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        • KCI등재

          서울의 상업용 부동산 시장에서 자본환원율을 이용한 시장 효율성과 CAPM의 검증

          박종권,이재수,전재범,Park, Jongkwon,Lee, Jaesu,Jun, Jaebum 한국건설관리학회 2017 한국건설관리학회 논문집 Vol.18 No.1

          본 연구는 서울의 상업용 부동산인 오피스 빌딩 및 소매용 부동산 자산을 대상으로 체계적 위험과 자본환원율 간의 관계를 실증분석함으로써 시장의 효율성과 CAPM의 적용여부를 검증하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 투자의 위험을 수반하는 자본자산의 기대수익률 결정이론인 자본자산가격결정모형(CAPM)을 토대로 서울의 3대 오피스 빌딩 시장인 강남권, 여의도 마포권, 도심권 그리고 기타권역과 소매용 부동산의 3대 시장인 강남권, 신촌 마포권, 도심권 그리고 기타 권역에 대하여, 시장포트폴리오인 증권시장선과 권역별 초과자본환원율로 산정된 증권특성선을 비교 및 분석하였으며 그 결과, 오피스 빌딩 시장에서 GBD 권역을 제외한 나머지 권역들(YBD 권역, CBD 권역 그리고 기타 권역), 소매용 부동산 시장에서는 SBD 권역 및 CBD 권역에서 체계적 위험이 증가할수록 분기초과자본환원율이 감소하여 시장이 효율적이지 않음을 알 수 있었다. 이와 함께, 오피스 빌딩 시장의 4개 권역(강남권의 GBD 권역, 마포 여의도권의 YBD 권역, 도심권의 CBD 권역, 그리고 기타 권역)과 소매용 부동산 시장의 4개 권역(강남권의 GBD 권역, 마포 신촌권의 SBD권역, 도심권의 CBD 권역, 그리고 기타 권역) 모두에서 CAPM이 성립하지 않음도 확인할 수 있었다. This paper is to understand the impact of systematic risk on capitalization rate at office building market and retail real estate market in Seoul and to see if CAPM(Capital Asset Pricing Model) is applicable. For this, this paper considers eight different office building and retail real estate markets in Seoul city area, called GBD, YBD, CBD, and Other Business District, and GBD, SBD, CBD, and Other Business District, to find out if there is any positive-linearity between systematic risk and capitalization rate for each business district not. Then, this paper tries to verify applicability of CAPM to four office building markets and four retail real estate markets with Black, Jensen, and Scholes(1972)'s statistical methodology. At last, the result shows that there is positive linearity between systematic risk and capitalization rate only GBD except Others(YBD, CBD, and other business district) in office building market. In addtion, SBD and CBD, they could be figured out that it is not efficient market because increasing systematic risk declines capitalization rate in retail real estate market. However, CAPM is not applicable in all office building(GBD, YBD, CBD, and other business district) and retail real estate markets(GBD, SBD, CBD, and other business district) in Seoul.

        • 라이다를 활용한 온실에서 작물 및 작업자 인식

          이성규 ( Sungkyu Lee ),이재수 ( Jaesu Lee ),김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Junghyun Baek ),임동혁 ( Donghyuk Lim ),김현종 ( Hyunjong Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

