제3발표장 : 생물생산시설 및 환경공학 분야 ; 온실의 잉여 공기열 히트펌프 활용에 따른 에너지 절감 효과

양승환 ( Seung Hwan Yang ),이춘구2 ( Chun Gu Lee ),아쉬티아니-아라기 ( Alireza Ashtiani Araghi ),김준용 ( Joon Yong Kim ),권태형 ( Tae Hyung Kwon ),이중용 ( Joong Yong Rhee ) 한국농업기계학회 2013 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.18 No.1

멀칭 동시 마늘 정밀 파종기 시작기 개발

이춘구 ( Chun Gu Lee ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),문태익 ( Tae Ick Moon ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

국내 마늘파종기의 경우 한지형 마늘 재배지역 일부에서 경운기 부착형 파종기를 사용하고 있을 뿐 난지형 마늘파종기의 경우 비닐피복 적응성과 파종자세 등의 문제로 이용률이 낮은 상태이다. 농가 인력 감소 및 고령화가 심각해짐에 따라 정밀 파종기술 및 두둑 성형, 비닐 피복을 동시에 수행하는 자주식 마늘파종 복합기계화기술 개발이 필요하다. 이에 따라 기존의 자주식 마늘파종기를 개선하여 멀칭 동시 자주식 마늘 파종기 시작기를 개발하였다. 시작기는 6조식 이앙기의 전륜변속기를 기본모델로 하여 보완 설계를 통하여 제작하였다. 변속은 전진 2단 후진 1단으로 기어를 배치하였고 조향은 핸들을 이용해 할 수 있도록 구성하였다. 작업은 두둑성형, 파종, 비닐피복이 연속적으로 수행될 수 있도록 하였다. 주간 및 조간 간격은 마늘의 생육에 큰 영향을 미치는 요인이므로 스퍼어기어와 체인기어를 혼합하여 주간조절장치를 설계하였다. 작업 속도는 14m/min으로 제작하였고 마늘은 조파식으로 파종하였다 비닐 피복시 잡초 발아를 억제하기 위하여 피복 전 제초제를 살포할 수 있도록 시스템을 구현하였다. 현장 실험 후 동력 전달 부분에 과도한 부하가 걸리는 것을 파악하여 보완하였으며 10월 말에 실제 마늘 파종을 수행하며 추가적인 보완을 수행할 예정이다.

드론을 활용한 볍씨 정밀 파종기 시작기 제작

이춘구 ( Chun-gu Lee ),최용 ( Yong Choi ),최일수 ( Ilsu Choi ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),김영화 ( Younghwa Kim ),문석표 ( Seok Pyo Moon ),이상봉 ( Sangbong Lee ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

벼농사의 경우 일반적으로 육묘 후 논에 모내기를 수행한다. 모내기의 경우 잡초 관리가 쉽고 생산량이 증가하나 이에 따른 추가 노동력과 비용이 소모되는 단점이 있다. 이에 비해 직파의 경우 잡초 관리 및 도복 피해 대책이 필요하나 상대적으로 작업이 간단하다는 장점이 존재한다. 특히 간척지와 같이 대규모 농경지에 파종을 시행하는 경우 드론 등의 비행체를 이용하여 볍씨를 항공 직파하면 작업 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다. 최근 모든 산업 분야에서 활발하게 이용되는 드론의 경우 설정된 범위 내에서 자동 비행이 가능하며 작업기 교체를 통하여 방제, 시비 등 다양한 작업이 가능하여 이를 활용하여 정밀 파종기를 개발하는 경우 농가의 노동력 절감이 가능하고 농업용 드론의 활용성을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다. 이에 따라 볍씨 및 조사료 파종에 활용이 가능한 관행 드론용 입제 살포기를 조사한 결과 종자들이 균일하게 살포 되지 못하는 문제점을 발견하였다. 이에 따라 본 연구에서는 균일 살포 성능을 개선한 정밀 파종기를 설계 및 제작하였다. 우선, 정밀 파종기 시작기는 드론에 탈부착할 수 있으며 종자통과 정밀파종부가 결합된 형태로 설계하였다. 정밀파종부는 종자 공급용 스크류와 파종용 수직 블레이드로 구성하였다. 종자의 연속적인 공급을 위하여 종자통에서 낙하한 종자가 스크류에 올려지면 스크류가 회전하여 전방의 수직블레이드로 이송하도록 하였고, 수직 블레이드에서는 수직방향으로 회전하는 블레이드를 이용하여 종자를 지면으로 낙하시켜 파종하도록 설계하였다. 설계한 도면을 바탕으로 정밀 파종기 시작기를 제작하였다. 모터의 회전속도 제어를 통하여 볍씨의 토출량을 제어하였고, 스크류 모터 제어값이 21% 일 때 볍씨의 토출량은 180g/s이었다. 향후 이를 활용하여 볍씨 및 조사료에 대한 항공직파를 수행하며 그 성능을 분석하고자 한다.

