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드론 이용 등검은말벌집 방제를 위한 분무장치 요인 분석
유승화 ( Seung-hwa Yu ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ),김영화 ( Young-hwa Kim ),최일수 ( Il-su Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),최용 ( Yong Choi ),김동원 ( Dongwon Kim ),김경철 ( Kyoungchul Kim ),윤영태 ( Young-tae Yun ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
꿀벌을 먹이로 삼는 외래종 등검은말벌(Asian Hornet)은 국내 유입(‘03) 후 남부지방을 중심으로 전국 확산(‘16)되어 양봉 농가에 큰 피해를 주고 있다. 꿀벌 봉군 전체의 약 30%가 피해를 입어 방제 비용과 피해액을 종합하면 연간 약 1,750억원 이상의 손실이 발생하는 것으로 추정하고 있다(Kim, 2017). 등검은말벌의 퇴치를 위해서는 일벌에 대한 방제 보다는 여왕벌이 서식하는 말벌집을 퇴치하는 것이 효과적이다. 그러나 등검은말벌집은 주로 높은 나무꼭대기에 위치하고 있어 말벌집을 제거하는데 많은 어려움이 있다. 이에 최근 급격히 기술 발전한 농업용 드론을 활용해 말벌집 방제할 필요성이 있어 본 연구에서는 농업용 방제 드론을 이용하여 말벌집 방제하기 위하여 살포장치 구성에 필요한 주요 요인을 조사·분석하여 시작기 설계에 반영하고자 하였다. 말벌집 방제 요인 조사는 경남 함양과 전남 담양의 양봉 농가 주변에 생성된 등검은말벌집을 현장 조사하였다. 조사는 양봉 농업인 인터뷰와 말벌집 생성 현장에서의 소형 드론을 이용해 항공 관측을 수행하였다. 조사항목은 말벌집 근접 가능성, 살포 각도 및 방법, 약액 살포 시 유의점 등을 종합하여 조사하였다. 조사한 결과, 등검은 말벌은 대부분 양봉장 인근 1km 이내의 가장 큰 나무에 서식하는 것이 일반적이다. 말벌집은 주재료가 펄프이므로 비 등을 피하기 위해 주로 활엽수의 꼭대기에서 1~2m 하단의 나뭇잎 아래에 말벌집을 형성하고 있다. 함양에서 항공 관측한 결과, 양봉장에서 약 200m 내 활엽수 25m 높이 위치해 있었으며, 말벌집 봉군크기는 약 60cm 내외, 말벌 개체 수는 약 2,000마리 내외로 추정되었다. 또한 담양의 경우는 저주지와 산림 사이 도로 아까시나무 15m 높이에 위치하였으며, 크기는 약 1m, 개체 수는 약 3,000마리로 추정하였다. 이 결과를 기초로 말벌집 약액 살포 장치에 주요한 요건을 종합하면, 말벌집 위치는 대부분 10m 이상이며, 높은 고도에서의 강한 바람 때문에 나뭇가지의 흔들림이 커 드론은 3∼5m까지만 접근이 가능하다고 판단되었다. 또한 나뭇앞 아래에 위치한 말벌집에 약액을 살포하기 위해서는 하향 살포 방법보다는 측방 직분사해야 할 것으로 판단되었다. 살포 거리는 접근이 가능한 범위인 최대 5m까지 직분사가 가능해야 하며, 타깃팅의 정확도 향상을 위해 원격 모니터링 장치의 탑재가 필요하다. 또한, 상황에 따라 말벌집 내부에 집접 살포할 수 있도록 장치가 설계되어야 할 것으로 판단되었다.
