본 연구에서는 국내 밭작물 재배농가에서 주로 사용되는 캠방식 채소 정식기를 대상으로 작동특성 및 식부장치 작동 메커니즘 분석을 수행하였다. 정식기의 주요 구성요소 및 동력전달경로를 파악하였으며, 주행속도 및 주간거리 단수 변화에 따른 최대 및 최소 작동주기를 도출하였다. 이를 바탕으로 3D모델링 및 시뮬레이션을 수행하여 식부호퍼 극하단점의 궤적 및 조건별 주간거리를 도출하였으며 필드시험을 통해 실제 주간거리와 비교 검증하였다. 주요 결과로써, 식부장치는 13개의 링크와 17개의 회전 조인트 및 1개의 하프 조인트로 구성된 1 자유도의 기구이며, 각 부분들은 캠과 링크장치들의 복합구조를 갖는다. 식부장치 요소들의 연속적이고 반복적인 운동에 의해 식부호퍼는 지면과 연직인 자세를 유지하며 묘를 안정적으로 정식한다. 동력은 엔진과 변속기를 통해 주행부 및 식부장치로 전달되었으며 식부 장치의 최대 및 최소 주간거리는 각각 약 900 mm 및 350 mm이다.

본 연구에서는 양파정식기의 정식시 개공기와 토양 간 상대속도를 최대한 0으로 근접시키기 위해 4절 링크-캠 기구를 갖는 정식시험장치를 제작하여 정식시험을 실시하고 최적 작업조건 및 형상을 구명하였 다. 시험조건은 모종나이 50일, 주간거리 130, 140, 150mm, 정식속도 45, 50, 55, 60No/min, 토양수 분함유량 10, 20, 30%, 토양 관수 후 경과 일 수 1, 2, 3, 4일로 하였다. 시험결과 정식률은 주간거리 140mm와 정식속도 50∼55No/min에서 100%로 가장 높게 나타났다. 식부자세는 사질양토에서 주간거리 140mm, 정식속도 50No/min일때 평균 11.2±13.9°로 가장 안정적인 자세로 정식하였고 개공폭은 38.2±1.9mm로 가장 작게 나타나 식부개공기 직경 34mm보다 4.2mm밀림이 나타났다. 최대하중평균은 정식속도 60No/min, 주간거리 150mm일때 45.1±5.1N로 나타났고, 최대정식동력은 124.2±11.8W로 나 타났다. 토양수분함유량은 30%일때 가장 낮았고, 관수 후 1일차가 가장 낮았다. 개선된 4절링크-캠 방 식 식부장치는 주간거리 140mm에 맞는 캠 형상을 갖게 함으로서 개공기-토양 상대속도가 0이 될 수 있었다. 따라서 본 양파정식기 식부장치는 필요 주간거리에 맞추어 상대속도 0의 캠 형상을 갖게 함으 로서 식부성능을 최대화할 수 있는 것으로 판단된다.

본 연구에서는 양파정식기의 적합한 식부장치를 제시하기 위하여 채소정식기의 식부장치 형태에 따른 식부궤적을 조사 및 분석하였다. 조사대상은 채소정식기에 사용되고 있는 휠 방식, 로터리 방식, 4절 링크 방식, 4절 링크-캠 방식 식부장치들의 구조와 정지궤적을 기준으로 AutoCAD를 이용하여 주행상 태에서의 운동궤적(식부궤적)을 작도하였다. 이 식부궤적으로 식부개공기가 토양에 관입될 때 밀림거리, 토양-식부개공기의 상대속도 0이 되는지 분석하였다. 식부궤적 분석결과 각 식부장치들은 밀림거리를 가졌으며, 가장 적은 밀림거리를 가진 식부장치는 로터리 방식 식부장치이지만 토양-식부개공기의 상 대속도 0는 될 수 없다고 판단된다. 4절 링크-캠 방식 식부장치의 가장 작은 밀림거리는 주간거리 130mm에서 정식할 때 밀림거리 9.89mm로 나타났고 토양-식부개공기의 상대속도가 0이 되지는 않았 다. 하지만 4절 링크-캠 방식 식부장치의 구조는 캠형상을 변경하여 토양-식부개공기의 상대속도가 0 으로 정식 할 수 있다고 판단된다.