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트랙터 장착형 일관작업 평두둑 복합기의 개념설계 및 후방전도 안정성 분석
심성보,남영조,구영모 경상대학교 농업생명과학연구원 2018 농업생명과학연구 Vol.52 No.3
최근 안전하고 질 좋은 ‘로컬푸드’에 대한 생산과 소비에 대한 관심이 높아지면서 지역 밭농업의 기계화와 생력화를 절실히 필요하게 되었다. 본 연구의 목적은 밭농업을 생력화하기 위한 일관화 작업 평두 둑 복합기의 개념을 설계하고 후방전도 안정성을 검토하는데 있다. 일관화 작업 복합기는 경운·정지, 휴립, 방제, 멀칭 및 파종·정식의 다섯 단계별 작업기를 통합하여 트랙터 부착 견인형으로 일관작업 체계의 개념으로 설계하였다. 기존의 개별 작업기들를 참고하여 복합기의 자중과 소비동력을 추정하고 국내 농가에서 사용하는 트랙터에 적용 할 수 있는지를 동력 공학적으로 검토하였다. 방제용액을 포함한 작업기의 추정 자중은 1,270kgf으로 예상 총소비 동력 33.5kW을 제공할 트랙터를 검토한 바, 45PS(33.6kW)급 트랙터는 히치 상승능력과 총동력에 있어 적절한 한계선 이내에 있는 것으로 판단되었다. 또한 복합작업기의 자중에 의한 후방전도의 안정성을 검토하였는데, 본 연구에서 설계한 복합 작업기를 카테고리 I(<48kW) 트랙터에 장착하여 사용할 경우 트랙터 전면 평형추(ballast)로서 전방 버켓로더를 부가하여 후방전도 안정성을 유지해야 한다. Recently, as interest in the production and consumption of safe and high quality 'local food' has increased, the labor-saving mechanization of local upland field agriculture have also become urgently needed. Therefore, the objectives of this study are to design the concept of an integrated tractor implement and to analyze the rearward overturn stability. The concept of a tractor-attached integrated implement system was setup by combining the five operations, such as tilling, ridge forming, spraying, mulching and seeding in the upland farming. Dead-weight and power consumption of the integrated implement were estimated with the specifications of conventional attachments, and then the feasibility was reviewed in the aspect of power engineering. The capability of 33.6 kW(45 PS) tractor reaches the marginal limit, as to apply the designed implement with the estimated weight and total power of 1,270 kgf and 33.5 kW. The stationary and mobile stability characteristics of the implement are theoretically analyzed and discussed. In terms of operational stability, it is recommended to install a front loader to prevent rearward overturn when attached to category I(<48 kW) tractors.
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트랙터 장착형 일관작업 평두둑 복합기의 포장능률 및 비용 분석
구영모,김병묵 경상대학교 농업생명과학연구원 2018 농업생명과학연구 Vol.52 No.5
최근 밭농업의 기계화와 생력화에 대한 연구와 개발이 활성화되고 있다. 그러나 밭농업의 기계화율은 비교적 낮을 뿐 아니라, 농작업이 단계별로 기계화되고 있기 때문에 밭농업의 생력화에 기여하지 못하고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 밭농업을 생력화하기 위하여 구현한 일관작업 복합기의 포장능률 및 비용분석을 통하여 생력화율을 평가하는데 있다. 경운·정지, 두둑성형, 방제, 멀칭 및 파종·정식모듈을 포함하여 다섯 작업모듈을 일관화한 복합기의 이론작업시간은 0.56hr/10a으로 관행과 비교하여 67%의 생력화율을 보였다. 유효포장능률은 0.09ha/hr로서 관행에 비하여 2.95배 우수하였고 부담면적은 9.07ha로 평가되었다. 비용분석에서는 복합기의 초기구입비가 43% 절감되는 것으로 평가되었으며 시간당 비용과 단위면적당(10a) 비용은 관행에 비하여 각각 68% 및 58% 정도 절감되었다. 따라서 트랙터 복합작업기를 이용한 일관화된 밭작업은 관행에 비하여 생력화에 상당히 기여하는 것으로 평가된다. Recently, interests in the research and development of labor-saving mechanization for upland field agriculture have increased. In reality, each farming operation is solely mechanized, so it does not contribute to promote labor-saving rate in upland agriculture. Therefore, the objective of this study is to evaluate labor-saving efficiency through field capacity and cost analyses for the developed an integrated tractor implement for upland field farming. The theoretical working time of the integrated implement including five modules is 0.56 hr/10a, reducing 67% of working time comparing with that of conventional individual farming process. Effective field capacity is 0.09 ha/hr, which is 2.95 times better than conventional practices and the arable area is evaluated to be 9.07 ha. In the cost analysis, the initial purchase cost is estimated to be reduced by 43%, and the cost per unit time(hour) and the cost per unit area(10a) were reduced 68% and 58%, respectively. Therefore, a sequential field work using the integrated tractor implement would contribute considerably to the labor-saving in the upland farming.
