현재 농촌은 고령화, 여성화로 인해 기계화가 요구되지만 잡곡류 수확기계의 기계화율은 약 20% 수준으로 확인되어진다. 소요노동력의 절감과 기계화율 제고를 위해 소규모의 경지 조건에 따라 소형 콤바인의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 메밀과 율무를 대상으로 소형 콤바인의 시작기를 제작하여 메밀과 율무 각각의 포장과 수확 작업 시험을 진행하며 작업속도에 따른 각각의 데이터 분석을 진행하였다. 1 m/s 이상의 작업속도에서 메밀의 포장, 수확 시험 결과 전체 손실 비율은 약 21.8%였다. 이 때 가장 높은 비중을 차지한 것은 탈립손실비율이 약 64.1%였고, 다음으로 배진 손실비율이 약 20.9%로 측정되었다. 데이터 분석 결과 탈립손실비율과 배진손실비율에 대해서는 작업속도에 따라 손실율이 높아지는 상관관계 분석 결과가 도출되었고 수집손실비율과 미예취손실비율에 대해서는 작업속도에 따른 각각의 손실율이 감소하는 상관관계를 나타냈다. 메밀의 수확 곡물의 완전립의 비율은 83.2~96.7%로 측정되었으며 작업속도와 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 율무의 포장, 수확작업 결과 총곡립손실비율은 전체 작업속도에 대해 평균 약 22.8%가 측정되었다. 작업속도와 손실비율간의 상관관계 분석에서 배진 손실비율을 제외한 다른 손실비율은 양의 상관관계를 나타냈다. 율무의 수확 곡물 품질 분석 결과 완전립의 비율은 작업속도 0.24 ~ 1.05 m/s에서 87.1~95.7%로 측정되었으 며, 손상립과 지경부착립의 비율에서만 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 소형 작물을 대상으로한 소형 콤바인 시작기를 제작하였고, 제작된 시작기의 메밀과 율무를 대상으로한 포장, 수확 시험 결과와 이전의 연구들과 비교했을 때 시작기의 성능이 우수한 것을 확인하였 으며 작업속도에 따라 손실에 영향을 끼칠 수 있는 항목을 규명하였다.

Recently, interest in technology for eco-friendly energy harvesting has been increasing. Polyvinylidene fluoride (PVDF) is one of the most fascinating materials that has been used in energy harvesting technology as well as micro-filters by utilizing an electrostatic effect. To enhance the performance of the electrostatic effect-based nanogenerator, most studies have focused on enlarging the contact surface area of the pair of materials with different triboelectric series. For this reason, one-dimensional nanofibers have been widely used recently. In order to realize practical energy-harvesting applications, PVDF nanofibers are modified by enlarging their contact surface area, modulating the microstructure of the surface, and maximizing the fraction of the β-phase by incorporating additives or forming composites with inorganic nanoparticles. Among them, nanocomposite structures incorporating various nanoparticles have been widely investigated to increase the β-phase through strong hydrogen bonding or ion-dipole interactions with -CF2/CH2- of PVDF as well as to enhance the mechanical strength. In this study, we report the recent advances in the nanocomposite structure of PVDF nanofibers and inorganic nanopowders.

PURPOSES : The piezoelectric energy road analysis technology using a three-dimensional finite element method was developed to investigate pavement behaviors when piezoelectric energy harvesters and a new polyurethane surface layer were installed in field conditions. The main purpose of this study is to predict the long-term performance of the piezoelectric energy road through the proposed analytical steps. METHODS: To predict the stresses and strains of the piezoelectric energy road, the developed energy harvesters were embedded into the polyurethane surface layer (50 mm from the top surface). The typical type of triaxial dump truck loading was applied to the top of each energy harvester. In this paper, a general purpose finite element analysis program called ABAQUS was used and it was assumed that a harvester is installed in the cross section of a typical asphalt pavement structure. RESULTS : The maximum tensile stress of the polyurethane surface layer in the initial fatigue model occurred up to 0.035 MPa in the transverse direction when the truck tire load was loaded on the top of each harvester. The maximum tensile stresses were 0.025 MPa in the intermediate fatigue model and 0.013 MPa in the final fatigue model, which were 72% and 37% lower than that of the initial stage model, respectively. CONCLUSIONS : The main critical damage locations can be estimated between the base layer and the surface layer. If the crack propagates, bottom-up cracking from the base layer is the main cracking pattern where the tensile stress is higher than in other locations. It is also considered that the possibility of cracking in the top-down direction at the edge of energy harvester is more likely to occur because the material strength of the energy harvester is much higher and plays a role in the supporting points. In terms of long-term performance, all tensile stresses in the energy harvester and polyurethane layer are less than 1% of the maximum tensile strength and the possibility of fatigue damage was very low. Since the harvester is embedded in the surface layer of the polyurethane, which has higher tensile strength and toughness, it can assure a good, long-term performance.

To evaluate performance of the experimental pick-up type pulse crop harvester for harvesting sprout bean, its pick-up and discharging grain loss ratios, grain quality such as whole grain ratio, damaged grain ratio, unthreshed grain, and foreign material ratio in grain tank, germination rate of threshed grain, and theoretical field capacity of the harvester were analyzed according to engine speeds of 2000, 2400 and 2800 rpm and harvesting speeds of 0.6, 1.0 and 1.4 m/s. It is considered that the harvester showed optimum performance at the engine speed of 2800 rpm and the harvesting speed of 1.0 m/s, and then average pick-up grain loss ratio of 2.7%, discharging grain loss ratio of 0.5%, whole grain ratio of 99.3%, damaged grain ratio of 0.2%, unthreshed grain ratio of 0.0%, foreign material ratio of 0.2%, and germination rate at 8 days after seeding of 72.8% were shown. It is considered that the harvester has lower grain loss and higher grain quality than the imported bean combines. And also as it could harvest 3 rows of cut and dried sprout bean crop width of which was about 2 m, its effective field capacity was estimated for about 50 a/h.

본 연구는 수집형 자주식 두류 콤바인 개발을 위하여 시험용 수확기를 설계·제작하여 예취·건조된 팥을 대상으로 수확작업 성능을 분석하였다. 수확시험은 수확기의 엔진 회전속도 2000, 2400, 2800rpm, 작업속도 0.6, 1.0, 1.4m/s의 설정에 따라 수집 손실비율, 배진 손실비율 등 수확손실과 수 확된 곡물 품질로서 완전립 비율, 손상립 비율, 미탈곡립 비율, 이물질 비율을 분석하였으며, 작물 재배 폭과 작업속도를 고려한 이론작업능률을 계산·추정하였다. 시험기는 운전조건이 엔진 회전속도 2400rpm, 작업속도 1.0m/s일 때 가장 좋은 작업 성능을 보인 것으로 판단되며, 이 때 수집 손실비율 약 3.9%, 배진 손실비율 약 0.5%, 총 손실비율 약 4.4%, 완전립 비율 약 97.0%, 손상립 비율 약 1.8%, 미탈곡립 비율 약 0.0%, 이물질 비율 약 0.4%의 성능을 보여 국외 보통형 콤바인 보다 곡물 손 실이 적고, 수확 곡물의 품질도 높아 우수한 작업 성능을 보인 것으로 나타났다. 또한 시험기는 팥의 수확시험 조건이 불량한 상태에서도 재배 폭이 약 2m인 3조 예취·건조 팥을 약 1.0m/s의 작업속도로 수집·탈곡할 수 있어서 이론 작업능률은 약 70a/h 정도일 것으로 판단되었다