강화학습을 이용한 응집제 주입률 최적화

박종률(JongRyul Park),허환(Hwan Heo),서정수(Jeongsu Seo),김태진(Tae-jin Kim),심민규(Min Kyu Sim),강문숙(Munsuk Kang) 대한전자공학회 2022 대한전자공학회 학술대회 Vol.2022 No.6

부력을 이용한 들깨 석발시험

박종률 ( Park Jongryul ),이정현 ( Lee Junghyun ),박회만 ( Park Hoeman ),양계훈 ( Yang Gyehoon ),박혜린 ( Park Hyerin ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

들깨 종실은 기름을 짜거나 가루로 쓰이는데 최근에는 건강기능성 효과가 알려지면서 식의약품 원료로도 활용되고 있다. 들깨 용도가 다양해지면서 경제작물로서 상업용 재배가 늘어 2018년 재배면적은 34,900ha에 이른다. 하지만 국내산 들깨 및 들깨 가공품의 고품질화를 위한 산지처리 기계화는 미흡하다. 특히 상업용 재배 농가나 작목반에 알맞은 들깨 전용 정선기가 없어 풍구를 사용하고 있지만 들깨 크기만한 잔돌이나 모래 등은 제거가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 농가나 작목반에 적합한 들깨 석발기를 개발하기 위해 기존 방식과 다른 부력을 이용한 석발 시험장치를 제작하여 시험하였다. 본 연구에서 제작한 부력을 이용한 들깨 석발 시험장치는 호퍼, 송풍기, 수직 및 수평 송풍관 등으로 구성되어 있다. 작동 원리는 송풍기에서 나온 바람이 송풍관을 따라 이동하면, 송풍관에 공급되는 원물에서 돌보다 가벼운 들깨는 수직관을 통과하여 배출되고, 돌은 수직관을 통과하지 못해 관에 남아 돌 배출구로 배출된다. 먼저 들깨 종말속도(5.47∼6.50m/s)에 적합한 송풍기 회전수를 알아보기 위해 송풍기 회전수별 송풍관의 풍속 측정 결과, 들깨 종말속도에 적합한 송풍기 회전수는 900∼1,000rpm이었다. 그러나 들깨(품종: 들향) 200g을 송풍관에 투입하여 시험한 결과, 들깨가 송풍관에서 배출되는데 필요한 송풍기 회전수는 1,500rpm으로 들깨 종말속도에 적합한 풍속을 내는 송풍기의 회전수 900∼1,000rpm보다 높아야 하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 들깨(품종: 들향) 490g과 파란색으로 염색한 모래 10g을 섞어 송풍기 회전수(rpm) 3수준(1400, 1500, 1600)에 따라 석발 시험한 결과, 투입에서 배출까지 걸리는 이송시간(초)은 52.7, 41.0, 27.3이었으며, 손실률(%)은 1.9, 1.8, 0.2로 나타났다. 그러나 석발률(%)은 10.0, 5.5, 5.4로 매우 낮게 나타났다. 즉 들깨에 섞인 모래 대부분이 들깨와 함께 배출되었다. 이는 들깨와 모래의 천립중(g)이 각각 3.69±0.11, 8.70±0.97로 들깨보다 무거운 모래는 들깨와의 부력 차이로 배출되지 않을 것이라는 가설을 기각한다. 따라서 들깨에 섞인 모래를 무게 차이에 의한 부력만으로 골라내는 것은 어려우므로 들깨 석발기는 부력과 함께 마찰, 요동 등 여러 요인을 복합적으로 적용해서 개발해야 할 것으로 판단되었다.

