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- 저자 : 장석근 ( Sukgeun Jang ) (검색결과 5 건)
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장석근 ( Sukgeun Jang ),김지만 ( Jiman Kim ),최훤 ( Hwon Choi ),김영수 ( Yeoungsu Kim ),오성길 ( Sungkil Oh ),임학규 ( Hackkyu Lim ),김태한 ( Teahan Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
노지 고추 수확작업은 7~9월에 걸쳐 5~6회 수행되며 가장 더운 한 여름의 태양볕에 노출되어 장시간수확작업을 하며 노지채소 및 고추 수확작업시 자외선 과다 노출되어 악성흑생종, 광선각화증, 편평세포암 및 각종 피부암발생의 원인되기 때문에 적절한 해가림 장치의 설계가 필요하다. 해를 가려주는 장치에 사용되는 재질로는 우산 및 양산에 널리 사용되어지는 섬유로 폴리에스테르를 선정하였으며 두께로 우산의 재질로 많이 사용되는 75 denier을 채택하였다. 코팅의 종류로는 Foam, Milky, Silver, 폴리우레탄을 채택하여 섬유의 코팅 종류에 따른 차단 효과를 실험하였다. 실험방법으로서는 KS K 0850 텍스타일의 자외선 차단율 및 차단지수 시험방법에 의거 하여 실험하였다. 자외선 UV-A(365n/m), UV-B(315n/m) 측정장치는 자외선 센서, UV램프, 인디케이터로 구성된 측정기를 이용하였으며 각 재료별 5회 반복 실시하여 평균치를 산출 하였다. UV-A(365n/m) 측정값으로는 FOAM, MILKY코팅이 된 섬유재질이 KS의 우산 및 양산품질표시기준에 부합하여 해가림 장치에 사용이 적절하였으며 UV-B(315n/m) 파장 차단율 측정값으로는 KS의 우산 및 양산품질표시기준에 모두 부합되었다. 또한 해가림 장치는 태양고도에 따라 각도를 조절 가능한 형태로 설계하였으며 직사광선이 가장 강한 시간대인 10시부터 12시를 기준하여 틸팅의 최대 각도는 20도로 개발하였다. 또한 바람에 의한 날림현상을 방지하고 통풍효과를 높이기 위해서 해가림 장치의 섬유를 2중 구조로 설계하여 바람의 순환이 되게 하였다.
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모터 구동형 노지 고추 및 과채류 수확작업 편이장치 개발
장석근 ( Sukgeun Jang ),김지만 ( Jiman Kim ),최훤 ( Hwon Choi ),오성길 ( Sungkil Oh ),임학규 ( Hackkyu Lim ),김태한 ( Teahan Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
본 연구에서는 노지에서도 부녀자 및 고령자의 신체구조를 고려하여 장치를 제작하고, 고추 수확과 수확한 고추를 운반 시 쉽게 이동할 수 있도록 동력장치를 부착하여 편리하게 작물을 수확 및 운반하는 모터 구동형 노지 고추 및 과채류 수확작업 편이장치를 개발하여 장시간 야외 작업을 하는 작업자의 작업피로도를 경감과 수확량을 증대 시키는데 의의를 두고 편이장치를 설계하였다. 또한 노지 고추 및 과채류 작물 수확시 선회를 자유롭게 할 수 있도록 축거의 길이를 최소화 하며, 또한 밭의 이랑을 자유롭게 이동할 수 있도록 차체의 폭을 최소화 하여 제작하는 것과 알류미늄 제질을 이용하여 유사시 완력을 이용하여 기체를 움직일 수 있도록 하는데 주안을 두고 제작을 진행하였다. 노지 고추 및 과채류 수확작업 편이장치는 기존에 출시되어 사용되어 지고 있는 수동형 편이작업 수확기와 비교해 앞 바퀴의 윤거를 기존 27 cm에서 16 cm로, 뒷바퀴의 윤거를 28 cm에서 26.5 cm로 줄였으며 축거는 90 cm에서 75 cm로 줄여 밭에서 이동이 용이하게 설계하였고 조이스틱을 활용하여 조작이 편리하게 제작하였다. 또한 노지 고추 및 과채류 수확작업 편이장치 후방에 탑재대를 설치하여 수확작업시 수확된 작물을 여러번 나르는 번거로움을 해소하여 노동강도를 경감할 수 있도록 제작하였으며 이를 토대로 제작된 프로토타입의 노지 고추 및 과채류 수확작업 편이장치를 이용하여 수확량 측정 및 작업자세를 평가하였다. 노지 고추 및 과채류 수확작업 편이장치의 수확량 측정은 2주간에 걸쳐 1시간 동안 5회 반복 수확작업을 실시하여 비교 하였으며 결과로서 관행의 수동 방식의 편이작업기를 이용하였을 경우 시간당 11%의 작업 효율이 있었음을 확인하였으며 모터 구동형 노지 고추 및 과채류 수확작업 편이장치를 이용하여 수확작업시 수동 방식의 편이작업기의 작업효율과 근사하게 나타났다. 또한 노지 고추 수확작업을 REBA 평가표를 활용하여 작업자세를 평가하였으며, 결과는 인력을 이용한 수확작업의 최종점수는 5점으로 평가되어 Risk level에서 보통, 즉 조치가 필요한 것으로 평가되었다. 반면 수동형 고추수확작업 편이장치에서는 Risk level에서 낮음수준을 나타내었으며 그 결과값은 조치가 필요할 수 도 있음을 나타내었고 모터 구동형 노지 고추 및 과채류 수확작업 편이장치는 결과값이 1로 나타나 조치가 필요없음을 확인하였으며 구동형 편이장치를 사용하였을 때 작업자의 편이성이 증대가 되었음을 확인하였다.
