In this study, a motion control problem for the vessel towed by towing ship on the sea is considered. The towed vessel does not have self-control capabilities such that its course stability totally depends on the towing ship. Especially, in the narrow canal, river and congested harbor area, extreme tension is required during the towing operation. The authors, therefore, propose a new control system design method in which the rudder is activated to provide its maneuverability. Based on the leader following system configuration, a nonlinear mathematical model is derived and a backstepping control is designed. By experiment results with nonlinear control framework, the usefulness and effectiveness of the proposed strategy are presented.

In this study, system modeling and dynamic analysis of crane are conducted. Especially, among many different kinds of a crane system, the issues on crane operating problems installed on the vessel are considered. As well known, marine systems including cranes are exposed to various disturbances such as vessel motions, hydrodynamic forces, wave and wind attack, etc. In order to analysis the system dynamic with environmental conditions, the authors derived the nonlinear dynamic model of offshore crane and derived a linear model which is used for designing the control system. Using the obtained nonlinear and linear models, simulations were conducted to evaluate the usefulness of the obtained models. By simulation and result evaluation, the usefulness of the linear model, which presents the dynamics, is effectively verified.

In this study, the authors introduce a newly developed flatfish grading system. Owing to the features of flatfish with and wide body, the general types of grading system are not easy to apply for it. Furthermore, the flatfish to be graded is alive such that the existing measurement and grading systems cannot be used for it as well. This study gives a solution for measuring and grading the flatfish with high speed and good accuracy. For this object, the authors developed flatfish measurement and grading system. This system consist of the feeding, conveying, measurement part and sorting part. Especially, the measurement part is made by vision based measuring technique which satisfies the given specification. The result from the experiment shows that the developed system is applicable for measuring and grading the flatfish sizes in variety.

In this study, a ship motion control system design method is introduced for autonomous ships. Some related research results and technologies for autonomous ships have already been developed and applied to testing ships. Recently, the Norwegian Maritime Authority and the Coastal Administration have signed an agreement and started to test autonomous ships in the defined area. Considering recent technology trends and background, in this paper, the authors also try to develop autonomous ship control technologies. In the designed control system, an observer is introduced to estimate unmeasurable system states. Based on the servosystem with state estimator, ship motion control experiment is performed to evaluate control performance using a model ship in water basin.

In this study, a motion control problem for the vessels towed by tugboats or towing ships on the sea is considered. The towed vessel looks like the barge ship, which is used for many purposes. In these vessels, basically, the power propulsion system is not installed but just towed by a towing vessel such as tugboats with ropes and wires. It means that the motions of towed vessel are basically dependent on the tracking route of towing boat. Therefore, in some cases, undesirable and unpredictable motions may be made by environmental factors such as wave, wind attack and so on. As a result, a collision accident with others may occur during maneuvering situation. Based on these facts, the authors try to encourage the steering performance of the towed vessel by using controllable rudders without any propulsion system. In this study, especially, a controllable vessel with three rudders is considered, and a mathematical model is induced for the future study. The model is described as surge, sway motion and inertia moment by following the general representation method for the surface ship.

In this study, a ship motion control system design method is introduced for autonomous ships. Some related research results and technologies for autonomous ships have already been developed and applied to ships. For example, the Norwegian Maritime Authority and the Coastal Administration have signed an agreement that allows to test of autonomous ships in the defined area (port to port). Many countries and industries are pursuing to realize the autonomous vessel in the real world. In this paper, the authors try to develop related technology. As basic research, a ship model of the pilot vessel is developed and physical parameters are identified by experiment and simulations. Using the mathematical ship model, a control system is designed and control performance is evaluated by simulations.

In this study, a winch and load motion control system design method is introduced. Especially, the winch and load (moving cart) are connected with long wire rope which is extended to few kilometers long. Therefore, the rope length changes such that many dynamic parameter values are changed as well by winding and releasing the rope from the winch system. In this paper, the authors designed the control system by considering the real time parameter variation to occupy and keep good control performance continuously. The effectiveness of introduced method was evaluated by simulation results.