          기후 및 농업환경 변화로 안정적인 수확을 할 수 있는 온실재배가 확대되고 있다. 온실내 환경을 제어하기 위한 스마트팜 기술로서 생육 및 자동화에 관한 여러 연구가 진행되고 있다. 라이다(lidar)는 현재 자율주행 및 맵제작에 활용되고 있으며 농업환경에도 과수원 등 노지에서 사용되고 있다. 본 연구는 라이다를 이용하여, 온실에서 작물의 생장을 확인하고 작업자의 이동을 파악하여 온실 내에서 정밀하고 안정적인 농작업 수행을 지원하는 것을 목표로 하였다. 온실의 환경 및 작업자를 인식하기 위해 라이다(VLP-16/PUCK, Velodyne, San jose, USA)를 사용하였으며, 이용한 온실은 단동형 비닐하우스로 크기는 길이 72m, 폭 6.6m, 높이 3m이다. 온실에는 고설 재배베드(높이 87cm)가 4줄로 설치되어 있으며, 재배베드 위에 화분(높이 18cm)이 놓여 있다. 바닥에는 선반 사이마다 트레이가 놓여 있으며 트레이 위에 작업대(높이 93cm)는 거리 이동이 가능하다. 작업대 위에 라이다를 고정하고, 약 0.5m/s 속도를 유지하면서 영상인식을 수행하였다. 트레이는 3줄이 설치되어 있으며, 실험은 왼쪽줄, 중앙줄, 오른쪽줄 순서로 진행하였다. 작물을 정식하기 전에 1차 실험, 정식 후 2차 실험, 정식 10일 뒤 3차 실험을 진행하였다. 작업자 인식 실험은 온실 내에서 라이다로부터 1m, 5m, 10m, 50m 위치에서 실험하였다. 또한 라이다에서 수직거리 5m, 10m에서 이동하는 작업자를 측정하였다. 실험을 통해 온실 내 작업환경을 3차원 인식할 수 있음을 확인하였고, 작물을 라이다를 통해 인식함으로써 작물 위치 및 생장을 확인할 수 있었다. 작업자 인식 실험의 경우는 이동하는 형체에 대해 확인할 수 있었으나 차폐가 발생하였을 경우 인식하지 못하는 한계가 있었다. 이상의 결과로 라이다를 이용하여 작물 생장 측정이나, 사람의 작업을 인식하여 인공지능 등에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

        • 딸기 수확 자동화를 위한 레일형 로봇 시스템 연구

          이대현 ( Daehyun Lee ),임동혁 ( Donghyeok Im ),김국환 ( Gookhwan Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),홍영기 ( Younggi Hong ),김성기 ( Sungki Kim ),한새론 ( Saeron Han ),한길수 ( Kilsu Han ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

          국내 시설작물 재배면적은 1990년에 44,613 ha에 불과하였으나 웰빙과 신선채소에 대한 수요가증가에 따라 2013년에는 86,725 ha로 약 2배 증가하였다(통계청, 2013). 특히, 딸기의 경우 국내에서 재배되는 시설원예작물 중 생산액이 2위로 농가 소득 비중이 매우 높을 뿐만 아니라 수출량이 2011년 1926만달러, 2013년 2,856만달러로 급증하고 있어(한국농수산식품유통공사, 2014) 딸기재배에 대한 관심 및 생산량 향상 요구가 지속적으로 증가되고 있다. 이러한 환경 변화에 따라 공급량 확보를 위해 벤치 재배를 통한 작업 개선 등 작업효율 개선 등이 확대되고 있지만 노동력 부족 문제로 인해 자동화, 무인화 기술 보급이 절실히 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 딸기 생산성 향상을 위해 레일형 로봇 시스템을 구축하고 실내 성능평가가 가능한 딸기모형벤치를 구성하였으며, 성능평가를 실시하여 현장 적용성을 검토하였다. 이동형 딸기 수확용 로봇시스템은 벤치 간 설치된 레일 위 자율주행이 가능한 구동부와 좌, 우 벤치의 딸기 수확이 가능한 수확부로 구성되었으며, 수확부의 경우 딸기 위치 인식을 위한 CCD 카메라 및 레이저 센서와 3축 제어를 위한 모터 시스템으로 제작되어 었다. 영상처리는 이미지 필터링을 통해 노이즈를 제거한 후 완숙딸기의 HSV 히스토그램 분석을 통해 색상 영역을 검출하여 이치화(thresholding)를 수행되며, 자동 수확은 영상 획득, 이미지 프로세싱 및 딸기 영역 검출, 모터 시스템 제어를 통한 앤드이펙터 위치 제어, 딸기 수확 및 적재 순으로 제어되었다. 제어 결과 직선방향 축 이동은 약 300 mm/sec, 회전방향 축 이동은 약 180°/sec의 속도로 목표점으로 제어되었으며, 로봇시스템은 약 7 s/S의 속도로 자동 딸기 수확이 가능하였다. 본 시스템의 성능평가 결과 밴치 재배용 딸기의 인식 및 자동 수확이 안정적으로 가능하였으며, 향후 현장 시설 적용을 위해서는 기계학습 알고리즘 등의 적용을 통해 차폐 보정과 적재부 개선을 통한 실용성 향상이 필요할 것으로 판단된다.