칼 형태별 매실 씨 제거 및 과육절단 특성

박종률 ( Jongryul Park ),박회만 ( Hoeman Park ),이정현 ( Junghyun Lee ),서영욱 ( Youngwook Seo ),박혜린 ( Hyerin Park ),양계훈 ( Gyehoon Yang ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1

매실 씨 제거 및 과육절단 칼을 설계하기 위하여 관통식과 밀어내기식 칼을 제작하고 그에 따른 매실 씨 제거 및 과육절단 특성을 시험하였다. 칼 형태별 특성 시험을 위하여 매실 씨 제거 방식에 따라 관통식 3종과 밀어내기식 3종의 칼을 제작하여 직경 33mm이상 36mm미만인 매실의 씨 제거에 걸리는 최대 하중(kgf)을 품종(옥영, 백가하, 남고, 앵숙)별로 측정하였다. 최대 하중은 물성시험기(AG-Xplus 500N, SHIMADZU Ltd., Kyoto, Japan)의 로드에 칼을 부착하여 2.0mm/s 속도로 씨 제거 및 과육절단에 걸리는 힘을 측정하였다. 시험결과, 관통식에서 최대 하중은 칼1 백가하에서 30.76(±8.06)kgf, 최소 하중은 칼2 앵숙에서 18.47(±1.75)kgf로 칼형태와 품종에 따라 칼에 걸리는 하중이 다르게 나타났으며, 칼2는 칼1과 칼3에 비해 씨 제거에 걸리는 하중이 다소 적게 나타났다. 밀어내기식에서 씨 제거봉이 없는 칼6은 옥영에서 46.14(±4.30)kgf의 최대 하중을 보였고, 나머지 품종에서도 칼4와 칼5보다 높은 하중을 나타냈다. 최소 하중은 칼5 남고에서 32.37(±3.57)kgf로 관통식 최대 하중 30.76(±8.06)kgf와 큰 차이를 보이지 않았다. 본 연구 결과, 매실 씨 제거는 관통식이 밀어내기식에 비해 걸리는 힘은 적었으나 과육 손실이 많았다. 또한 밀어내기식에서 씨 제거봉의 길이가 과육에 진입하는 힘에 미치는 영향은 적었으나, 씨제거봉이 없는 경우 씨 제거봉이 있는 칼보다 더 많은 힘이 걸리는 것으로 나타났다. 따라서 매실 씨 제거 칼은 과육 손실을 최소화하고 씨를 밀어내는데 걸리는 힘이 적게 드는 씨 제거봉이 있는 밀어내기식으로 설계하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.

시뮬레이션 기법을 이용한 엽채류 전처리 공정 최적화 연구

박종률 ( Park Jongryul ),박회만 ( Park Hoeman ),이선호 ( Lee Sunho ),서영욱 ( Seo Youngwook ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