우승민 ( Seungmin Woo ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),김준희 ( Junhee Kim ),김영수 ( Yeongsu Kim ),김국환 ( Gukhwan Kim ),김경철 ( Kyoungchul Kim ),이종원 ( Jongwon Lee ),하유신 ( Yushin Ha ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
국내에서는 농촌진흥청을 중심으로 스마트팜 기술을 1세대, 2세대, 3세대로 구분하고, 복합에너지 관리와 자동화·로봇 기술기반의 3세대 모델을 ’20년까지 개발하는 연구가 진행 중에 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 시뮬레이션(디지털팩토리 퀘스트)을 통하여 3세대 시설온실 모델에 적용되는 로봇의 용량을 산정하여 그 모델을 개발하였다. 재배작물은 국내 시설온실에서 활용도가 높은 딸기를 선정하였으며 10 a 당 생산량에 있어 로봇운용률과 인력운용률을 산정하여 생산성을 분석하였고 이를 바탕으로 경제성 분석을 실시하여 손익분기점을 나타냈다. 시뮬레이션의 진행 방법은 상수형 변수 (로봇의 성능, 인력의 작업률)를 고정하고 일일 목표 생산량에 따라 투입되는 로봇 및 인력을 증가시키면서 대기 및 병목 현상을 해소해 나가는 방법으로 진행하였다. 또한 제한조건으로 인력작업시 휴게시간, 로봇의 충전시간 시설온실 내부 레이아웃에 따른 작업동선으로 설정하였다. 그 결과 10 a 당 수확로봇의 가동률은 84 % 운반로봇의 가동률은 53 % 로 분석되었다. 인력작업 숙련자의 경우 24.8% 초보자의 경우 20.6%의 운용률로 분석되었으며 일일 평균 딸기 수확량은 로봇의 경우 일일 평균 생산량 212.54 kg 숙련자의 경우 171.32 kg로 초보자의 경우 86.74 kg으로 나타났다. 생산성 분석을 바탕으로 경제성 분석을 실시한 결과 로봇의 비용이 현행비용에서 약 1/4로 절감되어야 2명의 작업자를 대체할 수 있고 11년 지난 후 손익분기점이 나타나는 것으로 분석되었다. 하지만 이는 매년 증가하는 노동비용 및 딸기가격 상승 가치를 고려하지 않은 결과이며 추후 시간이 지남에 따라 손익분기점은 줄어들 것으로 판단되며 로봇 기술 발전과 이에 따른 비용 절감 또한 손익분기점을 줄일 수 있는 요인이 될 수 있을 것으로 예상된다.
우승민 ( Seungmin Woo ),강석호 ( Seokho Kang ),두윰우예다니엘 ( Uyeh Daniel Dooyum ),김영수 ( Yeongsu Kim ),김준희 ( Junhee Kim ),김윤수 ( Yunsu Kim ),김경철 ( Kyoungchul Kim ),이종원 ( Jongwon Lee ),하유신 ( Yushin Ha ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
노동력이 감소하고 있는 농업 현안 문제해결을 위해 로봇화된 스마트팜 기술 개발이 국내외적으로 활발히 추진중에 있다. 그 일환으로 수확 및 이송, 방제 작업에 로봇을 활용하여 시설온실의 완전 무인화 시스템을 구축하는 연구가 진행되고 있다. 시설온실에 적용되는 로봇은 자율 주행형 로봇과 시설온실 내부에 거치되는 겐트리 로봇으로 분류된다. 본 연구에서는 겐트리 로봇이 시설온실 내부에서 X, Y, Z 방면으로 이동할 수 있는 겐트리 로봇 거치 시스템 개발의 기초 연구로서 시설온실 트러스에 설치되어 겐트리 로봇 거치 시스템을 지지하는 브라켓의 두께 및 설치각도에 따른 구조해석을 실시 최적화된 사향을 결정하였다. 내재해형 단동 시설온실 측면 트러스에 적용된 파이프는 일반 구조용 탄소강관(SPS) 재질의 ø 31.8 에 두께 1.4 mm 이다. 여기에 동일한 사향의 파이프 300 mm 를 수평된 방향으로 설치하여 볼팅으로 고정하였으며, 하중의 분산을 위하여 하단에 브라켓을 설치하였다. 브라켓은 시설온실 측면 트러스 파이프와 겐트리로봇 거치 시스템 파이프에 볼팅으로 체결하였다. 구조해석에 적용된 겐트리 로봇 거치 시스템의 하중은 파이프와 형광류 로봇의 무게 및 수확작물의 무게를 고려하여 총 200 kg 으로 설정하였으며, 분산되어 하나의 브라켓에 적용되는 하중 50 kg 이, 브라켓의 두께 및 설치 각도에 따라 겐트리 로봇 거치 시스템에 어떠한 변형량으로 나타나는지 조사하였다. 그 결과 브라켓을 설치하지 않았을 경우 겐트리 로봇 거치 시스템이 아래로 2.16 mm 휘어지는 것으로 나타났으며, 브라켓의 두께가 2 mm, 3 mm, 4 mm 일 경우 각각 0.1718 mm, 0.1550 mm, 0.1482 mm 의 변형량이 나타나 브라켓의 설치 필요성이 입증되었고 그때의 두께는 2 mm 가 적합한 것으로 분석되었다. 설치 각도에 따른 시스템의 항복응력은 45°, 50°, 55°, 60°의 4 수준으로 구분하여 시뮬레이션 하였으며 그 결과 256.11 Mpa, 239.79 Mpa, 226.53 Mpa, 215.67Mpa 로 나타나 설치각도가 50° 일 때 일반 구조용 탄소강관(SPS)의 항복응력점 250 Mpa 미만으로 나타났으며, 55° 에서 60° 일때의 차이점은 크지 않아 55° 일 경우 가장 적합한 것으로 분석되었다. 이상의 시뮬레이션 결과는 겐트리 로봇 거치 시스템 설계에 적용할 것이며, 재현성 실험을 실시하여 유의성 분석을 진행할 것이다.