        • KCI등재

          폐쇄형 식물공장내 태양광 파이버를 이용한 상추 재배효과

          이상규(Sanggyu Lee),이재수(Jaesu Lee),원진호(Jinho Won) (사)한국생물환경조절학회 2020 시설원예‧식물공장 Vol.29 No.2

          본 연구는 태양광 기반으로 인공광 병렬 광공급 시스템을 개발하고 상추 재배효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 태양광 기반으로 인공광원을 공급하는 장치는 광원 공급부, 전원공급부, 시스템 계측 및 제어부로 구성하였다. 광원공급부는 태양광 전송장치(광파이버)와 LED 램프(인공광)로 구성하였고, 태양광 전송장치는 광 전송률이 우수한 석영재질의 광섬유(Optical fiber)로 제작되었으며, 인공광은 LED 중 White 램프를 사용하였다. 전원 공급부는 누전 차단기, SMPS, LED 제어기 및 릴레이로 구성하였다. 시스템계측 및 제어부는 터치스크린과 지그비(ZigBee) 통신모듈, 광량센서로 구성하였다. 구성한 장치의 성능시험 결과 광량센서로 측정된 강도가 200μmol·m<SUP>-2</SUP>·s<SUP>-1</SUP> 이하가 되면 자동적으로 LED 램프가 작동되어 보광하는 것을 확인하였다. 또한 본 장치를 활용하여 상추를 재배한 결과, 엽장, 뿌리길이, 엽록소 함량 및 지하부 생 체중이 LED 처리보다 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 장치는 화석연료 고갈 등으로 전기 사용에 제한이 올 때 폐쇄형 식물공장 같은 시설에서 작물을 재배할 수 있을 것으로 판단된다. This study was conducted to the improvement of solar light-based artificial light supply system and effect of lettuce cultivation. The artificial light supply system was consisted of units such as light source, power, system measurement and controller. The light source supply was composed of a solar transmitter and an LED lamp. The power supply consisted of an leakage breaker, SMPS, LED controller and relay. The solar transmitter was made of a quartz optical fiber with optimal light transmission. Artificial light used white lamp among LEDs. System measurement and control consisted of touch screen, Zigbee communication module and light quantity sensor. The results of test confirmed that the LED light is automatically activated when the intensity measured by the light intensity sensor is 200 μmolm<SUP>-2</SUP>s<SUP>-1</SUP> or less. Moreover, the leaf length, root length, chlorophyll content and root fresh weight of optical fiber treatment was hight than LED lamp treatment. Therefore, it can be inferred that the energy-saving solar light collector device can be effective in the indoor lettuce production. However, the use of LED lamp is also recommended to assure the availability of sufficient sunlight in cloudy and rainy days.