본 연구는 퇴비에 함유된 영양소 및 중금속 함량을 파악하고 상추 재배시 퇴비의 적정 시용 비율을 알아보고자 수행되었다. 실험을 위해 두가지 퇴비를 이용하였다. 첫 번째 퇴비는 미완숙 퇴비(CA)이며 두 번째 퇴비는 시중에서 판매되고 있는 완숙 퇴비(CB)이다. 각각의 퇴비는 인공토양을 0%, 25%, 50%, 75%로 혼합하여 사용하였다. 50%와 75%의 비율로 혼합한 CA의 pH는 각각 5.39, 5.50으로 측정되었으며 약 산성으로 나타났다. CA 및 CB를 75% 비율로 혼합할 경우, 총 탄소 함량은 각각 14.5%와 6.5%로 다른 비율의 퇴비에 비해 높았고 대조구에 비해 총 질소와 인 농도가 유의하게 증가하였다. 총 탄소함량은 CA퇴비를 인공토양에 75% 혼합한 실험구에서 가장 높게 나타났다. CA는 CB와 비교하여 퇴비화율, 질소, 인의 농도가 크게 증가하였다. CB 75% 혼합한 실험구에서 구리(128 mg kg-1), 아연(260 mg kg-1), 납(0.32 mg kg-1), 카드뮴(0.48 mg kg-1) 의 함량은 다른 혼합구에 비해 가장 많은 증가하였다. 특히 비소는 CA퇴비를 25% 혼합한 실험구와 CB퇴비를 75%, 50% 혼합한 실험구에서 가장 높았다(6.69 and 6.28 mg kg-1). CA실험구 중에서 상대적으로 낮은 염분 및 중금속 함량을 함유한 CA 25% 혼합한 실험구는 상추의 성장속도 및 엽면적 등이 CB에 비해 낮게 측정되어 최적의 성장조건은 아닌 것으로 사료된다. 따라서, CA를 사용하여 상추재배에 이용할 경우, 더 낮은 농도의 CA를 이용하는 것이 적당할 것으로 판단된다.

We evaluated the antioxidant properties of adzuki beans and the quality characteristics of sediment using various cultivation methods. There were significant differences in total polyphenol and flavonoid contents in beans grown using different methods of cultivation (p<0.05). Also, DPPH and ABTS radical-scavenging activities were significantly different depending on cultivation method (p<0.05). The sediment yield before drying of Chungju-pat, Hongeon, and Arari was 296.64~339.01, 271.36~282.24, and 268.21~292.32%, respectively, and the sediment yield after drying was 71.68~85.41, 77.90~85.19, and 74.15~78.65%, respectively. The L-value of Chungju-pat and Arari sediments revealed a significant difference given different cultivation methods (p<0.05), but Hongeon sediment did not show a significant difference. There was a significant difference in the a- and b-value of adzuki bean sediments cultivated using different methods (p<0.05). The particle size of Chungju-pat, Hongeon, and Arari sediments was 66.21~98.80, 61.62~97.07, and 82.96~106.71 μm, respectively, and all were significantly different depending on cultivation method (p<0.05). There were also significant differences in the water absorption index, water solubility index, and swelling power when different cultivation methods were used (p<0.05).

