전자동 감자 파종기 지역적응성 시험

최일수 ( Ilsu Choi ),김영근 ( Youngkeun Kim ),최용 ( Yong Choi ),전현종 ( Hyeonjong Jun ),강태경 ( Taegyoung Kang ),이상희 ( Sanghee Lee ),김진구 ( Jingu Kim ),유승화 ( Seounghwa Yu ),박영은 ( Youngeun Park ),조지홍 ( Jihong Jo ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

감자는 세계적으로 옥수수, 쌀, 밀, 다음으로 많이 생산되는 중요 식량자원으로 국내에서도 최근 식생활 서구화로 가공용 감자의 소비량이 증가하고 있으나, 농촌 노동력 부족, 재배면적 감소로 수입량이 증가하고 있는 실정이다. 국내 감자 재배면적은 ’05년 32.7천ha에서 ’10년 24.9천ha, ’16년 22.0천ha로 감소하고 있으며, 이에 따라 생산량도 ’12년 607.5천톤에서 ’14년 590.5천톤, ’16년 555.7천톤으로 감소해 자급률은 ’05년 93.1%에서 ’10년 88.5%, ’16년 76.0%까지 감소된 것으로 보고되고 있다. 국내 감자 재배의 경우 지역별 재배양식이 다양하고 씨감자를 크기에 따라 2∼6등분한 절편감자를 파종하고 있어 자동 파종기 개발에 어려움이 있는 실정으로, 기계화율은 67.4%로 파종과 수확작업의 인력의존도가 높은 것으로 조사되고 있다. 이에 농촌진흥청은 감자 재배 생력화를 위해 기계화 적응 재배양식을 설정하였으며, 국내 실정에 맞게 통감자를 자동으로 절단하여 파종하는 전자동 감자 파종기를 개발하고 경운· 정지에서 수확까지 감자 생산 주요 작업공정에 농기계를 투입한 전과정기계화 기술을 확립하였다. 그러나, 새로 개발된 전자동 감자 파종기는 통감자를 자동으로 2등분 절단 후 소독제를 살포하여 동시에 파종하는 파종기로, 관행 농가의 재배방법(관행방법 : 씨감자 2~4등분 절단 및 큐어링 후 파종)과 차이가 있어 조기 실용화에 어려움이 예상된다. 이에 본 연구는 전자동 감자 파종기의 지역적응성 향상을 위해 신개발 기종을 투입한 주산지 중심의 지역 적응성 시험을 수행하고 기계 파종에 따른 출현율과 생리장애 등 생육 특성을 분석하였다. 전자동 감자 파종기 지역적응성 시험은 봄감자를 대상으로 국내 감자 주산지인 경북 거창에서 수행하였으며, 재식거리(주간거리 25cm, 28cm, 30cm)를 요인으로 파종 후 결주율 등 파종성능과 출현율, 생리장애 등을 관행 인력파종 재배구와 비교하여 분석하였다. 시험 결과 주간거리가 28cm일 때 결주율이 1.4%, 주간거리 29.4±4.77, 파종깊이 9.87±0.69로 파종성능과 작업정도가 양호하게 분석되었으며, 출현율은 기계파종구 96.3%, 인력 파종구 98.1%로 분석되었다.

감자 정밀 파종기 설계 및 제작

이명희 ( Myung-hee Lee ),우제근 ( Jae-keun Woo ),최일수 ( Il-su Choi ),김영화 ( Young-hwa Kim ),유승화 ( Seungh-wa Yu ),문석표 ( Seok-pyo Moon ),이춘구 ( Chun-gu Lee ),최경식 ( Kyeong-sik Choi ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