        • 2차원 레이저 센서 데이터의 클러스터링 기법을 이용한 자율 주행 구간 및 선회 인식 방법 연구

          김국환 ( Gookhwan Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),한길수 ( Kilsu Han ),이현동 ( Hyundong Lee ),이상규 ( Sanggyu Lee ),홍영기 ( Youngki Hong ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

          자율주행 농기계를 구현하기 위해서 가장 중요한 것 중 하나는 주변의 환경을 인식하고 그 환경에 따라 문제 없이 이동하는 것과 작업 구간을 벗어 나지 않고 안정적으로 작업할 수 있도록 선회하는 메커니즘을 구현하는 것이다. 또한, 단순한 센싱 메커니즘과 저렴한 센서를 활용하여 제품의 단가를 줄이는 것 또한 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 2차원 레이저 센서만을 활용하여 데이터를 영상화한 후, 클러스터링 기법(clustering algorithm)을 이용하여 주행 구간을 결정하여 과수원 사이를 안정적으로 주행하면서 선회 구간을 인식, 판단하여 안정적으로 다음 작업열로 진입할 수 있는 방법에 대해 제안하였고 시험을 통해 검증하였다. 작물열 및 선회 구간 인식을 위해 자체 제작한 로봇 플랫폼을 사용하였고, 작물열, 장애물 및 선회 구간인식을 위해 로봇의 전, 후방에 이차원 레이저 거리 센서(SICK, LMS111모델)를 장착, 사용하였다. 작물의 위치 식별 시스템을 활용하여 로봇의 현재위치를 기준으로 나무의 정확한 위치를 결정하기 위해 K-평균 클러스터링 알고리즘(K-means clustering algorithm)을 사용하였는데, K-means 클러스터링 기법은 두 열의 작물열을 대표하는 둘 중 하나의 클러스터를 측정 지점으로 할당하는 방식으로 개별 작물들은 하나 이상의 레이저 센서로 측정되어 각 나무 주변으로 측정 지점에 대해 작은 클러스터를 구성하게 된다. 이때, 로봇의 현재 위치를 기반으로 작물 기준점 사이의 유클리디안 거리를 구하고, 그 거리가 작물간 간격의 0.75배보다 작으면 동일한 지점으로 간주하여 동일한 클러스터로 할당하였고, 유클리디안 거리가 0.75배보다 크면 새로운 클러스터로 할당하는 방식으로 작물열에 대한 클러스터를 구성하였다. 이런 방식으로 얻어진 클러스터들을 기반으로 선회 구간의 인식 방법에도 적용하였다. 선회 구간 인식에 있어 가장 중요한 것은 선회 구간에 도착하였을 때를 판단하는 것이다. 본 연구에서는 이미 레이저 센서로 작물열을 판단하기 위해 작물의 위치 정보를 클러스터 형태로 저장하였기 때문에 레이저 센서의 측정 범위와 작물열간 거리를 고려하면 한번의 스캔으로 측정 가능한 작물의 수를 계산할 수 있다. 이렇게 검출된 작물에 대한 클러스터의 수가 과수열의 누락을 고려하여 4회 연속 존재할 경우 주행구간으로, 4회 이하로 존재할 경우에는 로봇은 선회 구간이라고 판단하여 로봇의 선회 및 다음 작업열로 진입하는 방식으로 선회하였다.

        • 무논 환경에서 활용 가능한 모열 검출 장치 개발

          김국환 ( Gookhwan Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),한길수 ( Kilsu Han ),이현동 ( Youngki Hong ),홍영기 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