미즈나의 주요성분인 건물중, 전탄소, 전질소, Fe 및 Ca 함유량을 초분광 영상을 이용하여 추정하였다. 샘플은 인공재배기에서 실내온도 20℃, 일조시간 13 h의 조건에서 6 주간 재배한 샘플과 온실에서 동일기간 재배된 샘플을 이용하였다. 재배조건, 영상취득시의 광 환경에 따라 인공재배기, 하우스, 전처리의 유무 및 모든 데이터를 이용한 그룹으로 나누어 각각 모델을 작성하였다. 실내 재배에서는 건물 중, 전탄소, 전질소의 경우 전처리에 따라 평균상대오차(MRE)가 5% 이상 향상되었으나 하우스의 경우 전처리의 효과가 없었다. Ca 이온의 경우 조건에 관계없이 모델을 구축할 수 있었으나 Fe 이온의 경우 하우스 재배에서는 모델을 구축할 수 없었다. 모든 데이터를 이용해 미즈나의 건물중, 전질소, 전탄소, Fe 및 Ca 함유량을 추정할 경우 반사율을 이용해 62% 이상 설명이 가능하였고 검증결과도 57% 이상으로 나타났다. 전처리를 거칠 경우 반사율을 이용해 71% 이상 설명이 가능하였고 검증결과도 62% 이상으로 나타났다. 전처리를 했을 경우 각각 추정오차는 건물중이 0.54 g/m2, 전질소가 39.8 mg/m2, 전탄소가 185 mg/m2, Fe 이온이 0.35 mg/m2, Ca 이온이 14.1 mg/m2였다.

하절기 온실 내 온도와 상대습도를 동시에 제어할 목적으로 압축공기를 이용한 이류체 분무 포그 냉방 을 도입한 유리온실에서 측창의 개폐수준이 온실내의 온도와 상대습도 제어에 어떠한 영향을 주는지 분석하였다. 제어과정은 온실 환경변수들을 측정하고, 이를 반영하여 온실 내 수분평형방정식과 열평형방정식을 정립한 다음, 이 방정식들을 프로그램으로 코딩하여 각 사이클의 천창 개폐량과 포그 분무량을 결정하고 제어하였다. 온실의 온습도 제어목표는 온도와 습도를 각각 28, 75%로 설정하였고, 실험은 측창이 전혀 열리지 않은 0%, 50% 열린 경우, 100% 열린 경우 세 가지 모드를 비교분석하였다. 제어실험결과 온실 내 건구온도의 평균은 모드에 따라 각각 28.2, 27.2 26.3℃로 나타났으며, 표준편차는 0.4∼0.8℃이 었다. 상대습도는 측창을 완전히 닫은 모드인 0%의 경우 평균 76.3% 정도로서 목표 상대습도인 75%에 상당히 근접해서 제어되고 있었으며, 표준편차가 2.1%로서 다른 모드에 비해 상당히 안정된 범위에서 유지되는 것으로 나타났다. 0%의 모드에서 가장 목표온도로 잘 제어되고 있는 것으로 나타났다.

천안지역 논에서의 이모작 재배를 위한 벼 안전재배기술을 확립하고자 조생종으로 운광벼, 중만생종으로 칠보벼와 호품 벼 등 3개 품종을 공시하여 충남 천안시농업기술센터 예찰포장에서 4회에 걸쳐 이앙시기를 달리하여 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 조생종은 6월 30일 이앙구까지 천안지역 안전출수한계기인8월 25일 이전에 출수되었으나, 중만생종은 6월 20일 이앙구까지 8월 25일 이전에 출수되었다. 간장은 이앙시기별 동일품종간 차이는 크지 않았으나 이삭수는 이앙시기가 늦을수록감소하였으며, 조생종보다는 중만생종에서 감소폭이 컸다. 출수 후 40일간 등숙에 적당한 적산온도와 평균온도는 평년에 비해 높았으며, 일평균 일조시간은 평년에 비해 2.5~3.3시간이 부족하여 등숙에 영향을 끼쳤으나 지구온난화로 인해 지속적으로 기온이 상승되고 있음을 알 수 있었다. 조생종은 6월 5일 이앙구에서, 중만생종은 5월 25일 이앙구에서 등숙비율이 높았고, 현미천립중이 가장 무거운 것으로 나타났다. 완전미 비율은 조생종은 6월 5일 이앙구에서, 중만생종은 5월 25일 이앙구에서 가장 높은 반면에 미숙립은 중만생종은이앙시기가 늦을수록 거의 2배가량 많이 발생하는 것으로 나타났으며, 단백질 및 아밀로스 함량은 이앙시기가 늦을수록 높아지는 경향을 보였다. 수량성을 볼 때 중부평야지인 천안에서는 조생종은 6월 5일,중만생종은 5월 25일 이앙했을 때 최대 수량을 얻을 수 있었으며, 6월 30일에 이앙한 3개의 공시품종 모두 평균수량보다적었으며 특히 중만생종에서 수량성 차이가 많이 났다. 따라서 천안지역에서 보리나 밀 후작으로 벼 기계이앙재배시는 6월 20일 이전에 재배하는 것이 좋으며, 6월 20일 이후에 이앙할 경우 영양생장기간의 부족, 저온 등에 의한 등숙불량으로 이모작에는 적합하지 않는 것으로 나타났으며, 여건상이앙시기가 지연될 경우는 중만생종보다는 조생종을 재배하는것이 수량성에서 안전할 것으로 판단된다.

