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        연동온실 곡부 제설장치의 설계인자 도출을 위한 실험적 연구

        송호성,김유용,윤남규,임성윤,Song, Hosung,Kim, Yu Yong,Yun, Nam Kyu,Lim, Seong Yoon 한국농공학회 2015 한국농공학회논문집 Vol.57 No.6

        This paper presents overall procedure by experimental study in order to deriving design factors of snow removal machine on roof of multi-span greenhouse. For the purpose of the testing, the scale model of the machine was made in the form to drive above the monorail. The test was performed in order to calculating friction coefficient of the machine and shear coefficient between sliced horizontal section of snow at constant temperature and humidity room in National Academic of Agricultural Science. As a result of the laboratory test, shear coefficient between sliced horizontal section of snow were calculated 1.60~2.37. Further investigation, we will study to derive the relationship between the real and scaled model through the field test.

      • 단동 비닐하우스 적설하중 재하실험

        송호성 ( Hosung Song ),김유용 ( Yu-yong Kim ),어재원 ( Jae-won Eu ),유석철 ( Seok-cheol Yu ),임성윤 ( Seong-yoon Lim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

        비닐하우스에 작용하는 적설하중은 온실구조설계기준과 건축구조기준 등에서 눈의 평균단위중량, 기본적 설심, 노출계수 및 지붕경사도계수 등을 사용하여 정하고 있으나, 이를 실제 적용하기 위한 실험이나 해석은 그 방법이 구체적으로 정립되어 있지 않다. 기존의 연구들을 살펴보면 비닐하우스에 하중을 재하하는 실험의 대부분이 서까래나 도리의 하단에 와이어를 이용하여 적설하중에 상당하는 추를 매다는 방식을 사용하였으며, 최근에는 용기를 제작하여 물을 채워 하중을 재하하는 방식도 사용되었다. 이는 실제 적설하중이 비닐하우스의 지붕면에 분포하중으로 작용하는 것을 집중하중으로 환산해야 하는 번거로움이 있다. 또한 하중 지점의 수가 적으면 하중을 과소평가할 우려가 있고, 지점을 늘리는 것은 공간의 제약과 작업의 어려움으로 하중을 설치하는 지점 사이에서의 시간 차가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 비닐하우스의 상부에 적설하중을 분포하중으로 재현하기 위한 방법을 개발하였으며, 그 결과를 유한요소해석과 비교하였다. 적설하중 재하실험을 위한 모델은 원예특작시설 내재해형 규격의 단동 비닐하우스의 실제 단면과 동일하게 하였으며, 도리방향의 길이를 3 m로 제작하였다. 적설하중은 기본 적설심 300 mm, 평균단위중량 1 N/㎡/㎜, 노출계수 1로 산정하였으며, 측고부터 동고까지를 6등분하여 지붕경사에 따라 경사도계수를 다르게 적용하여, 지붕에서 차지하는 면적은 동일하나 무게가 다른 하중판을 12개씩 3세트 제작하였다. 12개의 하중판을 연결하여 지붕 위에 내려놓는 방식으로 3회에 걸쳐 재하를 하였으며, 각 도리의 수직변위를 실험과 동일하게 지붕면을 등분하여 하중을 재하하는 구조해석 결과와 비교하였다. 지붕에서의 최대 수직변위는 실험에서 129.4 mm로 나타났으며, 해석의 경우 프로그램에 따라 127~138 mm 정도로 약 2~7%의 차이를 보이며 비슷한 수준으로 나타났다. 적설하중 재하실험과 구조해석 결과의 유사성을 확인하였으며, 추후 변형 형상 등의 분석을 통해 원예특작시설의 구조안정성 평가를 위한 구조해석 표준화의 기초자료로 활용하고자 한다.

      • 볼트 체결부를 갖는 2주식 트랙터 보호구조물의 유한요소해석 연구

        송호성 ( Hosung Song ),김유용 ( Yu-yong Kim ),임성윤 ( Seong-yoon Lim ),유석철 ( Seok-cheol Yu ),임재삼 ( Jae-sam Lim ),김현진 ( Hyun Jin Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2