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장석근 ( Sukgeun Jang ),최훤 ( Hwon Choi ),우덕감 ( Duk Gam Woo ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
밭 작물 중 고추는 국내의 채소 작물 중 재배 면적과 생산량이 가장 많은 작물이며 생산액은 2010년 기준 쌀 다음으로 높은 작물이다. 수확작업은 고추 재배의 농작업 중 가장 힘든 작업으로 전체 고추 재배의 노동투하시간의 약 39%를 차지한다. 또한 수확작업은 기온이 가장 높은 6 ~ 8월 노지에서 이루어지기 때문에 작업자가 자외선에 과다 노출되어 피부질병의 원인이 된다. 이러한 고추수확 작업의 어려운 문제를 해결하기 위하여 수동형 고추 수확작업 편이장치와 로봇형태의 고추 수확 편이장치가 개발되었으나 국내의 고추재배 형태에 적합하지 않아 사용에 어려움이 있다. 따라서 본 연구는 고추 수확작업의 어려움을 개선하고자 국내 노지 고추밭의 재배 환경을 조사하고 작업자의 신체치수의 통계자료를 바탕으로 모터를 이용한 노지고추 및 과채류 수확작업 편이장치를 제작하였으며 자외선으로부터 작업자를 보호하기 위한 해가림 장치의 적정재료를 구명하여 자외선 차단율이 높은 재료를 해가림 장치에 사용하였다. 개발한 편이장치는 인력, 수동형 편이장치와 수확작업 능률 및 편의성을 비교 분석하였으며 그 결과 수확작업 능률은 개발된 편이장치 사용시 인력과 비교하여 시간당 약11%, 수동형 편이장치와 비교하여 약 1% 증가함을 확인할 수 있었다. 편의성 평가는 REBA 평가를 활용하였으며 Risk level에서 인력은 ‘조치가 필요함’ 수동 형 편이장치는 ‘조치가 필요할 수 도 있음’으로 나타났으나 개발된 편이장치를 사용시 ‘조치가 필요 없음’으로 평가되어 개발된 편이장치를 사용시 작업자의 편이성이 증대된 것으로 나타났다.
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장석근 ( Sukgeun Jang ),김지만 ( Jiman Kim ),최훤 ( Hwon Choi ),오성길 ( Sungkil Oh ),임학규 ( Hackkyu Lim ),김태한 ( Taehan Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
노지 고추재배는 ha당 전체 노동투하시간은 2.436시간이며 이중 수확작업이 전체 노동투하시간의 39%로 가장 많은 시간이 소요된다. 수확작업은 7~9월에 걸쳐 5~6회 수행되며 수확한 고추는 콘테이너에 담아 이랑사이에서 인력으로 운반되며 일정 수확량이 될 때까지 수확작업을 함으로서 작업자의 노동 강도가 크다, 또한 수확작업은 가장 더운 한 여름 시간대에 작업을 함으로 작업자는 과도한 자외선에 노출되며 이로 인하여 악성흑생종, 광선각화증, 편평세포암 등 각종 피부암의 발생가능성이 높아 작업 시 태양볕을 가려주는 장치가 절실히 요구된다. 기존의 고추수확 보조 작업대는 작업 의자가 고정되어 작업 효율이 저하되며 차대의 높이를 조절할 수 없어 키 큰 고추 수확에 부적합하고 특히 해가림장치는 태양 고도 추적형이 아니므로 해가림 면적이 좁아 해가림 효과가 미미하다. 이러한 점을 개선하기 위해 요구되는 설계인자로서는 고추수확 보조 작업대의 윤거, 바퀴의 높이, 의자의 높이, 해가림막의 폭 및 높이 등 실 상황에 부합하는 설계가 요구 된다. 설계인자를 구명하기 위하여 경북의 고추재배면적이 넓은 5개 지역을 선정, 지역의 두둑형상과 길이 및 폭, 고추작물의 높이, 폭을 조사하기 위하여 고추재배 농가를 방문하였다. 