          본 연구는 무논 환경에서 자율 주행하는 로봇을 위한 터치식 모열 검출 장치를 소개하고 실제 차륜형 제초 로봇에 장착하여 시험하였다. SICK사의 레이저 스캐너와 같은 고가의 센서를 활용한 모열 검출 방식은 로봇의 제작 단가를 증가시킬 뿐 아니라, 검출 알고리즘도 복잡하게 만들기 때문에 본 연구에서는 기구 구조가 단순하면서 저가인 터치 방식의 센서를 이용하여 모열을 검출하여 자율 주행 시 항법 오차로 인한 작물 손상을 최소화 하고자 하였다. 터치식 모열 검출 장치는 가이던스 기구부와 로봇의 진행 방향각 측정을 위한 포텐시오미터만을 이용하여 모열을 검출할 수 있도록 개발되었다. 가이던스 기구부는 두 열의 모열의 사이에 놓여 모열이 심겨진 방향에 따라 회전하면 회전축에 장착된 포텐시오미터를 이용하여 모열이 심겨진 방향각을 측정하여 로봇이 모열을 따라 이동할 수 있도록 하였다. 가이던스 부분은 앞 부분을 뾰족하게 하여 모열 사이에 잘 위치할 수 있도록 하였고 가이던스의 끝 단은 가이던스 기구부를 고정해주는 브라켓을 제작하여 몸체부에 부착시켰다. 이 때, 가이던스 기구부 브라켓과 몸체부 사이에 포텐시오미터를 연결하여 가이던스가 모열 사이에 놓여 로봇이 이동하면서 진행해야 되는 방향각을 측정하는 원리로 설계, 제작되었다. 터치식 모열 검출 장치의 중요한 특징 중 하나는 장치와 로봇과의 연결을 위한 2단 링크부에 액추에이터를 장착하여 노면의 상태에 따라 높낮이를 제어할 수 있도록 하였다는 것이다. 바닥에 놓인 터치식 모열 검출 장치가 로봇의 자세 변화에 따라 유연하게 대응하도록 하기 위함인데, 높낮이가 변화하면 2단 링크부 중앙에 장착된 다른 하나의 포텐시오미터를 통해 링크각의 변화를 감지하고 이에 따라 장치의 높낮이를 조절할 수 있도록 하였다. 이는 장치가 로봇의 자세 변화에도 일정하게 고정되어 있지 않고 유연하게 움직여 무논의 노면 상태에도 유연하게 모열을 검출함과 동시에 파손을 방지하기 위함이다. 터치식 모열 검출 장치의 바닥 부분은 무논환경과 같이 물과 진흙이 혼재한 상태에서 쉽게 미끄러져 이동할 수 있도록 설계, 제작하였는데, 로봇의 앞 부분에 장착되어 모열을 따라 이동하면서 모열이 심겨진 상태를 측정하여 로봇의 방향각을 결정하는데 활용하였다. 이렇게 제작된 모열 검출 장치는 레이저 센서만을 활용한 모열 추종방식보다 8~15%가량 손상을 줄일 수 있었지만, 모의 뿌리가 안착되고 줄기의 평균 직경이 약 2.5mm 이상이 되는 이앙 후, 약 30일이 지난 이후부터 적용이 가능하였다.

        • 무선 ICT 기술을 활용한 스마트온실 담액식 수경재배 시스템 설계 및 구축

          김태현 ( Taehyun Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),백정현 ( Junghyun Baek ),김현종 ( Hyunjong Kim ),임동혁 ( Donghyuk Lim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

