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생태계 교란식물 사멸을 위한 QRD Microwave 장치 탑제용 작업기 개발(1)
김진현 ( J. H. Kim ),김기동 ( K. D. Kim ),홍선희 ( S. H. Hong ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
생태계를 교란하는 외래종 식물은 가시박, 돼지풀, 단풍잎 돼지물, 미국쑥부쟁이, 도깨비가지, 가시상추 등이 있으며 우리나라의 전역에 서식되어 토종 식물을 위협하고 있는 실정이다. 외래종 식물은 씨앗으로 번식하는 일년초와 뿌리로 번식하는 다년초로 구별된다. 본 연구에서는 씨앗으로 번식하는 일련초의 경우 씨앗을 사멸하는 물리적인 방법이 가장 좋으나 아직 실용적으로 사용되는 방법은 미약한 실정이다. 본 연구에서는 QRD(Quadratic Residue Diffusor) Microwave 장치를 이용하여 일년생 외래종 씨앗을 사멸할 때, 장치를 탑제하고 동시에 장치 내부로 토양을 이송하는 자주형 사멸기를 개발하고자 하였다. 사멸기의 프레임의 구조는 궤도륜 외폭을 1392mm, 내부 휠 간격은 1032mm, 귀도륜 길이 1780mm, 높이 1350mm로 설계, 제작하였다. 엔진은 34ps의 수냉식 디젤엔진(자연흡기 DV12V)을 사용하였고, 구동에 사용될 동력을 17ps, 작업부에 사용할 동력을 17ps으로 배분하였다. 엔진의 컨트롤은 디젤 전용 엔진 컨트롤러와 엔진회전계(RPM Meter), Temp., 예열 및 시동장치 부착하였다. 유압 시스템은 유압펌프(2 Set, 11cc/rev)와 유압밸브(DC 12V Solenoid valve 2 Set/ 비상용 매뉴얼 레버혼용), 유압유 탱크(80 리터용 2 Set) Suction filter, Return filter, 유압전용 Radiator(엔진 전면 부착 방식)을 적용하였다. 사멸기의 토양 이송능력은 1차 실험결과 사멸기 주행속도를 0.35m/sec(14m/40sec), 토양의 파쇄기의 깊이와 회전수는 각각 100∼120mm, 700∼800rpm, 토양의 굴취 깊이는 100mm, 회전수는 700∼800rpm로 설정하였을 때, 이송용량은 2800㎤/s로 나타났다. 이송용량의 산출은 폭(cm)×깊이(cm)×속도(cm/s)×효율(0.5)×밀도률(0.3)=100×10×35×0.4×0.2=2800㎤/s이었다. 이때 이송용량의 결정은 궁극적으로 QRD Microwave 장치의 사멸성능에 좌우되므로 현재 상태에서는 많은 량을 이송할 수 있도록 설계하고자 하였다. 이송용량은 사멸기의 주행속도에 따라 달라지므로 2차 실험에서는 주행속도를 0.2/sec(14m/70sec)로 수정하였다. 파쇄기 회전수 및 깊이는 350∼400rpm(경운기 180rpm, 트랙터 350rpm), 토양 깊이는 100∼120mm로 하여 파쇄기의 회전수를 약 50% 줄임에 따라 이송용량이 5600㎤/s까지 높였다. 이송용량의 산출은 폭(cm)×깊이(cm)×속도(cm/s)×효율(0.7)×밀도률(0.4)=100×10×20×0.7×0.4=5600㎤/s이었다. 이송벨트의 이송 속도는 1차와 2차 모두 10cm/sec로 고정하였다. 외래종 씨앗이 번식되는 현장은 토양이 지형에 따라 불균일하거나 자갈 등이 있을 수도 있어 일률적이지 않다. 그러나 씨앗이 대체로 표토인 100mm 이내에 대부분 생존하고 있어 토양을 파쇄하고 이송벨트로 이송하기 위해 중간에 굴취부분을 사용하였다. 1차 실험의 결과에서는 파쇄부와 굴취부의 의 회전속도와 주행부의 속도를 높인 결과 이송용량을 2800㎤/s로 나타났다. 그러나 QRD Microwave의 사멸 능력에 따라 토양의 량을 높일 필요가 있어 2차 실험에서는 주행속도와 파쇄부의 회전속도, 굴취부의 회전속도를 조절하여 최대 5600㎤/s까지 높일 수 있었다. 향후 연구에서는 토양의 흩어짐을 줄일 수 있는 작업기의 보조 장치 및 이송능력의 안정화를 위해 장치의 수정과 개선이 요구되었다. 1. 限部淳一郞. 振動切削. 基礎と應用. 實敎. 1979. (In Japan) 2. Hong J. P. 2018. 기계설계 이론과 실제. 교보문고. (In Korean) 2. Kim K. W., K. D. Kim, Y. M. Koo and K. J. Park. 2009. 농업기계설계. 문운당. (In Korean) 3. Jang D. I. 2010. 농업기계설계Ⅱ. 도서출판 씨아이알. (In Korean)
알파술폰 고급지방산 폴리에틸렌글리콘 에스테르류의 계면물성
김진현,연영흠,윤영균,남기대 ( J . H . Kim,Y . H . Yeon,Y . G . Yun,K . D . Nam ) 한국유화학회 1998 한국응용과학기술학회지 Vol.15 No.2