경상대학교 농장 벤로형 유리온실(280m2)에 적외선등 난방 시스템을 설치하였다. 분식물 호접난, 홍콩야자나무, 무늬고무나무, 장미에 대한 적외선등 난방 시스템의 가 열효과를 알아보고자 열화상 카메라를 이용하여 온도 변화를 측정하였다. 그리고 난방의 효과를 적외선등 난방 시스템 ‘On’과 ‘Off’로 달리하여 실험을 수행하였고 적외 선등 난방 시스템의 경제성을 분석하였다. 온실 내부 설 정온도가 18oC일 때 식물체의 엽온도는 22.8~27oC, 화분 에 담겨 있는 배지의 온도는 21.3~24.3oC이었다. 관엽식 물과 같이 키가 큰 작물은 상부의 온도가 홍콩야자나무와 무늬고무나무 각각 24.0oC와 26.9oC로 가장 높았고, 아래 로 내려오면서 점점 온도가 내려가는 경향을 보였다. 열 화상 카메라를 이용한 온도 변화 관찰을 통하여 적외선등 난방 시스템을 이용한 온실내 작물의 가열 효과는 충분함 을 알 수 있었다. 장미의 경우 적외선등 난방 시스템을 이용한 난방의 경우 밤과 새벽 사이 외부 기온이 많이 떨어지는 시점에도 설정온도(18oC)에 가깝게 유지되고 있었다. 특히 ‘On’ 상태에서 근권부 평균온도는 21.8oC 이었고, 엽의 평균온도는 17.8oC이었다. ‘Off’ 상태의 경우 근권부 평균온도가 20.4oC이었고, 엽의 평균온도는 15.5oC 로 뚜렷한 차이를 보였다. 난방부하량은 약 24,850~ 35,830 kcal·h−1 정도로서 이 때 난방비를 경유로 환산 하면 약 27,000~40,000원 정도였다. 소비전력량과 전력요 금은 각각 330~560 kWh 및 8,600~14,800원 정도였다. 즉 전체적으로 단순비교해 볼 때, 적외선등 난방 시스템을 사용할 경우 경유 온수보일러에 비해 난방비용이 약 35% 정도 밖에 소요되지 않는 것을 알 수 있다. 적외선등 난방 시스템을 이용한 난방의 경우 야간 시간대에 공기온도가 설정온도 보다는 다소 낮게 유지되고 있음을 알 수 있다. 즉, 유리온실의 경우 밀폐성이 좋지 않아서 공기온도를 설정한 온도수준으로 유지되지 못하는 것으로 판단되어 향후 유리온실에서 적외선등 난방 시스템을 이용하는 경우 설치간격, 센서 부착위치 및 공기대류 등에 대한 연구가 더 필요하다고 생각된다.