주요 밭작물인 감자는 세계적으로 쌀, 옥수수, 밀과 함께 가장 많이 생산되는 4대 식량작물 중 하나로 쌀 소비 감소 및 밭작물 수요증가에 따른 재배면적은 점진적으로 증가하는 추세이다. 그러나 농가인구의 지속적 감소 및 고령화에 따라 노동력 부족 현상이 대두되고 있어 감자 생산 기계화 기술 개발 및 보급이 필요한 상황이다. 2022년 기준 감자 생산기계화율은 71.6%로 조사되었으며 특히 수확작업은 굴취 수확기와 수집형 수확기 개발 및 보급을 통해 71.9%의 기계화율을 달성하였다. 그러나 파종작업의 기계화율은 6.2%로 다른 주요 작업의 수준만큼 기계화율 제고가 필요하다. 현재 국내의 경우 트랙터용 반자동 감자 파종기가 개발되었으나 파종기에 인력탑승이 요구됨에 따른 노동력 절감 효과감소로 인해 실용화는 미비한 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 2절 및 4절 등 다양한 형태로 절단된 씨감자를 자동으로 파종하는 트랙터용 감자 정밀 파종기를 설계 및 제작하였다. 감자 정밀 파종기는 씨감자 적재함, 스프로켓 및 아타치 체인과 배종컵으로 구성된 배종부, 조·주간거리 편차를 최소화하기 위한 배토장치로 구성된 파종부, 레이저 센서를 활용해 실시간으로 배종작업 상태를 감지하고 미배종 시 자동으로 씨감자를 보충해주는 결주 방지 시스템, 두둑성형을 위한 로타베이터 및 비닐피복장치로 구성 설계·제작하였다. 감자 기계화 재배양식을 고려하여 주간거리 25~30cm에서 파종이 되도록 배종컵을 아타치 체인에 95.3mm 간격으로 부착하였으며, 작업정도를 위해 구동륜을 통해 배종부가 구동되도록 설계하였다. 파종부는 2조식으로 구성하였고, 배토장치 높이는 파종깊이가 10~15cm 되도록 설계하였다. 인식률 제고를 위해 배종컵의 이동경로 측면에 레이저 센서를 적용하였으며, 배종컵에 씨감자 미적재 시 보충을 위해 배종부에서 파종부로 연결되는 낙하유도 호퍼 상단에 보충용 컨베이어를 설치하여 사전에 결주를 방지할 수 있도록 하였다. 감자 정밀 파종기 설계·제작을 통해 감자 파종작업의 노력 및 비용 절감을 기대할 수 있으며, 향후 주산지를 중심으로 포장성능시험을 진행하여 개선점 도출과 성능향상을 추진할 예정이다.

감자 정밀 파종기 씨감자 결주 보완 메커니즘 구명

이명희 ( Myung-hee Lee ),최용 ( Yong Choi ),우제근 ( Jea-keun Woo ),강연구 ( Youn-koo Kang ),김영화 ( Young-hwa Kim ),유승화 ( Seung-hwa Yu ),박석호 ( Seok-ho Park ),김영근 ( Young-keun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

국내 주요 식량작물 중 하나인 감자는 쌀 소비 감소 및 밭작물 수요 증가에 따른 재배면적은 점진적 증가 추세에 있으며, 자유무역협정(FTA) 체결 등 농산물 시장 개방이 가속화됨에 따라 밭작물 생산 경쟁력이 대두되고 있는 실정이다. 하지만 농가인구의 지속적 감소, 고령화에 따른 노동력 부족 현상이 심화되고 있어 재배 작업의 기계화율 제고가 필요한 상황이다. 감자 파종작업의 기계화율은 6.2%로 비닐피복 83.0%, 방제 97.2%, 수확 71.9% 대비, 기계화율이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 파종작업 시 투입되는 노력의 절감을 위해 감자 기계 파종 시 발생하는 결주를 자동으로 보충하는 메커니즘을 구명하였다. 씨감자를 이송하는 배종부에서 미리 결주를 감지하기 위해 실시간으로 배종컵의 씨감자 유무를 판단하기 위한 포토센서를 적용하였다. 배종컵의 씨감자가 없을 시 자동으로 보충해기 위해 배종부에서 파종부로 연결되는 씨감자의 수직경로 상단에 씨감자를 적재할 수 있는 컨베이어 벨트를 부착하여 결주 현상을 방지할 수 있도록 하였다. 또한 감자 파종기의 작업속도를 고려하여 씨감자의 이송속도를 조절할 수 있는 제어부를 구성하였으며, 씨감자의 이송속도에 따른 씨감자 결주 감지 및 적정 보완 타이밍을 구명할 수 있도록 포토센서 위치를 조절할 수 있도록 구성하였다. 추후 요인별 시험을 통해 적정 작업조건을 도출하고 감자 정밀 파종기 시작기 설계 및 제작에 반영할 예정이다.

