In order to analyze the pressure drop of the fluid passing through the hydraulic coupler, a flow model using the Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis technique was developed and the fluid flow rate and pressure distribution inside the coupler were analyzed. The analysis model was corrected by comparing the pressure drop measurement using a 6.35mm hydraulic coupler with the ISO reference value and the simulation prediction value. Using the calibrated model, the flow rate and pressure drop of 13 types of hydraulic couplers distributed on the market were analyzed, and their performance was determined by comparing them with ISO reference values. In the case of type A coupler, the pressure drop was generally higher than the ISO reference value, and in the case of type B coupler, the pressure drop was similar to or lower than the ISO reference value. It was confirmed that the complex flow analysis inside the hydraulic coupler could be easily performed through computational fluid dynamics (CFD) modeling, and based on this, problems could be identified and performance could be improved performance.

본 연구에서는 단순 폐기 되는 농업폐기물(토마토, 고추, 파프리카)을 고형연료로 재활용하기 위한 열 풍건조장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 500 kg/hr인 쓰레기소각장 폐열을 열원으로 사용하는 건조기를 제작하였다. 경상남도 진주시 농산물 시장에서 구입 한 남해산 시금치를 실험원료로 사용하였다. 열교환기에서 스팀 열교환에 의해 가열된 건조공기를 열풍 으로 사용하여 절단 원료 투입량(126, 250, 300 kg), 원료교반여부(수동 교반, 수동 비교반), 건조방식 (건조물 정치, 건조물 이송), 건조시간(0.25, 0.5, 0.6 hr)에 따른 건조특성을 파악하였다. 투입 원료의 함수율은 85.65%로 측정되었으며, 소각장 공급 스팀에 의해 열교환기에서 가열된 건조공기온도는 건조 기에 투입된 실험원료의 퇴적고에 따른 압력저항에 의해 다소 차이를 보였으며 약 108 내지 144℃로 측정되었다. 동일 건조방식, 투입량, 건조시간, 건조공기온도에서 상하층간 원료를 교반하는 하는 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 약 2배 정도의 높은 건조속도를 보였다. 각 실험에서 건조용량은 약 500 kg/hr으로 나타났다. 국내 농산물 건조기 157개의 농업실용화재단 검사성적서를 기준으로 투입 에너지에 대한 건조 소요에너지 비를 나타내는 건조효율을 비교한 결과 국내 농산물 건조기 57.76%, 개발 된 농업폐기물 건조기 33.46%로 기존 농산물 건조기에 비해 낮게 나타났다. 개발된 농업폐기물 건조기는 건조시간이 1시간 이내로 건조시간이 짧으며, 건조 중 많은 풍량이 손실되어 건조효율이 저하된 것으로 판단되었다. 소각장 폐열을 직접 건조열원으로 사용하는 경우 건조공기온도는 최저 160℃ 이상으로 예상 되는 바 건조용량이 크게 향상될 것으로 예측된다.

본 연구에서는 고수분 음식물 및 농업 폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 열분해장치를 개 발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 50kg/hr인 실험실용 열분 해장치를 제작하였다. 건조 처리된 농업폐기물과 음식물 폐기물을 열분해처리용 실험 원료로 사용하 였다. 원료종류, 열분해 온도, 열분해 시간에 따른 농업폐기물과 음식물 폐기물의 열분해 특성을 파악 하였다. 농업폐기물 건조물의 열분해 처리 결과, 열분해 처리능력은 평균 55.35kg/hr, 저위발열량은 평균 3,333kcal/kg으로 측정되었다. 열분해처리 하지 않은 농업폐기물의 고위발열량은 3,400kcal/kg, 저위발열량은 3,090kcal/kg으로 측정되어 열분해처리로 발열량이 향상됨을 알 수 있었다. 음식물 폐기 물 건조물의 열분해 처리 결과, 열분해 처리능력은 평균 88.27kg/hr, 저위발열량은 평균 4,016kcal/kg 으로 측정되었다. 열분해처리 하지 않은 음식물 폐기물의 고위발열량은 4,040kcal/kg, 저위발열량은 3,686kcal/kg으로 측정되어 열분해처리로 발열량이 역시 향상됨을 알 수 있다. 열분해 처리능력은 연구목표치인 50kg/hr보다 높게 나타났으며, 저위발열량은 연구목표치인 4,000kcal/kg 보다 다소 높게 나타났다. 다만 저위발열량 측정 기준 함수율이 습량기준으로 약 10%로 추정되는 바 5%로 조절하 고, 열분해 열풍온도를 상승시키면 발열량이 더욱 향상될 것으로 판단되었다.