조사결과 고추 밭 이랑의 간격은 38~88cm, 두둑의 높이는 16~25cm로 나타났으며, 고추작물의 높이는 65~130cm 폭은 50~140cm로 나타났다. 위 결과를 토대로 고추수확 보조 작업장치의 윤거 40~45cm로 선정, 바퀴의 높이는 두둑의 높이를 고려하여 30cm로 선정하였다. 의자의 높이는 고추작물 높이와 중년여성(50~59세) 신체치수 중 앉은 오금높이, 앉은 눈높이 평균치수를 고려하여 의자높이를 40cm로 선정하였고 의자의 높낮이조절은 앉은 오금높이와 앉은 눈높이의 표준편차의 합을 고려하여 ±14cm의 높낮이 조절이 가능하도록 한다. 해가림의 높이는 고추작물 높이와 두둑의 높이를 고려하여 높이 180cm, 폭 300cm로 선정하였으나 바람의 저항으로 인하여 수확작업에 부적합할 것으로 판단되어 이에 폭은 200cm로 설정하되 해가림 장치를 태양고도에 따라 조절 가능한 형태로 개발하고자 하였다.
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김영수 ( Yeongsu Kim ),장석근 ( Sukgeun Jang ),김지만 ( Jiman Kim ),최훤 ( Hwon Choi ),오성길 ( Sungkil Oh ),임학규 ( Hackkyu Lim ),김태한 ( Teahan Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
노지 고추 수확작업은 100% 인력에 의존하고 있으며 7~9월에 걸쳐 5~6회의 다수의 작업이 수행되어 노동 강도가 크다. 또한 농촌의 고령화와 노동력 감소로 인하여 수확인력의 부족이 발생하고 있음에도 불구하고 시중에 유통되고 있는 고추 및 노지채소 수확작업 편이기기는 동력이 아닌 인력으로 이랑사이를 이동하며 작물을 수확하는 구조로 되어있다. 이는 노동 강도를 줄여주는 효과가 미미하기 때문에 동력이 수반된 편이장치가 필요하며 또한 적절한 모터 및 제어장치가 요구된다. 적절한 모터를 선정함에 있어서 영향을 주는 인자는 주행저항(RR)이며, 구성요소로는 구름마찰저항(Rr), 공기저항(RА), 등판저항(Rg), 가속저항(Ra)이 있으며, 다음과 같은 식으로 정의된다. 주행저항(RR)=구름마찰저항(Rr) +공기저항(RA) +등판저항(Rg) +가속저항(Ra) 구름마찰저항(Rr)= 구름마찰저항계수(μ) × 차량총중량(W) 등판저항(Rg) = 차량총중량(W) × Sinθ 공기저항(RА), 및 가속저항(Ra)은 1m/s 미만의 속도가 요구되기 때문에 무시할 수 있다. 동력원에서 최종 구동축으로 전달된 동력은 주행장치를 통하여 지면에 전달되고 이 동력에 의해 작업차의 주행장치에 추진력이 발생하며 주행장치의 추진력이 주행저항 이상이 될 때 작업차는 전진하게 된다. 따라서 작업차의 주행속도를 V(m/s), 전동기의 효율을μ<sub>m</sub>, 동력전달효율을μ<sub>TD</sub> 라고 하면 다음과 같은 식이 산출된다. 구름마찰계수를 0.3이라고 할 때 포장의 경사도와 작업차의 주행속도 변화에 따른 주행소요 동력을 비교하였다. 주행소요동력은 포장의 경사각과 주행속도의 증가와 더불어 증가한다. 고추 및 노지채소 수확작업편이장치의 작업시 요구되는 주행속도는 일반적으로 0.25m/s, 등반각은 5도이다. 이때 구동 전동기의 출력은 안전율을 고려하여 식에 의해 계산한 결과 1ps 으로 산출 되었다. 선정한 구동모터의 감속비는 7.18 : 1, 에너지의 효율은 78 %, 기동토크는14 N/m 이며, 축전지의 경우 구동모터에 기반 하여 구입이 간편하고 상용화 되어있는 연축전지를 사용하여 교체 및 수리가 간단하도록 하였다. 축전지는 12V 18Ah의 축전지 2개를 사용한다.
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