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무창기공형 집열기 배기 유속 변화에 따른 차광 효과 분석
문병은 ( Byeong Eun Moon ),아룰모지엘란체쟌 ( Elanchezhian Arulmozhi ),부젤아닐 ( Anil Bhujel ),김나은 ( Na Eun Kim ),김현태 ( Hyeon Tae Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
무창기공형 집열기(Unglazed Transpired Collector; UTC)의 축산시설 내 적용은 겨울철 신선한 외기를 예열 후 내부로 공급할 수 있기 때문에 겨울철 직접적인 외기 도입 시 보다 높은 환기율을 적용할 수 있으며, 환기로 인한 에너지 손실을 줄일 수 있다(Moon et al., 2017; 2019). 이러한 장점에도 불구하고 국내 기후 특성 상, 겨울철을 제외한 기간의 UTC의 운용은 연중 일정한 환경 조건을 요구하는 축산시설 내부를 오히려 과열시킬 뿐만 아니라 과열에 의한 냉방부하 증대 및 심각한 경제적 손실을 야기한다(Hengstberger et al., 2016; Moon et al., 2017; 2019). 따라서 본 연구는 UTC 시스템의 운용 효과 및 효율 향상을 목적으로 돈사 외벽에 설치된 UTC 시스템의 입기를 돈사 내부가 아닌 외부로 배출하는 Bypass 형태로 구성, 벽체 차광 및 단열 효과를 통해 냉방부하를 저감하고자 하였다. 이를 수행하기 전 선행연구로서 UTC 시험기를 제작, 내부 유속 변화에 따른 위치별 온도 분포 및 열전달 효과를 검증하고자 하였다. UTC 시험기는 1,520 (H) ×940 mm (L)의 집열판 1개를 기준으로 상부 전, 후면 입, 배기구(150 mm)를 구성하였으며, 단열을 위해 두께 10 mm의 목재로 프레임을 설치하였다. 일사 조건을 대체하기 위해 UTC 시험기 전면에 할로겐 램프(500W) 10개를 기준으로 Solar simulator를 구성, 설치하여 집열판을 가열하였다. UTC 시험기 내부 유속은 설치된 시로코형 송풍기(TIS-280FT) 및 인버터(SV008iG5A-2)을 이용하여 송풍기의 회전수(RPM)를 조절, 변화에 따른 값을 유속계(KIMO C310)를 이용하여 측정하였으며, 측정 값을 기준으로 약 28.6~122.0 m3/h의 범위 내 6가지의 실험 변수를 설정하였다. 측정 결과, 집열판 표면 온도는 Solar simulator의 가동 2시간 후 최저 약 65℃, 최고 약 85℃, 집열판 내부(Plenum) 온도는 최저 약 58℃, 최고 약 66℃의 분포를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 UTC 시험기 내부 유속 변화에 따른 입, 배기 시의 온도 분포 및 벽체 열차단 효과를 검증할 예정이다.
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문병은 ( Byeong Eun Moon ),이덕현 ( Deog Hyun Lee ),최경문 ( Gyeong Mun Choi ),쿠마르바삭자얀타 ( Jayanta Kumar Basak ),부젤아닐 ( Anil Bhujel ),칸파와드 ( Fawad Khan ),아룰모지엘란체쟌 ( Elanchezhian Arulmozhi ),자이후니무스타파 ( Mustafa J 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
작물을 생산, 가공 후 발생하는 폐기물의 불법적인 소각 및 방치, 투기는 토양 및 대기 오염의 한 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 농업 폐기물을 처리하고 재사용하여 자원 및 원료로 사용하는 옥수수대 폐기물 수거용 원형 베일러가 개발되었다. 옥수수대의 자원화 및 원료화 효율을 높이기 위해 작물을 최대한 많이 절삭, 수거하는 것이 중요하며, 이를 위해서는 옥수수대 절삭 높이 및 절삭 날, 속도가 많은 영향을 끼친다. 따라서 본 연구에서는 절삭 날인 쵸퍼의 각도와 회전 속도, 그리고 주행속도를 이용하여 옥수수대 조건별 작물 절삭 성능을 평가, 분석하였다. 실험장치는 제어 및 전원부, 차폐/가드부, 전동모터, 절삭부(로터 및 쵸퍼), 작물 이동용 베드로 구성하였다. 작물은 베드를 통해 이동하며 절삭부의 절삭 날에 의해 절삭된다. 제어부에서 베드의 이동속도와 절삭 날의 회전 속도의 설정이 가능하다. 지면의 흙이나 다른 불순물들이 같이 베일링될 경우, 자원화 및 원료화의 효율성이 낮아지기 때문에 쵸퍼의 절삭 성능 분석을 위해 쵸퍼의 측정 높이는 지면으로부터 약 3 cm 이상, 5 cm에 가장 가까운 값을 가졌을 때 최상의 절삭 환경이라 판단하였다. 실험은 쵸퍼의 각도(30°, 45°, 60°) 및 회전속도(1,100, 1,750, 2,250 rpm), 이송대의 이동속도(2.5, 5.0, 7.5 km/h)의 변수로 실험을 실시하였다. 쵸퍼의 각도가 45˚, 회전속도는 2,250 rpm, 이송대의 이동속도는 7.5 km/h일 때 평균적으로 절삭 길이가 짧았다. 따라서 쵸퍼의 각도는 45˚, 쵸퍼의 회전속도는 2,250 rpm, 이송대의 이동속도는 7.5 km/h일 때 최상의 절삭 환경이라 판단된다.
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