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천승우,박성준,Chun, Seung-woo,Park, Sung-jun 한국교통대학교 융복합기술연구소 2012 융ㆍ복합기술연구소 논문집 Vol.2 No.2
These conventional reciprocating compressor(reciprocating type compressor) or household refrigerators and car air conditioning rotary compressor, rotary compressor, has been used by a reciprocating piston torque variability and the deepening of the vibration problem, the suction valve and discharge valvein this study, as a result of the losses in the current use of the scroll compressor, scroll compressor with the features of low noise, high efficiency, small size, light weight, has increased. fixed Scroll(fixed scroll) scroll compressor with orbiting scroll (rotating scroll) vibration experiments were performed in order to identify the vibration characteristics of the structure of the Analysis was performed using the commercial finite element program(ANSYS) for the sake of comparison, the experimental results using a finite element model of research about the natural vibration characteristics due to a material change.
과일 품질 측정 고도화를 위한 광원과 근적외선 센서 사이 거리에 따른 분광 특성 조사
천승우 ( Seung-woo Chun ),송두진 ( Doo-jin Song ),김민지 ( Min-jee Kim ),안치국 ( Chi-kook Ahn ),김영태 ( Young Tae Kim ),모창연 ( Changyeun Mo ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
농산물산지유통센터는 부가가치가 높은 고품질 과일 선별을 위해 비파괴 선별시스템을 이용하고 있다. 비파괴 측정 기술은 선별 과일에 전혀 상처를 남기지 않으면서 무게 등의 외부품질뿐만 아니라 당도 등의 내부품질까지 평가할 수 있는 장점이 있다. 그러나 투과방식에 의한 비파괴 측정 기술은 빛이 투과되는 과정에서 빛이 분산되거나 과실의 크기에 따라 투과되는 빛의 양이 다양하여 선별 과정에서 오차가 발생하여 정확도가 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 광원과 과일 사이에 따른 광조사 부위의 광 균일성을 조사하고 광원과 근적외선 센서 사이의 거리에 따른 분광 특성을 구명하고자 한다. 본 실험에서는 국내 농산물산지 유통센터의 주요 취급 농산물인 홍로 품종의 사과를 사용하였다. 투과 스펙트럼은 470 ~ 1150 nm 파장 범위에서 측정하였으며 광원으로는 100W 할로겐 광원을 사용하였다. 광원-사과-적외선 센서와의 거리에 따른 분광 특성을 구명하기 위해 광원과 사과의 거리 8수준 (30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 mm), 사과와 센서의 거리 8수준 (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 mm), 광원과 센서는 지면을 기준으로 20, 30, 40, 50, 60 mm 각각 5수준으로 실험을 진행하여 분광 특성을 비교 분석하였다. 본 연구를 통해 광원의 거리에 따른 광 균일성을 평가하였으며 거리별 분광 특성을 확인하였다. 추후 본 실험의 결과를 기초하여 사과 크기별 최적의 광원과 근적외선 센서 거리를 구명하는 연구를 수행할 예정이다.
초분광 형광 영상기반 딸기 잿빛 곰팡이 감염 조기 검출을 위한 딥러닝 알고리즘 개발
천승우 ( Seung-woo Chun ),송두진 ( Doo-jin Song ),이광호 ( Kwang-ho Lee ),김민지 ( Min-jee Kim ),김경수 ( Kyoung-su Kim ),모창연 ( Changyeun Mo ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
잿빛 곰팡이(Botrysis cinerea)는 딸기에서 주로 발생하는 질병이며 세계적으로 경제적인 손실을 일으키는 대표적인 식물병원성 진균이다. 딸기는 연약한 조직 및 높은 대사율로 인해 다른 과일에 비해 유통기한이 짧은 것이 특징이며, 저장 및 운송 기간에 잿빛 곰팡이가 발병하게 되면 확산이 빠르게 진행되기 때문에 조기 진단 기술의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 초분광 형광 영상 기술을 통해 딸기 과실의 잿빛 곰팡이 감염 단계 분류 및 감염을 신속하게 검출할 수 있는 방법을 개발하였다. ‘금실’ 품종의 딸기에 잿빛 곰팡이를 접종하지 않은 대조군과 접종한 접종군에 대해 초분광 형광 영상을 총 6일 동안 획득하였다. 감염 단계는 Healthy(HG), Asymptomatic(AG), Infected(IG), After infected(AIG) 총 4단계로 분류하였다. 딸기 잿빛곰팡이 감염 단계 예측을 위한 VGG-19 및 Resnet-50 기반의 1D-Convolutional Neural Network를 개발하였다. 예측 성능 개선을 위해 데이터 증식 기법 및 총 6가지 전처리 기법(Smoothing, Maximum Normalization, Range Normalization, Mean Normalization, SNV, MSC)을 적용하였다. 1D-CNN 모델 개발 결과, 데이터 증식 기법이 적용된 원본 스펙트럼으로 개발한 Resnet-50 기반 모델이 재현율 92.81%, 전체 정확도 93.26%로 가장 우수한 성능을 보였다. 본 연구 결과는 초분광 형광 영상 기술이 잿빛 곰팡이에 감염된 딸기를 조기 검출할 수 있음을 보여주었다.