감자 파종기 자동화에 따른 경제성 비교 분석

최일수 ( Il Soo Choi ),오종우 ( Jong-woo Oh ),유홍섭 ( Hong Seob Yu ),이동훈 ( Donghoon Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

감자 재배 기계화를 위한 전자동 감자 파종기의 기구적인 개념 설계를 수행하고, 시작기를 제작하였다. 시작기의 성능평가를 통해 기계화에 적합한 감자 재배양식에 대한 연구 필요성이 대두되었다. 본 연구의 목적은 감자 재배 양식에 따른 씨감자 소요량 및 종묘비 금액을 측정하여 기계파종의 경제성 분석함에 있다. 기존의 국내 관행적 감자 재배 작형별 재배방식은 1줄 재배의 경우 재배 형식이 둥근두둑 방식이고 2줄 재배의 경우 평두둑 방식을 채택하고 있다. 기존의 국내 관행적 감자 재배 작형별 재배방식은 1줄 재배의 경우 재배형식이 둥근두둑 방식이며, 2줄 재배의 경우 평두둑 방식을 채택하고 있다. 본 연구에서는 감자 파종기를 이용한 기계화 재배의 경우 평두둑으로 2줄 재배를 안으로 채택하였다. 본 연구는 공시품종인 수미를 이용하여 봄 재배 형식으로 강릉 재배단지에서 실시하였다. 감자 파종은 2016년 3월 31일에 실시하였으며, 재배기간 92일을 소요하여 수확은 2016년 6월 30일에 하였다. 기계파종의 경우 두둑형식은 평두둑 2줄 재배양식 흑색비닐(파종구 세절) 파종 방법으로 전자동 기계파종을 실시하였고, 인력 파종의 경우 기계 파종과 동일한 방식으로 인력으로 실시하였다. 기존의 재래적 방식인 관행파종은 두둑형식은 외줄 1줄 흑색비닐(유공) 파종 방법으로 인력파종을 실시하였다. 관행 파종 방법은 이랑사이 75-80cm, 주간거리 20-25cm, 흙덮기 8-12cm로 재식밀도는 5,000-5,300주/10a로 씨감자 160kg/10a 소요하여 파종하였다. 전자동 감자 파종기를 이용한 기계 파종 재배와 관행 파종 재배 방식과 비교하여 씨감자 소요량 및 종묘비 금액을 비교하였다. 기계파종의 경우 씨감자 절단을 2절로 한 파종 방법의 경우 종자 소요량은 370 kg/10a 이고, 2절과 4절 방법을 혼합한 파종은 204kg/10a, 4절 파종의 경우 185 kg/10a 으로 기존의 관행 파종의 결과인 160 kg/10a 에 비하여 각각 231%, 127%, 116%로 씨감자가 더 소요 되었다. 씨감자 가격은 2016년을 기준 20 kg 당 30,740원으로 계산하였을 경우 파종에 소요된 종묘비는 기계파종의 경우 감자밭 10a에 대하여 씨감자 2절 파종 절단의 경우 569,172원, 2절과 4절 혼합 파종은 312,961원, 4절 절단 파종의 경우 284,586원으로 관행 파종 245,920원으로 나타났다. 기계 파종 시 씨감자 절단 파종 방법에 따라 관행파종 대비 씨감자 종묘비가 16-131% 증가하였다. 하지만 이는 인력파종에 드는 인건비를 제외한 종묘비만 계산한 경제성 분석이므로, 종합적인 경제성 분석은 기계파종기 구입비용 및 투입된 노동력을 고려한 경제성 분석이 추가적으로 필요하다.

감자 정밀 파종기 개발을 위한 씨감자 물성 분석

우제근 ( Jea-keun Woo ),최용 ( Yong Choi ),강연구 ( Youn-koo Kang ),이명희 ( Myung-hee Lee ),김영화 ( Young-hwa Kim ),유승화 ( Seung-hwa Yu ),박석호 ( Seok-ho Park ),김영근 ( Young-keun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

