보행식 배추수확기 개발을 위한 요소기술 분석 및 성능시험 = Analysis of Element Technology and Performance Test for the Development of Walking Type Chinese Cabbage Harvester

국문 초록 (Abstract)

배추는 한국의 엽채류 채소의 재배면적 중 전체의 64.9%, 생산량은 전체의 79%로 가장 큰 부분을 차지한다. 그러나, 2021년 기준 가을배추 수확작업의 경우 기계화율은 0%에 가깝게 조사되어 배추 재배면적 확대와 수익증대가 어려운 실정이다. 따라서 배추 수확작업의 기계화율 향상을 위해서는 우리나라 재배환경에 적합한 배추수확기가 필요하며, 본 연구에서는 소규모 배추 재배 농가에서 사용 가능한 보행식 배추수확기를 설계·개발하였다. 배추의 인발과 동시에 배추뿌리부를 절단하고 이송할 수 있는 몸통 파지 방식의 인발·절단·이송 메커니즘을 개발하였고 적정 절단력 및 파지력을 위한 요소기술을 분석하였다. 절단된 배추의 이송메커니즘 개발을 위하여 동역학적 해석 시뮬레이션(Recurdyne)을 통해 이론적인 계산값과 시뮬레이션 해석값을 비교하여 배추 이송 시 적정 파지력을 검토하였고, 현장시험을 통해 배추수확기의 이송·절단 성능을 평가하였다. 분석 결과, 배추 무게 3.9kg에 대한 파지력은 최소 44.44N이상으로 요구된다. 이에 따른 해석값은 배추 1개 이송 시 최소 파지력은 52.22N, 배추 3개 이송 시 최소 파지력은 44.90N으로 나타났다. 배추의 개수가 많아진 경우 접촉력이 낮아졌으나 요구되는 이송벨트 파지력은 충분한 것으로 나타났다. 현장 시험 결과, 배추의 인발 및 파지가 원활하게 이루어졌으며, 3개의 배추를 동시에 이송하는 작업에 문제가 없었다. 개발된 배추수확기의 작업속도 0.2㎧, 절단 높이 5, 10mm로 설정하여 수확시험을 실시한 결과, 각각의 절단 성공률은 68.8%, 73.3%로 나타나 선행연구(박성진 등, 2019)에 비해 수확 성능이 향상되었다. 그러나 배추수확기의 현장보급을 위해서는 절단성공률을 더욱 향상시킬 필요가 있는 것으로 판단되었다.