N/A All the surface activities including surface tension, foaming power, foam stability, emulsifying power, dispersion effect, and detergency were measured and critical micelle concentration(cmc) was evaluated in dilute aqueous solution. The cmc evaluated by the Ring method was 10^-3∼10^-4mol/L in case of monoesters, and 10^-3∼5.0×10^-5mol/L in case of diesters, respectively. Surface tension of the aqueous solution was decreased to 45∼50dyne/㎝, showing the tendency that the ability of lowering the surface tension was dependent on increasing of carbon atom number in alkyl chain. Foaming power of all the monoesters was better than that of diesters. while foam stability of diesters was to the contrary. Emulsifying power of soybean oil or benzene was specially expected to be good for emulsifiers in industrial application fields. HLB values of monoesters and diesters evaluated by Griffin`s method were in the range of 8 to 12. Dispersion property of ferric oxide was stable in the range of 4.5×10^-5∼5.0×10^-4mol/L in case of monoesters, and 10^-5∼10^-4mol/L in case of diesters.
김진현 ( J. H. Kim ),김태욱 ( T. W. Kim ),김설하 ( S. H. Kim ),이황규 ( W. K. Lee ),엄덕호 ( D. H. Um ),이상훈 ( S. H. Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
최근 이상기후로 인한 가뭄의 빈도가 증가되고 피해면적도 따라서 증가되고 있다. 한 예로 (‘18)6월 강수량은 57.1mm인데 비해 증발량은 151.8mm로 커짐에 따라 소규모 밭작물의 경우 용수 공급과 소비가 매우 불균일하였다. 따라서 밭작물의 피해면적은 매년 증가되어 (’18)18.4천ha에 이르고 콩의 경우 수확량은 30%가 감소되었다. 뿐만 아니라 누적강우량도 2015년에는 61%로 줄어들어 밭작물의 용수절감 기술의 개발은 시급한 실정이다. 지금까지 용수공급은 지표면 관수가 주류였으나 최근에는 물부족에 대한 대응으로 지중관수의 필요성이 크게 증가되고 있다. 지중관수는 스프링클러 대비 28% 용수가 절감되고 관개노력비도 30%가 경감되는 것으로 알려져 있다. 그러나 용수공급에 있어서 토양 내부의 수분이동에 대한 관련연구가 부족하여 단위 시간당 적정 용수량 공급의 기초적인 자료가 미비한 실정이다. 본 연구에서는 2가지의 토양을 기준으로 지중관수 방법에 의한 토양의 수분이동에 대한 확산연구를 수행하였다. 지중관수를 통한 지중의 수분양상을 파악하기 위해 구성한 실험장치는 Main line에 연결된 3개의 지관(Lateral line)은 각각 간격을 1.5m로 설치하였다. 각 Line에는 1m간격으로 2L/H, 4L/H, 8L/H의 Botton type 관수기를 5개 꽂았다. 그리고 각 관수기별로 지중 아래 30cm위치에 세관을 설치하여 수분이 Drip되도록 장치를 구성하였다. 이와 같이 지중에 수분을 공급하는 실험은 토층의 손상이 가지 않도록 장치를 구성하는 것이 매우 중요하다. 만약 토층이 흐트러지면 습윤 양상은 크게 달라지고 정확한 수분의 이동을 파악하기 어렵다. 따라서 토양의 입도구성이나 유기물 등의 물리성도 수분의 확산에 큰 영향을 주지만 무엇보다 토층이 교란될 경우에는 근원적으로 토양내부의 수분 이동이 매우 불규칙하게 된다. 본 연구에서는 실험조건이 제한된 토양 즉, Soil bin 또는 온실에서 시험함으로서 실제 노지의 토양과 차이가 발생될 가능성이 있다.
