옥수수대 절단토크 측정 장치 제작

최훤 ( Hwon Choi ),신창섭 ( Changseop Shin ),홍동혁 ( Donghyuck Hong ),김중호 ( Joongho Kim ),우덕감 ( Dukgam Woo ),오성길 ( Sungkil Oh ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

옥수수는 식용 작물로 사용될 뿐 아니라 축산용 사료에로 손꼽히는 작물이다. 현재 사료용 옥수수의 재배면적은 기존의 1만2천 ha에 논 재배 면적(1만 ha)을 포함해 2만2천 ha 로 전망되어 생산성 향상을 위해 전용 수확기가 필요한 실정이다. 옥수수수확기의 개발을 위해서는 많은 부분 중에 예취부의 설계가 가장중요하다. 예취부는 옥수수대를 직접 절단하기 때문에 옥수수 수확 시 작업 성능과 직접적인 영향을 미치고, 예취부의 성능에 따라 수확기의 예취부 크기 및 수확기의 크기가 결정된다. 따라서 본 연구에서는 옥수수대 절단 시 예취날의 절단 성능을 평가하기 위하여 실험장치를 제작하였다. 실험장치는 옥수수대 절단 시 절단토크측정을 위한 토크센서(YDSB-200KC, SETech, Korea)와 측정된 데이터를 수집할 수 있는 DAQ (Gantner instrumnets co. Q.brixx series), 컴퓨터가 있으며, 절단날의 회전속도 조절을 위한 인버터로 구성하였다. 또한 옥수수대를 이송하여 이송속도에 따른 절단토크를 측정하기 위하여 컨베이어 이송시스템을 제작하였고, 이송속도 변화를 위한 AC모터와 속도 컨트롤러를 설치하였다. 설계된 장치를 통하여 예취부의 회전속도, 이송속도 변화에 따른 옥수수대 절단토크 측정 및 회전날 변화에 따른 절단토크를 측정할 수 있을 것으로 기대되어진다.

붐식 스피드 스프레이어 개발을 위한 기초연구 (Ⅲ) - 노즐의 압력, 거리 변화에 따른 분무량 측정 -

최훤 ( Hwon Choi ),신창섭 ( Changseop Shin ),임학규 ( Hackkyu Lim ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

붐 방제기의 경우 붐에 노즐을 배치하여 작물에 근접한 위치에서 농약을 정밀 살포하며, 스피드 스프레이와 다르게 농약의 낭비를 줄일 수 있으며, 농약의 살포량을 제어하기 쉬운 장점이 있다. 붐식 스피드스프레이 개발을 위한 설계 인자를 도출하기 위한 사전인자 조사로 국내 시판되어지고 있는 노즐의 압력, 거리 변화에 따른 분무량을 측정하였다. 실험에 사용된 노즐은 A사에서 판매되고 분무경이 다른 5가지 노즐과 Disk 타입의 노즐 1종을 사용하였다. 압력은 스피드 스프레이에서 사용되어지는 분무압으로 0.5, 1, 1.5, 2 MPa로 변화시켰으며, 거리는 0.3, 0.6, 0.9, 1.3, 1.5 m로 하여 측정하였다. 측정결과 압력 0.5MPa에서 최대거리 1.5 m까지 약제가 도달하는 노즐은 D-6, D-7 노즐과 Disk 타입의 노즐이었으며, 그 외의 노즐은 분무량이 미미하였다. D-6 노즐의 분무량은 71.1 g/min, D-7 노즐은 144 g/min, Disk 타입 노즐은 229.2 g/min이다. 최대 압력 2 MPa에서 최대 거리 1.5m까지 도달하는 노즐은 D-6, D-7 노즐과 Disk 타입의 노즐이었으며, D-6 노즐의 분무량은 105.9 g/min, D-7 노즐의 분무량은 213.1 g/min, Disk 타입 노즐의 분무량은 334.6 g/min이다. 따라서 압력만을 이용하여 노즐에서 과수의 최대거리까지 많은 양의 약제를 보내야 하는 부분에서는 D-7 노즐과 Disk 타입의 노즐을 사용하여야 할 것으로 판단된다.