        농업용 트랙터 전도 보호구조물은 전도와 추락 등 트랙터 안전사고로부터 운전자를 보호하기 위한 안전장치이다. 우리나라를 포함한 OECD(경제협력개발기구) 국가들은 트랙터 사고로부터 운전자를 보호하기 위해 OECD 농림업용 트랙터 보호구조물 표준코드에 따라 인증 받은 보호구조물의 장착을 요구하고 있다. OECD 표준코드를 준용하여 시험을 실시하는 경우 비용과 시간이 많이 소모되므로 OECD는 유한요소해석을 통한 보호구조물 안전도 평가 도입에 대하여 논의를 실시하고 있다. 캐빈 및 4주식 보호구조물과 달리 2주식 보호구조물은 주요 부재와 브라켓 등이 볼트 체결과 용접으로 결합된 하나의 복합체로 이루어진다. 특히 볼트 결합부는 보호구조물 전체의 거동에 큰 영향을 미치므로 구속조건 사용 시 주의가 필요하다. 그런데 2주식 보호구조물을 해석할 때 해석시간, 수렴성 등을 고려하여 볼트 결합부에 강체구속조건(Rigid body element)을 사용하고 있다. 강제구속조건을 사용하는 경우 실제 볼트 결합보다 과도한 강성으로 인하여 보호구조물의 거동을 정확히 예측하지 못하고 있다. 본 연구는 2주식 트랙터 보호구조물의 정확한 거동을 예측하기 위해 볼트 결합부를 강체구속조건 외에 볼트 재질의 선형 및 비선형 구분, 강체구속조건에서 회전변위 가능, 볼트 3D Solid 모델링 등 여러 방법으로 유한요소해석을 수행하고 물리적 시험결과와 비교하였다. 해석결과 볼트의 재질을 선형이 아닌 비선형으로 설정했을 때 하중-변위곡선의 기울기가 약간 개선되는 효과를 가져왔고, 볼트를 강제구속조건으로 처리하지 않고 Solid 모델을 사용하였을 때 실물시험 결과에 더 근접하는 것으로 나타났다.

      • 단동 비닐하우스 적설하중 재하실험과 구조해석 비교

        송호성 ( Hosung Song ),김유용 ( Yu-yong Kim ),유석철 ( Seok-cheol Yu ),임성윤 ( Seong-yoon Lim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1

        기상재해로 인한 농업시설 피해를 줄이기 위해 농촌진흥청은 2007년에 비닐하우스와 인삼재배시설에 대한 원예특작시설 내재해형 규격 40종을 고시하였으며, 이후 새로운 규격들이 추가되어 2021년 기준 총 102종의 원예특작시설 내재해형 규격이 등록되어 있다. 원예특작시설 모델을 내재해형 규격으로 인정받기 위해서는 구조기술사의 구조 안전성 검토가 필요하나, 구조 안전성 평가를 위한 구조해석에 필요한 하중 산출, 구속조건 및 하중조건 등에 대한 표준화된 방법이 없는 실정이다. 본 연구에서는 적설하중에 대한 구조해석 표준 방법의 개발을 위해 실물 크기 온실 모델의 상부에 적설하중에 상당하는 분포하중을 재하하고 그 결과를 구조해석과 비교하였다. 적설하중 재하실험을 위해 원예특작시설 내재해형 규격의 단동 비닐하우스(10-단동-5형)의 실제 단면과 동일하게 설치하였고, 실험장 여건을 고려하여 가로대 방향의 길이를 3 m로 제작하였다. 적설하중은 기본 적설심 300 mm, 평균단위중량 1 N/㎡/㎜, 노출계수 1로 산정하였다. 지붕의 경사가 연속적으로 변화하는 것을 고려하기 위해, 측고에서 동고에 이르기까지 임의의 구간으로 나누어 지붕 투영 면적은 동일하나 무게가 다른 하중판을 제작하였다. 기존의 연구들이 아래쪽에 하중을 매다는 것과 달리, 하중판을 지붕 위에 내려놓는 방식으로 재하실험을 실시하였다. 그리고 ABAQUS 등 3개의 상용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 실험과 같은 모델에 같은 방식으로 하중을 재하하는 구조해석을 실시하였다. 결과를 살펴보면 지붕에서의 최대 수직 변위는 실험에서 약 121 mm로 나타났으며, 구조해석의 경우 프로그램에 따라 127~137 mm 정도로 약 4.7~11.7%의 차이를 보이며 비슷한 수준으로 나타났다. 적설하중 재하실험과 구조해석 결과의 유사성을 확인하였으며, 추후 원예특작시설의 구조안정성 평가를 위한 구조해석 표준화의 기초자료로 활용하고자 한다.

      • 농림업용 트랙터 2주식 보호구조물 유한요소해석의 정확도 향상 연구

        송호성 ( Hosung Song ),김유용 ( Yu-yong Kim ),유석철 ( Seok-cheol Yu ),임성윤 ( Seong-yoon Lim ),임재삼 ( Jae-sam Lim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

