드론 항공파종을 위한 균일살포식 파종기 설계·제작

유승화 ( Seung-hwa Yu ),김영근 ( Young-keun Kim ),최용 ( Yong Choi ),최승렬 ( Seung-ryul Choi ),최덕규 ( Duck-kyu Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),장현수 ( Hyun-soo Jang ),강영호 ( Young-ho Kang ),백선욱 ( Sun-wook Baek ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

농작물을 심기 위해서는 파종기, 정식기 등의 농기계를 이용하나, 특히 벼 후작인 조사료나 간척지 벼와 같이 지상에서 농기계를 이용할 수 없는 경우는 배부식 동력살포기 등을 이용하여 종자를 산파하고 있다. 이 배부식 동력살포기는 작업자가 등에 짊어지고 살포해야 하므로 노동 강도가 크고 장시간 노동으로 고역작업이다. 파종, 방제 등과 같이 노동력에 의존하는 농작업의 편의성늘 높이고자 최근 급격하게 기술 발전하고 있는 드론을 농업에서도 많이 활용하고 있다. 농업용 드론은 주로 농작물의 생육 모니터링과 방제에 관련된 연구이며, 드론을 활용한 정밀 종자, 비료, 입제 등을 살포하기 위해 원판 회전식 살포기를 소형화하는 등으로 종자 정밀 파종에 관한 연구 수행은 시작 단계이다. 현재 많이 사용되고 있는 드론용 입제 살포기는 방사형으로 살포되어 한쪽으로 편중되거나 외부 바람에 의해서 지면에 골고루 살포되지 못하고 바람의 방향에 따라 특정 영역에 집중적으로 살포되는 문제가 있다. 특히 종자의 경우 편중 파종되면 농작물 생육이 불량하여 생산량 감소 및 품질 저하되고 수확작업에 많은 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 드론을 활용하여 종자 등을 종자 파종시 편중되지 않고 균일하게 파종하여 투입량 최소화 및 생육 극대화하며, 정밀하고 효율적으로 파종이 가능하면서 노동력 및 비용을 절감하는 드론용 균일살포식 정밀 파종기를 개발하고자 드론용 균일살포 시험 장치를 설계·제작하였다. 균일살포식 파종 시험장치는 크게 종자 투입부, 살포(흩어뿌림)부로 구분할 수 있다. 종자 투입부는 종자 호퍼에서 자중에 의해 투입되는 종자를 On/off 및 투입량 제어를 위해 스텝모터(12V, 72step, deg. 5°/step)를 장착하였다. 투입량 제어를 위해 모터의 2step씩 5단계로 구분하였다. 종자 살포부는 흩어뿌림을 위한 살포날과 회전 모터를 이용하였다. 살포날은 회전축 중심으로부터 40mm씩 좌우 대칭을 이루도록 설계하였으며, 재질은 STS 소재로 회전식 종자 충격에 내구성을 갖도록 하였다. 살포부에서 좌우로 균일하게 종자를 살포하기 위한 요인 시험을 위해 살포날의 각도를 70°, 90°, 110°fh 제작하였다. 이 살포날의 각도에 따라 종자의 살포폭과 살포날에 의한 종자 수직강하 속도, 종자 충격량 등이 결정된다. 또한 이 살포날의 회전을 위하여 기어드모터(DC 12~14V, max. 2000rpm)로 구성하였다. 이 모터의 회전 속도에 따라 종자의 수직강하 패턴과 종자의 토양 침투 깊이 등이 변화하는 요인을 갖는다. 향후 계획은 이 균일살포식 파종 시험장치를 요인별 성능 시험하고 개선 보완하고자 한다.

과피층 제거된 현미의 포장방법에 따른 품질변화 특성

최동수 ( Dongsoo Choi ),박석호 ( Seokho Park ),김진세 ( Jinse Kim ),김용훈 ( Yonghun Kim ),이수장 ( Sujang Lee ),박천완 ( Cheonwan Park ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),최인덕 ( Induck Choi ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

