초음속 노즐의 열구조 안전성에 관한 실험적 연구

김성진(Seongjin Kim),한혁섭(Hyeokseop Han),임재혁(Jaehyock Lim),박의용(Euiyong Park),백기봉(Ki Bong Baek) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11

고체 추진기관의 노즐 소재로 사용하기 위하여 Zirconia로 코팅된 SCM-440과 STS-630 적용 노즐의 열구조 안전성에 관한 시험 평가를 수행하였다. 각 노즐에 플라즈마 스프레이 기법으로 0.15 mm 코팅하였으며, Zirconia 코팅 노즐의 열차폐 효율과 열적 내구성 평가를 수행하였다. 두 소재의 노즐목에서 Zirconia 코팅한 노즐은 코팅하지 않은 노즐 보다 70% 높은 열차폐 효율을 갖는 결과를 나타냈다. SCM-440이 STS-630보다 온도 상승률이 더 높으며, 노즐 확장부에서 더 높은 온도를 가지는 것을 확인하였다. 따라서 플라즈마 기법의 Zirconia 코팅이 초음속 노즐의 열구조 안전성에 유용함을 알 수 있었다. The experimental study of thermal stress in the solid rocket engine nozzle with two different materials, SCM-440 and STS-630, was evaluated. SCM-440 has lager temperature increasing rate and higher temperature at the nozzle expansion region than STS-630. Thermal barrier efficiency and endurance of Zirconia coating were evaluated after making two more nozzles coated by Zirconica. Both coated materials showed about 70 percent higher thermal barrier efficiency than uncoated nozzles. Therefore, Zirconia coating using plasma spray method was useful in thermal safety at supersonic nozzle.

양액 흡수량과 줄기 두께 변화를 이용한 토마토의 스트레스 판별연구

박성진 ( Seongjin Park ),임동혁 ( Donghyeok Im ),김태현 ( Taehyun Kim ),김만중 ( Manhung Kim ),양오석 ( Ohseok Yang ),이정호 ( Jeongho Lee ),백정현 ( Jeonghyun Baek ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

국내 작물재배시설 분야에서는 온실 내외부의 온습도, EC, 양액, 광량 등 다양한 인자를 조절하여 최적의 재배환경을 조성하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만, 이러한 제어된 작물 재배환경이 직접적으로 작물을 대상으로 적절한지에 대한 외적인 변화가 나타나는데는 그 시간이 오래 걸린다. 국내에서는 이와 관련하여 적외선 열화상 카메라를 이용하여 수분스트레스 여부를 판단하거나, 작물 줄기에 마이크로 바늘을 활용하여 소형 정밀센서에 의해 직접적으로 생체정보를 측정하는 연구가 있었다. 본 연구에서는 작물 줄기의 외형을 손상시키지 않고, 토마토 줄기에 흡수되는 양액의 양과 줄기 두께의 변화를 측정하여 스트레스를 판단하는 방법을 사용하여 진행하였다. 실험은 국립농업과학원 첨단 디지털온실에서 22년 11월 8일 정식 후 22주차 토마토(데프니스)를 대상으로 진행하였고, 배지로부터 20cm 떨어진 줄기에 줄기 두께를 측정하는 센서와 수액의 흐름을 측정하는 센서를 설치하여 3분단위로 측정한 데이터를 수집하고 관찰하였다. 누적 일사량에 따라 흡수되는 양액의 양과 줄기의 변화를 측정 및 분석하고, 차광막을 이용하여 광량을 임의로 조절한 후 얻은 데이터와 비교 분석하였다. 적정 일사량 기준은 스마트온실 관리 및 작물재배(농촌진흥청. 2020)를 참고하였다. 실험 결과, 적정 생육에 필요한 누적 일사량을 기준으로 비교하였을 때, 기준이상인 경우는 흡수되는 수액량과 줄기 두께 변화 그래프 형상은 다른 날과 유사한 주기성을 나타내었지만, 기준 이하인경우 수액 흡수량과 줄기 두께 변화의 그래프가 다른 형상을 보였다. 이는 광합성의 영향을 받은 것으로 판단된다. 제안된 연구는 시설환경에서 작물의 광합성 외에도 양액 흡수에 영향을 미치는 스트레스의 유무를 판단하는 방법으로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