드론 방제기 비산 측정을 위한 비산 입자 수집장치 설계

이춘구 ( Chun-gu Lee ),최용 ( Yong Choi ),최일수 ( Ilsu Choi ),김영화 ( Younghwa Kim ),우제근 ( Jea-keun Woo ),문석표 ( Seok Pyo Moon ),이상봉 ( Sangbong Lee ),이지근 ( Jee-keun Lee ),홍세운 ( Se-woon Hong ),유승화 ( Seung-hwa Yu 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

병해충이 발생하면 작물의 생산량이 큰 폭으로 감소하여 이를 막기 위한 방제작업은 반드시 필요하다. 그러나 방제 중 살포하는 농약으로 인한 환경오염 및 농산물 잔류가 문제시 되고 있다. 국내에서는 2019년부터 농약 허용 기준 강화제도(Positive List System, PLS)가 시행되어 농산물의 잔류 농약에 대해 관리하고 있다. 최근 증가하는 무인항공기를 이용한 항공 방제의 경우 높은 고도에서 살포하는 만큼 약제의 일부가 비산될 가능성이 있으며 이는 이웃한 경작지에 PLS 위반이라는 피해를 불러일으킬 수 있다. 이를 대비하기 위하여 드론 방제기의 비산량 및 비산거리를 측정하는 방법 마련이 필요하나 국내에서 비산측정에 대한 연구가 부족한 상황이다. 이에 따라 본 연구에서는 비산 측정과 관련된 국제표준인 ISO 22866을 참조하여 비산 입자 측정을 위한 수동 수집 장치를 설계하고자 하였다. 우선 ISO 표준을 참조하여 수집 효율이 좋고 단면적을 명확하게 계산할 수 있는 polyethylene(PE) 튜브를 수집기로 사용하고자 하였다. 수집기 설치는 붐방제기에 대한 기준을 참조하여 지면으로부터 4m 높이까지 1m 간격으로 설치하고자 하였다. 이에 따라 수집기를 설치할 수집 장치의 높이는 4.5m로 설정하였다. 이송 및 보관의 편리성을 위하여 수집 장치는 받침부와 2m 길이의 상·하부 기둥으로 분리하였고 현장에서 조립할 수 있도록 하였다. 설계안을 검토하여 실제 제작한 후 향후 드론 방제기의 비산 측정 실험에 활용하고자 한다.

드론 방제기 비산 저감을 위한 분무 시스템 기초 연구

이춘구 ( Chun-gu Lee ),최용 ( Yong Choi ),최일수 ( Ilsu Choi ),김영화 ( Younghwa Kim ),우제근 ( Jea-keun Woo ),문석표 ( Seok Pyo Moon ),이상봉 ( Sangbong Lee ),이지근 ( Jee-keun Lee ),홍세운 ( Se-woon Hong ),유승화 ( Seung-hwa Yu 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

높은 작업 효율과 작업의 편리성으로 인하여 국내에서 드론 및 무인헬기를 활용한 방제 작업이 점차 증가하고 있다. 2022년 농작업 기계화율 조사에 따르면 국내 벼 농가의 절반 이상이(52.2%) 무인항공기를 이용하여 방제를 수행하였다. 그러나 항공방제 작업이 점차 증가하는 만큼 이로 인한 비산 피해에 대한 우려가 증가하고 있다. 특히 2019년부터 국내에 본격적으로 도입된 농약 허용기준 강화제도(Positive List System, PLS)로 인하여 잔류 농약 기준이 엄격해지면서 농민 간에 분쟁으로까지 이어지고 있다. 드론 방제기의 경우 분무가 공중에서 이루어지기 때문에 지상 방제기보다 측면풍에 영향을 많이 받게 된다. 이에 따라 드론 방제기에서 발생하는 비산을 저감하기 위하여 분무 장치에 이용되는 노즐들의 특성을 분석하고자 하였다. 입도분석기(Spraytec)을 이용하여 분무 입자 지름(Volume median diameter, VMD)을 측정하고 분무 입자를 수집하여 유량을 측정하였다. 분석에는 3가지 노즐(AI, XR, DG)을 활용하였고 압력도 3단계(230, 280, 330kPa)로 조절하며 측정하였다. 노즐별 VMD는 AI > DG > XR 순으로 나타났다. 일반적으로 VMD가 클수록 비산이 덜 되는 만큼 AI 노즐이 비산에는 가장 강한 것으로 판단된다. 압력이 증가함에 따라 세 노즐 모두 VMD는 감소하였고, 유량은 증가하였다. 즉, 압력 조절에 따라 드론 방제기의 분사량을 변화시킬 수는 있었지만, 분무 입자의 직경도 변화하므로 항공 방제시 이를 참고해야 할 것으로 판단된다. 생물학적 방제효과를 고려하여 적정 분무 입자의 크기를 결정하기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

