CRDI 방식 디젤기관의 EGR율에 따른 UBD20 적용에 관한 실험 연구

신서용(Seoyong Shin),임석연(Seokyeon Im),정영철(Youngchul Jung),최두석(Dooseuk Choi),류정인(Jeongin Ryu) 한국자동차공학회 2007 한국 자동차공학회논문집 Vol.15 No.6

중형 고추 수확기 개발을 위한 기초연구(2) - 탈실부 성능 시험-

신서용 ( Seo Yong Shin ),김규봉 ( Kyu Bong Kim ),조용진 ( Yong Jin Cho ),김명호 ( Myoung Ho Kim ),김수빈 ( Su Bin Kim ),양은영 ( Eun Young Yang ),채수영 ( Soo Young Chae ),김대철 ( Dae Cheol Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

국내의 노지 고추 재배 면적은 2010년 44,584ha에서 2019년 31,644ha로 29% 감소하였다, 전체 고추 재배 포장지의 66.3%가 1 ha 이하이며, 전체 고추재배 농가 중 67.6%가 1 ha이하이다. 기존 연구된 대형 고추 수확기는 대규모 재배면적에 적합하여 중·소 규모가 대부분인 국내 고추농가에 적합하지 않다. 본 연구는 국내 중·소 규모의 고추농가에 적합한 중형 고추 수확기계의 개발을 위하여 소형화된 탈실부의 성능을 확인하기 위하여 수행하였다. 중형 고추 수확기의 제원은 4,380 × 1,780 × 1,650 (W x L x H, mm)이다. 탈실부 Helix의 회전속도 650rpm, 작업속도 0.2m/s에서 시판 품종인 매운탄과 에코스타 2수준에서 각 10주씩 3반복 시험하였다. 시험은 고추 탈실효율, 줄기부착과율, 미 탈실율, 손실율, 손상과율, 이물질비율에 대하여 분석하였다. 시험 결과 탈실효율은 매운탄과 에코스타에서 각각 평균 92.8%, 90.5%로 나타났고, 줄기 부착과율은 27.9%, 17.3%로 나타났다. 미 탈실율은 5.5%, 7.7%로 나타났으며, 손실율은 1.7%, 1.8%로 차이가 없었다. 탈실에 의한 손상과율은 13.5%, 6.4%로 나타났으며, 이물질 혼입율은 23.1%, 21.1%로 나타났다. 중형 고추수확기의 탈실부 성능시험 결과 품종간의 탈실율, 미 탈실율, 손실율, 이물질 혼입율에서의 편차는 0.1 ~ 2.3%로 미미하였고, 손상율과 줄기부착과율에서 편차는 7.1 ~ 10.6%로 품종간의 차이가 나타났다. 탈실율 90%이상 조건에서 손상과율과 줄기부착과율에 대한 개선 연구 후 추후 다양한 품종에서의 추가 실험을 수행하여 중형 고추 수확기의 성능 검토가 필요 할 것으로 보인다.

고추 수확기 풍구의 요인 시험

신서용 ( Seo Yong Shin ),김규봉 ( Kyu Bong Kim ),조용진 ( Yong Jin Cho ),김명호 ( Myoung Ho Kim ),강영선 ( Young Sun Kang ),김대철 ( Dae Cheol Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1

