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.

고추의 정식작업 시 불편한 작업자세와 작업시간의 과다소요로 정식적기를 맞추기 힘든 문제점이 있 다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 기존의 자동 채소 정식기는 남성체형에 맞추어져 여성이 나 고령자들이 사용하기에는 무겁고, 기계조작에 불편함이 있으며 소음 및 진동이 심하여 작업성근골격 계 질환의 발병률이 높아지게 된다. 따라서 본 연구에서는 내연기관이 아닌 전동모터를 활용하여 소음 및 진동을 줄이고 작업성근골격계 질환의 발병률을 낮추며 여성 및 고령자가 사용하기 쉬운 정식기 개 발을 목표로 하였다. 개발된 1조식 전동형 반자동 고추정식기는 주행장치와 식부장치, 모종공급장치로 구성되어 있으며 주행장치는 24V, 850W의 트랜스액슬, 식부장치는 슬라이더-크랭크 구조를 기본으로 하고 모종공급장치는 컨베이어를 설치하여 모종 트레이에서 뽑아서 컨베이어에 올리는 구조로 설계하였으며 장치를 순서에 맞게 제어하기 위하여 마이크로컨트롤러와 근접센서 등을 활용하여 제어하였다. 시험기의 성능을 분석하기 위하여 전력소모시험 및 정식시험 등을 실시하였다. 시험결과, 전력소모율은 평균 121.48Wh로 나타났으며 65Ah 배터리 기준으로 14시간이 사용 가능한 것으로 나타났다. 정식시험 에서 정식성공율은 73%로 나타났다. 차후에는 본 연구에서 개발된 정식기를 개선하고 최종적으로 자율 주행형 정식로봇을 개발하고자 한다.

본 연구에서는 국내에서 주로 사용되는 채소 정식기를 대상으로 전체적인 작동 특성을 분석하였다. 식부장치 거동에 영향을 주는 주요 구성요소 및 동력전달경로를 파악하였으며, 식부장치의 링크 구조를 기구적으로 분석하고 3D모델링 및 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 바탕으로 식부호퍼 극하단점의 궤적을 분석하였다. 또한 엔진회전속도 및 식부변속단수 변화에 따른 주간거리를 도출하고 필드시험을 통해 검증하였다. 주요 결과로써, 식부장치는 10개의 링크와 13개의 회전 조인트로 구성된 1 자유도의 기구이며 각 부분들은 4절 링크식으로 구성되어 있었다. 링크장치의 거동에 의해 식부호퍼는 일정한 자세를 유지하면서 연직 방향으로 묘를 심어준다. 동력은 엔진을 통해 주행부 및 식부로 전달되었으며 식부장치의 최대 및 최소 주간거리는 각각 428.97mm, 261.20mm로 나타났다.

농업현장에서는 각종 작물을 재배할 때, 작물 성장을 빠르고 효과적으로 하기 위하여 일정한 크기로 성장한 묘를 밭으로 옮겨 심게 되는데, 이러한 묘 정식작업을 수행할 때 채소 정식기가 사용된다. 본 채소 정식기는 인력에 의존하고 있는 채소 정식작업의 기계화를 촉진하기 위하여 2조식의 전자동 육묘 트레이 공급 및 취출된 묘를 식부호퍼에 이송할 수 있도록 개발하였다. 또한 두 가지 취출방식에 따른 묘 결주율을 비교하여 판단하였다. 핑거타입 묘 취출 시험결과 256주 묘에서 묘를 뽑아내지 못하는 경 우가 17주, 상토가 부서지는 경우가 15주 등 결주율이 13.7%로 나타났으며, 포크타입 묘 취출 시험결과 200주 묘에서 묘는 100% 뽑아내지만 이송 중 낙하되는 경우가 6개 등 결주율이 4%로 나타났다. 따라 서 전자동 2조식 정식의 묘 취출장치로서 포크타입이 적당한 것으로 판단되었다.

