유압시스템을 이용한 폐 멀칭비닐 수거기 설계 및 실험 = Design and Experiment of a Plastic Mulch Wrapper Using Hydraulic System

국문 초록 (Abstract)

농업에서 멀칭비닐은 지온, 수분 유지, 잡초의 생육억제 등의 목적으로 사용되며, 사용 후 수거를 하지 않으면 토양을 오염시키고 작물의 생육에 피해를 일으킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 피복 비닐수거기가 일부 개발되어 있지만 현장에서 비닐 찢어짐 현상이 빈번하게 일어나 실제 사용률은 매우 낮다. 따라서 본 연구에서는 트랙터 주행속도와 증가된 수거비닐을 고려하여 연속적으로 수거가 가능한 기계개발을 목표로 하였다. 비닐이 찢어지지 않고 원활한 수거를 위해 마이크로컨트롤러, 차속센서, 비닐수거량 측정장치, 엔코더, 유압펌프, 유압모터, 비례유량제어밸브 등을 이용하여 비닐수거기를 제작하였다. 차속센서를 이용하여 트랙터 주행속도를 측정하고 수거량 측정장치로부터 증가된 비닐량을 측정하여 필요수거 속도를 계산하였다. 이를 비례제어기와 유량제어밸브를 통해 유압모터의 유량을 조절하여 수거속도를 제어하였다. 비닐 수거기의 수거속도제어 및 수거 성능검증을 위해 실내와 포장에서 실험을 수행하였다. 실내실험 결과 110 m의 비닐을 수거할 때 필요소거 속도와 실제 수거속도가 최대 3.03 rpm의 오차를 보여 유압모터의 속도가 필요속도를 잘 추종함으로 원활한 비닐수거가 되는 것으로 판단하였다. 하지만 현장 시험 시험결과 필요수거 속도와 실제 수거 속도차이가 최대 14.28 rpm 이었으며 노면의 불균일한 특성과 비닐의 날림방지 때문에 가장자리에 복토한 흙이 단단하게 굳어 일부 비닐이 찢어지는 문제가 발생하였다. 추후 연구에서는 PID (Proportional integral derivative) 제어를 통해 필요 수거속도와 실제 수거속도의 오차를 줄이고 단단하게 굳은 흙에서의 비닐을 수거하기 위해 진동으로 흙을 부수는 장치를 추가하여 비닐을 원활히 수거할 계획이다.