윈심식 비료 살포기 균등도 분석

김지만 ( Jiman Kim ),신창섭 ( Changseop Shin ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

비료살포기는 고속의 기류를 이용하여 비료를 날리는 방법과 중력으로 낙하시키는 방법, 원심력을 가하여 멀리 날려 보내는 방법 등이 있다. 그 중 중력으로 낙하시키는 방법과 고속 기류를 사용하는 방법은 석회, 퇴비, 규산질 비료 살포에 부적절함으로 원심력을 이용한 비료 살포가 많이 사용된다. 하지만 원심력을 이용하여 날리는 방법은 구조가 단순하여 비료가 균일하게 확산되지 않고 트랙터의 이동 속도에 따라서 비료의 살포량이 달라진다. 본 연구에서는 비료 살포기의 균등한 살포를 위하여 여러 인자를 가지고 실험을 하였다. 실험에 사용된 비료살포기는 C사에 판매 되고 있는 비료살포기를 사용하였으며, 비료는 N사의 21+6+8+1+0.1 비율의 복합비료를 사용하였다. 회전속도는 550, 650, 750 RPM로 하였으며, 블레이드 개수는 4, 3, 2개로 하였고, 배출구 개폐판은 1/2과 완전 개폐를 하여 실험을 진행 하였다. 회전속도는 550 RPM, 개폐판 1/2의 CV값 38%로 다른 RPM에 비하여 균일하게 나왔으며, 날개 개수에 대한 변화량은 미미하였다. 향후 살포 균일도를 높이기 위하여 블레이드 날 각도 및 블레이드 날 설계를 하여 다양한 시비조건에 따른 살포 패턴을 수집 및 분석하고자 한다.

붐식 스피드 스프레이어 개발을 위한 기초연구 (Ⅲ) - 풍속 변화에 따른 분무량 측정 -

최훤 ( Hwon Choi ),신창섭 ( Changseop Shin ),임학규 ( Hackkyu Lim ),우덕감 ( Dukgam Woo ),박준혁 ( Joonhyuk Park ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

붐 방제기의 경우 붐에 노즐을 배치하여 작물에 근접한 위치에서 농약을 정밀 살포하며, 스피드 스프레이어와 다르게 농약의 낭비를 줄일 수 있으며, 농약의 살포량을 제어하기 쉬운 장점이 있다. 본 연구에서는 붐식 스피드 스프레이어 개발을 위한 설계 인자를 도출하기 위한 사전인자 조사로 국내 시판되어지고 있는 노즐의 압력, 거리 변화, 블로워의 풍속변화에 따른 분무량을 측정하였다. 실험에 사용된 노즐은 A사에서 판매되고 분무경이 다른 5가지 노즐과 Disk 타입의 노즐 1종을 사용하였다. 압력은 5수준(0.5, 1, 1,5, 2 MPa)으로 변화시켰으며, 거리는 5수준(0.3, 0.6, 0.9, 1.3, 1.5 m), 블로워의 풍속변화는 3수준(29, 35, 41 m/s )으로 하여 측정하였다. 측정결과 압력 0.5 MPa, 거리 1.5 m, 풍속 29 m/s에서도 90%의 약제가 도달하였다. 따라서 낮은 압력에서 과수의 최대거리 까지 많은 양의 약제를 보내야하는 부분에서 풍속을 29 m/s 로 할 경우 모든 노즐이 사용하기에 적합하다고 판단된다.