This study was conducted in order to investigate the effects that the difference of planting time by a method of cultivation in the non-heated greenhouse and the open field with spring planting had on growth and yield. With regard to the tested variety of Momordica charantia, variety ‘Dragon’ (Japan Yae 農藝) was selected. And 3 treatments on March 20, April 5 and April 20 for the greenhouse cultivation and 3 treatments on April 20, May 5 and May 20 for the open-field cultivation 1 month later than those for the greenhouse cultivation were planted by the randomized complete block design, and 4 secondary vines were trained. In the results of examining 15-day average atmospheric temperature after planting according to the methods of greenhouse and open-field cultivation and planting time, it was shown that there was a tendency for atmospheric temperature inside the greenhouse to decrease as the planting time was moved up. In particular, the average atmospheric temperature was 16.7oC when seedling was planted on April 20 in the open-field cultivation, which was approximately equal to 17.0oC of the average atmospheric temperature when a seedling was planted on March 20 in the greenhouse cultivation. With regard to the date of first harvest by the method of cultivation, it was shown that there was a tendency for the date of first harvest to be earlier in the greenhouse cultivation than in the open-field cultivation, and the date of first harvest was moved up as a seedling was planted earlier for the planting period. The number and weight of harvested fruits per plant showed a tendency which was almost similar to that of total number of harvest days and number of harvests. Thus, the number of fruits was 189 and the weight of fruits was 31,649g in case of the greenhouse cultivation and planting on March 20, which were maximum. In case of planting on the latest planting date : May 20 in the open-field cultivation, the number of fruits was 77 and the weight of fruits was 12,502g, which were at a level of 40% of those of planting on March 20 in the greenhouse cultivation 2 months earlier. The total yield per 10a was 10,228kg in the greenhouse cultivation and was 2.2 times as heavy as 4,607kg in the open-field cultivation with regard to the method of cultivation. For the planting period in the greenhouse cultivation, it was 10,539kg and 10,517kg in planting on March 20 and April 5, which was higher by 9% than 9,629kg in planting on April 20. And in the open-field cultivation, it was 4,785kg in planting on April 20 and 4,872kg in planting on May 5, which was higher by 15~17% than 4,163kg in planting on May 20. Taking the above results into account, it is considered proper to plant Momordica charantia from March 20 to April 5 for the greenhouse cultivation and from April 20 to May 5 or thereabouts when a risk of late frost is gone for the open-field cultivation in southern area.

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.

Recently, the market share of local vegetables is decreasing due to the high price in Korea. Futhermore, rising personnel expenses, aging population and declining in the rural population are affecting on cultivation as unfavorable factors. To promote and maintain enacted by the vegetable promotion law those only agricultural products. Cultivation of vegetables needs many of the labor because the work should be conducted shade installation, planting, weeding and crop-dusting. Especially, planting work needs many of the labor that its working periods are very short and it should be planted an angle of the 45 degrees. On account of many working hours, it needs the mechanization of vegetable processing. All phased working hours are 298.6 hours(1 time of 4 years)/10a that planting hours are 60 hours/10a which is to need many work times. When developed multi planting machine operated in the laboratory, it was electronically controlled and has operational mechanism planting device. However, it malfunctioned in the bare ground. So it needs to be changed to mechanically controlled. Therefore, for vitalizing of the transplanting work, we are analyzing multi-planting machine that is mechanically controlled.

본 연구에서는 육묘일수, 수분정도, 모종밀대의 핀경, 최종 관수 후 경과일수, 모종 취출저항, 뿌리부상토 파손정도에 따른 모종 취출 저항 및 정식작업 성공율을 조사하였다. 모종 뿌리부 상토 수분은 뿌리부의 성장정도에 따라 수분을 가지고 있는 기간이 늘어나는데, HN 상토의 경우 육묘일수 45-55일, T형 상토는 50-60일 일 때 수분함유량이 높았다. 양파모종 취출 시험장치를 개발하여 취출저항을 측정하였는데 취출저항은 핀경이 클수록, 육묘일수가 적고 최종관수 후 경과일수가 많이 지났을수록 커지는 것으로 나타났다. 핀이 모종을 취출할 때 묘판을 같이 밀게 되는데 이때 핀경이 클수록 묘판의 많은 면적을 밀게 됨으로써 취출저항이 커지는 것으로 판단된다. 육묘일수가 적은 경우 뿌리부 상토에 양파 모종의 뿌리 부분이 적고 상토 부분이 많기 때문에 취출저항이 커지는 것으로 판단되었다. 최종관수 후 경과일수는 수분이 증발하면서 모종 뿌리부 상토가 굳어짐에 따라 커지는 것으로 판단되었다. 모종 취출시 뿌리부 파손율은 육묘일수가 많을수록, 최종 관수 후 경과일수가 적을수록, T9 에서 키우는 것이 낮은 것으로 나타났다. 정식성능 분석시험장치을 이용하여 모종 뿌리부 파손율에 따른 정식율을 조사한 결과, 모종 뿌리부 파손율이 40%이상이고 정식속도가 높아질수록 정식율이 낮아지는 것으로 나타났으며 모종 뿌리부 파손율이 70% 이상일 경우 정식율이 50%이하로 나타났다.