기동화력분야 무기체계 개발단계 품질보증방안 연구

백현무 ( Hyun Moo Baek ),김성훈 ( Sung Hoon Kim ),김성진 ( Seongjin Kim ),이윤수 ( Yoon Soo Lee ),송석봉 ( Seok Bong Song ) 한국품질경영학회 2016 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2016 No.2

밀 디지털재배를 위한 노지 환경 전용 무선 네트워크 구조 설계

김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Junghyun Baek ),박성진 ( Seongjin Park ),임동혁 ( Donghyeok Lim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

「밀산업 육성법」 시행으로 국산밀 산업 종합 지원 법적 근거 확보되었고, 2025년까지 자급률 5%를 목표로 하고 있지만, 현재 국산밀 생산량은 3만톤으로 자급률은 1.2%에 불과하다. 자급률 향상 및 수입밀 대비 가격과 품질 경쟁력 향상을 위해 국산밀 수량 증진을 위한 생육단계별 토양수분의 체계적인 관리를 통한 수량구성 요소 변화 및 증수 요인 구명이 필요하고, 국산밀 품질 균일성 증진을 통한 산업체 소비 진작을 위해서는 양분 관리를 통한 지역별·연차별 및 토양 상태에 따른 성분의 변화량을 추적 관찰하는 것이 중요하다. 그러나 대부분 필지가 지역 외곽에 위치한 노지 농업 환경 특성상 통신 시스템 구축 및 전원부 공급이 원활하지 않으며 장비관리도 어렵다. 환경 변화에 민감한 노지 작물은 재배 적기가 짧고 특히 밀의 경우 밀 전문 재배지가 적고 휴작기 기간에 타작물 재배를 고려해야 하기 때문에 토양센서 등의 모니터링 시스템의 운용이 불가능한 경우가 많다. 본 연구에서는 재배 시기에 상관 없이 쉽게 구축 가능한 구조의 저비용 고효율의 노지 전용 농업 통신 네트워크 구조를 설계 하였다. 일반적으로 필지가 넓은 노지 환경 특성을 고려하여 센싱 네트워크는 저전력ㆍ저비용의 LPWA 네트워크(비면허대역: 로컬 Lora + Lorawan, 면허대역: NBIoT)를 사용하되 필지 구역 별로 센서 정보 구분이 가능하도록 원하는 주기로 GPS 탐지가 가능한 형태로 설계하였다. 각 센서는 블록체인 기반의 사물DID 기술로 위치 별 정보 및 상태가 위변조 불가능한 무결성 데이터 처리 게이트웨이를 거쳐 클라우드 기반 사물DID 인증 정보 관리가 가능한 형태로 구성하였으며, 기존 방식과 다른점은 센서 정보를 특정 필지를 기준으로 구성되는 것이 아니라 대규모 농원의 다중 센싱 네트워크를 어떻게 구성하더라도 위치 별 정보를 관리자(생성자) 정보를 포함해 관리할 수 있도록 LWM2M 기반의 표준 IoT 프로토콜과 사물DID 보안 기술을 활용해 구성하였다. 센싱 네트워크는 커버리지를 고려하여 저전력 광대역망으로 구성하였으며, 모든 센싱 네트워크 장비는 배터리 기반으로 저전력 데이터 송신을 위해 센서의 평균적인 데이터 전송 정보, 거리에 따른 데이터 전송률 고려, 게이트웨이 성능을 고려한 대역폭 가변 조절 등을 위치 기반 정보와 등록 정보 등 선행 정보를 활용해 센서 별로 데이터를 능동 관리 가능하도록 설계하였다.