2013년 국내 시설(비닐, 유리 온실)에서 재배되는 토마토, 풋고추, 파프리카의 생산량은 총 632,315톤으로 잎, 줄기 등 발생되는 폐기물은 수확량의 약 30%에 해당되는 189,695 톤으로 추정되며 대부분 노지에 방치 유실되거나 소각 처리된다. 본 연구에서는 이 처럼 단순 폐기되는 농업폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 건조 장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 100kg/hr인 실험실용 건조기를 제작하였다. 경상남도 진주시 농업기술원 온실에서 재배되는 파프리카, 토마토, 딸기, 가지, 고추 등의 부산물을 실험원료로 사용하였다. 원료성상, 원료이송방식, 송풍량, 건조온도, 건조시간에 따른 부산물 건조특성을 파악하였다. 원료를 비교적 짧게 절단하고 열풍이 배출되는 다공판위를 견인형 컨베이어로 이송시키는 형태의 경우 건조실험 결과 세절된 원료에서 추출된 내부 수분이 외부로 유출되어 원료들 사이의 공극을 채워 건조공기가 원료 층을 통과하지 못하게 하고, 특히 100℃ 이상 고온에 노출되는 경우 원료표면에 잔류하는 유출 수분이 건조되면서 막을 형성하여 내부 원료들은 전혀 건조가 되지 못하는 현상이 관측되었다. 이러한 원료내부의 공극형성 불량으로 국부적으로 공기가 통과되는 부분만 집중적으로 급격한 건조가 진행되고 공급된 건조공기 대부분이 이 부분으로 유출되어 효과적인 건조가 전혀 진행되지 못하였다. 피건조물 사이의 공극형성을 위해 원료를 절단하지 않고 수행한 건조실험 결과 송풍량 및 온도에 따라 건조속도 및 처리용량이 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 특히 송풍량과 압력을 증가시킨 건조 실험결과 건조 상하층 간 불균일 건조해소 및 건조속도, 건조능력에서 연구목표치인 100kg/hr, 60%/hr를 상회하는 결과를 보였다. 특히 건조공기온도 150℃ 이하에서도 송풍량을 증가시켜서 원하는 건조작업 수행이 가능함을 확인할 수 있었다. 결론적으로 시설농업폐기물 같은 산물밀도가 작은 초본계 원료도 컨베이어형 원료이송 형태로 연속식 열풍건조가 가능함을 확인하였다.

