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논문 : 농산물,식품가공공학 ; 순환식 병류형 유채씨 건조 시뮬레이션
한재웅 ( J. W. Han ),금동혁 ( D. H. Keum ),김웅 ( W. Kim ),레안득 ( L. A. Duc ),조성호 ( S. H. Cho ),김훈 ( H. Kim ) 한국농업기계학회 2010 바이오시스템공학 Vol.35 No.6
In this study, computer simulations were conducted to assess the use of a circulating concurrent-flow dryer for rapeseed drying and to determined the effect of this drying method on the germination ratio of rapeseed after the drying process was complete. The simultaneous heat and mass transfer between air and rapeseed in a concurrent-flow dryer was examined by simulation. The drying simulation was based on several parameters with sequent time series. Equations concerning air psychrometrics, physical properties, thermal properties, equilibrium moisture content, thin layer drying of rapeseed, etc. were all combined to solve the simulation models. Based on energy and mass transfer in the concurrent-flow drying model, a simulation program for the circulating concurrent-flow rapeseed dryer was built along with a detailed description of the mathematical solution to the model. A pilot scale circulating concurrent-flow dryer(200kg/batch) was used to verify the fitness of the simulation program. A comparison between the experimental data and the model predicted results was presented and discussed. The drying parameters and germination ratio were analyzed and the accuracy of the simulation program was evaluated. The simulation program proved to be reliable and was shown to be a convenient tool for predicting rapeseed drying and germination ratio of rapeseed in a concurrent-flow dryer.
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정밀 환경제어시스템을 위한 돼지의 행동분류 영상처리 알고리즘
김웅 ( W. Kim ),이승기 ( S. K. Lee ),한재웅 ( J. W. Han ),전명진 ( M. J. Jeon ),최희철 ( H. C. Choi ),김현태 ( H. T. Kim ),이웅섭 ( W. S. Lee ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
대부분의 돈사 환경제어는 공기온도만을 이용하여 제어하고 있으며, 이는 돼지의 건강을 해칠수 있고 생산성 저하의 원인이 될 수 있다. 이를 해결하기위해서는 정밀한 돈사환경 제어가 필요하며 공기의 온도 및 유속, 바닥의 온도 등 복합적인 관계가 고려된 환경제어가 이루어져야한다. 돈사 내 정밀 환경제어시스템은 각종 센서를 통해 온도, 습도, 유속, 광량 등의 환경정보를 수집하고 제어를 수행하며, 보다 정밀한 제어를 수행하고자 영상처리를 통해 돼지의 체온조절행동에 근거한 환경정보를 보정을 해줄 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 돼지의 행동특성을 분류하기위한 영상처리시스템 알고리즘을 제시하고자 한다. 실험돈사 내 돼지를 대상으로 천장에 설치된 카메라를 통해 획득된 이미지를 이용하여 영상처리를 수행하였으며, 행동특성 분류를 위한 영상처리 알고리즘은 Visual Studio 2015, OpenCVLibrary를 이용하여 구현하였다. 배경에서 돼지를 분리하기위해 색상계 처리, 이진화 및 잡음제거등의 전처리 과정과 Labeling, Equalization등의 알고리즘을 적용하여 돼지가 차지하는 면적, 돼지중심간 거리 등을 구하여 돼지가 보이는 열환경에 따른 군집형태를 분류하였다. 돼지가 모두 떨어져 있는 경우 95%의 분류성공률을 보였으며, 인식에러는 돈사 내 설치된 시설에 반사된 형상이나 시설 내로 들어가는 도중에 획득된 이미지로 돼지형상이 부분적으로 획득되어 발생된 것으로 확인되었다. 또한 돼지가 서서 움직이는 동안 획득된 이미지는 모두 붙어있는 군집형태라도 돼지사이에 그림자가 생겨 인식에러가 발생되는 경우가 있었으며 이는 돼지중심간거리를 고려하면 균집형태를 분류할 수 있는 것으로 확인되었다.