시멘트를 혼합한 화강풍화토의 강도 특성에 관한 연구

이성열 ( Sungyeol Lee ),백원진 ( Wonjin Baek ),이현성 ( Hyunsung Lee ),권성진 ( Seongjin Kwon ),정창성 ( Changsung Jeong ),이정훈 ( Junghoon Lee ),고화빈 ( Hwabin Ko ),임중재 ( Jungjae Lim ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

최근 들어, 지구 온난화로 인한 기후변화 대응 기조에 따라 다양한 분야에서 이산화탄소 저감 등의 환경문제에 관한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 도로나 주차장 등에 친환경적 재료로 만들어진 포장 재료인 시멘트 혼합토(소일시멘트)가 포장 대체제로 떠오르고 있다. 소일시멘트는 흙, 시멘트, 혼합수로 배합된 친환경적 재료를 사용함으로써 높은 탄성력을 갖고 고강도의 강도 발현이 가능한 특수 콘크리트의 특징이 있으며, 고화제를 첨가하여 더욱 강한 강도 발현과 친환경적 포장을 가능하게 한다. 현재 이러한 소일시멘트에 관한 연구는 물리적·역학적 특성을 규명하고 개선한 연구가 주를 이루며, 내구성에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 양생조건과 세립분의 함유량, 무기질 고화제 용액, 계절변화에 따른 건습의 반복 효과, 산 저항성에 따른 강도특성을 규명하기 위하여 공시체를 제작, 일축압축강도시험을 수행하였으며, 양생기간 및 사용한 고화제의 변화에 따른 입자표면의 변화과정을 관찰하기 위해 전자현미경 분석(SEM)과 X-선 회절분석을 실시하였다. 그 결과, 양생기간과 고화제의 첨가량, 세립분 함유량의 감소함에 따라 강도가 증가하였고 양생 14일이 지난 시점부터 강도가 일정하게 유지되었다. 건습과 산 저항성에 대한 내구성에 관한 연구를 위해 공시체의 무게를 측정한 결과, 시멘트량이 많고 고화제를 첨가하게 되면 입자간의 결합력이 증대되어 무게의 감소량이 줄어들었다. 또한, SEM과 X-선 회절분석 결과 시멘트에 의하여 입자사이에 흡착성 물질인 Vermiculite가 생성되어 간극이 채워지고 강도가 증진되는 것으로 나타났다.

SEM과 XRD를 이용한 미생물 고결토의 특성 연구

이성열 ( Sungyeol Lee ),백원진 ( Wonjin Baek ),오종신 ( Jongshin Oh ),정창성 ( Changsung Jeong ),권성진 ( Seongjin Kwon ),이현성 ( Hyunsung Lee ),신보름 ( Boreum Shin ),송지현 ( Jihyeon Song ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

최근 들어 석산의 개발이나 바다골재 채취등과 같은 천연골재의 채취가 환경적인 문제로 인하여 제도적으로 점차 어려워지고 있어 기존의 지반개량공법은 경제성이나 시공성을 고려할 때 점차 한계를 보일 것으로 예상된다. 현재 지반강도를 증진시키는 개량공법의 종류는 다양하고, 이를 위한 혼화제와 약액들이 개발 중에 있으나 경제성이 낮은 단점이 있다. 또한, 환경문제에 관한 관심이 많아지고 있는 가운데 환경 친화적인 개발은 당연하게 받아들여지고 있다. 이에 따라 미생물을 이용해서 흙의 특성을 개선시키는 생물화학적 지반개량의 연구가 빠르게 진행되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 미생물을 이용하여 탄산칼슘(CaCo3)을 합성시켜 이로 인한 반응생성물인 이산화규소(SiO2)가 토립자 사이에 연결되어 지반의 강도가 증진이 되는 형상을 전자 현미경 분석(SEM)과 X-회절 분석을 통하여 결정형상 및 입자 크기의 변화과정을 관찰하고자 한다.

