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박형규 ( Hyung Gyu Park ),김영수 ( Yeong Su Kim ),강석호 ( Seok Ho Kang ),우승민 ( Seung Min Woo ),하유신 ( Yu Shin Ha ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
마늘 작업단계별 노동시간은 생산지 기후에 따라 선정되는 재배 양식인 한지형과 난지형에 따라 다르며, 마늘의 수확 작업은 전체 노동시간 중 각각 73.1%, 50.2%를 차지한다. 줄기가 절단된 마늘은 굴취기를 이용하여 땅속에서 굴취한 후 인력을 동원하여 수작업으로 수집 작업이 이루어진다. 수작업으로 이루어지는 마늘 수집 작업은 많은 노동력이 필요하며, 이로 인하여 마늘수집기 개발이 요구된다. 마늘수집기 개발을 위하여 수집 직전 마늘의 물리적 특성을 구명하여 기계개발에 활용될 기초자료를 제시하고자 마늘의 기하학적 특성과 기계적 특성을 구분하여 측정하였다. 한지형은 의성 품종, 단양 품종, 난지형은 남도 품종, 대서 품종을 대상으로 하였다. 마늘의 기하학적 특성의 측정은 Universal Testing Machine(LTCM-100-EU, Chatillon, USA)을 활용하여 마늘의 압축 전, 후 과정을 촬영한 이미지를 ImageJ 프로그램 이미지 스케일링을 통하여 길이, 폭을 구하였고 마늘의 기계적 특성인 포아송비를 측정하였으며 그 결과를 바탕으로 헤르츠의 접촉이론, 후크의 법칙에 적용하여 마늘의 기계적 특성인 탄성계수와 응력을 측정하였다. 일정 속도로 상승하는 플라스틱, 알루미늄, 철, 스테인리스 재료에 올려진 마늘이 최초로 운동을 시작하는 각도를 측정하여 정마찰계수를 구하였다. 그 결과 난지형 마늘 기하학적 특성인 무게, 길이, 폭이 한지형 마늘의 기하학적 특성과 비교하여 큰 결과값이 나타났으며, 편차 또한 크게 나타났다. 뿐만 아니라 난지형 마늘에서만 불완전 쪽마늘의 존재로 인하여 형상적 균일도가 떨어지는 특징을 보였다. 기계적 특성으로 대서 품종의 탄성 계수가 가장 큰 값이 나타났으며, 편차 또한 가장 컸다. 응력은 한지형 단양 품종이 가장 높게 나타났으며, 이는 단양 품종 기하학적 특성의 편차가 가장 낮아 형상적 균일도가 높기에 마늘 벌크에 가해지는 외력에 대한 저항이 균일함에 따라 높은 응력이 나타나는 것으로 사료된다. 품종별 최대, 최소 정마찰계수는 각각 알루미늄, 플라스틱으로 동일한 재료에서 나타났다. 측정된 품종별 마늘의 물리적 특성을 통하여 수집부 규격 설계, 재료 선정에 용이하며, 본 연구의 결과물은 마늘 손상률 및 이탈률을 감소시키고, 다품종 적용이 가능한 기계개발의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
목분 충진 고분자 용융체의 압출다이 내 유동 및 열전달에 관한 수치해석
고승환,박형규,송명호,김찬중,Ko, Seung-Hwan,Park, Hyung-Gyu,Song, Myung-Ho,Kim, Charn-Jung 대한기계학회 2003 大韓機械學會論文集B Vol.27 No.2
A three-dimensional numerical analysis of the flow and heat transfer characteristic of wood-flour-filled polypropylene melt in an extrusion die was carried out. Used for this analysis were Finite Concept Method based on FVM, unstructured grid and non-Newtonian fluid viscosity model. Temperature and flow fields are closely coupled through temperature dependent viscosity and viscous dissipation. With large Peclet, Nahme, Brinkman numbers, viscous heating caused high temperature belt near die housing. Changing taper plate thickness and examining some predefined parameters at die exit investigated the effect of taper plate on velocity and temperature uniformities. In the presence of taper plate, uniformity at die exit could be improved and there existed an optimum thickness to maximize it.