일반현미의 낮은 식미와 소화율을 보완하고 기존의 영양성분을 유지하는 과피층 제거 현미에 대한 수요가 증가하고 있다. 현미의 과피층 1%를 벗겨내면 밥을 지었을 때 거칠지 않고 부드러운 맛이 난다. 하지만 과피층을 벗겨내면 일반현미에 비하여 미질의 변화가 빨라 유통기한이 짧아지는 문제가 있으므로 이를 방지할 수 있도록 과피층 제거된 현미의 저장 기간 중에 품질변이 평가 및 품질 저하를 방지할 수 있는 포장방법에 대한 연구가 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 가공현미의 품질변화를 억제하기 위해서는 산소와 수분 투과성이 낮은 포장재로 포장을 하여야 하기 때문에 적합한 포장재 선정을 위하여 국내에서 사용되는 쌀 포장재 물성을 조사한 결과 재질은 나이론/폴리에틸렌/선형저밀도폴리에틸렌의 복합재질로 두께가 0.124~0.149 mm로 산소투과도 33.97~66.78 cc/m² · day, 투습도 2.18~4.46 g/m² · day로 산소투과도 및 투습도 두 가지 모두 좋은 특성을 보였다. 품종이 백진주인 가공된 현미를 산소투과도가 33.97, 투습도가 2.72인 포장재를 사용하여 대기, 진공, 기체치환(N₂, N₂+CO₂) 조건으로 포장한 후 저장온도(10, 20, 30°C)에 따른 저장기간 중 품질변화를 조사하였다. 초기 지방산가는 72.9 mg KOH/100g로 30일차 지방산가 변화는 10°C에서 146.7±12.3, 20°C에서 200.8±6.9, 30°C에서 240.4±16.5로 온도에 따라 가공현미 품질변화에 크게 영향을 주었다. 대기조건 포장의 경우 포장 내 기체변화를 살펴본 결과, O₂는 온도가 높을수록 호흡속도에 의해 급격히 감소하는 경향을 보였다. 진공 및 기체치환 포장방법에 따른 지방산가 변화에 크게 영향을 미치지 않았다. 이는 포장 내 산소가 존재하여 영향을 미친 것으로 판단되었다. 포장 내 산소흡착제 및 흡습제와 같은 충진재를 넣어 잔존산소를 제거하여 지방산가 변화에 미치는 영향에 대해 조사가 추가적으로 필요할 것으로 판단되었다.

음파를 이용한 비파괴 수박 내부품질 판정 시스템 개발

최동수 ( Dong Soo Choi ),이영희 ( Young Hee Lee ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),김기영 ( Gi Young Kim ),박종민 ( Jong Min Park ) 한국식품저장유통학회 ( 구 한국농산물저장유통학회 ) 2009 한국식품저장유통학회지 Vol.16 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.

마늘파종기용 배종 버킷 크기에 따른 마늘 이송에 관한 연구

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

국내에서 조미 채소로 다양하게 사용되는 마늘은 1년에 36.3만 톤(2020년)이 생산되는 주요 작물이다(농림축산식품부, 2021). 국내에서 생산되는 마늘은 크게 두 가지 품종으로 나누어지는데 크기가 달라 범용 마늘 파종기를 개발하는 데 어려움이 있다. 또 같은 품종 내에서도 크기 차이가 존재하여 파종시 마늘을 선별하는 추가 작업이 필요한 상황이다. 이런 문제점을 해결할 수 있는 배종장치를 개발하기 위하여 다양한 크기의 마늘을 파종할 수 있도록 크기 조절이 가능한 버킷을 개발하고자 하였다. 이에 대한 기초 실험으로 마늘 크기와 버켓 사이즈에 따른 배종정도를 측정하였다. 배종시스템은 체인 장치에 결합된 버킷이 호퍼에 담겨있는 마늘을 이송하는 형태로 구성되었으며 버킷은 핑거형 핀 5개가 일자로 배치되고 버킷 내부가 U자 형태가 되도록 하여 가능한 안정적으로 마늘을 담을 수 있는 구조로 설계하였다. 버킷 사이의 간격은 표준형 어태치먼트인 wk-1 6핀 간격으로 볼트로 고정을 하였고 1조당 11개의 버킷을 설치하였다. 버킷의 크기는 스퍼어기어를 이용하여 조절할 수 있도록 하였고 버킷 크기 (20, 24, 28cm)에 따른 마늘의 배종상태(1립, 2립, 결주)를 측정하였다. 실험에는 대서마늘과 한지형 육쪽 마늘을 사용하였고 무게에 따라 대,중,소의 3단계로 구분하였다. 실험은 각 시료별로 100개의 버킷이 지나가는 동안의 1립, 2립, 결주율을 측정하였다. 상부 체인기어의 구동속도는 30rpm 이었다. 측정 결과 버킷의 크기가 작고 마늘이 클수록 결주율이 높게 나타났다. 또 버킷이 클 때 마늘이 작은 경우 2립 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또 한지형 마늘인 의성마늘이 대서마늘에 비하여 결주율이 더 작게 나타났다. 실제 포장에서 실험을 수행하는 경우 주행 중 발생하는 진동이 결주 및 2립율에 영향을 미칠 수 있으므로 현장에서 실험을 추가로 수행하고자 한다.