고추의 국내 노지재배 면적은 2000년 74,471ha에서 2019년 31,644ha로 57.5%로 감소하였고, 연간 고추 생산비는 10a당 2000년 1,126천원에서 2019년 3,490천원으로 3배 이상 상승 되었다. 고추 재배의 생산비 절감을 위해서 수확 작업의 기계화가 연구되고 있으나 정선 시스템의 어려움으로 수확 후 2차 이물질 선별이 필요한 실정이다. 현재 개발 중인 자주식 고추수확기계로 고추를 수확 시 수집탱크에 줄기, 잎 등의 이물질 등이 유입되어 기계 수확 후 추가 노동력이 발생되고 있다. 본 연구에서는 선별부 풍구에 대한 요인 실험을 통해 적절한 작동 조건을 결정하기 위하여 수행하였다. 풍구는 2개의 임펠러가 장착되어 있고, 임펠러는 지름 330mm, 폭 137mm로 12개의 날개로 이루어져 있다. 고추 이물질 선별 요인 설정으로는 회전속도 1600, 1800, 2000 rpm(3수준) 과 풍구의 경사각 34°, 41°, 48° (3수준), 풍구의 출구가이드는 기본 가이드, 3개 가이드(2수준) 로 설정 하였다. 고추 시료는 국립 원예특작과학원에서 2019년 11월 20일 정식하여 2020년 3월 20일에 채취하였으며 기계수확 데이터를 기초로 고추, 줄기, 잎의 무게비율로 계산하여 요인시험에 사용 하였다. 요인시험 결과 풍구의 경사각도 및 회전속도에서 출구 가이드여부에 대하여 고추 수집률과 이물질 선별률을 분석 하였다. 경사각 34도에서 기본 가이드는 1800, 2000 rpm에서 고추 손실이 2.9 ~ 6.9% 나타났다. 3개 가이드에서는 고추 손실이 없었다. 경사각 41도와 48도는 기본가이드가 3개 가이드 보다 풍구 회전 속도가 증가하면 고추 수집률이 27.1 ~ 367.8 % 낮게 나타났다. 풍구의 이물질 선별률은 경사각 34도에서 1600, 1800 rpm에서는 기본 가이드가 19.5 %, 4.1 % 높았으나 2000 rpm에서는 3개 가이드가 6.7 % 높게 나타났다. 41도에서 기본 가이드는 회전속도 별 편차가 3 % 미만이었고, 기본 가이드가 29.9 % 높은 이물질 선별률이 나타났다. 48도 경사각에서는 기본 가이드와 3개 가이드의 이물질 최대 편차가 2.1 % 미만으로 유사하게 나타났다. 이에 풍구 요인 시험 결과 고추 수집률 95% 이상과 이물질 선별률 95% 이상 조건으로 분석결과 회전속도 2000 rpm, 경사각도 34도, 출구 가이드 3개 일 때 최적의 작동 조건으로 판단하였다. 추후 다양한 경사각 및 회전속도 등에서의 추가 실험을 수행하여 선별 성능 검토가 필요 할 것으로 보인다.

밭작업용 제초 로봇 개발을 위한 기초 연구 (I)-제초가 채소의 수확량에 미치는 영향 분석

신서용 ( Seo Yong Shin ),주현식 ( Hyun Sik Joo ),신주원 ( Joo Won Shin ),정남진 ( Nam Jin Chung ),조용진 ( Yongjin Cho ),남요상 ( Yo Sang Nam ),김대철 ( Dae Cheol Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

최근 농촌의 노동력이 고령화되고 외국 노동자 인력 수급이 어려워지고 있어, 농촌 노동력 부족이 예상된다. 따라서 농번기에 노동력이 집중되는 제초작업을 위한 효율적이고 편리한 제초 로봇 개발이 시급한 실정이다. 국내에서는 벼농사용 제초 로봇이 개발되었으나 실용화 되지 못하고 있고, 외국에서 제초 로봇이 개발되어 있으나 고가이고 국내 실정에 맞지 않다. 따라서 국내 전형적인 밭농업 형태인 두둑이 있는 밭에서 동력소모가 적고 편리하게 제초할 수 있는 저렴한 제초 로봇 개발 및 보급이 필요한 실정이다. 본 연구는 밭작업용 제초 로봇을 개발하기 위한 기초 연구로서 제초로봇의 제초 효과와 고추 수확량을 조사하였다. 전북대학교 농업기계시험포장에 고추 재배를 위한 이랑을 성형하였으며 두둑에 비닐 피복 후 고추를 이식 후 두달 동안 재배하였다. 성형한 두둑 폭은 800mm, 고랑 폭은 600mm이다. 고추 품종은 일시 수확형 품종인 적영과 AR레전드를 대상으로 하였다. 각각의 품종에 대하여 제초 로봇 처리구와 무처리구를 3반복으로 두었으며, 처리구는 2주에 2회 제초 로봇이 운행되도록 처리하였다. 본 제초 시스템은 밭에서 고랑을 자주식으로 이동하면서 잡초가 자라기 전 혹은 조금 자랐을 때 더 이상 자라는 것을 물리적으로 방지하는 형식이다. 실험 결과, 제초 로봇에 의하여 0.6 m2 면적 내의 잡초발생량(생체중)은 5280.7g에서 619.7g으로 88.3% 감소였다. 무처리구와 처리구의 고추 1주당 평균 수확량을 비교해본 결과, 적영의 경우 145.5g에서 488.1g으로 235.5% 증가하였고, AR레전드의 경우 261.7g에서 406.0g으로 55.1% 증가하였다. 결론적으로, 제초로봇을 이용하여 노동력의 소모 없이 잡초 방제가 가능하고 관행재배 정도의 수확량도 얻을 수 있기 때문에 제초 로봇을 이용한 제초 자동화의 실현이 기대된다.