        트랙터를 이용하는 농업인은 비탈길과 같은 작업 환경에서 전도 사고 발생 위험에 항상 노출되어 있어 트랙터 사고로부터 운전자 보호를 위해 보호구조물(Roll-over protective structure)을 장착하고 있다. 보호구조물의 충분한 강성확보를 위해 OECD 코드에 따른 물리적 인증 시험을 하고 있는데 비용과 시간이 많이 소모되어, 유한요소해석을 이용한 가상시험의 도입이 요구되고 있으며, 이에 대한 논의가 진행되고 있다. 본 연구는 유한요소해석을 이용한 가상시험을 통해 트랙터 전도 시 보호구조물의 거동을 예측함으로써, 국내 보호구조물 가상시험 방법의 표준화를 위한 기초 자료로 활용하고자 한다. 이를 위해 동일한 보호구조물에 대해 OECD의 시험 코드를 준용한 물리적 시험과 상용 유한요소해석 프로그램을 사용한 가상시험을 수행하였다. 유한요소해석 모델은 2주식 역U자형 보호구조물로써 접이식 형태이며, 보호구조물의 골조는 2D Shell 요소를 사용하고 재질의 물성은 모든 해석 조건 설정에 비선형을 적용하였다. 접이식 결합부의 볼트 물성은 선형과 비선형으로 구분하여 다르게 적용하였고 볼트 비선형 모델은 다시 1D Beam 요소와 3D Solid로 구분하였다. 해석과정은 OECD 코드와 동일하게 순차 해석으로 진행하였으며, 각 해석단계에서 가해지는 하중을 제거한 뒤 다음 단계의 해석을 진행하였다. 최대 변위까지 하중에 대하여 유한요소해석으로 얻어진 가상시험 결과와 물리적 시험 결과를 상관분석 하였다. 볼트 선형 모델의 경우 물리적 시험 결과와는 하중-변위 관계가 크게 다른 양상을 보였으며, 볼트 비선형 모델은 물리적 시험 결과에 대한 1D Beam 요소와 3D Solid의 상관계수가 각각 0.945와 0.985로 나타났다. 이 결과를 통해 유한요소해석 시 볼트 체결에 대한 간략화된 요소를 사용하는 것보다 실물과 비슷한 형태로 구현하는 것이 물리적 시험과 더 비슷한 결과를 나타내는 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 표준화된 트랙터 보호구조물 가상시험 방법을 도출하는 데 필요한 재료 물성 적용, 유한요소 모델링, 및 결합부 해석 조건 등의 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

      • 풍동실험을 통한 배과원 방충망의 풍하중 평가

        송호성 ( Hosung Song ),유석철 ( Seokcheol Yu ),김석진 ( Seokjin Kim ),김유용 ( Yuyong Kim ),임성윤 ( Seongyoon Lim ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

        배를 재배하는 경우 병해충의 방제와 과실의 빛깔을 좋게 하여 품질을 향상시킴과 동시에 농약 등으로 오염되는 것을 방지하기 위한 목적으로 봉지씌우기가 실시되고 있다. 또한 수출 시 검역에 있어서 문제가 되는 병해충의 방제를 위해서라도 꼭 필요한 작업이나, 농촌의 고령화 등으로 농촌 노동력이 부족하여 봉지를 씌우는 일이 점점 어려워지고 있는 실정이다. 우리나라의 배 생산과정 중 봉지씌우기의 노동시간은 10a당 28시간으로 전과정 노동시간 176시간의 15.9%에 해당하며, 이는 제초·방제(29.3 hr/10a)와 수확(29.1 hr/10a) 등과 거의 비슷한 수준이다. 이러한 봉지씌우기 작업이 개선되면 노동력의 절감은 물론 가격 경쟁력 향상에도 크게 기여할 수 있을 것으로 보인다. 배의 무봉지 재배 시에는 병해충의 피해가 가장 큰 문제이나 이는 방충망을 설치함으로써 방제가 가능하다는 기존의 연구들이 있다. 최근 대설과 태풍 등 이상기상에 의한 피해가 빈번하게 발생하고 있기 때문에, 내재해 농업시설이 되기 위해서는 적설과 바람에 대한 하중이 고려되어 설계되어야 한다. 그러나 배 과원 방충망은 겨울철에 천장을 개방하여 적설하중은 고려하지 않아도 되므로, 망 시설에서는 자중을 제외하면 풍하중만을 산정하면 된다. 본 연구에서는 배 과원 망시설 설계의 기초자료로써 활용하고자, 국립농업과학원 농업공학부 경계층풍동에서의 실험을 통해 방충망에 걸리는 풍하중을 측정하였다. 방충망의 격자크기는 4 mm이며, 수풍면적을 1 ㎡로 고정하여 풍속 6~16 m/s까지 변경해가며 풍하중을 측정하였다. 실험결과 방충망에 걸리는 풍하중은 그림 2와 같이 풍속의 제곱에 비례하는 것으로 나타났으며, 실험체의 수풍면적 변화에 따른 풍하중 측정 등 추가적인 실험을 실시함으로써 방충망의 풍하중 특성을 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

      • 경과년에 따른 비닐하우스 서까래 파이프 인장 강도 변화

        송호성 ( Hosung Song ),임성윤 ( Seong-yoon Lim ),류희룡 ( Hee-ryong Ryu ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

