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시뮬레이션을 통한 TMR 플랜트의 부산물 발효 저장시스템 용량설계
우승민 ( Seung Min Woo ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),캄루짜만 ( Md. Kamruzzaman ),하유신 ( Yu Shin Ha ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
축산농가의 사료비 절감방안으로 식품부산물이나 농산부산물 활용에 대한 관심이 증대되고 있고 영양학적 측면에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 대부분의 부산물사료는 수분 함량이 60~80%의 고수분 상태이고 단백질 등의 높은 영양소를 함유한 유기물로서 원료의 저장 과정중 산패나변질, 부패 등의 우려가 있다. 이에 부산물사료의 가치와 저장성을 높이기 위하여 몇 일간의 혐기발효 공정을 거쳐 사료로 제조하지만 노동력이 많이 소요되고, 계절별 온도제어 발효기간 및 발효상태가 불규칙하여 품질이 일정하지 않은 문제점이 있다. 따라서 부산물사료가 안전하고 균일한상태로 유지되고 노동력을 절감하기 위해서는 기존 TMR플랜트에 적용하여 사용이 가능한 대규모 부산물 발효저장 시스템의 개발이 필요로 하다. 본 연구는 부산물 사료 발효저장 시스템 개발을 위한 선행 단계의 연구로서 시뮬레이션을 통하여 TMR 플랜트에서 부산물 발효저장 단위기계의 최적화된 기계용량을 산정하였다. 개발 시스템은 1일 100톤 규모의 TMR 공장의 부산물 사료 발효저장시스템을 기준으로 설계하였으며, 시스템 모델의 공정은 크게 건식 및 습식 저장 탱크, 스팀살균, 압착수분조절, 프리믹스, 발효저장, 벌크 및 차량운반으로 구분하여 설계하였다. 최적화를 위한 개발 모델의 시뮬레이션은 ARENA V12.0(Rockwell Automation Inc., Pittsburgh, USA)을 이용하였다. 모델 개발에 사용된 기본적인 가정은 50 ton 규모의 발효 저장부의 발효기간이 3일인 것을 감안하여 전처리 공정인살균 및 수분조절 압착공정과 발효 후 포장 공정의 기계 가동율 점검을 위하여 총 4일의 시뮬레이션 플레이 시간인 96시간을 기준으로 100회 반복 수행하였다. 단위시간은 분으로 가정하였으며. 기계의 고장 및 기타의 지연 요인은 없다고 가정하였다. 사용되는 분포함수는 일괄적으로 정규분포인 NORM 함수를 사용하고 표준편차는 평균값의 5%로 가정하였다. 최적실험계획법을 바탕으로 변수 범위를 좁혀가며 반복 시뮬레이션한 결과 습식부산물 저장빈의 경우 기계용량 12 ton/h, 건식부산물저장빈의 경우 0.75 ton/h 스팀살균, 압착수분조절, 프리믹스공정의 경우 5 ton/h 의 기계용량에서 가동률이 90% 이상으로 나타나 효율이 우수한 것으로 분석되었다.