밭작물 중 감자는 세계적으로 식사와 간식용 식재료로 널리 사용되며 쌀, 밀, 옥수수와 함께 4대 식량작물 중 하나로 전세계 생산량은 ’00년 332,775천톤에서 ’10년 332,594천톤, ’17년 338,191천톤으로 지속적으로 증가추세에 있다. 국내의 경우 쌀 이외의 밭작물 재배 수요 증가에 따른 감자 재배면적은 봄감자를 기준으로 ’10년 12.7천ha, ’14년 13.2천ha, ’19년 16.1천ha로 점진적으로 확대 추세이다. 국내 감자 재배 기계화율은 ’20년 71.6%로 조사되고 있으며 작업단계별 세부 기계화율의 경우 벼농사 및 타 밭작물과 공동으로 사용이 가능한 농기계 투입되는 경운ㆍ정지 99.9%, 비닐피복 83.0%, 방제 97.2%로 기계화율이 높다. 또한 수확작업의 경우 굴취식 수확기와 수집형 수확기의 보급으로 인해 71.9%로 나타났으나, 파종은 6.2%로 기계화율이 미흡한 실정이다. 파종작업의 경우 반자동 파종기가 보급 중이나, 인력투입 필요에 따른 투입효과 감소로 다양한 크기의 씨감자를 자동으로 파종하는 기술 개발이 필요한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 절단된 씨감자를 자동으로 파종하는 감자 정밀 파종기 개발을 위해 농가에 보급되는 씨감자의 물성을 분석하고자 하였다. 국내 감자 재배면적 중 봄재배 작형은 66.5%, 여름재배 작형 15.7%, 가을재배 작형 17.8%으로 조사되었으며, 파종 시 종자값 절약을 위해 무게 100 g미만의 씨감자는 2절, 100g 이상은 주로 4절로 절단하여 파종한다. 주 재배품종 중 수미와 대서를 대상으로 씨감자를 100 kg씩 조사하였다. 조사결과 씨감자 무게 범위는 30~250 g이며, 20~30 g 범위기준으로 그룹핑 하였을때, 50~80 g의 분포비율이 수미 33%, 대서 23%로 가장 높게 나타났다. 하지만 인력으로 포장되는 씨감자 보급상자 특성을 고려하였을때, 각 상자마다 무게별 분포 오차가 있을 것으로 판단된다. 시중에 보급 중인 자동 절단기를 이용, 100g 이상의 씨감자를 대상으로 절단 시 부위별 길이를 조사하였다. 수미 품종의 경우 단면길이 6.94±0.85, 단면폭 6.00±0.76, 외곽길이 10.50±1.01, 외곽폭 5.00±0.64cm, 대서 품종은 단면길이 7.42±0.99, 단면폭 6.34±0.75, 외곽길이 10.69±1.06, 외곽폭 5.18±0.71cm로 조사되었다.

전자동 감자 파종기 현장 적응성 평가

최일수 ( Il Soo Choi ),오종우 ( Jong-woo Oh ),유홍섭 ( Hong Seob Yu ),이동훈 ( Donghoon Lee ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

감자 재배 기계화를 위한 전자동 감자 파종기의 기구적인 개념 설계를 수행하고, 시작기를 제작하였다. 시작기의 성능평가를 통해 기계화에 적합한 감자 재배양식에 대한 연구 필요성이 대두되었다. 본 연구의 목적은 감자 재배 양식에 따른 주요 감자의 생육 사항, 수량성, 상품성 및 품질, 주요 생리 장애등을 측정하여 기계파종 후 재배상의 문제점 파악과 파종 시 기계적인 미비점을 파악하여 개선방안을 마련하는데 있다. 기존의 국내 관행적 감자 재배 작형별 재배방식은 1줄 재배의 경우 재배 형식이 둥근두둑 방식이며, 2줄 재배의 경우 평두둑 방식을 채택하고 있다. 감자 파종기를 이용한 기계화 재배의 경우 평두둑으로 2줄재배 방법을 채택하였다. 본 연구는 공시품종인 수미를 이용하여 봄 재배 형식으로 강릉 재배단지에서 실시하였다. 감자 파종은 2016년 3월 31일에 실시하였으며, 재배기간 92일을 소요하여 수확은 2016년 6월 30일에 하였다. 기계파종의 경우 두둑형식은 평두둑 2줄 재배양식 흑색비닐(파종구 세절) 파종 방법으로 전자동 기계파종을 실시하였고, 인력 파종의 경우 기계 파종과 동일한 방식으로 인력으로 실시하였다. 기존의 재래적 방식인 관행파종은 두둑형식은 외줄 1줄 흑색비닐(유공) 파종 방법으로 인력파종을 실시하였다. 관행 파종 방법은 이랑사이 75-80cm, 주간거리 20-25cm, 흙덮기 8-12cm로 재식밀도는 5,000-5,300주/10a로 씨감자 160kg/10a 소요하여 파종하였다. 실험 결과 감자 파종방법별 출현율은 기계파종의 경우 79.9-88.4%, 인력파종의 경우 97.9-99.2%로 기계파종에서 인력파종대비 결주율이 10.0-18.5% 정도 발생되었다. 씨감자의 절단 방법은 4절에 비하여 2절에서 양호하였다. 상품 지수의 경우 관행파종을 기준(100)으로 기계 파종(90)과 인력 파종(103)은 4절로 작업한 곳에서 상품성이 높았다. 파종 전 싹틔우기 여부에 따라서는 생육 초기(30일 이전)에는 싹틔운 파종 방법이 양호하였으나, 생육 후기(30일 이후)에는 싹을 틔우지 않은 파종 방법이 양호하였다. 기계 파종을 이용한 4절 씨감자 파종은 부패율이 12.2%로 다른 대비군에 비해 높았다(1.9-7.6%). 수확량(kg/10a)은 기계파종에서 2,748-3,503 kg으로 관행 3,883 kg 대비 71-90% 수준으로 나타났다. 싹틔우지 않은 감자 4절을 이용한 기계 파종 시 결주율이 18.5%, 부패율 12.2%으로 싹틔운 감자 2절을 이용한 기계 파종으로 할 경우 결주율 10%, 부패율 4.1%으로 낮출 수 있다.