        비닐하우스의 골조를 구성하는 파이프는 부식을 방지할 목적으로 아연도강관을 사용한다. 그러나 시간이 지남에 따라 아연도금량 감소와 여러 외부 환경인자 등에 의하여 부식이나 침식이 진행되어, 외관상 녹이 생기고 강도와 연신율 등이 감소하게 된다. 이는 비닐하우스 전체의 내구성을 저하시키는 요인으로 작용하게 되는데, 이를 평가하기 위한 방법이나 기준은 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 농업시설의 내구성을 평가하기 위한 방법의 하나로 각기 다른 경과년수를 갖는 비닐하우스로부터 채취한 서까래 파이프의 인장 시험을 실시하였다. 인장 시험에 사용된 서까래 파이프는 (구)시설원예시험장에 설치되어 있는 비닐하우스에서 경과년별로 채취하였으며, 지중매설부와 지상노출부로 구분하여 시편을 제작하였다. 인장 실험 결과 서까래 파이프의 경과년이 오래될수록 시편의 인장 강도는 작아지는 경향을 보이고 있으나, 파단연신율은 경과년과 연관성을 찾아보기 어려운 것으로 나타났다. 그리고 동일한 경과년을 갖는 서까래 파이프 시편에서 지중매설부의 인장 강도와 파단연신율이 지상노출부에 비해 대체로 작게 측정되었으며, 경과년이 증가할수록 인장 강도의 감소폭이 커지는 경향을 보이는 것으로 나타났다.

      • KCI등재

        플랩이 있는 공동 부근에서의 유동특성 해석

        송호성(Hosung Song),박준홍(Junhong Park),송시몬(Simon Song) 대한기계학회 2008 大韓機械學會論文集B Vol.32 No.9

        For a high speed train driving at 300 km/h, aero-acoustic noise is a dominant component among various noise sources. The aeroacoustic noise is mainly due to inter-coach spacings because discontinuities in the train surface significantly disturb turbulent flows. This often leads to the uncomfortableness of passengers. Interestingly, the aero-acoustic noise reduces with decreasing the mud-flap spacing of the inter-couch spacing. We perform numerical simulations to investigate flow characteristics around the inter-coach spacing. We model the inter-coach spacing as a simple 2-D cavity with flaps, and calculate the velocity and pressure field using two equation turbulence models, varying the flap spacing. The results show that a wider flap spacing develops a higher inflection point in mean velocity profiles over the cavity. It is likely that large eddies generated near the inflection point persist longer in the downstream since they are less affected by the wall. This probably induces the more aero-acoustic noises. The wider spacing also results in the larger pressure difference between the inside and outside of the cavity. This is also responsible for the increased noise since the large difference would cause a strong flow oscillations in and out of the cavity.

      • 비닐하우스 조리개의 미끄럼 및 인장 강도 분석

        송호성 ( Hosung Song ),임성윤 ( Seong-yun Lim ),윤남규 ( Nam-kyu Yun ),염성현 ( Sunghyun Yum ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

        국가재난정보센터의 재난통계에 따르면 2005년부터 2014년까지 대설과 강풍으로 인한 비닐하우스의 피해면적은 2585 ha, 총 피해액은 1913억 원에 달한다. 비닐하우스가 구조적인 성능을 만족하기 위해서는 교차부의 결합력이 중요한 역할을 하게 된다. 그런데 비닐하우스 골조의 주를 이루는 서까래의 경우 주로 원형강관을 이용하기 때문에 그 접합방식이 각형강관에 비해 어렵고, 취약한 접합방식으로 인해 대설이나 강풍 등에 저항하는 구조성능을 확보하지 못하는 경우가 많다. 최근 비닐하우스 등 온실은 시공에 있어서의 경제성, 작물 생산성 향상 및 온실 자체의 내구성 증대를 목적으로 더 넓고 높은 장경간의 구조시스템으로 개발되고 있다. 그러나 비닐하우스 경간의 장대화는 필연적으로 부재의 크기나 길이의 증가를 수반하며, 적설하중이나 풍하중으로 인해 접합부의 응력 또한 증가하게 된다. 비닐하우스 교차결합부에 주로 사용되는 조리개는 전체 온실구조의 강도적인 측면에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 또한 결속조리개는 특성상 많은 양이 사용되기 때문에 조립과 해체 등 시공의 용이성과 설계하중에 충분히 저항할 수 있는 소요강도의 확보뿐만 아니라 경제적인 측면도 함께 고려되어야 한다. 본 연구에서는 기존의 파이프 결속조리개에 대한 인장 및 미끄럼 실험을 수행한 결과들을 분석하여, 조리개의 종류나 형상 등이 인장 및 미끄럼 하중에 저항할 수 있는 강도와의 관계 및 특성 등을 비교하였다.

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