          본 연구에서는 식물공장이 아닌 일반 농가에서 병풀 재배에 사용가능한 자연광 및 인공광이 혼합 된 다단 형태의 담액식 수경재배시스템과 모니터링 시스템을 설계하고 구축하였다. 병풀은 여러해살이풀로 항염증 치료제 및 화장품 등에 많이 쓰이나 국내에서는 거의 토경 재배로 생산되고 있으며, 식물 공장에서 성분 요건을 분석하기 위해 재배하기도 하나 일반 온실에서 첨단 수경재배 기술로 재배하는 것은 현재로서는 거의 전무한 상황이다. 본 연구에서는 일반 온실에서 사용가능한 형태의 순수 수경 재배 시스템을 구축하였으며, 수경 재배 요건을 모니터링 하기 위한 디스플레이와 생육센싱데이터 처리 장치 포함, 다중 센싱 기반 환경 제어를 위해 인공광(LED, 형광), 기포발생기, 양액, 살균기 등의 재배 환경 제어를 복합적으로 설정 가능하도록 설계하였다. 또한 재배대를 1단 자연광, 2단 형광, 3단 LED로 구축하여 비교 실험이 가능하도록 구성하였다. 기본 구조는 순환형 담액식 수경재배 방식을 채택했으며, 뿌리부의 충분한 산소 공급과 양액 공급 환경을 일정하게 유지 하기 위한 기포발생기, 양액기, 살균기, 냉각기 설치 및 양액 공급량과 배수량을 조절하여 담액 높이를 정할 수 있게 베드를 구성하였다. 환경 제어와 모니터링을 온실 구조와 상관없이 편리하게 설치 가능한 형태로 만들기 위해 모든 제어 장치와 모니터링 장비 통신을 무선(Zigbee + Wifi)으로 구현하였으며, 작물 생육 영상, 온/습도, CO2, EC, pH, 조도 데이터를 실시간 모니터링하여 냉난방, 천창, 측창, 양액, 온실 조명 제어에 알고리즘 기반 제어 및 실시간 제어도 가능하도록 환경을 구축하였다. LED와 형광 재배대의 경우 모든 위치에 균일한 인공광량이 조사될 수 있도록 6련 12등 형태로 배치하였으며, 6곳의 포인트를 잡아서 광량 데이터를 분석한 결과 위치 별로 평균 값 대비 최대 ±4.5%p 이내로 차이나는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 자연광ㆍ인공광 병용 병풀 재배를 원격에서 실시간으로 모니터링하면서 제어 및 재배 시험이 가능한 시스템을 구축했으며, 추후 스마트온실 내 재배 환경의 효율성을 판별하기 위해 농업공학부 내의 식물공장 재배와 비교 실험하여 일반 온실 내에서 자연광과 인공광을 병용해서 키웠을 때, 병풀의 성분 함량과 생산량에 미치는 영향을 규명할 예정이다.

        • 무논 환경에서의 초기 제초 작업을 위한 부유형 로봇 개발

          김국환 ( Gookhwan Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),한길수 ( Kilsu Han ),이현동 ( Hyundong Lee ),홍영기 ( Youngki Hong ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

          최근 친환경 농업은 건강과 환경에 대한 많은 사람들의 관심 증폭에 발맞춰 안전한 식품의 생산 요구가 확산되고 있다. 제초제의 사용을 줄이면서 잡초를 제거하기 위해서는 수작업이 가장 좋은 방법이나, 시간과 비용이 많이 든다. 본 연구는 이앙 후, 3~4주 지난 무논 상태에 적용 가능한 초기 제초 작업이 가능한 부유형 제초 로봇을 사용하여 제초제의 사용 없이 물리적으로 잡초를 제거하는 기술에 대해 제안하고자 하였다. 본 연구에서 제안한 부유형 제초 로봇은 프로펠러의 풍력을 동력으로 하여 무논 위를 랜덤하게 주행하며 브러쉬 타입의 끌개 형태의 작업기(브러쉬 롤)를 활용하여 땅속에 심겨진 잡초를 제거하기 위해 무논 바닥을 긁는 방식으로 제초 작업 수행한다. 로봇의 구조를 살펴보면, 로봇의 몸체는 물이 차 있는 수면 위를 풍력을 활용하여 이동 및 방향 전환이 용이하도록 합성 수지 속에 섬유 기재를 혼입시켜 강도는 뛰어나면서 가볍고 내구성이 강하도록 설계, 제작하였다. 또한, 로봇의 주행을 위한 동력원인 추력을 발생시키기 위해 2개의 팬을 장착하였고, 이 팬에 전기실린더를 장착하여 팬의 추력 발생 방향을 조절하여 부유형 로봇의 방향 전환이 용이하도록 설계, 제작하였다. 제초 작업을 위한 브러쉬 타입의 제초 장치는 프레임 암을 사용하여 높낮이를 조절할 수 있도록 하였고, 교체의 편의성을 고려하여 조인트 바의 축 방향 장력을 조정할 수 있도록 스프링을 장착하였다. 부유형 제초 로봇의 몇 가지 특징을 살펴보면, (1) 브러쉬 롤에 낀 잡초 등 이물질을 제거하기 위하여 캠 형태의 구조물을 회전시킬 모터를 장착하여 브러쉬에 붙은 이물질을 충격을 통해 털어낼 수 있도록 하였다. (2) 팬은 크게 두 가지 기능을 수행하는데, 하나는 프로펠러를 회전시켜 추력을 발생시키는 역할을 수행하고, 다른 하나는 팬을 회전시켜 로봇의 방향을 전환하는 역할을 수행한다. 이 때, 팬의 추력 발생 방향을 제어하기 위해 전기실린더를 장착하였다. (3) 로봇의 전면에는 윈치를 장착하여 로봇의 고장이나 배터리 방전으로 인해 동작하지 않는 경우, 윈치를 밖의 고정 부위에 걸어 로봇을 외부로 끌어낼 수 있도록 하였다.