우승민 ( Seung Min Woo ),강석호 ( Seok Ho Kang ),김용직 ( Yong Gik Kim ),박형규 ( Hyung Gyu Park ),손진호 ( Jin Ho Son ),김영수 ( Yeong Su Kim ),하유신 ( Yu Shin Ha ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
표준 오븐법을 사용하여 측정된 축산사료의 함수율과 분석기기를 통하여 수집된 HSI 이미지 매칭을 위하여 밀도에 따라 무게(50-100g)가 있는 원형 Petri 접시(90×15mm)에 시료의 표면을 고르게 분포하여 시료를 준비하였다. 샘플의 영상 획득에는 라인 스캔 방식의 단파 적외선 초분광 영상 시스템을 사용하였으며, 초분광 영상 시스템은 카메라(Hyperspect SWR, Headwall Photonics, Fitchburg, MA, USA), 25 mm f/1.4의 C 마운트 렌즈 및 이동 스테이지로 구성하였고. 샘플을 카메라 시야(FOV) 쪽으로 이동하기 위해 컴퓨터 프로그래밍된 모터 구동 샘플 단계를 통합하였다. 894~2504 nm의 스펙트럼 파장 범위와 약 5.85 nm의 스펙트럼 간격을 사용하여 총 275개의 스펙트럼 대역을 카메라 설정으로 사용하였으며, 100W 텅스텐 할로겐 램프(Light Bank, Ushio Inc., Japan)를 조명으로 사용하였다. 샘플이 들어 있는 Petri 접시는 이동식 스테이지에 장착된 샘플 홀더에 배치 하였으며. 샘플에서 카메라 렌즈까지의 거리는 5.3mm/s의 스캔 속도에서 샘플당 600회 수집하였다. 획득된 초분광 영상은 두 개의 공간 차원(x와 y)과 스펙트럼 차원(θ)을 포함하는 3차원 형식으로 수집하였으며. 하나의 영상을 측정하는 데 총 28초가 소요되었다 이미지 처리로 예측한 함수율 모델과 실측 함수율을 비교분석한 결과 모든 방법은 93% 이상의 양호한 예측 정확도(R<sup>2</sup>)와 5% 미만의 예측 오류(SEP)로 나타나며 다수의 샘플에서 수분 함량에 대한 예측 값은 정확한 것으로 분석된다
오프라인 상태에서 인증이 가능한 일회용 패스워드를 이용한 NFC 농가 출입 시스템
우승민 ( Seung Min Woo ),홍동혁 ( Dong Hyuck Hong ),한찬명 ( Chan Myeong Han ),하유신 ( Yu Shin Ha ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
본 연구는 기 개발된 NFC 출입시스템을 네트워크에 연결하지 않고 오프라인 상태에서 축산농가에 출입자를 인증할 수 있도록 하는 것이 목적이다. 기 개발된 NFC 출입시스템은 출입자로부터 NFC 통신을 통하여 인증키를 전달받고 이를 인증서버에 전송하여 인증여부를 받고 이 결과에 따라 출입문을 개방하거나 출입을 거부하는 방식이다. 이 때 서버로 인증키를 전달하고 인증여부를 통보받기 위해서 NFC 출입시스템은 반드시 네트워크에 연결되어 있어야 한다. 농가의 출입구는 농가 주거지와 멀리 떨어진 경우가 많아 통신선을 유무선의 형태로 연장하는 것에는 많은 비용이 소요된다. 소규모의 출입농가의 경우 일일 방문자수가 10명이하인데 이를 위하여 별도로 높은 통신비를 부담하는 것은 비합리적이다. 일회용패스워드란 OTP(One Time Password)라고 불리며 고정된 패스워드 대신 필요할 때마다 버튼을 눌러 생성되는 임시 패스워드를 이용하여 인증을 수행하는 방식이다. 농가용 NFC 출입시스템에서 NFC 출입문은 출입문의 고유 ID와 현재 시각을 이용하여 특정한 방식으로 14자의 OTP를 생성한다. 이 때 출입하는 방문객은 스마트폰 앱을 이용하여 서버로부터 인증을 획득하고 서버가 제공하는 14자의 OPT를 받아온다. 이 때 NFC 출입문이 생성하는 OTP와 인증서버가 제공하는 OTP의 생성방식이 동일하기 때문에 특정 시간 동안 동일한 패스워드를 생성하게 된다. 방문객이 인증서버로부터 받아온 OTP를 NFC 통신을 이용하여 NFC 출입문 시스템에 전달하면 NFC 출입문 시스템은 자기가 생성한 OTP와 전달된 OTP를 비교하여 인증을 수행하게 된다. 본 연구는 열악한 통신 환경에 처해있는 축산 농가용 NFC 출입시스템이 오프라인 상태에서 방문객의 인증을 처리할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 논문에서 제시한 방법은 기존 시스템에서 온라인 상태를 구축하고 유지하는 비용을 획기적으로 절감시킨다. 이는 축산농민이 NFC 출입시스템을 채택하는데 결정적인 단점인 높은 통신비용을 해결한 것으로써 NFC 출입시스템이 보급될수 있는 기반을 구축하였다.