라인스케너를 이용한 자율주행 모니터링로봇의 성능향상 연구

김만중 ( Manjung Kim ),백정현 ( Jeonghyun Baek ),임동혁 ( Donghyeok Im ),이정호 ( Jeongho Lee ),박성진 ( Seongjin Park ),김태현 ( Taehyun Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

최근 스마트 농업에 관한 관심의 증가와 스마트팜 기술의 발전으로 농업 자동화에 관한 관심이 증가하고 있다. 온실에서의 가장 중요한 일은 작물의 상태를 확인하고 기록, 진단하여 후속 조치를 통해 작물을 재배하는 일이다. 작물의 상태를 사람이 24시간 동안 확인할 수 없으므로, 이를 해결하기 위하여 모니터링 로봇에 관한 연구가 진행되고 있다. 모니터링 로봇이 효율적으로 모니터링작업을 수행하기 위해서는 로봇이 작업하는 곳의 정보를 알 필요성이 있다. 과거 연구되었던 모니터링 로봇의 주행은 자기 선을 이용한 주행방식, 라이다를 이용한 맵핑방식, 원격제어방식 등이 연구되었다. 그러나 기존 방식은 작업 중인 로봇의 위치를 알 수 없거나, 센서가 고가거나, 방식이 복잡한 단점이 존재하였다. 따라서 본 연구팀에서는 라인스케너를 이용하여 주행 시에는 선을 인식하여 주행하고, 위치정보는 바코드를 인식하여 획득하는 방식의 모니터링 로봇을 연구하였다. 그러나 로봇이 주행 중 바코드를 인식하지 못하는 경우가 발생하여 이를 해결하기 위한 연구를 진행하였다. 제작한 모니터링 로봇의 재원은 전체 크기 1900X180X1020mm, 윤거 700mm, 가운데 바퀴가 구동을 담당하는 스키드조향 방식으로 주행한다. 라인스케너는 OLS10-BP112311(SICK社, Waldkirch, Germany)를 사용하였다. 주요 재원은 감지거리 100mm 이하, 광점크기 180x11mm이다. 실험에 사용한 바코드는 SICK사의 BARCODE 7510-038-0001-0108이며 크기는 55x35mm 이다. 라인스케너 위치는 바퀴에서 400mm 떨어져 있으며, 좌우의 중앙에 위치해 있다. 연구 결과 로봇은 주행선의 중심으로부터 35mm, 각도 차이가 5°이상 발생하면 바코드를 인식할 수 없게 된다. 따라서 라인스케너를 로봇 바퀴 축 중앙으로 이동시키는 방법을 통해 직진주행성능을 높이일 수 있도록 설계변경을 수행하였다. 추가적으로 엔코더를 사용하는 방법, 카메라를 사용하는 방법, 스케너 변경하는 방법에 관한 연구를 수행하여 로봇의 자율주행 성능을 개선할 것이다.

대심도 2중 Sheet Pile 가물막이 설계 및 현장 적용성에 대한 연구

이성열 ( Sungyeol Lee ),백원진 ( Wonjin Baek ),정창성 ( Changsung Jeong ),권성진 ( Seongjin Kwon ),이현성 ( Hyunsung Lee ),신보름 ( Boreum Shin ),송지현 ( Jihyeon Song ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

가물막이는 수중 또는 유수에 접하여 구조물을 시공하는 경우 구조물을 건조 시공할 수 있도록 설치하는 가시설물이다. 따라서, 가물막이는 토압, 수압 등의 외력에 견디는 강도 및 수밀성이 최우선으로 확보되어야 하고 경우에 따라서는 물이나 파랑에 의한 세굴, 파압 등의 영향에 관해서도 충분히 견딜 수 있어야 한다. 그러나 최근까지 건설현장의 가물막이 시공사례를 살펴보면 소형댐에 준하는 규모와 기능이 요구됨에도 임시 가시설의 개념으로 접근하여 설계·시공함에 따라 차질이 발생하고 있다. 이러한 문제에도 불구하고 시공 사례에 대해 체계적으로 분석한 자료가 없어 동일한 문제가 발생하고 있어, 관련 연구에 대한 필요성이 절실히 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 가물막이 공법 중, 구조물 형식인 2중 Sheet Pile공법에 대하여 관련 도서, 기술 자료의 조사/분석을 통해 연구 대상 현장에 2중 Sheet Pile 가물막이 공법을 시공한 과정과 설계를 정리하였으며, 시공과정에서 발생하는 문제점과 개선대책을 제시하였다.