붐식 스피드 스프레이어 개발을 위한 기초연구 (Ⅰ) - 붐식 스피드 스프레이어 개발을 위한 현황 조사 -

최훤 ( Hwon Choi ),신창섭 ( Changseop Shin ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

방제 작업은 병해충을 줄여 농산물의 품질과 생산량을 높이기 위한 필수 작업이다. 하지만 방제 작업은 고온 · 다습한 환경에서 작업하여 고된 작업 강도와 농민의 농약 중독 문제, 고령화 · 여성화로 인한 농가 일손 부족 문제로 농촌에서는 기피하고 있는 작업 중 하나이다. 이러한 점을 보완하기 위해 동력 살포기와 같은 기계를 이용하여 살포 작업을 실시하고 있으며, 스피드 스프레이어의 경우 2015년 기준 2,073대가 농가에 공급되어졌다. 스피드 스프레이어를 사용하는 농가는 점차 증가하고 있으나, 현재 스피드스프레이어의 살포 방식의 경우 농약을 다량 살포함으로써, 농약의 낭비, 환경오염의 문제점이 나타나고 있다. 이러한 점을 보완하기 위해 최근에는 방제 작업의 방식이 붐을 이용한 방제 작업으로 바뀌어가고 있는 추세이다. 붐 방제기의 경우 붐에 노즐을 배치하여 작물에 근접한 위치에서 농약을 정밀 살포하며, 스피드 스프레이어와 다르게 농약의 낭비를 줄일 수 있으며, 농약의 살포량을 제어하기 쉬운 장점이 있다. 본 연구에서는 기존의 트랙터 부착형 붐 방제기가 아닌 스피드 스프레이어를 개선한 붐식 스피드 스프레이어를 개발하기 위하여 현재 사용되고 있는 붐 방제기의 연구 동향 및 제품을 소개하고 개발에 필요한 기초 자료로 활용하고자 한다. 기존의 붐 방제기는 트랙터에 부착하는 형태로 개발되어졌으며 트랙터의 부착위치에 따라 전륜, 후륜형으로 나뉘고, 작물의 크기에 따라서 붐의 높이 및 붐의 각도를 조절하는 구조로 제작하여 사용되고 있다.

옥수수 수확기 개발을 위한 기초연구 (Ⅰ) - 옥수수 재배양식 조사 -

최훤 ( Hwon Choi ),신창섭 ( Changseop Shin ),홍동혁 ( Donghyuck Hong ),김중호 ( Joongho Kim ),우덕감 ( Dukgam Woo ),오성길 ( Sungkil Oh ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

옥수수는 식용 작물로 사용될 뿐 아니라 축산용 사료에로 손꼽히는 작물이다. 현재 개발되어진 수확기의 경우 대부분이 트랙터의 후방에 수확기를 장착하여 후진하면서 예취를 하고 예취된 옥수수는 트랙터의 전방에 함지를 부착하여 사용하고 있다. 이러한 작업은 운전자가 주행 시 전방함지 때문에 시야를 가려 사고위험이 있을 뿐 아니라, 후방에 예취날이 부착되어 있어 작업 시 후방으로 진행하면서 운전자가 장시간 뒤를 돌아보면서 작업하므로 작업에서 오는 후유증이 심각한 상태이다. 또한 이러한 작업환경을 개선하기 위하여 전방PTO 트랙터를 구입 시 고가의 수입트랙터에 의존해야 하는 실정이다. 따라서 국내 옥수수재배실정에 맞는 수확기 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 예취부의 설계인자 도출을 위하여 경북 고령군의 옥수수 재배농가 4지역을 방문하여 옥수수 재배 시 조간간격, 주간간격을 측정하였고 수확 후 그루터기의 직경과, 절단높이, 단위면적당 재배수량을 측정하였다. 측정결과 재배되는 옥수수의 조간간격은 250 mm, 주간간격은 평균 902 mm이다. 수확 후 그루터기의 옥수수그루터기의 평균 직경은 25.25 mm이고, 절단되어지는 높이는 평균 211.0 mm로 나타났다. 또한 단위면적(2×2 m)당 평균 22.5그루의 옥수수가 재배되고 있었다. 본 연구에서 측정된 그루터기의 환경조사를 통해 예취부 설계인자 도출의 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대되어진다.