본 연구는 엽채류 가공시설 설치 시 과학적이고 합리적인 의사결정 지원을 위해 모델링 및 시뮬레이션 기법을 이용하여 엽채류 다품목 전처리가공 최적 공정도를 개발하기 위해 수행하였다. 연구 방법은 대상 및 범위 설정, 시나리오별 자료수집 및 시뮬레이션 모델 개발, 개발된 모델 검증 및 시뮬레이션 실험순으로 하였다. 연구 대상 품목과 범위는 양상추, 양배추, 대파·적채, 로메인의 1~2차 전처리 가공으로 설정하였다. 품목별 시나리오는 병목현상과 자원낭비를 최소화하는 공정 최적화를 목표로 구성하였다. 혼류생산 시스템의 현황과 시나리오별 자료수집은 현재 운영 중인 관련 기업 및 기관을 방문하여 조사하였다. 조사항목은 시나리오별 공정 순서에 따라 작업주체, 작업유형, 투입수량, 처리단위, 처리능력 등으로 하였다. 품목별 전처리가공 공정 최적화를 위한 기본공정도는 자료수집 결과를 바탕으로 원물입고부터 출하처별 분류저장까지 16개로 구성하였다. 모델은 기본공정도를 기준으로 입력변수 29개와 출력변수 12개 및 리소스 10개로 설계하고, 시뮬레이션 소프트웨어 Arena를 활용하여 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 모델은 각 공정에 입력되는 변수에 따라 대기 또는 병목 여부를 알 수 있는 그래프와 숫자를 모델 아래 쪽에 출력한다. 이를 통해 병목현상이 발생하지 않는 규모를 탐색하면서 공정별 투입 인력 및 설비의 적정규모를 파악할 수 있다. 시뮬레이션 실험 시간은 1일 6시간 40분(6.67시간)으로 모든 시나리오에 똑같이 적용하였다. 모델 검증은 시나리오별로 각 공정별 처리순서 및 처리시간, 투입 기계 성능과 인력 등의 적정성을 현장 수집자료와 전문가 검토를 통해 하였다. 실험은 상수형 변수를 고정하고 시나리오별 일일 목표생산량에 따라 투입 인력 및 기계 수를 늘리면서 대기 및 병목을 해소하는 방법으로 하고, 공정중 소분계량과 내포장은 1인 작업으로 하였다. 실험 결과, 품목별 수율(0.55~0.75%)을 적용한 1일 생산량은 정선 및 절단 공정 인원 투입수에 따라 양상추 432~10,557 kg, 양배추 702~10,989, 대파·적체 567~10,557 및 로메인 567~10,557로 나타났다. 또한 생산량 증가에 따라 각 공정별 리소스(인원-명, 기계-대)가 어떻게 증가되는지 생산량과 리소스의 상관관계 추이를 분석하였다. 엽채류 전처리가공 최적화 공정은 앞서 구성한 기본공정을 바탕으로 공정 설계도 및 리소스(인력, 기계) 배치도로 나타내었다. 그리고 1일 생산량을 1,000부터 10,000 kg까지 1,000 kg씩 늘일 때마다 적용할 수 있는 최적화 공정의 리소스 배치 기준과 1~8시간별 생산량을 제시하였다.

조 · 기장의 수확후 일관기계화를 위한 정선기 · 석발기 시험

박회만 ( Park Hoeman ),이선호 ( Lee Sun Ho ),박종률 ( Park Jongryul ),서영욱 ( Seo Youngwook ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

주식인 쌀의 소비감소에 대응한 대체 작물의 육성과, 건강기능성 식품에 대한 소비증가에 따라 잡곡재배 수요가 늘고 있어 농작업의 편이성 증대와 작업성능 향상을 위한 기계화 기술이 요구되고 있다. 곡물에서 대표적 기능성 작물은 조, 수수, 기장, 콩 등이 있다. 현재 소립(조, 수수, 기장 등) 잡곡의 주산지 확대를 위해 잡곡 생산 거점들이 육성되고 있다. 그러나 아직 소규모의 생산에 따라 수확후처리 시설도 생산규모에 맞는 소형화가 필요하다. 최근에 주산단지를 중심으로 소규모의 가공시설의 설립이 추진되고 있어. 수확후처리 일관기계화 기술의 개발을 위해 2015년에 수수 도정기와 조·기장 도정기는 개발 보급되고 있으나 나머지 정선, 석발, 선별에 필요한 기계화 기술이 요구되고 있다. 따라서 본 연구는 소립 잡곡의 일관기계화를 위해 정선과 석발 기계화 요인 시험을 실시하고 그 결과를 보고하고자 한다. 정선 시험장치의 구조는 풍구와 요동체 망으로 되었으며, 체망은 잡곡의 품목에 따라 교체 설치가 가능하다. 정선은 1차 풍선, 2차 경사 타공체 망의 요동에 의한다. 정선시험은 시험요인으로 캠의 편심, 요동체 망의 경사도 및 요동수로 하였으며 작업정도(정선율)를 조사하였다. 정선 시험결과 조는 캠 편심 15 mm, 타공요동체 망 경사도 12° 요동수 160 rpm 에서 가장 96.0%로 가장 양호하였다. 기장의 경우 정선은 캠 편심15 mm, 경사각 12°, 요동수 180 rpm 에서 96.6%로 가장 양호하였다. 석발 시험장치는 구조가 송풍팬과 타공 요동체로 되어 있으며, 석발은 체 망 아래에서 상부송품에 의한 부력과 요동체 망의 요동마찰을 이용한다. 석발시험은 시험요인을 요동체 망의 요동수별로 하였다. 석발시험 결과 경사각 9° 요동수 440 rpm에서 석발이 가장 양호하였으며 이때 석발률은 조 95.1%, 기장 93.5%로 나타났다.