김진현 ( J. H. Kim ),김태욱 ( T. W. Kim ),김설하 ( S. H. Kim ),이황규 ( W. K. Lee ),엄덕호 ( D. H. Um ),이상훈 ( S. H. Lee ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
지중관수의 근본적인 목적은 용수를 절감하고 수분이 작물의 뿌리에 충분히 공급하기 위함이다. 그러나 지중관수를 통하여 뿌리가 수분을 충분히 공급받았는지에 대해서는 토양을 파서 수분을 확인하기 전에는 알 수가 없다. 그래서 농민들은 비록 관수효율이 낮아도 지표면에 흥건히 공급하는 경향이 있다. 지표면 관수는 증발로 인해 약 30~40%의 수분이 소실되고 지표면 이외의 세근이 몰려있는 근권까지 공급하려면 더 많은 용수를 공급해야 가능하다. 지중관수는 여러 연구에서 용수의 절감과 수확의 증대 부분은 확인이 되었다. 그러나 동일한 용수를 공급하더라도 용수의 효율을 높이기 위해 단위시간당 얼마의 량을 공급하는 것이 적절한지에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 주된 이유는 토양의 물리성에 따라 표준화가 불가능하고 관수의 공급 방법과 데이터의 수집 등에서 오차가 늘 발생할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 미사질양토와 사질토에서 지중 30cm 내부에 4000cc를 2L/H, 4L/H, 8L/H의 Botton type 관수기를 통하여 공급하였을 때, 작물생육에 적용하기 가장 유리한 것은 2L/H라는 것을 확인하였다. 따라서 2L/H의 관수기에서 4000cc 이상 공급할 경우를 예측하여 재배작물(콩)의 생육시기별 근권에 가장 적합한 용수의 공급방법을 설계하였다. 콩의 생육시기는 뿌리가 수직으로 30~40cm 정도 성장하는 크기를 중심으로 설정하였다. 따라서 파종후 10일, 20일, 30일의 근권에 지중관수 용수의 공급을 설계하였다. 토양습윤 양상은 미사질양토와 사질토 모두 단위시간당 공급량이 작을수록 지표면 가까이 상승하므로 생육 초기와 중기까지 단위시간당 용수 공급량이 2L/H가 가장 유리하였다. 파종 후 10일에는 8000cc의 공급도 가능하였고, 20일에는 5000~6000cc, 30일 이후에는 4000cc의 용수가 공급되어도 충분할 것으로 판단되었다.
재료 압출 방식으로 성형된 고점성 식재료의 표면정밀도 향상
김진현(J. H. Kim),강상인(S. I. Kang),이인환(I. H. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
적층 제조 기술에 대한 관심이 높아지면서 다양한 재료를 적층 제조에 적용하려는 연구들이 이루어지고 있다. 고점성 재료를 사용하는 식품 적층 제조 분야는 재료에 따라 물성이 상이하기 때문에 각 재료의 압출 및 적층 특성을 파악하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구에 사용된 냉동 연육은 졸(Sol)의 형태로, 압출성형 된 후의 형상 유지력이 높기 때문에 3차원 모델 형상의 제작이 가능하다. 본 연구에서 식품의 적층 제조는 재료 압출 방식을 적용하였으며, 이때 중요한 것은 재료가 압출 성형된 상태이다. 식품 재료의 압출 성형에 영향을 주는 것은 노즐의 직경, 노즐의 이송 속도, 재료의 압출 유량, 노즐과 베드 사이의 거리이다. 이 조건들의 변화에 따라 압출된 재료의 단면 형상이 달라지게 된다. 압출되는 선의 단면이 이상적인 단면 형상을 보인다는 가정하에, 주어진 성형 조건에서의 선폭을 예측할 수 있었다. 예측한 선폭값과 실제 선폭값의 차이가 적을 때 3차원 모델이 성공적으로 적층되는 것을 확인했다. 이 조건 하에 성형된 모델은 보다 높은 표면정밀도를 가지는 경향을 보였다. 이를 통해 각 선폭별로 높은 표면정밀도를 가지도록 하는 성형 조건들을 구축할 수 있었다.