토크 벡터링을 적용한 인휠 시스템 차량의 핸들링 특성 연구

김동규(Donggyu Kim),최승렬(Seung-ryul Choi) 한국자동차공학회 2018 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2018 No.6

High-tech battery and high-efficient electric motor make vehicle get changed and turned themselves out to be electrical. With this trend of vehicle development, In-Wheel System-ed Motor is being developed as a power source of Electrical Vehicle(EV). Because In-Wheel System-ed vehicle move their power source into each wheel, vehicle can improve handling performance, stability and chassis response by independent control of each wheel. So this system make driving and regenerative braking torque on each wheel independent by applying Torque Vectoring(TV). Which means vehicle can control their whole body phase by TV. It enable vehicle to get more active body control and improve handling performance than conventional AWD system. But force from road to axis of In-Wheel System make vibration for whole system. These unstability of axis cause NVH problem, fatigue, durability of bearing. And the idea and implementation of TV control algorithm are both complex. This paper classifies In-Wheel system-ed vehicle with dynamic bearing and gear model. We do simulation for mechanical load analysis of the In-wheel system and standard handling test of full-vehicle for verification of TV algorithm.

농산물 저장용 광촉매 에틸렌 제거장치 개선 연구

김진세 ( Jinse Kim ),박종우 ( Jong Woo Park ),박석호 ( Seokho Park ),최동수 ( Dongsoo Choi ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),김용훈 ( Yong Hoon Kim ),이수장 ( Soo Jang Lee ),이정수 ( Jung Soo Lee ) 한국농업기계학회 2015 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.20 No.2

소형 관리기식 보행형 중경제초기 개발

이상희(Sang-Hee Lee),신소영(So-Young Shin),최승렬(Seung-Ryul Choi),장성혁(Sung-Hyuk Jang),김태형(Tae-Hyeong Kim) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.3

제초작업은 작물 재배관리를 위해 필수적이나 가장 번거로운 작업 중 하나이다. 최근 환경에 대한 관심이 높아지고 유기농산물에 대한 선호가 증가하고 있다. 따라서, 물리적 제초가 필요하며 제초작업에 있어 인력을 대체할 수 있는 중경제초기 개발이 필요하다. 본 연구에서는 물리적 제초작업 기계화를 위해 기존 제초기의 단점을 보완하여 국내 농업조건에 적합한 소형 관리기식 보행형 중경제초기를 개발하고 개발된 제초기의 성능을 분석하였다. 개발된 소형 관리기식 보행형 중경제초기는 2개의 제초날이 전진방향의 좌우 방향으로 회전하며, 반력을 줄이기 위해 2개의 제초날이 각각 반대방향으로 회전하도록 설계하였다. 또한, 후륜이 엔진으로부터 동력을 전달받아 구동되도록 설계하여 작업 편이성을 향상하였다. 개발된 중경제초기의 성능시험 결과 제초율은 90.5 %, 작업능률은 1.2 hr/10a로 나타났다. 또한, 기존 인력에 의한 제초 대비 중경제초기 시작기를 이용할 경우 작업자의 근육 근전도(EMG) %MVC(Maximum Voluntary Contraction) 값을 43 %, 제초작업 비용을 78 % 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 농촌 인구 감소와 고령화로 인한 노동력부족 문제를 해결할 수 있는 대안이 될 것으로 판단된다. Weeding is one of the most inconvenient but essential tasks in crop cultivation management. Recently, the interest in the environment has increased, resulting in an increasing preference for organic products. Therefore, physical weeding is essential, and a weeding cultivator which can replace manpower is required. Hence, this study developed a small-sized walking-type weeding cultivator suitable for domestic agricultural conditions and analyzed the performance of a prototype weeding cultivator. The weeding blades of the prototype weeding cultivator rotate left and right sides, respectively, in the forward direction. Moreover, the two blades rotate in opposite directions to reduce the reaction force. Also, the convenience of work was improved by designing a rear-wheel driven by the engine. As a result, the weeding ratio of the prototype weeding cultivator was 90.5 %, and the working capacity was 1.2 hr/10a. In addition, the electromyogram (EMG) of the operator"s muscles was reduced by 43 %, and the cost of weeding work was saved by 78 % compared to conventional weeding by humans. Therefore, it is concluded that the lack of labor due to the decrease in rural population and aging can be solved using the prototype weeding cultivator.