보온단열재의 열물리적 특성에 따라 보온성이 어떻게 달라지는가를 분석하여 그 개발방향과 올바른 사용방법을 알아보고자 실험장치를 제작하고 실험 분석하였다. 그 내용을 요약정리하면 다음과 같다. 실험은 실제의 사용 농업시설을 고려하여 목재로 모듈을 만들어 바깥 박스에는 비닐을 씌우고 안쪽 박스에는 보온재를 씌운 다음 모듈내부에서 가열되는 과정에서의 각 모듈의 보온성을 측정 분석하고, 보온재의 열물리적 특성을 측정하고 비교함으로서 보온재의 종류와 물리적 특성에 따른 보온효과를 분석하였다. 실험재료의 열물리적 특성은 KATRI(한국의류시험연구원)와 한국건자재시험연구원에서 측정가능한 항목 중 보온과 관련되는 항목을 중심으로 하여 두께, 공기투과도, 겉보기밀도, 차광율, 자외선차단율, 반사율(380~1200nm), 열전도율, 수분흡수율, 원적외선방사율 및 원적외선방사에너지를 측정하였다. 모듈내의 건구온도는 전열봉을 켜기 시작한 실험초기에 외기온도에서부터 상승하기 시작하여 약 30분이 지나면서부터는 비교적 정상상태에 도달하여 유지되고 있었으며 모듈별로 다른 온도차를 유지하고 있었다. 보온재별 모듈내외의 온도차는 모듈별로 최저 8.4℃에서 최대 17.5℃까지의 온도차이를 나타내고 있었다. 가장 보온성이 좋은 모듈는 모듈 8번으로서 다른 모듈들보다 현격하게 좋은 보온성을 나타내었으며, 모듈 8번은 양쪽 표면을 미니마트로 하고 내부에 백색폴리에칠렌포옴 1mm 두께 세겹을 넣은 것이었다. 보온재의 표면 색깔이 앞뒤가 다를 때에는 흑색이 바깥방향을 향하도록 하고 백색이 안쪽을 향하도록 하면 그 반대의 경우보다 보온성이 상당히 커지는 것을 알 수 있었고, 양쪽면이 흑색인 경우가 양쪽면이 백색인 경우보다 더 보온성이 좋은 것으로 나타났다. 실험모듈 전체에서 흑색의 경우 백색에 비해 반사율이 훨씬 적은 값을 나타내었다. 알루미늄반자재의 경우 반짝이는 유광면이 바깥쪽을 향하도록 설치하는 것이 보온성이 좋은 것으로 나타났다. 같은 재료라 하더라도 내부의 재료가 어느 방향을 보도록 하는가에 따라서도 보온성이 달라지는 것으로 나타났다. 바깥쪽에 부직포를 두고 안쪽에 화학솜과 얇은 흑색부 직포(40g) 한겹을 넣어 만든 재료의 경우 안쪽의 얇은 부직포가 바깥쪽에 놓이도록 설치하는 것이 안쪽에 놓이도록 설치하는 것보다 보온성이 좋은 것으로 나타났다. 그리고, 양쪽에 미니마트를 두고 안쪽에 화학솜과 백색 피폰(폴리에틸렌포옴 두께 1mm) 한겹을 넣어 만든 재료의 경우 백색 피폰이 바깥쪽에 놓이도록 설치 하는 것이 그 반대의 경우보다 매우 큰 차이로 보온성이 나아지는 것을 알 수 있었다. 보온재를 구성하는 겹수의 효과를 알아보기 위한 실험에서 재료는 같은 재료를 사용하면서 안쪽에 피폰(폴리에틸렌포옴 1mm)을 두겹 넣은 경우와 세 겹 넣은 경우에서 한겹을 더 넣은 모듈이 매우 보온성이 좋은 것을 알 수 있었다.

