This paper is concerned to develop a fluid pressure system for the control of artificial bladder urine discharge. The primary goal is to force the fluid into the space between the inner wall and the outer wall by using a pump in the artificial bladder having a double structure of inner and outer walls and to form the urine discharge pressure by the contraction of the bladder inner wall due to the movement of the fluid. The ANSYS_CFD analysis is used to confirm the delivery of fluid pressure in the artificial bladder model, and the ANSYS_FSI analysis is used to identify the deformation and internal pressure of the artificial bladder through the delivery of fluid pressure, and to identify the discharge of urine. As the design parameters of the modeling of the artificial bladder and the fluid flow field, the capacity of the flow field, and the pump pressure input value were selected.

지역 밭작물 생산의 생력화를 제고하기 위하여 개발한 복합 작업기(BG-1200AB)를 트랙터(DK753C:55kW)에 장착하고 평두둑 복합기의 작업동력 및 견인력을 평가하였다. 견인 동력계의 여섯 로드셀에서 측정된 신호는 분력식에 따라 견인력(Ph), 수직력(Pv) 및 수평력(Ps)으로 계산되었고 각축에 생성되는 모멘트(Mh, Mv, Ms)를 계산하여 작업상태를 분석하였다. 견인력은 주로 토양의 다짐상태에 따라 영향을 받으며 평균 108-578kgf의 견인력에 대하여 견인동력은 0.5~0.9kW 정도였다. 작업속도는 0.4~2.0km/h 범위에서 절단피치가 증가할수록 비견인력(specific draft)이 감소하는 감소지수 관계를 보였다. PTO 토크는 경심에 따라 평균 160~350N․m으로 측정되었으며, 로터리 경운과 펌프 구동에 사용되는 PTO동력(9.0~19.8kW)이 소비동력의 대부분을 차지하였다. 따라서 복합기의 운용은 견인 동력효율에 맞춰져서는 이점이 나타나지 않으며 작업결과의 질 즉, 파종상토와 멀칭작업의 품질에 초점이 맞춰져야 한다. 상부견인 또는 하부견인에 따라 부하의 위치와 크기가 변화되고 작업기의 균형이 결정되므로 작업기의 고품질 작업을 추구하기 위하여 하부 링크의 독립적 제어를 제안한다.

군위지역의 돈사를 중심으로 농업시설의 비활용 공간인 지붕을 활용하기 위한 기초자료로써 지붕의 방위각, 경사각 및 농지의 분류에 따른 문제점을 분석하였다. 또한 비표준형 돈사의 구조해석과 보강방안에 대한 대책을 강구하였고, 태양에너지 생산을 위한 지붕의 방위각과 위도에 따른 일사량을 측정한 결과는 다음과 같다. 돈사의 농지의 분류에 따른 결과는 군위지역 돈사의 경우 농림지역을 제외한 곳은 47.8%이었으며 적정 방위각으로 분류하면 21.7%가 활용 가능하였다. 그러나 농지와 방위각을 모두 고려한 조사에서는 10.9%만이 가능하여 돈사의 약 90%는 지붕의 활용이 부적합 한 것으로 판단되었다. 돈사의 지붕 경사각에서는 총 46호 중 10°∼15°가 17호로 가장 많았으며, 20°미만인 경우가 전체의 63%에 해당되었다. 20°이상인 곳은 16호로 전체의 약 35%로 나타나 전반적으로 지붕각은 완만하게 건축되었다. 따라서 돈사의 경우 일사량을 고려하여 태양에너지 설비를 할 경우 최소한 약 4∼5° 정도 지붕경사각이 낮음을 알 수 있었다. 비표준형 돈사에 대한 구조해석을 통하여 보강방안에 대한 대책을 강구하였다. 지붕의 방위각과 위도에 따른 일사량의 측정에서는 정남방향을 기준으로 위도가 27.5°∼50°까지 비교적 높게 나타났으며, 위도를 0°로 고정하였을 경우, 방위각은 S22.5W와 S22.5E에서 높은 것을 알 수 있었다. 따라서 적정 지붕의 경사각은 25°이상으로 건축하는 것이 유리한 것으로 판단되었다.