남북한 도로교 설계기준을 반영한 교량 상부구조 활하중 분석
임광모(Kwangmo Lim),김경철(Kyoungchul Kim),강재윤(Jaeyoon Kang),손민수(Minsu Son),고경택(Kyungtaek Koh) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.3
남북한은 다양한 사회적 어려움에도 불구하고 최근까지도 건설인프라 협력 사업을 추진하였다. 이러한 건설인프라 협력사업을 진행하기 위해서는 기반기술의 구축이 필요할 것이다. 따라서, 본 연구는 향후 남북 관계 개선에 대비하여 기반기술의 구축을 위한 남북한 교량설계기준 분석을 수행하였다. 북한 도로현황 분석과 최신 교량설계기준을 확보하여 고정하중, 온도하중 및 차량 활하중 등을 검토하였다. 남북한 교량설계기준 분석 결과를 활용하여 강섬유보강 초고성능콘크리트를 적용한 U-형상의 거더교를 모델링하였다. 교량 상부구조의 활하중 검토 결과, 북한의 최신 차량하중을 적용한 경우, 남한의 KL-510 하중과 유사한 경향을 나타내었다. 다만 상세한 비교를 위해서는 단면형식과 사용재료에 대한 추가 검토가 필요할 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 향후 남북 인프라 협력 또는 북한의 인프라 시장 진출 시 남북간 건설기준 연계 기술을 구축하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. Despite various social difficulties, the Korean peninsula has promoted cooperation for infrastructure development. These infrastructure cooperation projects must establish a fundamental technology with an understanding of both North and South Korea. Therefore, this study analyzed bridge design standards of both countries for establishing infrastructure technology. The design standards, such as the dead, live, and temperature loads, were comparatively investigated by securing the North Korean road design standards and the latest road status. Based on the investigation results of the bridge design standards, the U-type girder bridge with ultra-high-performance concrete was modeled for analytical comparisons. From the analysis results of the bridge superstructure, the latest vehicle load of North Korea standard showed a similar trend to the KL-510 load of South Korea. However, an additional detailed investigation has required a specific comparison, including the cross-section, materials, and so on. This research would be expected to be fundamental data for establishing cooperation for infrastructure development in the Korean peninsula.
북미 목상해(IIHS) 및 IQS 인자 분석을 통한 상관관계 분석
장명수(Myoungsoo Jang),손동욱(Donguk Son),김경철(Kyoungchul Kim) 한국자동차공학회 2018 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2018 No.11
Analysis of IQS scores in 2017 ranked first among complaints regarding car seat use/position of head restraint. In particular, despite the fact that Hyundai/Kia"s IQS scores have been improving each year, complaints about the head restraint seem to exceed the industry average. The head restraint is an important part that protects the neck injury of passengers during a rear-end collision and in order to improve performance, it is advantageous to bring the passenger"s head and head restraint closer together. However, this has caused more inconvenience to passengers" head restraints. In this study, we are going to analyze the correlation between factors affecting neck injury and comfort and to produce actual improvements to verify the validity of the improvement plan through verification through tests and comfort evaluations.