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이상희 ( S. H. Lee ),김영근 ( Y. K. Kim ),강태경 ( T. G. Kang ),김성우 ( S. W. Kim ),최용 ( Y. Choi ),전현종 ( H. J. Jun ),최일수 ( I. S. Choi ),현창식 ( C. S. Hyun ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
감자는 국내에서 재배되는 주요 밭작물로 감자의 소비량은 증가하고 있지만, 재배면적은 2000년 29,400ha에서 2014년 22,000ha로 감소하고 있는 추세이며 생산량 또한 2000년 704,6000톤에서 2014년 590,000톤으로 감소하고 있다. 현재 감자의 수확작업은 굴취기를 이용하여 굴취한 후 인력으로 수집하는 형태로 감자 생산 총 노동시간 58.0hr/10a 중 수집 작업에 소요되는 시간이 17.1hr/10a에 달하며 농촌 노동력 감소와 고령화로 인해 수집형 감자 수확기 개발 요구가 높아지고 있다. 따라서 본 연구에서는 감자의 생력재배(Labor saving cultivation)를 높이기 위해 수집형 감자수확기개발을 위한 굴취날 각도 및 이송속도에 따른 요인실험을 수행 하였다. 수집형 감자 수확기는 트랙터 부착형으로 굴취날 각도 3수준(20, 23, 26°), 이송속도 3수준(0.3, 0.4, 0.5m/s)으로 조절할 수 있도록 제작하였다. 굴취날은 각도 별로 3개를 제작하여 날을 교체하는 방식으로 제작하였고, 시험은 평창 감자밭에서 이루어졌으며 시험포장의 토성은 양토였다. 굴취율은 3m구간 굴취 후 굴취된 개수와 미굴취 감자의 개수를 비교하였으며 3반복 측정 하였다. 이송속도는 모터 회전수를 제어할 수 있는 모터 컨트롤러를 따로 제작하여 기체는 정지시키고 이송부만 작동하며 실험하였다. 이송속도 별로 1회에 시료 50개를 투입하여 총 3반복 실험하였으며 표피손상과 형태가 파손된 것을 손상으로 간주하였다. 실험에 사용된 감자의 물성은 크기와 무게를 조사하였으며 평균 가로 75.4±6.26mm, 세로 62.5±5.3mm, 높이 81.7±7.67mm, 무게는 230.7±45.6g이었다. 수집형 감자 수확기의 굴취 및 이송 요인별로 시험하여 감자 굴취율, 이송손상 및 수집손상을 조사한 결과 굴취날 각도에 따른 굴취율은 감자수집에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다. 굴취날 각도 20, 23°에서는 약 99%로 수집되었으며, 26°의 굴취각에서는 모두 수집되었다. 또한 이송속도에 따른 이송부 및 수집부의 감자손상 및 손상률 시험결과 이송부손상률은 0.3m/s에서 2.67%, 0.4m/s에서 3.33%, 0.5m/s에서 6.67%로 0.5m/s의 이송속도에서 손상율 증가폭이 크게 상승하였다. 수집부 손상율 또한 0.3m/s에서 2%, 0.4m/s에서 2.67%, 0.5m/s에서 약 6.67%로 0.5m/s의 이송속도에서 증가폭이 크게 상승하였다. 따라서 본 연구의 수집형 감자 수확기는 작업속도, 감자손상 및 손상율을 고려할 때 0.4m/s의 이송속도에서 수확 시 가장 적절할것으로 판단하였다.
이상희 ( S. H. Lee ),강태경 ( T. G. Kang ),김영근 ( Y. K. Kim ),최일수 ( I. S. Choi ),현창식 ( C. S. Hyun ),최용 ( Y. Choi ),전현종 ( H. J. Jun ),김진구 ( J. G. Kim ),유승화 ( S. H. Yu ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
국내 감자 수확작업은 굴취기를 이용하여 굴취한 후 인력으로 수집하는 형태로 감자 생산 총 노동시간58.0 hr/10 a 중 수집 작업에 소요되는 시간이 29.5%에 달하며, 농촌 노동력 감소와 고령화로 인해 수집형 감자 수확기 개발 요구가 높아지고 있다. Hyde 등(1983)은 감자 수확기의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 것은 컨베이어의 이송속도와 작업속도의 비라고 보고하였다. 따라서, 본 연구는 설계·제작 한 수집형 감자 수확기의 적정 작업속도를 구명하는 데 목적이 있다. 시험에 사용된 공시 트랙터는 Grandmax GM56, Kubota, Japan)으로 저속 1단, 저속 2단, 저속 3단 3수준에서 실험을 하였다. 각 단수에서 작업속도는 10회 측정하였으며, 저속 1단은 0.2 m/s, 저속 2단은 0.24 m/s, 저속 3단은 0.28 m/s로 조사되었다. 실험은 5 m 구간 작업 후 굴취율, 손상율, 이물질혼입율을 조사하였으며, 속도별로 3반복 씩 총 9회 실시하였다. 데이터는 SAS (v9.4., SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 유의수준 0.05에서 최소유의차 검정을 실시하였다. 굴취율의 경우 작업속도 0.2, 0.24, 0.28 m/s에서 각각 99.9, 99.9, 99.3%로 나타났으며, LSD 검정 결과 작업속도에 따른 유의차가 없는 것으로 분석되었다. 감자의 경우 두둑 상부로부터 15~20 cm 깊이에 분포하므로 굴취율은 작업속도의 영향을 받지 않는 것으로 판단된다. 손상율의 경우 0.2 m/s에서 4.3%, 0.24 m/s에서 4.7%, 0.28 m/s에서 7.7%로 나타났으며, 특히 0.28 m/s에서 표피손상이 0.2, 0.24 m/s에서 보다 2.6~3%증가하였다. 이물질 혼입율은 0.2 m/s에서 3.5%, 0.24 m/s에서 3%, 0.28 m/s에서 10.2%로 나타났으며, 0.28m/s에서 이물질혼입이 급격히 증가하였다. 통계분석 결과 0.2 m/s와 0.24 m/s에서는 굴취율, 손상율, 이물질혼입율 모두 작업속도의 영향은 없는 것으로 나타났다. 하지만 0.28 m/s에서는 0.24 m/s보다 손상율이 3%, 이물질혼입율이 7.2% 높게 나타나 0.28 m/s에서는 작업이 불가능할 것으로 판단되었다. 또한, 0.2 m/s와 0.24 m/s 간에 시작기의 성능은 유의차가 없었으나, 시작기의 작업능률을 고려할 때 0.24 m/s가 적정 작업속도라고 판단된다.