        • 화훼류 수경재배에 적합한 지능형 양액제어 플랫폼 설계

          김형곤 ( Hyeonggon Kim ),이재수 ( Jaesu Lee ),김태현 ( Taehyun Kim ),백정현 ( Junghyun Baek ),임동혁 ( Donghyuk Lim ),김현종 ( Hyunjong Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

          본 연구에서는 관행 양액제어시스템의 내구성 및 신뢰성 저하 문제원인을 파악하고, 개선방안을 도출하여 화훼류 수경재배에 적합한 지능형 양액제어 플랫폼을 설계하고자 수행되었다. 현재 양액제어시스템의 양액농도 센싱은 주로 관삽입형 EC 센서가 사용되고 있다. 관삽입형 EC 센서는 가격이 저렴하지만 센서 접촉 부분이 작고, 양액 흡입 농도가 높을 경우 측정값의 편차가 커서 양액기의 오동작을 빈번하게 발생시킬 경향이 높다. 이를 해결하고자 EC 센서의 접촉 부분을 확대하기 위해 관통형 EC 센서로 대체하고, 오차 및 유지보수를 위해 병렬 배치하도록 설계하였다. 또한, 관행 양액제어시스템은 양액의 고농도 원액 흡입방식인 벤츄리(venturi) 방식으로 대부분 사용되고 있다. 벤츄리방식의 양액 흡입방식은 흡입구가 매우 작아 빈번하게 관로가 막혀서, A제와 B제의 양액(이온)이 불균형하게 공급되는 현상이 자주 발생한다. 이에 우리나라 양액 조성방식에 맞도록 양액흡입방식을 벤츄리방식에서 워터젯(waterjet) 방식으로 개선하였다. 기존 양액공급 장치의 부속 자재도 진동 및 내산성에 취약한 재질로 구성되어 내구성이 현저히 낮은 실정이다. 관행적으로 사용되고 있는 상수도용 유량계의 내부 부속품은 내산성에 취약하며, 구조도 복잡해 수압 손실이 발생한다. 전체 프레임 재질은 주로 조립형 알루미늄 프로파일을 사용하고 있으나, 알루미늄 프로파일은 진동에 약해서 양액공급시스템에는 적합하지 않다. 또한, 프로파일 연결 부속과 체결용 부자재 등은 특히, 내 산성에 취약하기때문에 스테인리스 재질로 보완하여 설계하였다. 마지막으로, 기존 관행의 양액제어시스템은 시간, 유량 및 광강도를 통한 양액 제어로 실제 작물의 근권부 환경 상태가 아니라 지상부 환경요인들로만 양액의 관수 제어가 이루어졌다. 본 연구에서는 실제 작물의 지상부 환경뿐만 아니라 근권부 환경도 고려한 양액의 관수제어를 할 수 있으며, 인공지능 기반 증발산량 예측모델을 통해 더욱 정밀한 양액을 공급할 수 있도록 클라우드 기반 지능형 양액제어 플랫폼도 구성하였다. 이를 통해 관수 및 비료비용이 절감되고, 화훼 작물의 수량 및 품질이 향상될 것으로 판단된다.

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