정삼투 공정 적용에 적합한 유도 용질의 조건과 최근 동향
전병문,한상우,김유경,누엔티팡냐,박형규,권영남,Jun, Byung-Moon,Han, Sang-Woo,Kim, Yu-Kyung,Nguyen, Thi Phuong Nga,Park, Hyung-Gyu,Kwon, Young-Nam 한국막학회 2015 멤브레인 Vol.25 No.2
인구의 급속한 증가, 한정된 식수 자원의 오염 등으로 인하여 인류에게 필수적인 물이 점점 부족해지고 있다. 깨끗한 물을 얻기 위해 분리막 공정을 이용한 수처리 방식이 널리 사용되고 있으며, 분리막 공정 중 하나인 정삼투 공정은 고압펌프 없이 구동이 가능하다. 정삼투 공정이 높은 수투과도를 가지기 위해서는 내부 농도 분극 현상 및 Reverse salt flux를 적게 일으키는 유도 용질 개발이 필요하며, 희석된 유도 용액에 포함된 유도 용질의 경제적인 회수 방법 개발 또한 필요하다. 현재까지는 $60^{\circ}C$ 가량에서 회수가 가능한 $NaHCO_3$와 같은 무기 유도 용질, 음료수 생산이 가능한 sucrose와 같은 유기 유도 용질, 자기장을 이용해 회수가 가능한 magnetic nanoparticle과 같은 유도 용질들이 개발되어 보고되었다. 또한, 이러한 정삼투 원리를 이용하여 해수 담수, 폐수처리, 단백질 정제, 압력 지연 삼투 이용한 에너지 생산, 관개를 위한 농축된 비료 희석, 바이오 연료를 위해 폐수로부터 조류를 키우는 공정과 같은 분야에 적용될 수 있다. 본 논문에서는 정삼투 공정에 영향을 주는 유도용액의 특성과 이상적인 조건, 여러 가지 유도 용질 및 유도용질의 회수 방법, 정삼투 공정의 적용 분야를 여러 논문 내용들을 바탕으로 정리하였다. Water is an essential resource for humans, but fresh water becomes scarce due to population growth and contamination of limited resources. Membrane technology has been widely used for water treatment, and forward osmosis is a process which does not need high hydraulic pressure for the operation. However, there are needs for (1) development of novel draw solutes causing low internal concentration polarization and reverse salt flux for high water flux, and (2) development of economic recovery method of the draw solutes in the diluted draw solution. Previous researches on the draw solute include $NaHCO_3$ which can be regenerated by about $60^{\circ}C$ heating, sucrose which can make potable water without additional process, and magnetic nanoparticles which can be regenerated by external magnetic field. Using the principles of forward osmosis process, sea water desalination, wastewater treatment, refinement of proteins, energy generation using pressure retarded osmosis process, preparation of diluted fertilizer, and growing algae for biofuel can be conducted. This paper summarizes characteristics of ideal draw solutes, recovery method of the draw solutes, and various application examples.
강석호 ( Seok Ho Kang ),박형규 ( Hyung Gyu Park ),김용직 ( Yong Gik Kim ),강태욱 ( Tae Wook Kang ),김영수 ( Yeong Su Kim ),우승민 ( Seung Min Woo ),우예다니엘두윰 ( Daniel Dooyum Uyeh ),하유신 ( Yu Shin Ha ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
로터리 작업은 노지 작물 재배를 위해 수행되는 기초 단계 작업 중 하나로 관리기, 트랙터 부착형 등 여러 형태의 기계로 이루어진다. 작업의 중요성은 로터리 전 제공된 비료 및 거름이 특정 위치에 집중되었거나 얕은 깊이에 분포하여 작물 뿌리가 생장하는데 필요한 영양소를 충분히 받지 못하는 문제로 확인할 수 있다. 영양소가 적절 깊이까지 균일하게 분포하기 위한 성능 분석이 필요하지만, 농업 작업은 작업 적정 시기와 비용 문제로 반복 실증시험이 어려워 computational analysis와 실증시험을 통한 검증으로 성능 개선 및 최적화가 이루어진다. 본 연구는 로터리 작업의 성능 최적화를 위해 DEM (Discrete Element Method) 해석을 위해 parameter 값으로 사용될 토양 물성 검증으로 토양 깊이별 (5, 10, 15, 20 cm)로 지름 4.7 cm, 높이 5 cm의 샘플을 임의의 위치에서 10회 채취하여 bulk density와 cone index를 분석하였으며 DEM 검증을 위한 angle of repose 분석을 3회 반복 시험하였다. 분석 결과, 토양 깊이별 bulk density 9.69±0.47, 11.20±0.69, 11.52±0.90, 14.92±0.97 kg/m3 (5, 10, 15, 20 cm); cone index 457.28±192.36, 716.98±329.29, 988.12±390.38, 1199.56±379.14 kN/m3 (5, 10, 15, 20 cm); angle of repose는 35.86±1.27°로 나타났다. 실측 데이터를 DEM 해석에 사용하기 위한 calibration이 필수적이다. 본 연구에서 분석한 항목 중 cone index와 angle of repose 측정 방법을 DEM 해석 모델에서 구현하여 검증을 준비 중이며 calibration 후 로터리 작업 최적화를 위한 DEM 분석이 요구된다.
열풍건조를 이용한 애호박과 표고버섯의 건조 특성 구명 연구
박정길 ( Jeong Gill Park ),이동영 ( Dong Young Lee ),박형규 ( Hyung Gyu Park ),이승현 ( Seung Hyun Lee ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
열풍건조 방법은 현존하는 농산물 건조 방법 중 가장 단순한 형태의 건조 방법이다. 하지만 이러한 방식은 종종 열 장벽 현상으로 인한 농산물 내부의 수분증발이 저하되고, 농산물의 품질 보존 면에서 여러 문제점들을 초례한다. 따라서 본 연구에서는 애호박과 표고버섯을 표적농산물 시료로 선정하고 열풍 속도 및 온도, 시료두께와 같은 가공 조건에 따른 최적의 열풍건조 조건을 연구하고자 하였다. 건조 실험을 수행하기 위해 세 단계의 온도 변화(50, 60 and 70℃)와 두 단계의 송풍 속도(5 m/s, 7 m/s)를 적용하였으며 슬라이스 형태의 시료두께는 애호박은 5 mm와 10 mm, 표고버섯은 6 mm와 12 mm로 고정되었다. 건조실험 결과 모든 시료에서 시료두께와는 관계없이 열풍 온도가 높고(70℃), 속도(7 m/s)가 빠를수록 건조에 소요되는 시간이 단축되었다. 그러나 낮은 열풍 온도(50℃)와 속도(5 m/s)에서는 다른 두 온도 수준에 비하여 질감이나 외관 품질은 향상되어지는 것을 확인할 수 있었다.