Vis-NIR 초분광 영상을 이용한 딸기 잿빛 곰팡이 감염 조기 검출
천승우 ( Seung-woo Chun ),송두진 ( Doo-jin Song ),부등 ( Tengfu ),이광호 ( Kwang-ho Lee ),김경수 ( Kyoung-su Kim ),모창연 ( Changyeun Mo ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1
잿빛 곰팡이병(Botrysis cinerea)은 딸기를 포함하여 세계적으로 200종 이상의 작물을 감염시켜 경제적으로 심각한 손실을 초래하는 대표적인 식물병원성 진균이다. 딸기의 경우 식물 병원성 미생물 감염시 연약한 조직 및 높은 대사율로 인해 조직 손상과 부패로 유통기한이 다른 과일에 비해 매우 짧은 것이 특징이며, 감염 초기에는 상당 기간 잠복 상태로 남아 있어 생산, 유통 및 보관 단계에서 감염에 대한 신속하고 간편한 조기 검출이 매우 중요하다. 기존의 이러한 감염을 감지하는 질량 분석 및 분광기술과 같은 미생물학적 방법 및 물리·화학적 방법들은 시간과 비용이 많이 소요되고 전문성이 요구되므로 제약적인 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 영상 기술과 분광 기술이 융합된 초분광 영상 기술을 이용하여 딸기의 감염 부위나 감염 정도를 비파괴적으로 신속하게 판별할 수 있는 알고리즘을 개발하고자 한다. 설향 품종의 딸기 총 70개를 대조군 및 감염군으로 구분하여 사용하였으며 감염군은 잿빛 곰팡이 주사 주입 방식으로 감염시켰다. 초분광 영상 데이터는 Vis-NIR(400~1,000nm) 초분광 영상 센서(microHSI™ 410 Vis-NIR Hyperspectral Sensor, Corning<sup>®</sup> , USA)를 사용하여 암실에서 24시간 간격으로 7일 동안 획득하였다. 초분광 영상 장치는 라인스 캐닝 방식이며, 노출시간 및 스텝 수는 6ms, 150mm로 설정되었다. 획득된 초분광 데이터를 이용하여 잿빛 곰팡이 감염 유무에 따른 머신러닝 분류 알고리즘을 개발하였다. 가시근적외선 분광 영상으로 딸기 잿빛 곰팡이 감염 부위 판별이 가능하였다. 본 연구 결과는 딸기 잿빛 곰팡이 조기 검출 기술 개발을 위한 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
가시광선 및 근적외선 분광 기술을 이용한 감귤의 숙도 특성 구명
천승우 ( Seung-woo Chun ),송두진 ( Doo-jin Song ),박수환 ( Soo-hwan Park ),이재은 ( Jae-eun Lee ),김민지 ( Min-jee Kim ),권순화 ( Soon-hwa Kwon ),유우형 ( Woo-hyeong Yu ),모창연 ( Changyeun Mo ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
감귤의 숙도는 당도 및 산도 등 맛이나 결함 등 품질에 큰 영향을 미치는 주요 인자로서 저장 기간이나 유통 기간을 조절하여 상품의 부가가치를 향상시킬 수 있다. 현재 감귤 숙도의 기준은 껍질의 색이나 촉감 등 작업자의 주관적인 기준에 의해 판단되고 있어 객관적으로 판단하기 어려운 특징을 가지고 있다. 기존의 숙도를 측정하는 방법으로는 숙성 정도에 따라 달라지는 색상을 통한 분석 방법 등 외부 품질을 기준으로 판정되고 있다. 또한 내부 품질을 판별하기 위해서는 과일을 파괴하는 방법이 요구되어 제약적인 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 감귤 숙도를 신속하게 판별하기 위해 근적외선 분광 기술을 이용하여 숙도 단계별 분광 특성을 구명하고자 한다. 시료로 온주밀감을 사용하였으며, 숙도 단계는 제주도농업기술원의 감귤 착색 기준에 따라 총 3단계로 분류하였다. 근적외선 분광 분석기(USB4000, Ocean optics Inc., USA) 및 100W 텅스텐 할로겐 광원을 사용하여 400~1100nm 파장 범위의 투과 스펙트럼을 획득하였다. 감귤의 당도 및 산도는 굴절당도계(PAL-3, ATAGO, Tokyo, Japan)와 당산도측정기(SAM-706AC, G-Won HITECK, Korea)로 측정하였다. 근적외선 스펙트럼과 당도/산도 정량 데이터를 통해 감귤의 숙도 단계별 특성을 구명하고, 감귤의 숙도를 예측하기 위한 부분최소제곱판별모델(PLS-DA)을 개발하였다. 그 결과, 근적외선 분광기술로 감귤의 숙도 판별이 가능함을 보였다. 본 연구 결과를 통해 수확 후 감귤의 당도 및 숙도 디지털화 기술 개발을 위한 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
