그물망을 이용한 서리 저감 효과 구명

유석철(Seok cheol Yu),김유용(Yu yong Kim),임성윤(Seong yoon Lim),송호성(Ho sung Song) (사)한국생물환경조절학회 2020 생물환경조절학회지 Vol.29 No.4

본 연구에서는 서리의 피해 저감을 위하여 과수 무봉지 재배를 목적으로 사용하고 있는 그물망을 이용하고자, 서리의 양을 관측하는 장치를 대조구와 시험구에 설치하여 그 비교를 통해 서리 저감 효과를 구명하였다. 시험 결과 실제 서리가 관측된 날을 기준으로 시험구에서 37%에서 59%까지 저감 효과를 확인할 수 있었다. 또한 서리의 양을 자동으로 관측하는 장치를 개발하고 풍동실험을 통해 서리 측정 장치의 방풍함 높이를 30 cm로 결정하였다. 이러한 연구 결과는 그물망 설치함으로써 과수 개화기에 서리 피해를 저감할 수 있을 것으로 판단되며, 그물망의 농업적 이용에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. This study was carried out to investigate reduction of the frost damage using the mesh net used for the purpose of non-bagged cultivation. A device measuring the weight of frost was developed and installed in both the control and the experimental, and the effect of frost reduction was evaluated with their weights. As a result, weight of frost in the control was reduced from 37% to 59% with mesh net on the day the frost was observed. In addition, the device for automatically observing the amount of frost was developed and the height of the windbreak of the frost measuring device was determined to be 30 cm through wind tunnel experiment. The results of this study are expected to reduce frost damage during the flowering season of fruit trees by installing mesh net and it is expected to be used as basic data for agricultural use of mesh net.

동작추적 방식 이용한 경운기 시뮬레이터 연구

김유용 ( Yu Yong ),노재승 ( Jae Seung Noh ),이정민 ( Jeong Min Lee ),유석철 ( Seok Cheol Yu ),홍순중 ( Sun Jung Hong ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

시뮬레이터는 항공기, 자동차 분야에서 조종 및 운전교육을 위해 많이 개발되었으며, 농업분야에서는 트랙터 안전교육을 위한 시뮬레이터가 개발되어 운영되고 있다. 현실감 높이기 위해 최근 HMD (Head Mounted Display)를 이용한 시뮬레이터들이 개발되고 있으나 HMD를 착용하는 경우 앞을 볼 수 없어 운전조작 장치를 보고 조작할 수 있도록 크로마키를 이용한 경운기 운전교육 시뮬레이터가 개발되었다. 그러나 크로마키를 이용한 방식은 시스템이 복잡하므로 동작추적 방식을 이용한 시뮬레이터를 개발하기 위해 수행되었다. Unity 3D 5.6 버전에 호환 가능하며 동작 추적 기능이 있는 HMD (Vive, HTC, Taiwan)가 영상출력장치로 사용되었다. 동작 추적은 물체의 움직임을 추적하여 컴퓨터에 저장된 디지털 물체의 움직임과 추적된 물체의 움직임을 일치시키는 것이다. 동작 추적을 위해 2개의 베이스 스테이션을 설치하였다. 센서 좌표는 이고, 센서로부터 대상물체까지 좌표는 대상물체 좌표는 이다. 또한 센서의 회전변환 행렬은 이고, 센서 위치에 대한 대상물체의 회전변환 행렬은 최종 대상물체의 회전 행렬은 이다. 아래의 식에 따라 경운기 운전조작 장치와 손 위치를 추적하여 저장된 디지털 운전조작 장치와 손 움직임을 일치시켜 운전자가 가상공간의 운전조작 장치와 손을 보고 조작할 수 있도록 하였다. 따라서 본 연구에서 개발된 동작추적 방식은 HMD를 착용한 상태에서 경운기 모의 운전조작 장치를 조작할 수 있으므로 경운기 운전교육 시뮬레이터에 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

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.

농업용 트랙터 보호구조물 유한요소해석

송호성 ( Hosung Song ),김유용 ( Yu-yong Kim ),임성윤 ( Seong-yoon Lim ),유석철 ( Seok-cheol Yu ),임재삼 ( Jae-sam Lim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

