L, LEM, Swiss)를 사용하였다. 획득된 데이터는 CAN 통신을 통해 고속 CAN 통신 모듈(NI 9862, National Instruments, USA)을 통해 데이터 획득 장치(NI cDAQ-9133 Windows, NationalInstruments, USA)로 전송되어 LabVIEW 프로그램으로 데이터를 획득하도록 하였다. 개발된 장치는 온실 내부의 각 지점별 공기유동 측정을 위해 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
김유용 ( Yu Yong Kim ),임성윤 ( Seongyoon Lim ),유석철 ( Seokcheol Yu ),유영지 ( Yeong Ji Yu ),오정주 ( Jungjoo Oh ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
2013년 농업기계 사고실태 조사에 의하면 트랙터가 전체 농업기계 사고의 20%를 차지하였으며, 전도와 추락이 트랙터 사고의 63%를 차지하였다. 전도와 추락사고시 운전자의 생명을 보호하기 위해 농업기계화촉진법에 따라 OECD (경제협력개발기구) 보호구조물 표준시험코드에 따라 안전이 확보된 보호구조물을 농용트랙터에 부착하고 있다. OECD 표준시험코드는 트랙터 등 수입국이 다른 나라에서 수행되어진 시험 결과에 대하여 신뢰할 수 있는 공통된 시험방법으로 무역의 편의성과 국제적으로 비교 가능한 정보를 제공하기 위해 운영되고 있다. 이 시험방법은 트랙터에 보호구조물을 부착하고 전도되었을 때 상당한 에너지로 부하를 가하여 안전도를 평가하는 파괴시험방법으로 시험용 보호구조물 제작 및 설치 등에 따른 비용 및 인력이 많이 요구된다. 최근 OECD는 비용 및 인력을 줄이기 위해 최초 트랙터에 대하여는 현재 시험코드 준용하고 이후 트랙터에 대하여는 가상시험을 실시하는 방안에 대하여 논의하고 있다. 본 연구는 가상시험에 필요한 보호구조물 재질별 물성값을 표준화하기 위해 수행되었다. 시험편은 국내 3사에서 제조 판매되고 있는 보호구조물의 재질 14종을 KS B 0801:2007 판형 5호에 따라 열 등으로 영향받지 않는 워터제트 커팅 방법으로 제작되었다. 시험은 국제표준 물성치로 활용하기 위해 국제공인시험기관(한국산업기술시험원)에 의뢰하여 KS B 0802 (금속재료 인장 시험방법)에 따라 1개의 시험편에 대하여 실시되었으며, 시험 항목은 인장강도, 항복강도, 연신율, 탄성계수, 포와송비 이었다. 재질별로 구하여진 탄성계수, 인장강도, 연신율, 포와송비, 진변형률은 각각의 재질 시험 데이터를 이용하여 KS B 0802:2008에 따라 구해졌다. 시험결과 동일한 재질이더라도 생산지에 따라 물성치의 차이가 나타났다. 하나의 예로 각 사별 SS400의 탄성계수는 189, 207, 207이고, 항복강도는 260, 310, 284, 인장강도는 356, 465, 448, 연신율은 47, 32, 35, 포와송비는 0.282, 0.287, 0.288이고, 가로 진변형률은 150.88, 139.06, 139.27, 세로 진변형률은 534.63, 484.55, 483.67이었다. 제조업체는 생산지에 따라 재질의 따라 물성치가 다르므로 제조업체는 제품관리에 주의를 해야 할 것으로 판단된다. 재질의 물성치 표준화를 위해서는 추가 반복 시험이 필요하다.
다양한 주행형 농업기계 교육 위한 가상현실 기반 모의운전 시스템 개발
김유용 ( Yu Yong Kim ),노재승 ( Jae Seung Noh ),오정주 ( Jungjoo Oh ),유석철 ( Seokcheol Yu ),유영지 ( Yeong Ji Yu ),이정민 ( Jeong-min Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
농업기계 안전사고는 최근 5년간 연평균 1,420여건이 발생하여 100여명이 사망하고 있다. 농업인 손상 사고가 발생하는 주요 농업기계는 경운기 50%, 트랙터 14%, 예취기 9.2%, 관리기 7.8% 순으로 나타났다(농촌진흥청, 2017), 농업기계 안전사고 대부분은 운전자 부주의 등 인적요인에 의해 발생하고 있다(재난연감, 2017). 사고를 예방하기 위해서는 농업인의 안전한 운전 문화 정착이 시급하다, 이를 위해 실제 농업기계를 이용하여 도로나 위험 상황에서 조작 취급성 등의 체험교육을 실시하는 것이 효과적이나 매우 위험하고 사고 책임 등으로 인해 교육기관들은 실제 농업기계를 이용한 교육을 꺼리고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국내에서는 농업기계 안전교육 및 사고방지를 위하여 트랙터 시뮬레이터와 경운기 시뮬레이터가 개발되었다. 하지만 개발된 시뮬레이터는 시스템이 고가이고 농업기계 기종별로 구입해야하는 문제로 인해 교육기관들은 가격이 싸고 다양한 농업기계에 사용될 수 있는 교육 장비의 개발을 요구하였다. 본 연구는 주요 주행형 농업기계인 트랙터, 경운기, 동력운반차, 콤바인, 관리기 등에 공용으로 교육훈련에 사용할 수 있는 모의운전 시스템을 개발하기 위해 수행되었다. 모의운전 시스템은 운전석, 모션 플랫폼, 동작추적 장치, 기종에 따른 조향장치 및 데이터 획득·처리장치로 구성되었다. 운전자의 시선과 운전자의 손 및 손가락 동작을 추적하는 베이스스테이션은 전방과 후방에 각 2개씩 4개가 설치된다. 승용형의 경우 전방의 베이스스테이션만을 이용해 교육을 받는 운전자의 시선과 손의 동작을 추적하고, 보행형의 경우 운전자가 서서 조작해야 하므로 전방의 베이스스테이션은 탈착하고 후방의 베이스스테이션만을 이용해 동작을 추적한다. 농업기계마다 조향장치가 다르므로 트랙터와 동력운반차의 조향장치를 조향핸들 방식, 경운기와 관리기를 조향클러치 방식, 콤바인의 조향장치를 조이스틱 방식으로 구현하였다. 조향핸들이 기종에 따라 적절한 높이와 거리로 조절되도록 조향핸들을 플랫폼 위에 설치되었으며 플랫폼은 레일 위에 설치되었다. 조향장치를 제외한 모든 조작 장치는 가상현실의 조작 장치를 조작하여 한 대의 모의운전 시스템으로 트랙터, 경운기, 콤바인, 동력운반차, 관리기 등 다양한 주행형 농업기계의 안전교육이 가능하도록 하였다.