절연형 벅 컨버터가 적용된 승압형 태양광 피드백 차동전력조절기

이춘구(Chun-Gu Lee),박종후(Joung-Hu Park) 전력전자학회 2016 전력전자학술대회 논문집 Vol.2016 No.7

드론을 활용한 배 인공수분 시스템 개발을 위한 기초 연구 - 호분 형태에 따른 착과율 분석 -

이춘구 ( Chun-gu Lee ),최일수 ( Ilsu Choi ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),이상봉 ( Sangbong Lee ),김애진 ( Aejin Kim ),서호진 ( Ho Jin Seo ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

과수의 수분은 꿀벌 등의 화분 매개 곤충을 통해 주로 이루어졌으나 최근 수분수와 곤충의 감소 등으로 인공수분을 실시하는 농가가 증가하고 있다. 특히 국내 배 생산의 80%를 차지하는 신고배의 경우 꽃가루가 없어 인공수분 작업이 필수적이다. 그러나 인공수분이 가능한 시기가 짧고, 농촌의 노동력 부족으로 인하여 인공수분에 어려움을 호소하는 농가가 늘어나고 있다. 과수 농가의 노동력 절감 및 생산성 증가를 위하여 인공수분을 위한 농작업기 개발이 필요하다. 본 연구에서는 기초 연구로 두 형태의 화분을 드론 살포 후 착과 결과를 분석하여 드론 인공수분의 가능성을 검토하였다. 드론 인공수분 시스템의 살포 방식을 결정하기 위하여 가루형태와 화분현탁액 형태의 화분을 배나무에 살포하여 착과율을 분석하였다. 추가로 망처리에 의한 효과도 함께 분석하였다. 실험은 전남 나주의 신고배 재배 농가에서 수행하였다. 가루화분 살포에는 입제 살포기가 설치된 SG-10P를, 물수분은 약제 살포 장치가 설치된 SG-24 기체를 활용하였다. 드론 수분기의 가능성 검토를 위해 화분 살포량은 인공수분 작업에 비해 약 15배에 달하는 양을 살포하였다. 실험결과 착과율은 가루수분(66.5%), 화분현탁액(49.4%)로 나타났다. 또 화분현탁액 사용시 망처리를 한 경우 착과율이 감소하여 화분 살포에 따른 곤충 유인 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 드론용 배 인공수분기를 개발할 때 가루형태의 화분을 대상으로 하는 것이 적합할 것으로 보이며 살포 성능 향상 및 화분 소모량 감소를 위하여 꽃 근처에서 화분 살포가 가능한 장비 개발이 필요하다고 판단된다.

고추 보온터널용 활대 관입장치 요인 성능

이춘구 ( Chun-gu Lee ),김영화 ( Younghwa Kim ),최일수 ( Ilsu Choi ),유승화 ( Seunghwa Yu ),우제근 ( Jaekeun Woo ),문석표 ( Seokpyo Moon ),최경식 ( Kyeongsik Choi ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