임펠러 핀밀의 쌀 분쇄 특성 (Ⅰ)

박회만 ( Park Hoeman ),이선호 ( Lee Seon Ho ),박종률 ( Park Jongryul ),서영욱 ( Seo Youngwook ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

우리나라의 국민의 주요 식량인 쌀은 평균 생산량이 420만톤/년에 이루고 있다. 그러나 쌀 소비량은 점점 줄어들고 있다. 최근 국민 1인당 소비량은 2012년 69.8 kg, 2014년 65.1 kg, 2016년 61.9kg으로 매년 감소하고 있다. 쌀 소비량 감소는 우리나라를 포함하여 쌀을 주식으로 하는 대부분의 나라에서 공통으로 격고 있는 현상으로 앞으로도 지속적으로 줄어들 것으로 예상된다. 일본은 밀가루 사용에 10%의 쌀가루를 사용하는 R10 운동을 전개하며 각종 쌀가공식품 개발을 추진하는 등 쌀 소비를 확대하기 위해 노력하고 있다. 또한 쌀가루의 사용 용도별 가공적성을 고려하여 분쇄가루의 평균입도에 대한 규격을 제시하고 있다. 최근에 우리나라도 쌀가루의 경쟁력을 높이고 가공품질을 향상하기 위한 노력을 하고 있다. 쌀가루의 경쟁력은 가격과 식품가공적성으로 품종, 제분기술, 쌀가루 이용 레시피 등 씨앗에서 가공 및 식품화까지 전공정의 새로운 기술 이다. 또한 쌀가루가 밀가루와의 경쟁력에 있어 가장 확보해야 할 부분이 제분비용으로 쌀가루가 500~700원/kg 인 반면 밀가루는 200~300원/kg으로 밀가루 대비 최고 3.5배나 된다. 또한 쌀가루의 용도별 입도기준은 가공적성에 관련하여 쌀가루의 품질을 좌우한다. 최근에 국립식량과학원은 제시된 쌀가루의 용도별 입도가 제시하였다. 본 연구는 쌀가루의 저비용의 제분과 용도별 입도규격에 맞는 제분 기계화를 위해 임펠러식 핀밀 제분기를 제작하여 쌀가루의 분쇄 특성을 시험하였다. 시험조건은 분쇄실의 구조에 따른 쌀가루의 전분손상도, 쌀가루 온도, 함수율 등을 조사하였다. 시험에 사용하는 쌀의 함수율은 15%이다, 분쇄실의 구조는 A형(조분쇄실, 미분쇄실), B(분쇄핀의 형상(임펠러핀+막대핀)), C형(임펠러 핀의 분쇄회전판), D형(대비구, 기존 막대핀 형상의 분쇄회전판) 이다. 전분손상도는 A형 17.1~21.8%, B형 16.3~21.0%, C형 11.5~12.9%, D형 17.3~20.7%, 쌀가루의 온도는 A형 46~59%, B형 43~45%, C형 37~43%, D형 44~50%. 쌀가루의 함수율은 A형 9.5~10.1%, B형 10.6~11.2%, C형 12.0~12.6%, D형 10.2~11.1% 등으로 C형이 전분손상도, 함수율 저하, 온도상승에서 가장 우수하였다.