옥수수 수확기 개발을 위한 기초연구(Ⅶ) - 이송부 설계인자 구명 -

윤태영 ( Taeyeong Yun ),최훤 ( Hwon Choi ),신창섭 ( Changseop Shin ),김중호 ( Joongho Kim ),우덕감 ( Dukgam Woo ),김태한 ( Sungkil Oh ),( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

옥수수는 0.8 %만이 자급될 뿐 대부분을 해외 수입에 의존하고있는 실정이다. 하지만 옥수수는 생산성이 높고 식용 작물로 사용될 뿐 아니라, 영양소 총량이 높기때문에 사료용으로 우수하다고 평가받아 축산용 사료로도 손꼽히는 작물이다. 축산용 사료로 사용되는 사일리지용 옥수수를 재배할 경우 10 a 당 6 ton 을 생산할 수 있다. 따라서 사료용 옥수수를 재배하는 농가도 늘어나고 있는 추세이며 국내의 재배실정에 맞는 옥수수 수확기의 개발은 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구는 개발한 사료용 옥수수수확기에서 예취, 파쇄한 옥수수를 이송관을 거쳐 버킷함지로 보내는 과정에 이송관의 막힘현상이 발생하지않도록 이송관의 크기를 결정하는 설계입자를 구명하고자하였다. ansys 19.2 해석프로그램을 이용한 최적 설계를 통해 Model을 제작하였다. 배출상태 실험조건으로써 예취,파쇄한 옥수수 60 kg을 투입하고, 풍속을 40 m/s로 시험한 결과 이송관에서 막힘 현상없이 배출되는 것을 확인 할 수 있었다.

과수원용 수직 분사형 방제기 개발(Ⅳ) - 농약 부착률평가 -

윤태영 ( Taeyeong Yun ),최훤 ( Hwon Choi ),신창섭 ( Changseop Shin ),우덕감 ( Dukgam Woo ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

농산물의 품질과 생산량을 높이기 위한 필수 작업 중 하나가 방제작업이다. 방제작업은 병해충을 줄여주는 작업으로, 고온, 다습한 환경에서 작업이 이루어져 작업의 강도가 높고 방제작업 시 농민의 농약중독문제와 농가의 고령화 및 여성화로 인한 농가 일손 부족문제로 농촌에서 기피하는 작업이다. 또한 과수의 상단에 방제를 할 경우 약액이 과수상단까지 도달하기 위하여 많은 양의 약재를 살포하고 많은 양의 약재가 손실되어 토양에 잔류하거나 농민에게 피해를 입히고 있다. 붐 방제기의 경우 붐에 노즐을 배치하여 작물에 근접한 위치에서 농약을 정밀 살포하므로 스피드 스프레이어와 다르게 농약의 낭비를 줄일 수 있으며, 농약의 살포량을 제어하기 쉬운 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 개발된 붐식 스피드스프레이어의 방제성능을 분석하고자 경북대학교 군위 농대실습장의 사과밭에서 실증시험을 수행하였다. 방제성능분석을 위해 72*52 mm 의 감수지를 잎의 전면 후면에 각 30장씩 부착하였으며 기존 스피드스프레이어와 성능 효율 분석하였다. 기존스피드스프레이어의 앞면, 뒷면 도표율은 각 각 63.94%, 84.71%로 나타났고, 붐식 스피드스프레이어는 앞면, 뒷면 도포율이 80.63%, 82.56%로 나타났다. 붐식 스피드스프레이어로 정밀 살포하여 분사효율을 높일 수 있을것으로 판단된다.

옥수수 수확기 개발을 위한 기초연구(Ⅴ) - 톱날의 회전속도, 두께 변화에 따른 토크 측정 -

윤태영 ( Taeyeong Yun ),최훤 ( Hwon Choi ),신창섭 ( Changseop Shin ),홍동혁 ( Donghyuck Hong ),김중호 ( Joongho Kim ),우덕감 ( Dukgam Woo ),임학규 ( Hackkyu Lim ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