참외 재배환경은 토양 위의 수평바닥에서 재배된 것을 수확하여야 하며, 참외가 잎으로 덮여져 있어 인식이 어렵고, 덩굴성 줄기로 인해 참외를 그립하기에도 매우 불리하다. 이러한 재배환경에 적합하도록 엔드이펙트, 머니퓰레이터, 인식장치 등의 참외 수확 로봇을 개발하였고 이를 시험하였다. 엔드이펙터는 수확물을 잡기 위한 그 립퍼와 줄기를 절단하는 커터로 구분되며, 그립퍼는 4개의 핑거가 동시에 구동하고, 커터는 2개로 전후진 동작이 되도록 설계하여 파지력과 절단력을 제어할 수 있도록 하였다. 머니퓰레이터는 중심축을 기준으로 회전을 하는 L-R형 모델에 직교 좌표형과 셔틀형 머니퓰레이터를 조합한 4축 매니플레이트 구조로 설계하였다. 인식장치는 1차 인식장치인 GVC와 2차 인식장치인 LVC를 이용하여 참외를 식별하고 그 중에서 당도나 숙도를 예측하여 선별하였다. 이 장치를 이용하여 로봇의 성능시험을 한 결과 수확시간은 평균 18.2sec/ea, 픽업율은 평균 91.4%, 손상율은 평균 8.2%, 선별율은 평균 72.6%로 나타났다.

우리나라 농가용 도정기의 구조요인과 도정성능을 분석하기위하여, 판매되고 있는 농가용 도정기 29개 모델을 이용하여제현장치와 정미장치로 분류하였고, 각 장치별로 구조적 특징을 조사하였고 그 결과를 바탕으로 성능요인을 분석하였다.제현장치는 임펠러 회전속도가 주요 구조적 요인으로 조사되었으며, 4,800rpm의 임펠러 회전속도가 65.5%로 가장 많이사용하고 있는 것으로 나타났다. 이 회전속도에서 탈부율이99.45%로 가장 높게 나타났고, 현미동할립율이 가장 낮게 나타나 제현성능에 가장 좋은 임펠러의 회전속도는 4,800rpm인것으로 분석되었다(p<0.05). 정미장치는 로터 선속도가 주요구조적 요인으로 조사되었으며, 2m/s의 로터 선속도가 60.1%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다. 이 선속도에서도정수율이 75.07%로 가장 높게 나타났고, 유실곡비율과 싸라기율이 각각 0.02%, 7.06%로 가장 낮게 나타나 정미성능에가장 좋은 로터의 선속도는 2 m/s인 것으로 분석되었다(p<0.05).

본 연구에서는 파장의 위상차를 변화시켜 균일한 살균을 유도할 수 있고 저전력으로 효과를 높일 수 있는 QRD(quadratic residue diffusor) 마이크로파를 이용하여 챔버 내부의 위치에 따른 온도변화를 측정하여 효율성과 균등성을 분석한 결과는 다음과 같다. 챔버 내부의 수직 35cm, 중앙 위치에서는 7kW 조사시 가장 효율이 높게 나타났고, 좌우측 위치에서는 5kW에서 효율성이 높았다. 그리고 마그네트론 No. 1, 2, 3에서 3kW로 하였을 때, Bar의 위치에 따른 온도 균등성은 1Bar와 2Bar의 위치에서는 거의 비슷하게 나타났다. 마그네트론 No. 3, 4, 5의 3kW로 하였을 경우에는 3Bar에서 온도가 약 10~ 20% 정도 높게 나타났고 마그네트론 용량을 5, 7, 9kW로 하였을 때, 조사 시간에 대한 평균 온도는 Bar의 위치에 무관하게 거의 유사한 형태로 증가하였다. 반면에 챔버의 적정 내용적에 대한 효율성은 조사용량에 반드시 비례하지는 않았다. 마그네트론 3kW를 60, 120, 180초 동안 조사하였을 경우 마그네트론 조사 위치에 따라 구석 부분에서 약 5~10oC 더 높게 상승하였고 수평면의 위치별 온도 분포는 비교적 균일하였으며 부분적으로 구 석부분에서 약간 더 온도가 상승하는 경향이 있었다. 마그네트론 5, 7, 9kW 조사에서는 Bar의 위치와 상관없이 전반적으로 온도가 비교적 균일하게 상승하고 있었다.