직립호안에서 지진해일 파형이 월파와 침수에 미치는 영향

이우동,김정욱,박종률,허동수,Lee, Woodong,Kim, Jungouk,Park, Jongryul,Hur, Dongsoo 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.8

수치파동수조에서 안정적인 지진해일을 조파하기 위하여 2차원 수치모델(LES-WASS-2D)에 다양한 파형의 지진해일을 고려할 수 있는 무반사 조파시스템을 도입하였다. 기존 실험에서 측정한 호안주변의 지진해일의 시 공간 파형들과 비교하여 수치계산결과가 높은 정확도를 나타내었다. 이로써 본 연구에서 적용한 수치모델이 지진해일 월파모의에 있어서 적합하다는 것을 보여주었다. 지진해일 월파모의결과로부터 지진해일 체적비와 파고와 수심비에 따른 월퍄량, 침수거리를 고찰하였다. 지진해일의 파형이 넓을수록 월파량이 선형적으로 증가하였으며, 침수거리 또한 증가하였다. 그러므로 고립파 근사이론을 지진해일의 월파 및 침수모의에 적용할 경우, 실제 지진해일보다 수리특성이 과소평가 될 우려가 크다. In order to generate the stable tsunami in a numerical wave tank, a two-dimensional numerical model, LES-WASS-2D has been introduced the non-reflected wave generation system for various tsunami waveforms. And then, comparing to existing experimental results it is revealed that computed results of the LES-WASS-2D are in good agreement with the experimental results on spatial and temporal tsunami waveforms in the vicinity of a seawall. It is shown that the applied model in this study is applicable to the numerical simulations on tsunami overtopping and inundation. Using the numerical results, the characteristics of overtopping and inundation on a seawall are also discussed with volume ratio of tsunami and relative tsunami height. The wider the tsunami waveform, tsunami overtopping quantity and inundation distances are linearly increased. Therefore, the hydraulic characteristics is highly likely to be underestimated against the real tsunami if the solitary wave of approximation theory is applied for the overtopping/inundation simulations due to a tsunami.

스마트 앱을 이용한 밀 품종 판별 기초 연구

정보미 ( Bomi Jeong ),서영욱 ( Youngwook Seo ),박종률 ( Jongryul Park ),김기영 ( Giyoung Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

D.N.A. is an important keyword of the 4th industrial revolution which stands for data, network and artificial intelligence. The application of D.N.A. has rapidly increased to agricultural area. The Autonomous Greenhouse Challenge, for example, is the third international competition to find the optimal algorithm to continuously growing vegetables in greenhouses. In this study, MIT App Inventor (MAI) was used to develop an app for smart devices that allow to classifying wheat grain varieties. Conventionally, image aquisition, construction of a region of interest, background removal, and classification model development has been used for feature recognition process. Features obtained from the images acquired using several morphological features such as longest length, shortest length, eccentricity, circularity, direction, and area. Using MAI to take single grain photos of all varieties and label the images, the feature recognition runs without any additional image processing methods. In this study, 7 varieties (Geungang, GG; Goso, GS; Baikjung, BJ; Arijinheuk, AJH; Ariheuk, AH; Yeonbaik, YB; Hwanggeumal, HGA) were used. Among them, white varieties are YB, GG and BJ. AJH and AH are black and red are GS and HGA. AJH has the lowest L* value of 31.82±1.14, while YB is 57.88±2.14. AJH has a positive a* value of 8.31±1.29 and YB has a positive b* value of 29.57±0.11.

국산 밀 품종별 물성 측정

서영욱 ( Youngwook Seo ),정보미 ( Bomi Jeong ),박종률 ( Jongryul Park ),김기영 ( Giyoung Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

