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강상구 ( S. G. Kang ),박인철 ( I. C. Park ),김길호 ( G. H. Kim ),차두환 ( D. H. Cha ),이다희 ( D. H. Lee ),김영천 ( Y. C. Kim ),신준환 ( J. H. Shin ),곽다현 ( D. H. Kwak ),김지훈 ( J. H. Kim ),강태환 ( T. H. Kang ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
본 연구는 ㈜GA에서 개발한 플라즈마 보일러의 발열체인 단위 유닛(S-10, ㈜GA, KOREA)을 사용하여 유닛 조합에 따른 내부 순환수 경로 형태에 따라 보일러 성능 특성을 분석하여 플라즈마 보일러의 적정 운전 조건을 구명하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 플라즈마 보일러 유닛은 정격용량이 10 kW/h 로 설계 제작한 2개의 유닛을 사용하였으며, 전극 코어와 하우징으로 구성되었다. 재질은 타이타늄(Ti) Grade2 소재를 기본으로 백금족의 이리듐(Ir)을 도금하였다. 플라즈마 보일러 유닛의 성능평가는 탱크 용량 200 L 의 순환수를 유량 25 ~ 30 L/min 으로 유지한 상태에서 설정온도 60℃까지 상승시키는 동안 5분 단위로 측정된 입출수 온도, 유량, 소비전력량, 투입열량 및 방출열량을 측정하여 성능계수(COP)를 산출하였고, 보일러 내부 순환수 경로는 병렬과 직렬형 2가지로 나누어 5 반복으로 성능평가를 수행하였다. 실험 결과 AC 3상 4선식 380V 전원 인가 시 순환수 경로가 병렬 형태의 경우에는 운전 전류는 평균 35.88 A 로 측정되었고, 이 때 총 투입열량과 방출열량은 각각 21,981 Kcal/h, 15,855 Kcal/h 로 계산되어 성능계수가 0.8로 나타났다. 순환수 경로가 직렬인 경우에는 운전 전류는 평균 33.31A로 측정되었고, 총 투입 열량과 방출열량은 각각 19,814Kcal/h, 20,088Kcal/h 로 계산되었으며, 성능계수는 1.01 로 나타나 병렬 형태보다 COP가 약 0.21 높게 나타났다. 이로써 직렬형 경로가 병렬형 경로에 비해 평균 운전전류가 2.57A 적게 소비됨에 따라 소비전력이 감소하여 성능계수는 0.21 높게 측정된 것으로 판단된다. 따라서 순환수가 2개의 보일러 유닛에 병렬로 나뉘어 공급되는 병렬형 연결 구조보다 2개의 유닛을 직결하여 순환수를 1차와 2차로 나누어 연속으로 가열하는 직렬형 연결 구조가 플라즈마 보일러에 적합한 것으로 판단된다.
DOE를 적용한 WC(Co 0.5%)의 최적 연삭가공조건 연구
김현욱(H. U. Kim),정상화(S. H. Jeong),차두환(D. H. Cha),안준형(J. H. Ahn),김상석(S. S. Kim),김혜정(H. J. Kim),김정호(J. H. Kim) 한국정밀공학회 2006 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2006 No.5월
In recent years, the demands of the aspherical glass lenses increase since it is difficult to obtain the desirable performance in the plastic lens. Glass lens is manufactured by the forming with high precision mold core. This paper presents the analysis of optimal grinding condition of tungsten carbide(WC, Co0.5%) using design of experiments(DOE). The process parameters are turbin spindle, work spindle, feedrate and depth of cut. The experiments results are evaluated by MINITAB software.
