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이춘구 ( Chun Gu Lee ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ),최일수 ( Ilsu Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
고추 재배면적은 조미채소 재배면적 중 가장 넓은 면적(31,146ha, 34.9%)을 차지하나 기계화율(47.0%)은 다른 작물에 비해 낮은 상황이다. 고추는 노동집약적 작물로 노동투입시간이 타 양념채소 대비 높아 기계화 요구가 높다(고추 142시간/10a, 마늘 114시간/10a, 양파 99시간/10a). 고추 재배를 위한 여러 작업 중 보온터널 설치는 고추의 조숙재배를 위해 수행하며 정식 시기의 생육 불량함을 방지할 수 있다. 또, 수확 시기를 앞당기고 수확량을 높일 수는 있으나 활대 설치에 노동력이 과도하게 투입되는 단점이 있다. 이에 따라 고추 보온 터널 설치기 개발이 필요하나 국내외에서 이에 대한 연구가 부족한 상황이다. 본 연구에서는 고추 보온 터널 설치기 개발을 위하여 고추 재배에 대한 기초 조사를 수행하고 이를 바탕으로 보온터널 설치를 위한 시험장치를 설계, 제작하였다. 기초 조사를 위하여 고추 수확 면적이 넓은 경상북도 2개소, 전라남도 1개소, 전라북도 1개소의 농가를 방문하였다. 현장 방문을 통하여 재배 양식 및 터널 설치 규격, 토양 환경 등을 조사하였다. 기계화를 위한 표준 재배양식을 조사한 결과 고추는 1줄로 재배하며 조간은 120cm, 주간은 35~40cm로 설정하며 두둑 높이와 두둑폭은 각각 25, 60 cm로 조사되었다. 터널재배에 사용하는 터널의 규격도 조사하였으나 농가별로 다양하게 나타났다. 조사된 결과를 바탕으로 보온 터널 설치를 위한 시험장치를 설계하였고, 이를 제작하였다. 향후 이를 이용하여 성능 평가 실험을 수행하여 개선된 제품을 개발하고자 한다.
이춘구 ( Chun Gu Lee ),강영호 ( Young-ho Kang ),한철우 ( Cheol Woo Han ),백선욱 ( Baek Sun Wook ),장현수 ( Hyun-soo Jang ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
농작물의 파종을 위하여서는 파종기 및 정식기를 사용하는 것이 일반적이나 조사료를 재배하거나 간척지에서 파종하는 경우 일반적인 파종기 사용이 부적합하다. 이에 따라 배부식 동력살포기를 이용하여 파종을 실시하는데 노동 강도가 커 작업을 수행하기가 어려움이 많다. 최근 농업 분야에 많이 이용되는 드론의 경우 비행하며 작업이 가능하고 다양한 작업기의 부착이 가능하여 드론용 정밀 파종기에 대한 연구가 최근 이슈가 되고 있다. 그러나 기존의 드론용 입제 살포기는 방사형으로 살포하여 입제가 편중되거나 외기에 의하여 지면에 균일하게 살포되지 못하고 특정 영역에 집중되는 문제점 등이 발견되었다. 이를 개선하기 위하여 선행연구를 통하여 균일살포식 파종기를 설계 및 제작하였다. 본 연구에서는 해당 파종기를 이용하여 고정조건과 비행조건시의 살포폭과 살포균일도를 측정하여 실제 살포 성능을 관행 기종과 비교하고자 하였다. 파종기 고정 실험의 경우 지게차를 이용하여 2, 5m 높이에서 파종기만 가동하며 살포폭과 살포균일도를 측정하였고, 비행조건의 경우 2m 고도에서 비행하면서 살포폭과 살포균일도를 측정하였다. 파종은 볍씨를 이용하여 수행하였다. 실험결과 신개발 기종의 살포폭은 5m 정도로 기존의 드론용 입제 살포기에 비하여 부족하였으나 살포 균일도는 우수한 것으로 나타났다. 또 비행 살포의 경우 외부 기상에 의한 영향을 많이 받는 만큼 추가적인 반복 실험을 통하여 실험 결과를 보완하고자 한다.
이춘구 ( Chun Gu Lee ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),한웅철 ( Xiongzhe Han ),강영호 ( Young-ho Kang ),이대현 ( Dae-hyun Lee ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
드론을 이용한 기존의 살포 작업(파종, 방제, 시비)은 작업 영역 내 동일한 살포량을 유지하였으나, 최근 변량 살포에 대한 요구가 증가하고 있다. 생육 모니터링 정보와 결합하여 변량살포를 구현하는 경우 작물의 생산량 증가와 살포 물질 저감을 통한 환경 오염을 저감을 달성할 수 있다. 이를 위하여 변량 살포가 가능한 드론 살포기를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 드론의 Flight Controller(FC)와 Ground control system(GCS)를 개선하고, Mission 비행 중 설정 지점에서 살포용 펌프의 온오프 제어 기능을 추가한 시험장치를 개발하였다. 펌프의 세기는 PWM 신호로 제어할 수 있도록 하였고 FC에서 PWM 신호를 제어하도록 하였다. GCS에서 Rally 임무 기능을 이용하여 작업자가 변량 살포 지점을 수동으로 설정할 수 있도록 하였다. GCS에서 생성한 방제 구역 정보는 MAVLink를 활용하여 FC의 EEPROM에 저장하였다. 시험장치가 Mission 비행 모드로 비행 중일 때, EEPROM에 저장한 방제 구역 정보를 읽도록 하였다. 그러면 Mission 비행 중 FC가 설정지점과의 거리를 계산하여 3 m 이내에 접근하는 경우 펌프가 구동하도록 설정하였다. 시험장치의 기체는 작업 중 비행안정성을 위하여 Octocopter로 제작하였고 모터(MN505-s kv320)과 프로펠러(2211R)을 이용하여 구성하였다. 개발한 시험 장치를 이용하여 대전의 공터에서 비행 기능과 변량 살포 기능을 테스트한 결과 두 기능 모두 정상적으로 작동하는 것을 확인할 수 있었다. 향후 살포량을 조절하는 기능과 매핑 데이터와 연동하는 기능을 연구하여 본 기체의 활용성을 증가시키고자 한다.