감자 생산 전과정기계화 현장적응 시험

윤영태 ( Youngtae Yun ),최일수 ( Ilsoo Choi ),김영근 ( Youngkeun Kim ),최용 ( Yong Choi ),현창식 ( Changsik Hyun ),조지홍 ( Jihong Jo ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

감자는 5대 식량작물의 하나로 봄감자 외에도 다양한 작형에서 연중 생산되는 농가의 중요한 소득작물로 재배면적은 ′12년 24.9천ha에서 ′16년 22.0천ha로 감소하고 있고, 기계화율¹⁾은 67.4%로 감자 재배작업 단계 중 경운·정지, 방제, 굴취 작업은 기계화가 많이 이루어졌으나, 그 외 작업은 여전히 인력에 의존하고 있어 기계화가 필요한 실정이다. 이에 본 연구는 감자 생산 전과정기계화 작업체계 확립을 위하여 주요 작업공정에 개발 중인 감자 파종기(′17년 개발 완료)와 줄기파쇄기(′17년 개발 완료) 및 보급기종을 투입한 전과정기계화 현장적응 시험을 수행하고 총 소요작업 시간 및 시작기의 포장성능을 분석하였다. 감자 생산 전과정기계화 현장적응 시험은 강릉에 위치한 국립식량과학원 고령지농업연구소 시험 포장에서 수행하였으며, 기계화 적응 재배양식을 두둑폭 75 cm, 조간 30 cm, 주간 25 cm로 설정하고, 본밭준비부터 수확까지 주요 작업공정에 농기계를 투입한 기계화구와 보급이 활발한 농기계 외에 인력을 투입한 관행구를 조성하였다. 감자 재배 기계화 작업공정은 ‘본밭준비(기비살포, 경운·정지)-비닐피복-파종-줄기처리-수확’으로 구성하고, 그 외 작업은 관행과 같은 조건으로 구성하였다. 작업공정별 투입기종은 기계화구의 경우 동력살분무기, 로터베이터, 전자동 감자파종기(휴립+파종+비닐피복), 줄기파쇄기, 굴취기를 투입하였으며, 관행구는 보급이 활발한 로터베이터, 휴립피복기, 굴취기외에는 인력을 투입하였다. 소요작업 시간 분석결과 기계화구는 27.4시간/10a으로 관행 40.7시간/10a 대비 32.7%의 노력절감 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 개발 중인 시작기의 포장성능은 전자동 감자 파종 시작기의 경우 작업성능은 1.0시간/10a, 결주율 2.5%, 주간거리 25.6±5.88 cm, 줄기파쇄 시작기의 경우 작업성능은 1.2시간/10a, 평균 절단길이(잔존)는 12.9 cm로 양호한 것으로 분석되었다.