확장 칼만 필터 제어기를 이용한 소형트랙터 위치 추정 알고리즘 개발
홍지웅 ( J. W. Hong ),차두환 ( D. H. Cha ),이다희 ( D. H. Lee ),김영천 ( Y. C. Kim ),신준환 ( J. H. Shin ),곽다현 ( D. H. Kwak ),이창길 ( C. G. Lee ),강태환 ( T. H. Kang ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
본 논문은 농업인구의 고령화 및 농업 인력의 감소로 인하여 농업용 로봇의 필요성이 커지고 있으며, 이를 위한 농기계의 지능화 및 무인화가 진행되고 있는 현실에서 자율주행 농기계를 위한 위치추정 알고리즘을 개발하고자 한다. 농기계 중에서 가장 다목적으로 사용하는 기계인 트랙터의 지능화 및 무인화를 통하여 인력을 대체하고, 인력보다 더 효율적으로 작업을 할 수 있는 자율주행 소형트랙터를 위한 정밀한 위치 추정 알고리즘을 개발한다. 정확한 위치 추정을 위하여 RTK-GPS 모듈을 통한 수 cm 단위의 위치좌표 획득과 정밀한 각도값을 얻기 위한 IMU 센서를 통합하여 소형트랙터의 조향장치를 제어하여 계획된 경로를 최소한의 오차로 진행할 수 있도록 알고리즘을 개발한다. PID제어와 칼만 필터 등의 기존 제어알고리즘의 문제점인 급격한 제어로 인한 조향장치의 불안정성과 최소한의 움직임(선형화)을 통하여 안정된 제어로 목표점까지 주행을 할 수 있는 확장 칼만 필터 제어 알고리즘을 비교하고, 최종으로 RTK-GPS 모듈과 IMU 모듈의 입력을 받는 확장 칼만 필터 알고리즘 개발을 목표로 한다. 정밀한 위치좌표를 제공하는 RTK-GPS 모듈과 트랙터의 동적인 움직임을 위한 관성항법시스템의 역할을 하는 IMU 모듈을 적용하여 소형트랙터의 경로오차를 최소화하는 확장 칼만 필터 알고리즘과 시스템을 개발하여, 원하는 목표좌표를 지정하는 것만으로도 최적화된 경로로 소형트랙터가 자율주행할 수 있는 최적 알고리즘 및 시스템을 개발 및 설계 제작하였다.
강상구 ( S. G. Kang ),박인철 ( I. C. Park ),김길호 ( G. H. Kim ),홍지웅 ( J. W. Hong ),차두환 ( D. H. Cha ),이다희 ( D. H. Lee ),김영천 ( Y. C. Kim ),신준환 ( J. H. Shin ),곽다현 ( D. H. Kwak ),강태환 ( T. H. Kang ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
수중 플라즈마 방전 방식 농업용 보일러 개발은 기존 하우스 농가의 시설하우스 단위면적별, 재배작물별 필요 열량에 최적으로 다처하기 위해 보일러 가열부를 유닛으로 만들어 조합함으로써 작물재배시 과도한 소비전력 사용 방지와 적정 생육환경을 조성하여 생산비 절감 및 생산성 향상을 목적으로 개발하였다. 본 연구에서 개발한 플라즈마 보일러 유닛은 전극코어와 하우징으로 구성되고, 재질은 PPS(폴리페닐린 설파이드)로서 전극코어 및 하우징의 표면을 개질 후 Cu→Ni→Pd→Pt 순으로 다중 도금하였다. 전극코어와 하우징 간 AC220V 인가 시 운전전류 3A가 일정하게 흐르면서 총 전력량 660W급으로 설계 제작하여 기초평가 한 결과, 초기에는 플라즈마 방전상태가 양호한 것으로 나타났다. 그러나 장시간 운전시 서서히 운전전류가 감소하여, 90일차 운전전류는 2.3A로 하락하였고, 운전 종료 후 분해한 결과 전극표면과 하우징 내측의 도금층이 박리된 상태로 변하였다. 이것은 PPS 재질이 플라즈마 방전에 의한 표면 온도 상승을 견디지 못하고 열부식이 발생되어 다중 도금층이 파괴된 원인으로 판단되며, PPS 다중도금 전극은 적용이 불가능 한 것으로 판정되었다. 따라서 보일러 유닛의 전극코어와 하우징 재질을 그레이드 2의 타이타늄(Ti)을 베이스 재질로 제작한 후 표면에 백금족 원소인 이리듐(Ir)을 5 ㎛의 두께로 도금하여 플라즈마 방전시 표면온도 상승으로 인하여 발생하는 박리현상을 제거하였고, 3상 AC380V 인가시 운전전류는 17.2~18.3 A, 총 전력량 10,176~10,827 W 급으로 플라즈마 방전상태가 양호한 것으로 나타났다. 또한 운전시 하우징에 N상을 인가하지 않은 경우 누설전류는 약 58V로 나타났고, N 상을 인가할 경우 0.0~1.8V의 전기가 누설되는 것으로 나타나 N 상 하우징이 플라즈마 방전의 왜곡을 방지함으로써 에너지 변환율을 높이는 것으로 판단된다.