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구영모 ( Y. M. Koo ),홍종근 ( J. G. Hong ),원용식 ( Y. S. Won ),석태수 ( T. S. Soek ),심성보 ( S. B. Shim ),남영조 ( Y. J. Nam ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
최근 지역 밭작물에 대한 생산과 소비에 대하여 관심이 높아지고 있다. 이는 안전하고 질 좋은 ‘로컬푸드’에 대한 관심과 맞물려서 기계화와 생력화가 절실히 필요하게 되었기 때문이다. 경운, 정지, 방제 등은 벼농사에서 사용하는 농기계를 대부분 사용하기 때문에 비교적 기계화율이 높으나 정식, 수확, 육묘, 선별 작업 등의 기계화율이 낮은 것이 현실이다. 또한 각 농작업이 개별적으로 기계화되고 있기 때문에 생력화에 기여하고 있지 못하고 있다. 따라서 각 단계별 작업기를 통합하여 일관화작업을 수행하는 복합기를 개발함으로써 밭농업의 생력화에 기여할 것으로 생각된다. 본 연구의 목적은 밭농업을 위한 일관화작업 복합기를 개발하고 생력화 효율을 분석하는데 있다. 밭작물은 작물의 종류, 지역 특색 등에 따라 재배 양식이 다양하므로 표준화하고 일관화하여 생력화할 필요가 있다. 밭작물의 작부형태는 평두둑과 둥근두둑으로 나눌 수 있고 평두둑의 폭은 120 cm (마늘, 양파 등)으로 표준화하였다. 평두둑은 경운정지-두둑성형-약액살포-시비-멀칭-파종/정식이 일반적이며, 둥근두둑은 약액살포와 시비를 제외할 수 있으므로 각 작업별 작업기 모듈의 교환이 용이하도록 설계 및 제작하는 것이 목표이다. 생력화작업 분석 결과 2.0 km/h의 작업속도에서 약 0.36 ha/h의 이론포장 능력을 갖으며 개별 작업기에 의한 누적시간에 비하여 복합기에 의한 작업시간을 70% 절감할 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구에서 개발하는 복합 작업기의 예상 무게는 자중 800 kg과 방제용액 300 kg 등 1100 kg 정도로, 국내 농가에서 가장 많이 보유하고 있는 48 kW (64 PS) 이하 급(카테고리 I)트랙터에 장착하여 사용할 경우 트랙터의 하중 전이에 영향을 미치게 되어 정적 동적 안정성에 영행을 미치게 되므로 안정성 검토 또한 행하여졌고, 트랙터 전면 부가중량(ballast)과 프론트 버켓 로더를 이용한 안정성을 유지할 필요가 있다.
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트랙터 장착형 일관작업 둥근두둑 복합기의 슬립특성 분석
구영모,김병묵 경상국립대학교 농업생명과학연구원 2020 농업생명과학연구 Vol.54 No.5
To sequence the conventional practice of upland farming, individual machines were modularized and combined into an integrated tractor implement which was fabricated along the cropping system for round ridge. The objectives of this study are to analyze slip characteristics, underlying field performance of an integrated implement for round ridge crops and then to suggest management of the implement to maximize operating efficiency in the intensive agriculture. A Doppler radar speedometer was used to measure no-load speed on concrete track and slip was calculated by determining the dynamic radius of rear wheels using the zero slip speed. The results of the study showed low slips (3.9-8.9%) despite the significant effects of the experimental variables because the weight of the integrated implement attached to a Category II tractor was excessively heavy to ensure static rearward stability. For the intensive farming which mainly uses rotavator, the principle of ‘gear up throttle down’ wouldn't be applied and neither saving of fuel consumption be influential to operating costs because of the low operating speed (2.0-4.0 km/h). Therefore, operation of the integrated implement wouldn't get predominant beneficial by draft and fuel efficiencies but should be focused on the quality of outcomes, such as seedling bed and mulching. 밭농업의 기계작업을 복합기로 일관화하기 위하여 관행의 개별적 기계를 모듈화하고 일체화시켜 둥근두둑 작물의 재배체계에 맞추어 구성하였다. 본 연구의 목적은 둥근두둑 복합작업기의 작업성능을 파악하는데 근거가 되는 슬립의 특성을 분석하여 집약농업의 작업효율을 극대화 할 수 있는복합작업기의 운용방안을 제시하고자 하였다. 도플러 레이더 속도계를 사용하여 무부하 기준속도를 콘크리트 지면에서 주행속도를 측정하고, 후륜동반경을 결정함으로써 이론 회전속도를 이용하여 제로슬립 속도를 계산하였다. 연구의 결과는 변수의 유의한 영향에도 불구하고 심하게 낮은슬립의 범위(3.9-8.9%)에 있음을 보였다. 이는 복합작업기의 무거운 중량에 대응한 정적 후방전도 안정성을 위하여 카테고리 2급 트랙터를 사용하였기 때문이다. 로타베이터를 기본으로 하는 집약농업의 경우 작업속도(2.0-4.0km/h)가 저속이므로‘gear up throttle down’원리가 적용되지 않으며연료의 소비량은 운용비용에 절대적이지 않을 것으로 판단된다. 따라서 복합기의 운용은 견인 및 연료효율에 맞춰져서는 큰 이득이 예상되지않으며, 파종상토와 멀칭작업의 품질, 즉 작업결과에 초점이 맞춰져야 한다.
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