다중 이미지 센서를 활용한 인공지능 모델 기반 과채류 작물 내 객체의 3차원 위치 인식 기법에 관한 연구
천승우 ( Seung-woo Chun ),이성민 ( Seongmin Lee ),조병효 ( Byeong-hyo Cho ),이강진 ( Kangjin Lee ),홍영기 ( Youngki Hong ),김경철 ( Kyoung-chul Kim ),양창주 ( Changju Yang ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
과채류 작물에 대한 시장 수요가 점점 높아지면서 이에 따른 농업환경이 변화하고 있으며, 특히 연동 온실 형태의 규모화된 농가들이 늘어나고 있다. 이에 따라 실내 환경에 적합한 형태의 농작업용 로봇 제어 기술 개발이 요구되고 있다. 실내 환경에서 접목되었던 기존의 주요 기술은 영상데이터 기반의 숙도 판정 및 질병 유무와 같은 생육상태 모니터링 등의 인식 기술을 목표로 수행되었다. 그러나 작물의 생육 전주기 동안 관리 측면에서 필요한 노동력 절감에 대한 기술적 연구는 미비한 실정이다. 기존 영상기반 인공지능 모델을 통해 작물 내에서 과실뿐만이 아니라 잎과 줄기 등 다양한 객체를 인식하기 위해 수행한 많은 연구 사례가 있으나, 온실 환경에서 재배하는 작물을 대상으로 노엽 제거 및 불필요한 가지 제거 작업과 같은 관리작업 기능을 개발하기 위해서는 사람의 팔 동작과 유사한 매니퓰레이터 제어를 위한 기초 연구가 필요하다. 본 연구에서는 과채류 작물중 시장 규모가 큰 대표적 작물 중 하나인 딸기에 대하여 농작업용 로봇을 활용하기 위한 인식 기술에 대한 것으로서, 작물의 영양생식에 부정적인 영향을 미치는 주요 객체들을 제거하기 위해 이미지 센서를 활용하여 3차원 공간상에서 위치를 찾아내고 인식하는 것을 목표로 한다. 하드웨어적으로는 상용 매니퓰레어에 산업용 컴퓨터와 PAL 3D 및 ZED2 mini 카메라를 이용하여 하드웨어 시스템을 고안하였으며, 고설 벤치 재배 방식의 실내 온실 농작업 환경에 적용 가능함을 확인하였다. 소프트웨어적으로는 부정적 요소로 간주되는 객체 검출을 위해 YOLO 기반 모델을 이용하여 알고리즘을 학습시키고 3차원 위치 정보를 통해 로봇팔 시스템이 해당 객체의 위치 정보를 이용하여 동작할 수 있음을 확인하였다.
가시광선 및 근적외선 분광 기술을 이용한 감귤의 숙도 특성 구명
천승우 ( Seung-woo Chun ),송두진 ( Doo-jin Song ),박수환 ( Soo-hwan Park ),이재은 ( Jae-eun Lee ),김민지 ( Min-jee Kim ),권순화 ( Soon-hwa Kwon ),유우형 ( Woo-hyeong Yu ),모창연 ( Changyeun Mo ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
감귤의 숙도는 당도 및 산도 등 맛이나 결함 등 품질에 큰 영향을 미치는 주요 인자로서 저장 기간이나 유통 기간을 조절하여 상품의 부가가치를 향상시킬 수 있다. 현재 감귤 숙도의 기준은 껍질의 색이나 촉감 등 작업자의 주관적인 기준에 의해 판단되고 있어 객관적으로 판단하기 어려운 특징을 가지고 있다. 기존의 숙도를 측정하는 방법으로는 숙성 정도에 따라 달라지는 색상을 통한 분석 방법 등 외부 품질을 기준으로 판정되고 있다. 또한 내부 품질을 판별하기 위해서는 과일을 파괴하는 방법이 요구되어 제약적인 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 감귤 숙도를 신속하게 판별하기 위해 근적외선 분광 기술을 이용하여 숙도 단계별 분광 특성을 구명하고자 한다. 시료로 온주밀감을 사용하였으며, 숙도 단계는 제주도농업기술원의 감귤 착색 기준에 따라 총 3단계로 분류하였다. 근적외선 분광 분석기(USB4000, Ocean optics Inc., USA) 및 100W 텅스텐 할로겐 광원을 사용하여 400~1100nm 파장 범위의 투과 스펙트럼을 획득하였다. 감귤의 당도 및 산도는 굴절당도계(PAL-3, ATAGO, Tokyo, Japan)와 당산도측정기(SAM-706AC, G-Won HITECK, Korea)로 측정하였다. 근적외선 스펙트럼과 당도/산도 정량 데이터를 통해 감귤의 숙도 단계별 특성을 구명하고, 감귤의 숙도를 예측하기 위한 부분최소제곱판별모델(PLS-DA)을 개발하였다. 그 결과, 근적외선 분광기술로 감귤의 숙도 판별이 가능함을 보였다. 본 연구 결과를 통해 수확 후 감귤의 당도 및 숙도 디지털화 기술 개발을 위한 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.