도난방지 및 구조신호 전송기능이 있는 저가형 농용트랙터 블랙박스 개발
김유용 ( Yu Yong Kim ),신승엽 ( Seung Yeoub Shin ),김병갑 ( Byoung Gap Kim ),김형권 ( Hyung Kweon Kim ),김진오 ( Jin Oh Kim ),조용호 ( Yong Ho Cho ) 한국농업기계학회 2012 바이오시스템공학 Vol.37 No.6
Purpose: The inexpensive black box system was developed to acquire and save driving information, to give the slope information, and to transmit SOS and theft signal. Method: The device consists of a main micro controller to acquire and save data, a GPS sensor module, a CDMA module, a touch LCD module, a RF (Radio Frequency) ID module, a SD (Secure Digital) card module, an emergency electric power source, a theftproof circuit, and a sensing device. The sensing device consists of a 8 bit micro controller, a accelerometer to detect impulse, two slope sensors to detect roll and pitch angle and a circuit to detect operation of 6 lighting devices. Results: Test results are as follows: 1) a tractor can be start up only with an electronic key (password or RFID card), 2) theft signal was transmitted when a tractor moved without an electronic key, 3) SOS was transmitted at conditions that rollover or crash happened. 4) 5 more than per Is data are recorded at 5 minute intervals as new file name in SD card. Conclusions: This system can be used to save travelling record, reduce accident, prevent theft and rescue life in the accidents.
김유용 ( Yu Yong ),노재승 ( Jae Seung Noh ),이정민 ( Jeong Min Lee ),유석철 ( Seok Cheol Yu ),홍순중 ( Sun Jung Hong ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
시뮬레이터는 항공기, 자동차 분야에서 조종 및 운전교육을 위해 많이 개발되었으며, 농업분야에서는 트랙터 안전교육을 위한 시뮬레이터가 개발되어 운영되고 있다. 현실감 높이기 위해 최근 HMD (Head Mounted Display)를 이용한 시뮬레이터들이 개발되고 있으나 HMD를 착용하는 경우 앞을 볼 수 없어 운전조작 장치를 보고 조작할 수 있도록 크로마키를 이용한 경운기 운전교육 시뮬레이터가 개발되었다. 그러나 크로마키를 이용한 방식은 시스템이 복잡하므로 동작추적 방식을 이용한 시뮬레이터를 개발하기 위해 수행되었다. Unity 3D 5.6 버전에 호환 가능하며 동작 추적 기능이 있는 HMD (Vive, HTC, Taiwan)가 영상출력장치로 사용되었다. 동작 추적은 물체의 움직임을 추적하여 컴퓨터에 저장된 디지털 물체의 움직임과 추적된 물체의 움직임을 일치시키는 것이다. 동작 추적을 위해 2개의 베이스 스테이션을 설치하였다. 센서 좌표는 이고, 센서로부터 대상물체까지 좌표는 대상물체 좌표는 이다. 또한 센서의 회전변환 행렬은 이고, 센서 위치에 대한 대상물체의 회전변환 행렬은 최종 대상물체의 회전 행렬은 이다. 아래의 식에 따라 경운기 운전조작 장치와 손 위치를 추적하여 저장된 디지털 운전조작 장치와 손 움직임을 일치시켜 운전자가 가상공간의 운전조작 장치와 손을 보고 조작할 수 있도록 하였다. 따라서 본 연구에서 개발된 동작추적 방식은 HMD를 착용한 상태에서 경운기 모의 운전조작 장치를 조작할 수 있으므로 경운기 운전교육 시뮬레이터에 사용될 수 있을 것으로 판단된다.