라디오파 해동기의 해동 및 가열성능 분석

김진세 ( Jinse Kim ),박석호 ( Seok Ho Park ),최동수 ( Dong Soo Choi ),최승렬 ( Seung Ryul Choi ),김용훈 ( Yong Hoon Kim ),이수장 ( Soo Jang Lee ),박천완 ( Chun Wan Park ),한귀정 ( Gui Jeung Han ),조병관 ( Byoung-kwan Cho ),박종우 한국산업식품공학회 2017 산업 식품공학 Vol.21 No.1

This study investigated the effects of 27.12 MHz radio frequency (RF) heating on heat transfer phenomena during the thawing process of frozen food. To determine the velocity of the RF thawing machine, samples were frozen at -80oC and subjected to different power treatments. The phase change times (-5 to 0℃) of frozen radish were 30, 26, 13, and 8 min; those of pork sirloin were 38, 25, 11, and 5 min; those of rump were 23, 17, 11, and 6 min; those of chicken breast were 42, 29, 13, and 9 min; and those of tuna were 25, 23, 10, and 5 min at 50, 100, 200, and 400 W, respectively. The heating limit temperatures of the radish, pork sirloin, rump, chicken breast, and tuna samples were 19.5, 9.2, 21.8, 8.8, and 16.8℃ at 50 W; 23.5, 15.5, 27.3, 12.3, and 19℃ at 100 W; 42, 26.9, 45.7, 22.1, and 39.4℃ at 200 W; and 48.5, 54.7, 63.6, 57.3, and 44.9℃ at 400 W. These results suggest that high-power RF improves thawing velocity and heating limit temperatures, and that an improvement on the operation of the RF thawing machine, according to food temperatures, is needed.

횡성지역 인삼 영농조합법인 이용 인삼 재배 기계 예시

강연구 ( Youn-koo Kang ),이상희 ( Sang-hee Lee ),최승렬 ( Seung-ryul Choi ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

인삼은 우리나라가 원산지이고 그 가치를 세계적으로 인정받고 있는 작목으로 인력부족, 생산비 증가 등의 원인으로 재배면적과 생산량은 ’10년 이후 감소 추세이다. 인삼 재배 과정의 평균 기계화율은 74.9%로 높은 편이나, 인삼의 파종·정식에서는 기계화율이 미흡한 실정이다(’20, 농업기계 이용실태 조사). 본 연구에서는 인삼 생산 전과정 기계화 작업체계를 설정, 제시하기 위하여 조사한 횡성지역을 인삼 재배 농가가 사용하고 있는 농업기계를 예시하고자 한다. 횡성지역의 인삼 재배 면적은 102 ha이며, 조사에 참여한 법인의 재배 면적은 66 ha, 참여 농가는 20여 농가로 횡성지역 인삼 재배 농가를 대표할 수 있을 것으로 사료된다. 재배지 중 논이 60%, 밭이 40%를 차지한다. 계약재배로 대부분 묘삼을 정식하고 있으며, 생산량은 2.5∼5 kg/(0.9×1.8 m)이다. 예정지 관리는 2년, 녹비작물은 수단그라스와 호밀이다. 3,807 kW급 트랙터에 파쇄기를 장착하여 녹비작물을 파쇄한 후 쟁기로 갈이를 한다. 녹비작물 파쇄는 1일 8시간 기준 3.3 ha가 가능하며, 약 167 L의 유류를 사용한다. 파종은 2.25 kW급 동력파종기를 사용하고 1일 0.66 ha를 파종, 유류 10 L를 소비한다. 정식은 1.5 kW급 동력정식기를 사용하고 1일 약 0.10∼0.13 ha를 정식, 유류는 파종과 비슷하게 유류 10 L를 소비한다. 방제는 동력분무기를 사용하며, 2인 1조로 1일 2.31∼2.64 ha를 방제한다. 인삼의 수확은 땅속작물수확기를 이용하며 1일 0.66 ha를 수확, 유류 150 L를 소비한다. 해가림 시설의 설치에는 구굴기, 에어펌프, 에어타카를 사용하지만, 지주목의 운반, 세우기, 결속과 차광망 씌우기 및 철거(철포), 인삼 식재 부분의 제초, 인삼 수확시 수집, 선별은 여전히 인력에 의존하고 있으며, 향후 다른 지방의 조사자료와 시험자료를 통합하여 기계화 작업 체계를 제시하고자 한다.