고추 수확기 줄기분리 드럼 선별장치의 성능시험

신서용 ( Seo Yong Shin ),조용진 ( Yongjin Cho ),김명호 ( Myoung Ho Kim ),홍이수 ( Yi Su Hong ),양은영 ( Eun Young Yang ),김대철 ( Dae Cheol Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

국내 건고추 생산비는 노동비, 종자, 농약, 자재 가격 상승으로 2012년 321만원에서 2019년 348만원으로 연평균 1%씩 상승하였고, 경영비 역시 2012년 109만원에서 2019년 122만원으로 연 2%씩 상승하는 추세이며, 고령화 확대로 2019년 70세 이상 재배가구 수가 50%를 차지하고 있다. 농가에 보급하고자 개발한 중형고추수확기는 수확 후 탈실이 덜 된 줄기고추의 비율이 10% 이상이 발생하고 있다. 본 연구는 이런 탈실이 덜 된 줄기고추의 분리 및 선별장치를 개선하고자 하였다. 중형 고추수확기에서 줄기고추를 분리하도록 고안된 3축과 4축 드럼선별장치의 탈실 선별 성능시험을 실시하였다. 드럼 선별 장치는 지름 220mm, 길이 680mm로 급치는 브러쉬를 30mm 간격으로 장착하였으며, 3축 드럼선별장치는 각 축별로 278, 793, 370rpm 드럼 회전속도로, 4축 드럼선별장치는 각 축별로 278, 793, 370, 793 rpm 의 드럼 회전속도로 분리 및 선별성능 시험을 실시하였다. 시험은 AR칼라박사 품종의 10개의 고추가 달린 줄기 고추를 1회 시험에 5줄기를 투입하여 각 드럼 별로 3반복 시험하였다. 성능평가는 정상 분리과율, 줄기부착과율, 손상율을 조사하여 비교하였다. 시험 결과 정상적으로 분리되는 고추 과율은 3축과 4축 드럼에서 각각 52.3%, 44%로 나타났고, 줄기부착과율은 각각 37.8%, 45.5%로 나타났으며, 고추의 손상율은 각각 10%, 10.5%로 나타났다. AR칼라박사 품종 성능시험에서는 3축 드럼 선별장치가 4축 드럼 선별장치보다 고추 분리과율이 8.3% 높았으며, 줄기부착과율은 7.7% 낮고, 손상율도 0.5% 낮게 나타나 3축 드럼 선별장치가 성능이 높은 것으로 나타났다. 다양한 품종에 대하여 추가적인 필드 시험을 수행하고 이로부터 성능 검토할 필요성이 있다.

