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김형곤 ( H. G. Kim ),전현종 ( H. J. Jun ),김진구 ( J. G. Kim ),유승화 ( S. H. Yu ),김영근 ( Y. K. Kim ),강태경 ( T. G. Kang ),최일수 ( I. S. Choi ),이상희 ( S. H. Lee ),최용 ( Y. Choi ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
들깨 생산을 위한 농작업에서 경운· 정지, 피복, 방제 등은 기계화 되었으나 파종, 정식, 예취· 탈곡은 기계화가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 기계화가 미흡한 들깨의 탈곡작업 기계화 촉진 및 범용화를 통한 들깨 기계화기술을 향상 하고자 수행하였다. 첫 번째 수행내용은 기존 콩 탈곡기 송풍 팬에 의해 손실되는 들깨를 줄이고자 송풍 팬 속도(450~1350 RPM)에 따른 풍구속도(m/s) 및 손실량(g)을 측정하기 위해 탈곡된 들깨 500 g을 탈곡기에 투입하여 실험하였다. 두 번째 수행내용은 투입된 작물의 줄기가 탈곡 시 배출이 용이하도록 탈곡기 덮개 안쪽에 가이드를 설치하여 탈곡에 미치는 영향을 실험하였다. 탈곡시험은 가이드를 설치하지 않은 경우와 설치한 경우로 분리하여 비교시험을 하였다. 가이드는 급동 회전방향과 10°, 20°, 30°를 유지하면서 배출구까지 도달하도록 설치하였고, 각도에 따른 잔물배출시간(s), 잔물배출무게(g) 및 잔물 파쇄 길이(cm)을 측정하였다. 시험결과 들깨의 손실률이 발생되는 구간은 1050 RPM, 풍구속도 5.27 m/s였으며 송풍 팬 회전속도가 증가할수록 손실률은 급격하게 증가하였다. 이는 실험 탈곡기 구조의 들깨 종말속도가 대략 5m/s로 송풍팬 회전속도를 1000 RPM, 풍구속도를 5m/s 이하로 설정해야 할 것으로 판단된다. 가이드 각도에 따른 잔물배출시간은 각도가 클수록 잔물배출시간이 단축되었고 특히 10°(18.90 s)는 무 설치(29.23 s) 보다 약 10초 단축되어 가이드 설치가 잔물배출에 효과적으로 나타났다. 잔물배출무게는 가이드 각도에 영향을 받지 않은 반면 잔물 파쇄 길이는 가이드 각도가 클수록 길게 나타났다. 결과적으로 실험 콩 탈곡기 적용 들깨 탈곡 시 5 m/s 이하의 풍속에서 잔물배출시간과 파쇄정도에 따른 들깨 손실 등을 고려한 복합적인 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
전현종 ( H. J. Jun ),김진구 ( J. G. Kim ),유승화 ( S. H. Yu ),김영근 ( Y. K. Kim ),강태경 ( T. G. Kang ),최일수 ( I. S. Choi ),이상희 ( S. H. Lee ),최용 ( Y. Choi ),김형곤 ( H. G. Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
들깨는 우리 식생활에서 들기름과 들깨가루 등으로 애용되고 있으며 치매예방, 면역력 강화 등 건강증진 기능이 알려지면서 국내 수요와 재배면적이 꾸준히 증가하고 있지만, 탈곡과정 기계화의 연구는 아직 미진한 실정이다. 본 연구에서는 들깨 탈곡작업 기계화를 위해 기존 콩 탈곡기의 성능개선 및 범용화를 통한 들깨 기계화 기술향상을 하고자 수행하였다. 실험 선정 탈곡기는 자동식 줄기 배출방식(A 형식)과 수동식 줄기 배출방식(B형식) 2가지 형식이며, 시험대상 작물인 예취된 콩과 들깨의 물성은 다음과 같다(콩 초장 1.03 m, 최하분지고 20 cm, 들깨 초장 1.57 m, 최하분지고 10 cm). 기존 콩 탈곡구조에 들깨를 적용하기 위해서 탈곡망 및 선별망의 크기를 Ø4 mm로 축소하였고, 길이와 폭을 좀 더 크게 변경하였다. 시험방법은 예취 후 20일정도 자연건조 한 들깨1 kg을 A, B 형식의 탈곡기에 넣고 곡립손실률 및 수확물의 곡립조성비(%)를 조사하였다. 시험결과 A, B형식의 탈곡기 모두 송풍 팬에 의해서 손실이 크게 발생하였다. 이는 송풍 팬을 작물에 따라 제어할 수 있는 가변형장치가 필요할 것으로 판단하였다. 송풍 팬을 구동하지 않을 경우 곡립손실률은 B형식의 탈곡기(4.1%)가 A형식의 탈곡기(2.1%) 보다 높게 나타났지만 탈곡율이 좋고 배출 속도가 빠르게 나타났다. 수확물 곡립조성비(%) 시험결과 B형식의 탈곡기는 곡립과 잡물의 비가 약 4:1, A형식은 약 1:1의 비율로 B형식 탈곡기의 곡립조성이 양호하였지만 잡물비율이 모두 높아 개선이 필요하였다. 결과적으로 들깨를 콩 탈곡기에 적용하기 위해서는 적정 송풍 팬의 속도 규명과 손실률 및 잡물비율을 낮출 수 있는 탈곡기의 장치개선이 필요할 것으로 판단된다.