고추는 한국의 주요 양념채소 중 하나이다. 고추 재배면적은 33,373ha로 양념채소 재배면적 95,266ha 중 35.0%로 가장 많은 면적을 차지하고 있다(채소류 생산실적, 2021 농림축산식품부). 고추는 노동집약적 작물로 10a당 노동투입시간이 145시간으로 다른 양념채소(마늘 125시간, 양파 100시간) 대비 높으며 재배 기계화율은 48.3%로 다른 주요 조미채소 작물(마늘 61.8, 양파 66.3%)에 비교하면 미흡한 실정으로 재배작업 기계화 기술이 요구된다(농업기계 이용실태 2022, 농촌진흥청). 본 연구는 고추의 안정적인 생산 및 재배 기계화를 촉진하고자 고추 보온터널설치기 개발을 위한 보온터널용 활대 관입 요인성능을 분석하여 보완 제작하고자 하였다. 고추 보온터널용 활대관입장치는 I자형 활대를 수평방향으로 눕혀서 거치하면 활대길이 끝단쪽 홀더가 회전함에 따라 U자형으로 굴곡되면서 누름홀더에 의해 관입하는 형식으로 설계하였으며 제작은 크게 활대거치부, 활대굴곡부, 활대관입부, 제어부 등으로 나누어 구성하여 제작하였다. 활대요인시험은 모터회전에 따라 속도 5수준, 누름높이 5수준으로 요인을 설정하여 시험을 수행하였으며, 활대 관입속도 및 관입 누름위치에 따른 관입성공률, 관입깊이, 터널 폭 등을 측정하여 성능을 분석하였다. 활대 관입시 최대속도로 진행하였을 때 활대관입 성공률은 93.3%였으며 누름높이에 따른 관입 깊이는 좌측이 101~159mm, 우측이 58~103mm, 터널 형성폭은 754~805mm의 범위로 나타났다. 좌우측 활대 관입 불균형에 대한 원인분석이 요구되며 이에 따라 개선된 관입성능기술을 적용하여 보온터널설치 기계를 개발하고 성능향상 될 것으로 기대한다.

논 콩 항공방제시 비행조건에 따른 비산저감노즐과 관행노즐의 방제 성능 분석

이춘구 ( Chun Gu Lee ),유승화 ( Seung-hwa Yu ),이지근 ( Jeekeun Lee ),강영호 ( Youngho Kang ) 한국농업기계학회 2022 농업기계공학 Vol.2 No.1

The purpose of this study is to analyze the effects of nozzle types and flight conditions of Unmanned Aerial Vehicle on spraying performance in field condition. Octocopter with conventional nozzles and developed nozzle was tested in soybean field. The performance of nozzles were evaluated in terms of the coverage and penetration ratio accoring to three flight speed (2,3,4 m/s) and three flight altitude (2,3,4 m). Spray droplets were collected with water sensitive paper at upper and middle part of plant. As a result of the experiment, the coverage of the developed nozzle was higher than that of the conventional nozzle under all conditions. As the flight speed increased, the coverage of both nozzles decreased, with the conventional nozzle decreasing even more. As the flight altitude increased, the coverage decreased, but the difference was not significant. In the case of spray droplet penetration rate, developed nozzle was higher than conventioanl nozzle. As a result of analysis, it was found that the developed nozzle had better spraying performance than the conventional nozzle. And since an increase in flight speed has a large effect on the coverage, it seems that the effective application rate of the plant protection product should be identified.

비산 예측 모델 개발을 위한 살포 약제 선정에 관한 연구

이춘구 ( Chun Gu Lee ),이지근 ( Jee-keun Lee ),홍세운 ( Se-woon Hong ),유승화 ( Seung-hwa Yu ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

국내 농촌 인구는 지속적으로 감소하며 고령화가 가속화되고 있어 외국인을 포함한 외부 노동력에 의존하고 있으나 이마저도 부족한 상황이다. 이에 따라 노동력을 절감할 수 있는 신기술 개발이 필요한 상황이다. 최근 기술의 발전에 따라 농업의 스마트화가 진행되고 있는 가운데 드론을 활용 농업이 고령화 농업의 대책으로 부상하고 있다. 드론산업은 첨단기술 융합산업으로 잠재력이 크며, 국내외 드론 시장이 확대되고 농업분야 활용에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 농촌진흥청의 조사에 따르면 국내 보급된 농업용 드론의 93.5%가 방제용 드론으로 방제 분야에 있어 차지하는 비중이 매우 크다고 하겠다. 그러나 드론 방제 작업도 분무 중에 발생하는 비산 문제를 해결할 필요가 있다. 특히 2019년 PLS 제도가 도입된 이후 방제중 발생한 비산으로 인하여 농민들간의 분쟁이 점차 증가하고 있는 만큼 비산을 예측하고 이를 저감할 수 있는 방안을 마련하는 것이 시급하다고 하겠다. 드론에서 발생하는 비산의 양과 거리를 예측하기 위한 모델을 개발하기 위하여 우선 전용 약제와 살포량 선정을 수행하였다. 시중에 공급된 작물보호제 중 항공방제용으로 승인된 약제를 대상으로 조사하였으며 전문가들과의 검토를 통하여 이용비중이 높은 약제를 선정하였다. 또 해당 약제들의 희석 비율에 따른 살포량을 결정하였고 노즐의 분무량에 따른 비행속도에 대한 식도 연구하였다. 향후 해댱 약제들에 대한 물성도 분석하여 비산을 예측할 수 있는 모델을 만들고 현장 실험을 통해 검증을 수행하도록 하겠다.