Development of fermented sprouted ginseng material fortified with functional ingredients using lactic acid bacteria and premium dog food manufacturing using the fermented sprouted ginseng material

Jisu Mun,Haeju Moon,Seungwoo Baek,Hyeonji Kim,Sehyen Byen,Jeheon Oh,Seongjin Park,Hyuna Park,Junhyeong Kim,Sugon Kim,Sukheung Oh 한국식품영양과학회 2022 한국식품영양과학회 학술대회발표집 Vol.2022 No.10

저전력 광대역 무선망 활용 다중센싱 정보수집 및 분석 시스템 설계

김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Jeonghyun Baek ),김만중 ( Manjung Kim ),임동혁 ( Donghyeok Im ),이정호 ( Jeongho Lee ),박성진 ( Seongjin Park ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

2014년 이후 생산성 향상과 노동력 절감을 목표로 스마트팜 확산ㆍ보급사업이 진행되고 있으나 현재 스마트온실 농가에 도입 된 기술은 대부분 1세대 수준이다. 2~3세대 기술 도입 지연의 주요 문제점은 다중 센싱 정보의 전처리 및 DB화를 위한 표준(사실상 표준 포함)에 대한 함의가 이루어져 있지 않고 업체 별로 센싱 처리 정보 규격 및 데이터 API 표준화 미흡 등 빅데이터 수집을 위한 체계 구축이 이루어지지않아 이로 인해 빅데이터, 인공지능을 기반으로 한 파생 기술인 농업용 로봇기술, 환경정보 수집 및 분석 등 자동화에도 문제가 발생한다. 본 연구에서는 IoT 데이터 처리 사실상 표준인 LwM2M 기반 데이터 처리 프로토콜을 이용한 다중 센싱 모니터링 자동화 및 분석 시스템 설계를 수행했다. 스마트온실 자동화를 위한 온실 크기ㆍ위치 별 센싱 모니터링 체계 구축을 위해 다음과 같은 항목에 대해 수집 및 정규화 및 자동 변환을 통해 데이터 생성이 이루어지도록 했다. 수집 및 생성 데이터 항목은 온ㆍ습도, 조도, CO2, VPD, 이슬점 및 근권(EC, pH, 배액, 로드셀), 생장점 부근 환경 정보, 외부기상정보(풍향, 풍속, 온습도)를 포함해 총 15 항목을 선정하였다. 생장점 인근 영상 정보는 WiFi, 그 외 정보는 LoRa를 활용해 수집하도록 설계하였다. 온실 내 데이터 수집 게이트웨이에서 LoRaWAN 전용 모뎀 연결 및 설정을 통해 무선네트워크망 기지국 안정화 무선 다중 경로 신호(Multipath Fading, Multipath Signal)의 무선신호 간섭을 파악해 지연율이 높은 기지국을 자동으로 탐지하고 해당하는 기지국과의 연결을 자동으로 끊고 지연율이 낮은 인근 기지국과 연결하여 통신환경을 개선하였으며, 기지국과의 통신거리 약 RSSI(-30) 미만의 경우, 100 Bytes 당 3.5~4.7 Sec. 가량 지연율이 감지될 시 모뎀에서 데이터 일부를 저장하면서 망스캔 및 재접속 등 개선 및 최적화를 진행하여 15개의 센싱 장비를 안정적으로 전송하도록 구성했다. 또한 센싱정보와 통신상태 모니터링, 무선센서 배터리 교체 시기 모니터링, 유해가스 검출 모니터링, 급격한 온도 상승(화재위험) 등 이상상태 감지 알림을 통합관리 할수 있도록 시스템을 설계하였다.