이상희 ( S. H. Lee ),강태경 ( T. G. Kang ),김영근 ( Y. K. Kim ),최일수 ( I. S. Choi ),현창식 ( C. S. Hyun ),최용 ( Y. Choi ),전현종 ( H. J. Jun ),김진구 ( J. G. Kim ),유승화 ( S. H. Yu ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
파종·이식 작업의 경우 기계화율은 8.9%로 비닐피복, 수확 등 다른 작업공정에 비하여 상대적으로 낮은 수준이다. 무 파종 작업의 경우 비닐피복과의 열상 문제로 기존 파종기는 적용이 어려워 비닐피복 절개와 동시에 파종하는 파종기의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 무 파종작업의 기계화를 촉진하기 위하여 비닐을 절개하며 파종할 수 있는 점파식 파종기의 파종장치를 제작하여 파종 특성을 분석하였다. 파종장치는 점파식 파종기로 파종과 동시에 비닐 절개 칼날에 의하여 피복비닐을 십자로 절개하며 파종할 수 있도록 제작하였다. 또한, 1회 파종립수는 4~5개, 주간은 27 cm로 관행 파종방식에 맞게 제작하였다. 10 m 구간 3반복 파종 후 파종립수, 주간, 결주율, 비닐절개 직경을 조사하였다. 파종 특성을 분석한 결과 파종립수는 4.1±0.83, 주간은 27.3±0.29 cm, 결주율은 0%, 비닐절개 직경은 8.65±1.04 cm로 분석되었다. 또한, 파종 14일 후 관행 인력 파종구와 기계 파종구의 출현율 및 생육조사를 실시하였다. 생육조사결과 기계 파종구의 출현율은 99.1%, 인력 파종구는 98.2%로 나타나 비닐절개 파종 시 열상의 우려는 없는 것으로 판단되었다. 생육조사 결과 기계 파종구는 초장 8.42±1.87, 엽수 2.73±0.52개로 조사되었으며, 인력 파종구는 초장 8.23±1.61 cm, 엽수 2.57±0.5개로 생육 또한 인력 파종과 비교해서 초장은 2.3%, 엽수는 6.2% 생육이 우수한 것으로 나타났다.
이상희 ( S. H. Lee ),강태경 ( T. G. Kang ),김진구 ( J. G. Kim ),최용 ( Y. Choi ),김영근 ( Y. K. Kim ),최일수 ( I. S. Choi ),현창식 ( C. S. Hyun ),전현종 ( H. J. Jun ),유승화 ( S. H. Yu ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
국내 파종·이식 작업의 경우 기계화율은 2016년 8.9%로 경운정비, 비닐피복 및 방제 등 다른 작업공정에 비해 낮은 실정이다. 무 파종 작업의 경우 기계화율은 2016년 0%로 기계 파종 시 피복 비닐에 의한 열상 문제로 기계화가 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 무 파종작업의 기계화를 위하여 비닐피복과 동시에 비닐을 절개하며 파종할 수 있는 파종기를 개발하여 파종기의 성능 및 투입효과를 분석하였다. 시작기는 두둑성형, 비닐피복, 비닐절개 및 파종 작업이 동시에 가능하도록 제작하였으며, 파종장치의 경우 점파식으로 주간을 22, 24, 27cm로 파종할 수 있도록 개발하였다. 성능시험은 2018. 9. 6. 충남 홍성의 농가 포장에서 실시하였다. 개발된 파종기의 성능 분석을 위하여 주간, 파종립수 등 작업정밀도 및 작업성능을 조사하였으며, 휴립피복기를 이용하여 피복 후 인력으로 파종하는 관행 방식과 비교하여 노력절감률 및 비용절감률을 분석하였다. 시작기의 작업정밀도로 주간은 주간 설정값 22, 24, 27 cm에서 각각 22±0.26, 23.9±0.23, 26.9±0.21 cm로 조사되었다. 파종립수의 경우 1회당 4.3~4.4립이 파종되는 것으로 나타나 관행 3~5립 파종에 맞는 성적을 보였으며, 결주율은 0%로 나타났다. 복합 파종기의 작업성능은 0.36m/s로 작업 시 0.7시간/10a로 관행 12.3시간/10a에 비해 94.3%의 노력절감 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 경제성분석 결과 관행 방식으로 작업 시 소요비용은 158,308원/10a로 나타났으며, 복합 파종기 이용 시 소요비용은 57,246원/10a로 관행에 비해 64%의 비용절감 효과가 있는 것으로 분석되었다.