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한재웅 ( J. W. Han ),전명진 ( M. J. Jean ),이효재 ( H. J. Lee ),이승기 ( S. K. Lee ),서동수 ( D. S. Seo ),서지현 ( J. H. Seo ),김웅 ( W. Kim ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1
우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 지구온난화와 환경오염 등의 문제로 환경보호에 대한 인식이 높아지고 있는 상황에서 이를 해결하고자 새로운 에너지 생산방식에 대한 논의가 이뤄지고 있다. 이중 발전을 위한 기존 방식인 화력 및 원자력 발전의 경우 환경적으로 큰 위험성을 가지고 있어 신재생 에너지 발전 등의 비중을 높이기 위한 많은 방법들이 시도되고 있고 대표적으로 태양광발전이 있다. 발전을 위해 많은 면적이 필요한 태양광 발전은 상대적으로 국토의 면적이 좁은 우리나라의 경우 기존 영농지역을 활용한 태양광 발전형태가 해결방안이 될 수 있다. 농지를 활용한 태양광 발전을 하게 되면 방제작업 등 기존 농기계가 아닌 다른 형태의 농기계가 필요하며 본 연구에서는 영농형 태양광 시설에 적용할 수 있는 방제기를 개발하고 기초성능평가를 하는데 목적이 있다. 실험에 적용된 태양광발전시스템의 기본 프레임 크기는 가로 5m, 세로 5m, 높이 4m로 되어 있으며 활용부지에 따라 확장할 수 있는 구조로 되어 있으며 방제기 구동을 위해 지름 25mm 농용 파이프를 이용한 레일을 설치하였다. 방제기는 레일을 이동할 수 있는 롤러부와 작물의 높이에 따라 붐대의 높이를 조절할 수 있는 다단구조로 이뤄진 길이조절부, 총 8개의 노즐(NN-D, Yamaho, japan)로 구성된 붐대를 수직 및 수평으로 사용할 수 있는 붐대관절부로 구성되었다. 개발된 방제기의 분사 높이를 500mm로 설정하여 분무범위를 알아보기 위해 수행한 결과, 최대 분무범위는 중심부에서 양쪽으로 약 2,300mm, 총 5,000mm의 범위를 보여 태양광 프레임 간격이 약 5m인 것을 고려했을 때 충분히 방제가 가능한 것으로 판단되었다. 노즐별 분무량 측정 결과는 평균 약 820ml가 분사되었으며 노즐별 최대 41ml의 편차를 보였고 분무 시 공기 중으로 비산되는 양을 고려했을 때 분무범위 내에서 고르게 분무되는 것으로 판단되었다.
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이승기 ( S. K. Lee ),김훈 ( H. Kim ),김웅 ( W. Kim ),전명진 ( M. J. Jeon ),변정선 ( J. S. Byun ),한재웅 ( J. W. Han ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
콩은 농가 수입원 중에서 미곡 다음으로 많이 생산되는 작물이며, 식량 자급도가 10%미만인 작물 중 하나이다. 우리나라의 콩 소비는 계속적으로 증가하고 있으나 콩에 대한 수확 후 관련 연구는 부족한 실정이다. 박층건조모델은 후층건조과정을 해석하는 기본 요소이며, 적정 건조조건을 구명하기 요소로서 국내 · 외적으로 많은 대상에 대하여 연구가 진행되었다(Kim et al. 2004; Wang and Singh, 1978). 국내 생산되는 콩은 종류가 많고 해외에서 생산되는 콩과 물성이 상이하여 건조조건이 다르게 설정되어야 한다. 따라서, 본 연구목적은 건조온도 2수준, 상대습도 3수준에 대하여 국산 콩의 건조속도 측정하고, 곡물건조방정식으로 많이 이용되고 있는 4개의 건조방정식에 대하여 모델 적합성을 검정하여 콩건조에 적합한 박층건조모델 결정하는데 있다. 공시재료는 2015년 강원도지역에서 생산된 콩을 실험에 사용하였으며, 초기 함수율은 14.6%,w.b.였다. 건조공기 조성은 공기조화장치(MTH4100, SANYO, UK)를 사용하였으며, 조성된 공기는 송풍기에 의해 공기충만실을 통과하여 건조 층을 통과하게 된다. 