드론을 이용한 등검은말벌집용 약제 분무시스템 시작기 제작
이춘구(Chun Gu Lee),유승화(Seung-Hwa Yu) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.11
2003년부터 국내에 확산한 등검은말벌로 인한 양봉 농가들의 피해가 심각하다. 등검은말벌을 방제하기 위하여 다양한 방법들을 사용하고 있으나 말벌집이 나무 위에 위치하여 접근이 어렵다. 농업용 드론은 비행할 수 있고 필요한 기능에 따라 다양한 작업기의 부착이 가능하므로 등검은말벌집을 제거하기에 적합할 것으로 판단된다. 이에 따라 본 연구에서는 등검은말벌집용 약제 분무 시스템의 시작기를 제작하고 평가하였다. 약제 분무 시스템은 원거리에서 방제용 약액 분사를 위한 분사대가 장착된 분무 시스템, 탄환을 발사하여 말벌집에 구멍을 뚫어 직간접적인 방제 효과를 노리는 타공장치, 작업자의 드론 조정 및 분무 시스템의 조준을 위한 모니터링 장치, 장치들을 제어하고 분무 시스템 및 타공장치의 각도를 조절하는 원격 통신 장치로 구성되었다. 실내에서 약제 분무 시스템의 원격제어 성능 테스트를 진행한 결과 20m까지 정상적으로 작동하였다. 타공장치와 분무 시스템의 정확도를 측정한 결과 5m까지는 탄환과 분무액이 정확하게 도달하고 정밀도도 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 타공장치를 이용하여 5m 거리에서 말벌집에 구멍을 뚫은 결과 구멍이 생성되는 것을 확인하였다. 따라서 본 약제 분무 시스템을 이용하여 말벌집 방제를 수행하는 경우 말벌집으로부터 5m 이내까지 근접할 필요가 있겠다. 개발한 시작기를 이용하여 현장에 발생한 등검은말벌집에 방제를 수행한 결과 원거리에서 효과적으로 말벌집 방제를 수행하였다. 향후 보완을 통하여 비행시간을 증가시키고 작업 거리를 증가시키는 등의 개선을 수행하여 최종 시제품을 제작하면 국내 등검은말벌의 개체 수를 줄이는 데 일조할 수 있을 것으로 기대된다. The damage to beekeepers due to the Asian hornet is serious. Various methods are used to control the Asian hornet. A hornet hive is difficult to remove because of its location. Agricultural drones are suitable for removing the hive because they can fly, and various working devices can be attached. Accordingly, a prototype of a pesticide spraying system for Asian hornet hives was manufactured and tested. The prototype consisted of a spraying system, a perforation device, a monitoring system, and a remote control system. The remote control performance of the prototype was tested, and it operated normally. The accuracy of the perforation device and the spraying system was good, up to 5m, with reasonable precision. Holes were made due to the use of a perforation device in 5m. Therefore, it is necessary to approach the hive within 5m with the operator control using this spraying system. The developed prototype was effective in controlling the Asian hornet hive in the field. This prototype is expected to help reduce the number of Asian hornet populations by making final prototypes by performing improvements.
이춘구 ( Chun Gu Lee ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),문태익 ( Tae Ick Moon ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
국내 마늘파종기의 경우 한지형 마늘 재배지역 일부에서 경운기 부착형 파종기를 사용하고 있을 뿐 난지형 마늘파종기의 경우 비닐피복 적응성과 파종자세 등의 문제로 이용률이 낮은 상태이다. 농가 인력 감소 및 고령화가 심각해짐에 따라 정밀 파종기술 및 두둑 성형, 비닐 피복을 동시에 수행하는 자주식 마늘파종 복합기계화기술 개발이 필요하다. 이에 따라 기존의 자주식 마늘파종기를 개선하여 멀칭 동시 자주식 마늘 파종기 시작기를 개발하였다. 시작기는 6조식 이앙기의 전륜변속기를 기본모델로 하여 보완 설계를 통하여 제작하였다. 변속은 전진 2단 후진 1단으로 기어를 배치하였고 조향은 핸들을 이용해 할 수 있도록 구성하였다. 작업은 두둑성형, 파종, 비닐피복이 연속적으로 수행될 수 있도록 하였다. 주간 및 조간 간격은 마늘의 생육에 큰 영향을 미치는 요인이므로 스퍼어기어와 체인기어를 혼합하여 주간조절장치를 설계하였다. 작업 속도는 14m/min으로 제작하였고 마늘은 조파식으로 파종하였다 비닐 피복시 잡초 발아를 억제하기 위하여 피복 전 제초제를 살포할 수 있도록 시스템을 구현하였다. 현장 실험 후 동력 전달 부분에 과도한 부하가 걸리는 것을 파악하여 보완하였으며 10월 말에 실제 마늘 파종을 수행하며 추가적인 보완을 수행할 예정이다.