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 연구는 시설재배에서 참외를 수확할 수 있는 로봇의 엔드이펙터를 개발하기 위한 전단계로서, 참외의 엔드이펙트 중에서 소프트 핸드링이 가능한 그립퍼와 참외 줄기를 절단하는 커터를 설계하기 위해 참외의 기하학, 압축, 절단, 마찰 특성 등을 분석하였다. 그 결과 참외의 길이는 평균 108mm, 직경은 중간지점에서 평균 70mm, 중량은 평균 188g, 부피는 평균 333mL, 진원도는 평균 3.8mm로 나타났다. 참외의 중량(W)에 대하여 길이(L)와 직경(D2)을 변수로 하는 식 W = La × D2 b로부터 비선형 회귀분석을 실시한 결과 a는 2.0279, b는 −0.9998의 상 수값을 가지는 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 참외 줄기의 지름은 평균 3.8mm이며, 참외 줄기는 중심으로 부터 반경 5mm 범위 내에서 대부분 분포하였다. 참외의 항복치와 압축강도, 경도의 평균값은 각각 36.5N/cm2, 185.7N/cm2, 636.7N/cm2이며, 참외 줄기의 절단력과 절단강도는 각각 2.87 × 10−2N와 5.60N/cm2로 나타났다. 참외의 마찰계수는 고무가 0.609으로 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 알루미늄이 0.393, 스테인레스강이 0.177, 테프론이 0.079로 나타났다. 분석된 자료를 토대로 엔드 이펙터 설계시 동작에 따른 위치 오차와 안전율을 감안 하여, 그립퍼의 및 커터의 크기, 선회반경, 설치위치, 구 동모터의 동력, 재료 및 재질의 선정 등에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다.

본 연구에서 사용한 QRD(Quadratic Residue Diffusor) 마이크로파는 일반적인 마이크로파와 달리 파장의 위상차를 변화시켜 균일한 살균을 유도할 수 있어 저전력으로 효과를 높일 수 있는 새로운 기술로 알려져 있다. 따라서 친환경적이고 에너지 소비가 적은 QRD 마이크로파를 이용하여 식물공장에 이용되고 있는 배지를 멸균할 수 있는 가능성에 대한 기초적인 연구를 수행하여 얻은 결과는 아래와 같다. 마이크로파의 조사 출력에 따른 배지의 외적변형은 배지 내의 수분의 함유량과 마이크로파 출력을 2~8kW까지에서 우레탄스폰지와 암면은 외적변형이 전혀 일어나지 않은 것으로 확인되었다. 그러나 PDA고체배지는 2kW 출력에 60초와 180초에서는 배지가 녹지 않았고, 그 외 처리에서는 전부 배지가 녹았다. Bacillus sp.와 Burkholderia sp.에서 마이크로파의 조사 출력과 처리시간에 따른 균주 표면 온도는 차이가 나타났다. 마이크로파의 조사 출력과 처리시간에 따른 균주 멸균 실험은 마이크로파의 출력 2kW에서 시간과 관계없이 Bacillus sp.와 Burkholderia sp.는 모두 자라고 있는 것을 확인하였고, 마이크로파의 출력 6kW에서는 Burkholderia sp.의 60초 처리를 제외한 모든 실험구에서 멸균되었으며, Bacillus sp.는 모든 실험구에서 사멸되었다. 마이크로파의 출력 8kW에서 시간과 관계없이 Bacillus sp.와 Burkholderia sp.는 모두 멸균되었음을 확인하였다. 균주를 각각의 배지에 오염시킨 후 마이크로파를 처리한 배지 내의 온도는 처리시간 60초 지난 뒤에는 우레탄스폰지와 암면배지에서의 온도가 100℃ 이상으로 유지되어 대체로 60초 부터 멸균이 가능한 것으로 판단되었다. 따라서 식물공장내에 가장 문제가 되고 있는 Bacillus sp.와 Burkholderia sp.는 본 실험에서 사용된 QRD 마이크로파로 충분히 멸균될 수 있을 것이라 판단된다.