Common-rail형 디젤 기관에 초음파 조사 Bio-Diesel유 적용과 EGR율변화에 따른 특성연구

신서용(Seoyong Shin),임석연(Seukyeon Im),정영철(Youngchul Jung),최두석(Dooseuk Choi),류정인(Jeongin Ryu) 한국자동차공학회 2006 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

Engine performance and exhaust gas emission characteristic of the diesel engine fueled with Bio-Diesel have been studied. Bio diesel fuel was ultrasonically irradiated and supplied by the common-rail fuel delivery system. Various load and engine operating conditions have been experimented. 20% of Bio-Diesel fuel mixed with commercial diesel fuel has been reformed ultrasonically. The exhaust gas recirculation (EGR) effect on the engine performance and emission has been compared with that of the commercial diesel fuel. Among 15%, 20%, and 25% of the EGR conditions, 15% of the EGR condition shows the good engine performance and excellent exhaust gas emission. It is NOx and smoke emissions that can be sharply reduced by adjusting the Bio-Diesel mixing rate and EGR amount according to the specific emission reduction demands. Especially, NOx can be reduced upto 70% by controling the EGR amount.

CFD를 이용한 고추 수확기의 풍구 유동해석

신서용 ( Seo Yong Shin ),조용진 ( Yongjin Cho ),김명호 ( Myoung Ho Kim ),김대철 ( Dae Cheol Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

국내의 고추 재배 면적, 생산량, 자급률은 2000년 각각 74,471 ha, 193,786 ton, 89% 에서 2020년 31,146 ha, 60,076 ton, 40%로 매년 감소하고 있다. 반면에 고추 수입량은 30,000 ton 에서 123,000 ton으로 연평균 9%씩 증가하고 있다. 개발 중인 중형 고추수확기는 선별 후 작은 줄기, 잎 등의 이물질 비율이 10% 이상 수집되어 생산성 저하와 추가 노동 투입에 대한 비용 증가로 이어지고 있다. 본 연구는 고추 수확기의 이물질 선별부의 풍구 개선 설계에 앞서 CFD해석(Fluent 2020 R1 프로그램 이용)을 수행하여 유체의 흐름을 분석하였다. 개선 설계된 풍구의 크기는 길이 631mm, 폭 510mm, 높이 602mm의 원형 형상으로 설계하였으며, 내부는 2개의 동일한 임펠러로 구성되어있다. 임펠러 크기는 지름 330mm, 폭 137mm이며, 12개의 날개로 이루어져 있다. CFD 해석을 위해 단순화 작업된 설계 모델링을 하였으며, 해석 요인은 회전수 3수준, 풍구 토출구 가이드 형태 3수준으로 해석을 진행하였다. 해석 조건은 정상상태 해석인 MRF(Moving Reference Frame) 방법으로 임펠러의 Fluid Moving Zone을 형성하여 진행하였다. 작동 유체는 공기로 난류 Standard K-ℇ모델, inlet과 outlet은 대기압으로 설정하였다. 해석 후 풍구의 토출구 좌측, 중앙, 우측의 지점부터 선별이 이루어지는 안내가이드까지의 거리에서 유동속도에 따른 적절한 가이드형태를 확인하였다. 해석결과 가이드가 없는 경우에는 토출구 끝(0.4m)을 기준으로 배출되는 유동장의 형태는 회전속도가 증가 할수록 중심부위에서 유동 속도가 높게 나타나고, 토출구 0.4 ~ 1 m 거리 별 위치에서의 속도 편차는 최대 13 m/s로 나타났다. 3개 가이드의 경우에는 유동장과 유동 속도는 회전속도를 증가 하여도 좌, 우측에 고른 속도 분포로 거리 별 최대 편차는 3 m/s로 안정적으로 나타났고, 5개 가이드의 경우는 좌, 우측으로 고르지 못한 유동장과 거리별 최대 편차는 9 m/s로 나타났다. 결론적으로 3개 가이드 형태의 토출구로 적용하면 고른 속도 분포로 이물질 선별율이 좋은 결과를 가질 것으로 판단되었다. 또한 풍구의 적정 회전 속도는 고추의 종말 속도 등을 고려하여 선정되어야 할 것으로 판단된다.