장미 생산농가의 대부분은 겨울철 난방비가 생산비의 가장 큰 몫을 차지한다. 요즘과 같은 고유가 시대에 농가의 부담을 줄이기 위하여 난방비 절감율이 높은 난방시스템에 대한 연구를 수행하였다. 복사열을 이용한 적외선 등 난방의 경우 식물체와 같은 물체를 먼저 가열하여 주변의 기온이 올리는 방식으로 빠르게 온도를 높일 수 있고 경유를 이용한 난방방식에 비해 비용이 절감되는 장점이 있다. 농가에 설치된 나노탄소 섬유 적외선 등 난방시스템의 현지조사를 실시하여 난방효과 및 난방비 절감율을 분석하고, 나노탄소섬유 적외선 등 난방시스템과 전기히터 난방시스템에서 생산된 '오렌지 플레쉬' 장미의 생육과 절화수명을 조사하였다. 나노탄소섬유 적외선 등의 경우 온실 내부 공기 설정온도가 20℃인 경우 식물체 온도는 1~2℃정도 더 높게 나타났을 뿐만 아니라 베드와 근권부 온도는 17~19℃ 정도로 유지하는 등 우수한 난방의 효과를 알 수 있었고, 전기히터 난방시스템과 온수보일러 난방시스템의 추정 난방비를 비교한 결과 난방비 절감 효과가 아주 높게 나타났다. 장미의 생육을 조사한 결과 전기히터 난방시스템에서 생육한 장미와 차이가 없었으며 화색이나 염색의 발현이 더 좋았다. 절화수명에서는 나노탄소섬유 적외선 등에서 생육한 장미가 생체중과 수분 흡수량이 높아 다소 더 길어진 절화수명을 뒷받침 해 주었다.

온실보온을 위한 알루미늄반사단열재의 설치위치와 광택부의 설치방향에 따라 보온효과를 구명하고자 알루미늄반사재와 부직포를 조합하여 모듈을 구성하고, 모듈내 가열량을 각각 100W, 40W로 하여 2차에 걸쳐 처리 건구온도와 흑구온도, 상대습도를 재료의 조합에 따라 분석하였다. 1. 알루미늄반사재가 있는 경우가 부직포만 있는 경우보다 보온효율이 높았으며, 알루미늄을 두 층으로 하면 한 층으로 할 때보다 내부온도가 높았다. 알루미늄반사재를 한 층으로 설치할 때는 알루미늄반사재의 광택부분을 외부로 향하게 하는 것이 내부로 향하게 하는 것보다 모듈내 온도가 높았다. 알루미늄반사재를 두 층으로 할 때는 같은 방향으로 하는 것이 높게 나타났으며 이 경우 광택부를 둘 다 외향으로 배치하는 것이 보온효율이 더 높게 나타났다. 외기온도에 따라 모듈내 건구온도는 전 모듈에서 서서히 상승하며 그 변화의 크기는 외기온도의 변화보다 적었다. 2. 모듈내를 가열하지 않는 경우 모듈내 온도는 모듈간 온도차가 0.5℃를 넘지 않았으며 그 차이를 인정하기 어려웠다. 3. 모듈내의 흑구온도변화는 건구온도변화와 그 경향이 비슷하였다 흑구온도는 대체적으로 건구온도보다 높았으며, 그 경향은 알루미늄반사재광택부가 내향인 경우가 외향인 경우보다 더 강하게 나타났던 바 복사열영향이 큰 것으로 판단되었다. 모듈내 상대습도는 건구온도가 증가하면 비교적 직선적으로 하강하였다.

Ozone has become a significant pollutant not only outdoors but also indoors. The ozone emission test was conducted for the sum of forty five air cleaners selected in the online shops and department stores. Negative ion emission test was also conducted for the selected fifteen ones which had the function to generate negative ions. Filter-type and complex type air cleaners emitted ozone less than 0.05 ppm, the standard of indoor ozone emission of air cleaner. Wet type ones emitted no ozone. In the case of ionizer type, 66.7% in the nine ones emitted ozone about 1.4~10 times larger than 0.05ppm. Most of air cleaners used a pin corona discharge emitted large amount of ozone. Those which used carbon fiber emitted little ozone in spite of generating a lot of negative ions.

The removal efficiency of VOC was tested for five air cleaners selected in terms of type and cleaning performances. Toluene, representative VOCs, was selected and used as the test gas. In order to indicate toluene removal capacity, toluene removal efficiency in a chamber and a duct was investigated with different measurement devices such as gas detecting tubes and GC/MSD. Changes in toluene concentration in the chamber were measured with GC/MSD. The test results showed that the performances of the test models in the test chamber were superior to those in the duct, however, they did not differentiate the performances of test models. According to our test study, toluene removal capacity calculated from the changes in toluene concentration with time was a good indicator for VOCs removal performance.