2017년도 농업기계 관련 농업인 손상 실태 조사결과, 전체 농업기계 사고의 16.1%가 트랙터 사고로 경운기(44%)에 이어 두 번째로 높다. 트랙터 사고 중 43.3%는 전도와 추락이 차지하고 있는데, 운전자를 보호하기 위하여 국내뿐만 아니라 세계의 많은 나라에서 보호구조물 장착을 요구하고 있다. 보호구조물은 운전자를 보호하기 위해 매우 중요한 안전장치이기 때문에, 실물 실험을 통해 안전성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 그러나 실험용 보호구조물의 제작은 시간과 비용 등이 요구되기 때문에, OECD 농림업용 트랙터 표준코드는 유한요소해석을 통한 가상시험방법에 대한 논의를 시작하고 있다. 본 연구는 농업용 트랙터 보호구조물 재료에 대한 인장시험 결과를 기반으로 OECD 보호구조물 Code의 시험방법에 따라 유한요소해석을 수행하였다. 보호구조물 유한요소해석 결과, 동일한 재료에 대한 제조사나 생산로트의 차이로 인한 물성치 차이는 해석 결과에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 하지만, 보호구조물 실물 시험과 구조해석 결과를 비교해보면 대체적으로 시험결과에 비해 해석결과의 변형량이 적게 나오는 경향을 보였다. 이는 보호구조물 시험이 단방향의 1회성 하중 재하가 아닌 전방, 측방 및 후방 등에 대하여 하중 재하와 제거를 반복적으로 수행하는데, 재료의 단방향 인장시험 결과만을 이용하여 보호구조물 구조해석을 수행하는 경우에는 재료의 경화, 피로 및 파괴 등의 경향이 반영되지 않아 발생한 결과로 판단된다. 따라서 OECD의 보호구조물 시험을 유한요소해석으로 대체하려면 향후 하중재하 방법, 지점부와 접합부등의 체결 방법이 실질적인 모사가 이루어지도록 세부적인 검토가 필요하다.

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.

폐비닐을 이용한 재생플라스틱구조재의 굽힘강도 특성

임성윤 ( Seong-yoon Lim ),김유용 ( Yu-yong Kim ),유석철 ( Seok-cheol Yu ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

2021년 9월 현재 원예특작시설 내재해 고시(농림축산식품부 고시 제2019-44호)에 등록된 인삼재배사는 목재 15종, 철재 5종으로 총 20종이 있다. 목재 15종의 인삼재배사의 경우 국내에서 생산되는 낙엽송과 외국에서 수입되는 아쿠송이 대부분을 이루고 있다. 그러나 낙엽송의 경우 생산이 거의 않되히고 있으며 수입 아크송의 경우 외래 병충해 발생의 이유로 인하여 수입도 잘 되고 있지 않은 실정이다. 따라서 목재를 대체하기 위한 구조재를 구하고 있는 실정이다. 영농 폐비닐 발생량은 2017년 약 314,420톤에서 2018년 약 318,775톤으로 내년 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 자원 재순환 측면과 목재를 대신할 수 있는 폐비닐을 이용한 재생플라스틱 구조재에 대하여 굽힘강도 실험을 실시하였다. 굽힘시험은 KS B 0804으로 실시하였으며, 굽힘시헝을 위한 받침 사이의 거리는 17cm, 시험편의 길이는 30cm, 심봉의 지름는 5cm로 설정하여 실험을 실시하였다. 또한 하중 제어방식을 변위제어 방식을 채택하였으며, 재하속도를 5mm/min로 하였다. 시험편은 초기에 만들어진 상태와 3개월이 지난 현장에 채취한 상태 두 가지의 재료를 비교하였다. 또한 지상부와 토양에 매립된 부분의 두 경우에 대하여도 비교를 하였다. 초기에 만들어진 시험편의 굽힘강도는 약 6,900N으로 나타났으며 3개월이 지난 후 현장에서 채취한 시험편의 경우는 지상부 6,600N, 토양 매립부 6,500N으로 나타났다. 본 연구는 차후 3년 간 3개월 간격으로 현장 시험편 채취하여 경과일에 따른 폐비닐을 이용한 재생 플라스의 굽힘강도를 분석하여 목재를 대용할 수 있는 인삼 재배사의 구조재로서의 적용성을 판단하는데 기초자료로 활용하고자 한다.

보조계면활성제 첨가에 따른 잘토프로펜을 함유한 PLGA 미립구의 생체외 방출 거동

강길선(Gil Son Khang),엄신(Shin Eom),유석철(Seok Cheol Yoo),김용기(Young Ki Kim),이영현(Young Hyun Lee),이은용(Eun Young Lee),유현(Hyeon Yu),이동원(Dong Won Lee) 한국고분자학회 2010 폴리머 Vol.34 No.4

노외기계시스템 분야 : P1-33 ; 농업기계의 위험도 평가방법 선정

김병갑 ( Byoung Gap Kim ),염성현 ( Sung Hyun Yum ),김유용 ( Yu Yong Kim ),윤남규 ( Nam Kyu Yun ),신승엽 ( Seung Yeoub Shin ),유석철 ( Seok Cheol You ) 한국농업기계학회 2015 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.20 No.1