EDFA 광증폭기의 디지털 이득제어 시스템 개발

신동식(Dong Sik Shin),김남형(Nam Hyeoung Kim),신서용(Seo Yong Shin),송성호(Seong Ho Song) 한국통신학회 2011 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.2

다물체 동역학 시뮬레이션을 이용한 이송 배추의 충격 특성 분석

신주원 ( Ju Won Shin ),한준영 ( June Young Han ),주현식 ( Hyun Sik Joo ),김대철 ( Dae Cheol Kim ),김혁주 ( Hyuck Joo Kim ),손형일 ( Hyoung Il Son ),신서용 ( Seo Young Shin ),조용진 ( Yongjin Cho ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

국내에서 생산하는 엽채류 중 배추는 재배면적 및 생산량의 비중이 높은 작물이다. 배추는 운송 및 적재에서 외부의 물리적 충격등에 의하여 물성 상태의 변형 및 상품성 가치의 손실을 초래할 수 있다. 배추 수확, 포장, 운송 및 적재 작업인 수확 전 과정이 모두 인력으로 소요되며, 이런 작업과정을 기계화하기 위해 수집형 자주식 배추수확기 개발하고 있다. 기계화된 수집형 자주식 배추 수확기 운용 과정에서 배추 눌림 및 낙하가 발생 될 수 있다. 이로 인하여 배추 물성 변형 및 파괴 등으로 배추의 상품적 가치의 손실이 발생 될 수 있다. 따라서 배추의 물성 변형을 최소화할 수 있는 요인들이 배추수확기 설계에 반영이 되어야 할 필요성이 있다. 본 연구의 목적은 다물체 동역학 시뮬레이션을 이용한 배추 충격 분석을 하고 물성 변형을 최소화할 수 있는 설계 기준안을 제시하는데에 있다. 국내 배추 물성 특성을 조사하고 이 특성들을 반영하여 배추 이송 및 낙하 3D모델링을 실시하였다. 다물체동역학 시뮬레이션을 활용하여 배추 낙하 높이와 이송 속도별로 배추의 하중 및 충격량 변화 분석을 실시하였다. 시뮬레이션 결과, 높이와 이송 속도에 따라 배추의 하중 및 충격량 변화특성들을 예측할 수 있었다. 이를 배추의 상품성 향상을 위하여 배추수확기의 설계 및 제어에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

Shared-type Encoder/Decoder Based on 2-D Optical Codes for Large Capacity Optical CDMA Network

고원석,신서용,황유모,장철호,Ko Wonseok,Shin Seoyong,Hwang Humor,Chang Chulho The Korean Institute of Communications and Informa 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.5a

본 논문에서는 대용량 광 부호분할 다중접속(Optical CDMA) 네트워크를 위해, 가변 파장변환기(TWC)와 도파로 열격자(AWG)를 이용한 공유형 부호기/복호기를 제안하였다. 제안한 부호기/복호기는 TWC의 동적 코드 할당 특성과 AWG의 순환(cyclic) 특성을 이용하여 다수의 가입자가 동일한 부호기와 복호기를 공유할 수 있도록 파장시간의 2차원 코드를 사용한다. 2차원 코드 구성 방법인 GMWPC(Generalized Multi-wavelength Prime Code)와 GMWRSC(Generalized Multi-wavelength Reed-Solomon Code)를 사용한 시뮬레이션을 통해 다수의 가입자를 위해 동적 코드 할당을 할 수 있는 제안한 부호기/복호기 구조의 타당성을 제시하였다. 제안한 부호기/복호기는 다중 접속 간섭을 일으키지 않으면서 동시 사용자 수를 증가시키며, 상대적으로 짧은 코드 길이를 사용함으로써 채널 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. For large capacity optical CDMA networks, we propose a shared-type encoder/decoders based on an tunable wavelength converter(TWC) and an arrayed waveguide grating (AWG) router. The proposed encoder/decoder treats codewords of wavelength/time 2-D code simultaneously using the dynamic code allocation property of the TWC and the cyclic property of the AWG router, and multiple subscribers can share the encoder/decoder in networks. Feasibility of the structure of the proposed encoder/decoder for dynamic code allocation is tested through simulations using two wavelength/time 2-D codes, which are the generalized multi-wavelength prime code(GMWPC) and the generalized multi-wavelength Reed-Solomon code(GMWRSC). Test results show that the proposed encoder/decoder can increase the channel efficiency not only by increasing the number of simultaneous users without any multiple-access interference but by using a relatively short length CDMA codes.