대량생산이 가능하여 바이오매스로서 활용가능이 큰 부레옥잠의 수확 후 건조 장치를 개발하기 위한 열풍건조 특성을 분석하였다. 수확 후 절단된 원료의 경우 수분과 원료 고형분이 혼합된 죽처럼 형상화되어 공극이 불량하여 통풍건조가 불가능하였다. 절단하지 않은 원료는 공극이 비교적 잘 형성되어 통풍건조가 가능하였으며, 풍량 2 수준(33.53 m3/min, 42.58 m3/min) 건조공기 온도 3 수준(26 ∼ 28℃, 30 ∼ 32℃, 34 ∼ 37℃)으로 건조실험을 수행한 결과 건조속도는 건조공기 온도에 많은 영향을 받았으며, 부레옥잠 열분해 처리를 위한 함수율을 약 20%로 가정할 경우, 가장 적합한 건조방식은 풍량 42.58 m3/min, 건조공기온도 37℃, 풍량비 1.05 m3/min-kg인 열풍 Ⅱ 건조 방식임을 알 수 있다. 따라서 향 후 개발되는 부레옥잠 건조용 건조 장치를 설계하는 경우 건조공기온도 약 40℃ 이상, 풍량비 약 1.05 m3/min-kg 이상을 기준으로 송풍량과 공기가열 히터 용량을 결정하면 건조속도 5%/hr 이상, 최종건조함수율 20% 이하로 부레옥잠을 건조하는 것이 가능할 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 입경·비중 겸용 밭작물 곡물 선별기 개발을 위한 전 단계로서, 밭작물 곡물의 완전립과 불량립의 기하학적, 공기역학적, 마찰 특성을 측정하고, 선별기 설계에 적용하기 위한 선별 요인을 분석하였다. 측정된 곡물의 기하학적 특성 결과(길이, 폭, 두께)를 이용하여 스크린의 치수와 형상을 결정하여 선별기를 제작하여 선별시험을 한 결과 선별효율은 콩의 경우 94.7%, 커피는 92.0%, 아몬드는 74.5%, 옥수수는 90.0%로 나타났다. 측정된 곡물의 마찰 특성 결과를 이용한 고무벨트 선별 시험 결과 콩의 경우 벨트 속도 0.5 m/s, 벨트 각도 5˚ 일 때 선별효율이 88.2%로 가장 높게 나타났다. 측정된 곡물의 공기역학적 특성 결과, 종말속도는 콩의 경우 4.4∼6.0 m/s, 커피는 3.2∼4.4 m/s, 아몬드는 3.5∼5.1 m/s, 옥수수는 4.7∼6.0 m/s의 범위로 나타났다.

본 시험은 폐기되고 있는 제지슬러지의 자원 재활용을 위한 육묘용 상토로서 이용 가능성을 알아보기 위해 수행되었다. 상업 용토 토실이를 대조구로 하여 제지슬러지와 토실이의 혼합 상토 (1:1, v:v), 그리 고 제지 슬러지 단용 상토를 처리로 하였다. 토마토의 육묘 결과, 제지슬러지 혼합 상토에서의 생육은 토실이 상토와 비교하여 초장, 근장, 생체중과 건물중 등에서 그 차이 없었다. 반면, 제지슬러지 단용 상토에서의 생육은 현저히 억제되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 오이묘의 생육결과에서도 반영 되 어 제지슬러지 단용 상토의 오이묘 생육은 현저히 억제되었다. 본 시험의 결과, 제지슬러지의 자원 재활 용을 높이기 위해서는 미 가공 제지슬러지의 높은 pH와 EC의 안정화, 그리고 Zn의 함량을 낮추는 등의 처리가 선행 되어야 할 것으로 판단된다.

인공광하의 풍동 내에서 CO2 농도와 기류속도 제어가 플러그묘 개체군의 생육에 미치는 효과를 분석하고자 시도된 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 인공광하에서 묘개체군의 줄기 길이 및 직경, 초장, 순광합성속도 등에 미치는 기류속도의 영향은 저농도의 CO2 조건보다는 고농도의 CO2 환경에서 분명하게 나타났다. 기류속도가 증가할수록 줄기 길이가 감소하였는 데, 이와 같은 결과는 CO2 농도가 높게 유지되는 조건에서 분명하게 나타났다. CO2 농도가 높은 조건에서 줄기 직경은 기류속도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 묘개체군의 초장은 CO2 농도가 낮게 유지되는 조건에 비해서 CO2 농도가 높게 유지되는 경우에 작게 나타났다. 묘개체군의 순광합성속도는 0.7m.s-1의 기류속도에서 최대치가 나타났으며, 이러한 결과는 CO2 농도가 높게 유지될 때 더욱 분명하게 나타났다. CO2 농도가 950μmol.mol-1를 유지할 때 묘개체군의 순광합성속도는 310μmol.mol-1인 경우에 비해서 약 46% 정도 높게 나타났다. 그러므로 인공광하에서 묘소질이 우수한 플러그묘의 육묘에 CO2시용이 효과적일 것이다.