본 연구는 겨울철과 여름철에 답리작 사료작물의 랩사일리지 생산에서 연구보고된 조사료재배품종과 재배방법을 기준으로 하였을 때, 소요 기계에 따른 기계화 생산 작업의 특성과부담면적, 기계 이용비용을 분석하여 조사료생산비용을 산출하였다. 생산비용은 작물종류(호밀, 청보리, IRG, 수단그라스), 파종방법 (산파, 조파)과 트랙터 마력 (50, 75, 100, 130 ps)에따른 경작규모별 (부담면적 ha별), 부담면적대비경작지비율별 (25, 50, 75, 100%), 작부체계별(품종 숙기별, 동․하계 작물별)로 분류하여 산출하였다. 트랙터 100 ps, 조파를 기준으로 단일 품종 재배보다 호밀, IRG와 청보리 등을 품종 숙기별로 재배할 때 파종은 20일에서 30일로, 수확은 약 30일에서 40일로 시기가 늘어나기 때문에 부담면적이 57.1 ha에서 77.5 ha로 증가하였다. 동․하계 작물 연중 재배시 생산비용은 100 ps 트랙터, 조파, kg-TDN 기준으로호밀 + 수단은 250원, 청보리 + 수단은 215원,IRG + 수단은 234원, 호밀 + 청보리 + IRG+ 수단은 233원으로 나타났다. 이는 연중 재배하지않는 경우에 비해 고정비가 줄어들기 때문에생산비용은 약 30~50% 절감되었다. 따라서 답리작 사료작물의 랩사일리지 생산시 노동피크와 수확시기의 분산, 기계장비의 효율성을 제고할 수 있도록 품종 숙기별 연중 재배 작부체계의 이용이 바람직한 것으로 판단되었다.

본 연구는 딸기의 수경재배에서 전열선이 삽입된 온수관을 이용하여 배지의 지하부 온도를 관리할 수 있는 가온시스템을 개발하고, 가온튜브내 물의 온도가 25℃ 일 때 배지 4종류(왕겨, 펄라이트, 왕겨 80%+피트모스20%, 펄라이트80%+피트모스20%), 멀칭 2종류(멀칭무, 멀칭)의 처리구별로 온실기온 3수준(5, 10, 15℃)에 따른 배지 내 온도의 변화를 측정하였다. 그 결과로 다선식 기온튜브의 제어성능은 3선식이 설정온도 도달성이 30분이며 제어된 온도폭 ±1℃로서 가장 좋은 것으로 니타났다. 배지의 종류별로는 펄라이트 80%의 배지보다 왕겨 80%의 배지가, 멀칭 유무 별로는 멀칭한 경우에서 배지온도가 안정되는 시간이 180분으로 빠르게 나타났다. 왕겨 배지, 멀칭, 온실내 기온 5℃ 일 경우 배지온 모델에서 온도상수 a는 -0.1458, b는 -0.1088로 나타났으며, 개발된 모델을 이용할 경우 저온기에서 온실내 기온에 따라 배지내 온도상승을 예측할 수 있다.

본 연구는 딸기의 수경재배에서 증발냉각방식을 이용하여 배지의 지하부 온도를 관리할 수 있는 냉각시스템을 개발하고 고온기 온실내 기온에 따른 배지내 온도분포 특성을 분석하고자 다공질 필름 덕트법, 배지 상면 기습부직포 멀칭법, 투수부직포 재배조 표면 증발법의 3가지 냉각시스템에 대하여 배지냉각특성을 시험하였다. 그 결과 투수부직포 재배조 표면 증발법의 경우 온실내 기온 35℃인 배지표면의 온도와 상대습도 50%일 때 재배조 표변의 부직포의 온도는 27℃로 니타났으며, 뿌리가 많이 분포되어 있는 배지내 온도는 28~30℃ 정도로 나타나 외기온에 비하여 5~7℃ 정도로 기장 크게 강하되었다. 따라서, 투수부직포 재배조 표면 증발법이 가장 효율적인 배지냉각 방법이라고 판단된다.