건조 층을 통과한 공기는 공기조화장치에 의해 설정온도 및 상대습도로 재조성되도록 구성되며, 목표 평형함수율까지 계속적으로 반복된다. 시료는 직경 280㎜, 높이 40㎜의 원통형으로 건조실 내의 풍속은 풍속계(VELCICALC-PLUS , TSI,USA)로 측정하였으며, 0.56m/s로 나타났다. 건조 층의 초기중량 측정 후 전자저울(GF-4000,AND, Japan)을 이용하여 10분 간격으로 중량의 변화를 측정하여 저장하였다. 평형함수율에 도달할 때까지 건조를 수행하였으며, 건조온도는 40 및 50℃의 2수준, 상대습도 30, 40 및 50% 3수준에 대하여 3회 반복 실험으로 결정하였다. 적정 박층건조모델을 결정하기 위하여 기존의 곡물건조방정식 중 널리 사용되고 있는 4개(Lewis, 1921; Page, 1949; Thompson, 1967; Moisturediffusion, 1975)의 건조모델을 이용하여 비교 검증하였다. 건조 초기 2시간 까지는 급격히 감소하다가 건조속도에 영향을 미치는 반건조시간(MR=0.5) 이후에는 완만하게 건조되는 것으로 나타났고 건조조건으로 건조오도 및 상대습도 모두의 영향이 미치는 것으로 나타났다. 4가지 건조 모델과 비교한 결과 Page 모델이 전체 건조 영역에서 비교적 잘 일치하였고, 다른 모델은 건조 초기부터 많은 차이를 나타내 건조 모델로 사용에는 어려움이 있는 것으로 나타났다.
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한재웅 ( J. W. Han ),김훈 ( H. Kim ),배희수 ( H. S. Bae ),김락우 ( R. W. Kim ),이승기 ( S. K. Lee ),김성록 ( S. R. Kim ),김웅 ( W. Kim ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
이탈리안라이그라스(Itallian Ryegrass, IRG)는 사료작물로 동계사료 작물 중 70%이상의 비율을 차지하고 있으며, 재배면적이 지속적인 증가 추세에 있다. 그러나 IRG종자 채종의 경우 수확시기가 벼의 이앙시기와 겹쳐 조기 종자 수확으로 인하여 건조에 불리한 조건을 가지고 있다. 따라서 본 연구는 고수분의 IRG 종자의 건조에 필요한 방습평형함수율 모델의 개발을 위해 수행되었다. 평형함수율은 주위 공기의 온도와 상대습도의 함수로 표시되며, 이를 평형함수율 모델이라 하며, 일반적으로 4개의 모델(Modified Henderson, Chung-Pfost, Modified Halsey, Modified Oswin)이 이용되고 있다. IRG종자의 평형함수율 모델 개발을 위한 측정은 동적측정방법을 이용하였고 건조온도 20, 30 및 40℃ 3수준, 상대습도는 30, 40, 50 및 60%의 4수준으로 총 12수준에 대하여 3회 반복 실험 후 평균값을 사용하였다. 분석방법은 SAS 9.4(SAS Institure Inc., USA)의 비선형회귀분석 프로그램을 이용하여 실험상수를 결정하였으며, R<sup>2</sup> 및 RMSE를 모델의 비교 검정에 이용하였다. 4개의 모델 중 평형함수율의 실험값과 모델에 의한 예측값 사이의 RMSE는 Modified Oswin모델의 경우 0.480%,d.b.가 가장 낮게 나타났으며, Chung-Pfost모델이 0.692%,d.b.로 높게 나타났으나 그 외 모델 모두 비슷한 값을 나타내었다. 평형함수율모델의 결정계수(R<sup>2</sup> )는 Chung-Pfost모델의 경우 0.97이상의 높게 나타났으며, 다른 모델도 0.95%이상으로 잘 일치하였다. Chung-Pfost모델을 제외한 모델의 경우 상대습도 50% 이상 건조온도가 고온일수록 예측값과의 차이가 크게 나타났으나 Chung-Pfost모델의 경우 건조온도 및 상대습도 변화에 따라 예측값과 잘 일치하였다. 따라서 습도가 50%이하의 건조시에는 모든 모델의 사용이 모두 가능하나 상대습도 50%이상의 건조시에는 적용 모델은 Chung-Pfost모델이 모든 건조 영역에서 가장 적합한 것으로 나타났다.
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