콩 수확작업을 위한 예취기와 두류콤바인의 소요노동력 및 이용비용 분석
유승화 ( S. H. Yu ),전현종 ( H. J. Jun ),김진구 ( J. G. Kim ),김영근 ( Y. K. Kim ),강태경 ( T. G. Kang ),최일수 ( I. S. Choi ),이상희 ( S. H. Lee ),현창식 ( C. S. Hyun ),최용 ( Y. Choi ),김형곤 ( H. G. Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
콩 수확은 예취, 건조, 수집, 탈곡, 정선·선별 작업으로 이루어지며, 사용되는 기계는 예취기, 탈곡기, 정선·선별기가 이용되고 있다. 관행 콩 수확작업은 예취기로 콩을 예취하여 건조시켜 인력으로 수집하여 탈곡기에 투입하여 탈곡한 후 정선·선별작업을 수행한다. 이와 같은 수확작업과정은 소요 노동력 과다, 고강도의 작업부하, 낮은 작업능률 등의 문제로 고능률 콩 수확 작업을 위해 2조식 승용형 예취기와 예취한 후 건조시킨 두류작물에 대하여 수집, 탈곡, 정선·선별 작업을 일괄 기계화한 수집형 두류콤바인이 개발되어 이용되고 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 개발되어 콩 수확작업에 이용되는 보행형 1조예취기, 승용형 2조 예취기, 탈곡·정선기, 수집형 두류콤바인 등 4기종에 대해 각각 작업능률, 소요노동력, 이용비용, 손익분기면적 등을 조사· 분석하여 콩 수확작업에 기계를 효과적으로 투입하고자 하였다. 콩 수확작업 중 예취작업은 보행형과 승용형 예취기를 비교하였고, 예취 후 수집은 인력, 탈곡은 콩 탈곡기, 정선· 선별은 콩 일괄 정선·선별기로 작업(이하 ‘탈곡기작업’)하고 있어 이를 수집형 두류 콤바인의 작업과 비교하였다. 그 결과 예취기의 소요노동력이 보행형 0.75시간·인/10a, 승용형 0.4시간·인/10a로 나타나 인력작업(8.9시간·인/10a)에 비해 각각 91%, 95% 절감되었고, 보행형에 비해 승용형이 46% 노동력 절감되는 효과가 나타났다. 예취기의 연간 부담면적이 약 40 ha로 나타났으며, 이 부담면적 작업 시10a 당 이용비용이 보행형 32 천원, 승용형 19천원으로 보행형 대비 승용형이 약 40.6%의 비용 절감효과로 분석되었다. 또한 탈곡기작업과 수집형 두류 콤바인 작업의 소요노동력이 각각 7시간·인/10a, 0.57시간·인/10a 으로 수집형 두류콤바인이 약 91.8% 노동력 절감 효과가 있는 것으로 분석되었다. 수집형 두류콤바인의 연간 부담면적이 52.5 ha 로 나타나 부담면적 작업 시 10a 당 이용비용은 탈곡기작업은 99.2 천원, 수집형 두류콤바인 49.6 천원으로 탈곡기작업 대비 약 40.2%의 이용비용 절감 효과가 있는 것으로 분석되었다. 수집형 두류콤바인과 탈곡기작업의 손익분기면적은 약 25.1 ha로 예측되었다. 이와 같이 분석된 결과와 콩 재배면적 및 이용시간을 고려하면 수확작업 투입 기종 선정에 효과적인 것으로 판단되었다.
김진구 ( J. G. Kim ),김형곤 ( H. G. Kim ),전현종 ( H. J. Jun ),유승화 ( S. H. Yu ),김영근 ( Y. K. Kim ),강태경 ( T. G. Kang ),최일수 ( I. S. Choi ),이상희 ( S. H. Lee ),현창식 ( C. S. Hyun ),최용 ( Y. Choi ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
트랙터에 작업기를 연결하는 방식으로 3점히치연결방식이 일반적으로 사용되고 있다. 이 3점히치는 구조가 간단하고 농작업시 무게 배분 측면에서 효율적이지만 트랙터에 작업기를 부착하는 작업이 용이하지 않다는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서 트랙터에 작업기를 쉽게 부착시킬수 있도록 도와주는 보조장치를 제작하여 실험하였다. 보조장치는 두가지 방식으로 설계·제작하였다. 첫번째는 먼저 작업기를 적재할 수 있는 바퀴가 부착된 이동식 적재대를 제작하여 작업기를 올려놓은 상태에서 윈치를 이용하여 작업기를 트랙터 부착위치로 견인하는 방식의 보조장치를 설계하였다. 이 윈치견인방식 보조장치를 제작하여 트랙터와 작업기를 부착하는 실험을 하였고 실험은 견인저항이 작은 시멘트 바닥과 견인저항이 큰 흙바닥 2개소에서 실시하였다. 실험 결과 시멘트 바닥에서는 견인저항이 작아 윈치를 동작시킬 때 작업기가 너무 쉽게 움직여 작업기 링크를 원하는 위치로 이동시키기가 매우 어려웠다. 흙바닥에서는 윈치를 이용하여 작업기를 원하는 위치로 끌어당겨 트랙터와 결합시킬 수 있었으나 이또한 작업기에 와이어를 고정시키고 윈치를 조작하여야 하는 점에서 작업량이 증가되고 윈치 장비의 비용 대비 편의성 면에서 효율적이지 않다고 판단되었다. 두 번째 보조장치는 작업기의 연결위치에 트랙터 하부링크를 인도할 수 있는 가이드판을 설치하고 트랙터를 후진하여 트랙터와 작업기를 결합시키는 방식으로 설계하였다. 이 가이드판방식 보조장치는 가이드판의 벌어진 각도를 30°, 40°, 45°, 60° 네가지 형태로 제작하여 시멘트 바닥과 흙바닥 2개소에서 실험하였다. 가이드판이 설치된 작업기에 트랙터의 진입각도를 달리하여 작업기를 결합시키는 실험을 반복하여 최적의 가이드판 각도를 설정하고 기존 방식과 비교하여 트랙터와 작업기의 연결 용이성을 조사하였다.