옥수수는 작물 중에서도 생산성이 가장 높은 작물이다. 옥수수를 사일리지용으로 재배할 경우 10a당 6톤을 생산할 수 있으며, 가소화 영양소 총량이 높기 때문에 사료용으로도 우수하다. 하지만 옥수수의 곡물자급률은 0.8%에 불과해 국제 곡물가격의 상승에 따른 배합사료 및 조사료 수입가격이 급등하여 축산농가의 어려움이 증가되고 있어 사료비용 절감을 위해 옥수수 등 사료작물 재배가 늘어났다. 따라서 옥수수수확기의 개발은 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 옥수수수확기의 성능에 영향을 미치는 예취부의 설계 인자를 도출하기 위하여 옥수수대 절단 시 톱날의 절단 토크를 측정하여 가장 우수한 절단 조건을 구명하고 옥수수대 절단장치 예취부의 절단 성능을 향상시키고자 수행하였다. 공시재료인 옥수수대는 경상북도 군위군 경북대학교 군위 농대 실습장의 옥수수(광평옥)를 절단하여 30cm로 제단 후 샘플 150개를 절단 토크 측정에 사용하였다. 절단날은 톱날을 6수준(1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0)으로, 절단 날의 회전속도는 5수준(18.0, 20.25, 22.5, 24.75, 27.0 m/s)으로 하여 옥수수대의 절단 토크를 측정하였다. 회전날 속도 24.75 m/s에서 절단 저항의 값이 6종류의 톱날모두 평균값이 최대로 나타났으며, 그 평균값은 5.87 kgf.cm/㎟로 나타났고, 회전날 속도 22.5 m/s에서 절단저항의 값이 6종류의 톱날모두 평균값이 최소로 나타났으며, 그 평균값은 3.85 kgf.cm/㎟로 나타났다.

옥수수 수확기 개발을 위한 기초연구(Ⅳ) - 평날의 회전속도, 두께 변화에 따른 절단토크 측정 -

최훤 ( Hwon Choi ),윤태영 ( Taeyeong Yun ),신창섭 ( Changseop Shin ),홍동혁 ( Donghyuck Hong ),김중호 ( Joongho Kim ),우덕감 ( Dukgam Woo ),임학규 ( Hackkyu Lim ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

최근 국내 축산업의 여건 변화 및 정책방향 전환에 따라 산지축산에 관심이 높아지고, 환경 친화적 지속가능한 축산업에 대한 공감이 높아지고 있는 실정이다. 또한 국제 곡물가격의 불안정 및 양질 조사료의 가격상승으로 인하여 일부 농가에서는 직접 조사료 자원의 확보와 재배에도 관심을 가지기 시작하였다. 그 중 옥수수는 축산용 사료로 손꼽히는 작물로 연간 소비의 77.4%가 사료용으로 사용되고 있다. 따라서 옥수수 수확기의 개발은 필수적이라고도 할 수 있다. 본 연구에서는 옥수수수확기 개발에 앞서 옥수수수확기의 성능에 영향을 미치는 예취부의 설계인자를 도출하기 위하여 옥수수대 절단 시 절단토크를 측정하여 가장 우수한 절단조건을 구명하고 옥수수대 절단장치 예취부의 절단 성능을 향상시키고자 수행하였다. 공시재료인 옥수수대는 경상북도 군위군 경북대학교 군위농대실습장의 옥수수(광평옥)를 절단하여 30 cm로 제단 후 샘플 150개를 절단토크 측정에 사용하였다. 절단날은 평날을 이용하여 두께별로 6수준(1.0T, 1.2T, 1.4T, 1.6T, 1.8T, 2.0T), 절단날의 회전속도 5수준(18.0, 20.25, 22.5, 24.75, 27.0 m/s)으로 하여 옥수수대의 절단토크를 측정하였다. 절단날의 두께가 증가함에 따라 절단저항이 크게 나타났으며, 이는 절단날의 투영 면적이 넓어지면서 옥수수대 절단 저항이 커진 것으로 판단된다. 또한 절단날의 회전속도가 증가함에 따라 절단저항이 점차 증가하여 절단날 회전 속도 22.5 m/s일 때 모든 절단날에서 절단저항이 최대가 되었다.