Wheat is an important food ingredient in Korea. In Korea, personal consumption quantity has exceeded 30 kg since 1975. Most of the wheat is imported from USA, Canada and Australia. Recently, the domestic wheat self-sufficiency rate is set at 5% by 2025, and facilities and technologies are needed to establish a purchasing system for local wheat farmers. This study aimed to develop post-harvest quality evaluation technology for Korean wheat (7 species) varieties. In this study, several physical properties (weight, length, hardness, and color) were measured and analyzed by variety. To measure the wheat grain, used a digital scale for weight, a vernier scale for length and width, a universal test machine for hardness, and a colorimeter for color. To avoid researcher’s intention, the samples used were randomly selected from each breed and three different samples were measured. There are three grades of hardness: 88±8.0N (Arijinheuk, AJH), 105~119±19N (Yeonbaik, YB; Goso, GS; Geumgang, GG; Baikjung, BJ), and 131~139±15N (Hwanggeumal, HGA; Ariheuk, AH). Among seven varieties, the longest one is Hwanggeumal (HGA) 6.94±0.26mm (L), 3.46±0.21mm (W), and 3.03±0.20mm (D). On the other hand, the shortest one is Arijinheuk (AJH) 6.00±0.26mm (L), 3.14±0.15mm (W), and 2.63±0.17mm (D). HGA has an average weight of 0.05 g of a single kernel and an AJH of 0.03 g. And they have different chroma depends on the CIELAB color space. HGA’s L* is 47.83 ± 1.56, a* is 7.56 ± 0.50, and b* is 24.79 ± 1.08. AJH’s L* is 31.82 ± 1.14, a* is 8.31 ± 1.29, and b* is 16.75 ± 1.38. According to the measurements, further study will be conducted to develop a rapid and non-destructive wheat quality evaluation system.

매실 가공 시스템을 이용하여 제조한 장아찌의 품종 및 숙성 기간에 따른 이화학적 특성 비교

정보미 ( Bomi Jeong ),김기영 ( Giyoung Kim ),서영욱 ( Youngwook Seo ),김용훈 ( Yonghoon Kim ),박종률 ( Jongryul Park ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

매실은 유기산, 무기성분 및 항산화성분 등 다양한 생리활성물질을 함유하고 있어 피로회복, 항균활성 등에 효과가 있다고 알려져 있어 매실의 수요는 꾸준히 증가하고 있다. 매실은 주로 음료, 청, 주류 및 장아찌 등 다양한 형태로 제조되어 판매하고 있다. 그 중 장아찌는 발효 숙성 과정 중 유익한 성분들이 생성되어 영양소를 보충해주는 밑반찬으로서 애용되고 있다. 그러나 매실 장아찌 제조 시 세척, 탈수 및 과육과 씨를 분리하는 시간과 비용 및 노동력이 많이 소요되기 때문에 이를 개선하기 위한 매실 가공 공정 기계화 시스템을 개발하였다. 본 연구는 매실 절임가공 전과정 기계화에 앞서 매실 세척·탈수, 씨제거 및 과육절단 시스템을 이용하여 제조한 매실 장아찌의 품종과 숙성기간에 따른 이화학적 특성 변화를 조사하고자 하였다. 매실 장아찌를 30일, 90일 동안 숙성한 결과, 수분함량(36.29-39.41%, 36.59-38.36%)과 경도(1.78-7.23, 2.87-4.10 kgf/cm)는 옥영이 가장 높았으며, 당도(9.90-12.60, 9.90-11.30%Brix)의 경우 남고가 12.60%로 높은 값을 나타냈으나 90일 숙성 후 옥영이 11.30%로 가장 높은 당도를 보였다. pH(2.69-2.84, 2.78-2.83)는 남고가 2.84로 높게 나타났으나 90일 숙성 후 천매가 pH 2.83으로 높은값을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량 측정 결과 3가지 품종 모두 숙성기간이 길어질수록 함량이 0.13-0.18 mg/g에서 0.15-0.21mg/g으로 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 반면 총 플라보노이드는 모든 품종에서 검출되지 않았다. 총 유기산 함량은 숙성 기간이 30일에서 90일로 길어지는 동안 옥영(29.98, 28.79 mg/g)과 남고(30.62, 29.05 mg/g)에서 감소된 반면, 천매의 경우 29.55 mg/g에서 30.71 mg/g으로 증가한 것으로 나타났다. 본 연구는 180일 숙성한 매실 장아찌의 품질특성 연구로 이어갈 예정이며, 이후 과육과 부재료 계량 및 혼합 기계화 시스템의 품질측정 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.