Introduction
농촌사회가 고령화 사회에서 초 고령화 사회로 진행되어가는 시점에 농촌에는 대부분의 사람들이 노인이라는 것을 알 수 있으며 현재 우리나라 사회는 첨단과학기술화시대와 노동시간 단축의 사회로 넘어가고 있는 추세에 있다(Heo et al., 2016). 우리나라 논 농업기계 기계화율은 `18년기준 98.4%로 가깝게 되어가고 있지만 정식기의 농업기계와 같은 밭 농업기계화율은 `18년기준 60.2% 안되는 기계화율을 보이고 있다.(STATISTICS KOREA, 2020). 특히 파종, 농업기계의 중요성은 점점 더 높아지는 추세이다.
농업현장에서 육묘 및 정식을 위해 72구, 108구, 129구 등 여러 종류의 폴리프로필렌 포트를 사용하고 있다. 하지만 폴리프로필렌은 대표적인 난분해성 물질로써 환경오염의 주 원인이 되며, 폴리프로필렌 포트는 재사용이 어렵고 사용 후 농지 주위에 버려지거나 방치되는 실정이다. 따라서 환경오염을 개선하고 노동력을 절감할 수 있는 생분해성 포트 정식기를 개발하였으며. 기존 우리나라에서 실용화된 정식기와 다르게 포트와 작물을 한번에 정식하는 방식이다. 하지만 새롭게 개발된 정식기이기에 정식 방법, 정식 속도 등 기초자료가 마련되어 있지 않은 상태이다(Lee et al., 2017).
따라서 본 논문에서는 전방 식부장치 지름에 따른 주행부, 취출부 상관관계, 취출부의 버프 유무에 따른 절삭속도와의 관계 등을 실험을 통해 구명하고 이를 통해 정식기의 기초 자료를 마련하기 위해 연구를 수행하였다.
Materials and Methods
생분해성 포트용 정식기는 Fig. 1과 같이 취출부, 주행부, 식부장치로 나누어져 있으며 수평 절삭형태의 취출 장치가 생분해성 포트를 절삭하면 레일을 통해 이동하며 포트가 수직 낙하하여 정식이 되는 방식이다. 대차크기는 폭 850 mm, 길이 1430 mm이다. 구동방식은 체인 구동 방식이며. 동력 모터는 DC Motor 24 V, 300 W을 사용하였다. 차량속도는 0~19 m/min의 속력을 낼 수 있으며 주간 거리는 15~30 cm 로 조절 가능하다. 대차 하단 앞부분의 설치된 전방 식부장치는 Fig. 2와 같이 지면과 맞닿아 있는 곳의 홈을 파서 식물을 이식하기 좋은 상태로 만들어주는 장치이며 대차의 동력을 이용하여 구동되기 때문에 별도의 동력이 필요치 않으며 작물의 종류와 크기에 따라 각기 다른 홀을 팔 수 있는 돌출부를 탈착과 부착할 수 있다(Bae et al., 2010). Fig. 3과 같이 15~ 20 cm의 작물 주간거리를 고려하기 위해 정식기의 주행속도가 0.6 m/s의 속력을 내었을 때 1초에 60 cm를 움직이고 1초에 15 cm를 4번의 구덩이를 파는 작업을 하도록 장치를 설계·제작 하였다. 대차 상단에 설치된 취출 장치는 Fig. 4와 같이 생분해성 포트가 레일을 통해 적정 위치에 도달하면 원형칼날을 이용한 취출장치가 좌·우 횡운동을 하면서 포트의 끝부분을 절삭하게 되고 그와 동시에 절삭된 포트가 아래로 자유 낙하하며 작물이 정식이 된다(Kumar and Raheman, 2011).
전방 식부장치 크기에 따른 작동 시간 측정
생분해성 포트용 정식기를 구동하여 일정한 속도로 전진하였을 때 전방 식부장치의 크기에 따른 홈을 파는 속도를 측정하였으며 작물포트가 정식되는 시간을 비교 분석하였다.
취출부의 버프 유무에 따른 절삭속도 측정
정식 시간을 조절 할 수 있는 버프라는 장치를 이용하여 버프의 유무에 따른 취출부의 절삭속도시간을 측정하였다.
작물 포트의 높이에 따른 정식 시간 측정
정식기 작동하여 6 m 동안 전방식부장치를 이용하여 홀을 만들었으며 이 홀을 이용하여 자를 이용 75 cm 높이부터 5 cm를 기준으로 높이를 낮추어 작물 포트에 낙하시간을 측정하였다.
Results and Discussion
전방 식부장치 크기에 따른 주행부, 취출부 상관관계
Table 1과 같이 식부장치의 넓이에 따른 식부장치의 홈을 파는 속도의 시간값은 변하지만 작물포트가 정식되는 시간의 값은 고정되어 있으므로 두 사이의 관계는 독립적이라고 판단된다.
Table 1. Relationship between the front equipments and the cuting speed of the receving section. (Unit:cm,s)
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전방 식부장치 크기에 따른 취출부 절삭속도의 상관관계
Table 2와 같이 취출부의 절삭속도는 전방 식부장치의 크기에 따른 식부 시간과 상관관계가 없는 독립적인 관계임을 알 수 있다. 전방식부장치의 홈을 파는 시간, 작물포트가 정식되는 시간, 취출부의 절삭 속도는 일정한 결과값을 가졌으며, 이에 따라 두 값은 독립적이라고 판단된다.
Table 2.The resultant value of the cutting speed between the front corrosion protection system and the cutting speed city of the extraction point after the experiment.
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전방 식부장치 크기에 따른 버퍼의 상관관계
전방 식부장치의 넓이에 따른 식부 홈파는 속도시간 결과 값과 주행부 작물포트를 잡아주는 버프대기 시간과의 결과 값으로 상관관계를 정리하였다. 즉 식부장치의 원주를 X라고 가정하고 버프의 대기시간을 Z라고 가정했을 때 원주 X의 값이 증가하면 식부장치의 작용으로 만들어진 구멍의 크기가 커지면서 그만큼 시간이 증가하기 때문에 버프의 식물포트를 잡아주는 대기 시간인 Z는 값이 작아지는 반비례 관계임을 실험을 통해 알 수 있었다.