정식기에 의한 플러그묘 정식시 최적활착을 나타내는 관수량, 진압상태 등을 구명하여 관련정식기 개발과 최적 생육관리를 위한 기초자료를 획득하고자 기초시험과 포장실험을 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 작물별 정식 성공률은 정식호퍼 크기별로는 유의성이 없으며, 작물의 초장과 관련이 크며, 반자동 정식기의 최대 정식가능초장은 30cm, 최적초장은 28cm 이내로 조사되었으며, 고추와 배추 공히 정식시 관수 작업을 실시하려면 큰 규격의 호퍼가 적당할 것으로 판단되었다. 2. 정식 후 10일이 지난 상태에서 플러그묘의 생존율은 토양수분에 의한 영향이 크며, 고추의 경우 15%이상의 토양수분에서는 98%이상의 생존율을 보였고, 배추의 경우 16% 이상의 토양수분에서는 96% 이상의 생존율을 나타내었다. 그러나 고추와 배추를 심은 토양이 거의 완전 건조한 상태인 3.8%, 3.1% 각각의 토양수분에 대하여 15%와 14%의 생존율을 나타내었다. 따라서 토양수분 18% 이상에서는 정식시 관수가 필요 없고, 13%에서는 50cc 이상 관수가 필요하며, 토양의 수분이 3.8%이하일 때는 100cc 이상 초기관수 후 3일 내에 재관수가 필요할 것으로 판단되었다. 3. 좌우진압, 전후좌우진압의 생존율 차이는 없었으므로 현재의 반자동정식기 진압방식(좌우진압)의 개선은 필요하지 않았다.

플러그육묘의 대량생산 보급에 대처하기 위하여는 정식기의 보급이 필요하다. 본 연구에 서는 국내보급중인 반자동정식기의 정식성능을 조사 분석하므로써 기계정식 작업시 최적작업조건 구명과 정식기 연구 개발의 기초 자료를 획득하고자 실시하였고, 정식시험을 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 호퍼의 크기는 정식자세와 정식율에 영향을 미치고, 진압이 불량한 정식육묘는 1일후 고사하므로 재관수가 필요하였다. 따라서 복토진압장치는 전후좌우 진압법이 좋으며, 2중관수장치에 의하여 정식시의 관수량을 늘려야할 것으로 생각되나 물통의 용량이 또한 커지게 되어 기계의 운전 조작이 어렵게 되므로 자동육묘공급 정식기는 공간문제와 1~2인 작업을 전제로 할 때 효율면에서 자동관수는 없는 것이 바람직할 것으로 사료된다. 2. 반자동정식기는 몇 가지의 구조적 개선이 필요하지만 현재로도 정식기계의 운전을 주행 속도 14m/min 이하, 정식깊이 2~3cm, 간격 30cm로 하고 고추 육묘는 128공의 45일 육묘, 배추는 128공의 25육묘를 사용하면 플러그육묘의 정식에 적합한 것으로 생각된다.

한국 자생 개맨드라미의 파종시기에 따라서 개화 및 생육에 미치는 영향을 조사하여 생리적 특성을 파악하고 재배법을 확립하기 위하여 1월부터 8월까지 1개월 간격으로 파종하였다. 2월과 3월에 파종하여 4월과 5월에 정식한 개맨드라미의 초장은 69.1cm 이하로 짧고, 개화소요일수가 31일로 단축되었으며 측지발생이 많아서 개화수도 많았으나, 화서장이 짧고 경경도 가늘었다. 5윌부터 6월에 파종한 것은 개화소요일수가 58일로 길었고, 초장도 94.1cm에서 122.0cm로 길었다. 따라서 개맨드라미는 봄의 단일조건에서 개화가 촉진되는 상대적 단일식물로 판단된다. 시기별로 화단 조성을 위하여 개맨드라미를 파종할 경우 여름부터 가을까지의 키가 작고 총총한 화단 조성을 위해서는 2-3월에 파종하여 4-5월에 화단에 정식하는 것이 적당하고, 초장이 긴 가을 화단 식물 조성이나 절화용으로 활용할 경우는 4-5월에 파종하여 6-7월에 포장에 정식하는 것이 적당하다.

유채 추묘춘식의 파종시기와 정식기 이동이 수량형질에 미치는 영향을 구명코저 목포에서는 유달, Asahi, Miyuki의 3품종을 가지고 9월20일, 9월30일, 10월10일, 10월20일에 파종하여 익년 3월에 춘식하였고 충남에서는 유달로 상기와 같은 묘상기간동안 12.1～2.28 Vinyl과 11.1～2.28 Vinyl 처리로 시험을 실시하였던바 유묘의 생육은 목포의 파종기가 늦을수록 초장이 짧고 엽수가 적으며 생체중이 가벼운데 대해 충남은 Vinyl 피복처리에 의한 영향으로 정반대의 경향을 나타냈다. 이와같은 경향은 본포의 초장, 추태, 개화등 숙기에서도 같았다. 주요 수량 구성형질인 분지수, 1수협수, 수장, 1협결실수에서도 파종기가 늦을수록 적고 조기 파종일수록 많았는데 다만 추묘춘식에서 10월10일 이전의 파종기에서는 도장으로 인한 영향때문에 오히려 10월20일 파종보다 적고 짧았다. 종실수량에서는 목포에서 9월20일, 충남에서 9월30일 파종구가 가장 수량이 높았다. 또한 상관에서도 1차분지수, 1수협수, 결실비율과 수량 간에는 고도의 정상관이었다. 따라서 유엽 추묘춘식의 파종적기는 목포에서는 9월20일, 충남에서는 9월30일에 파종하는 것이 효과적이라고 사료된다.