드론은 현재 산업의 각 분야에서 사용되고 있으며, 농업분야에서도 활발히 사용되고 있다. 특히, 초고 령 사회에 진입한 농촌과 농업분야에서 드론은 매우 효율적인 방제장비로 각광받고 있다. 드론방제기 는 운용비용이 다른 방제기에 비해서 매우 낮으며 구입비용 또한 그리 높지 않다. 한 단위의 방제면적 을 방제하기 위하여 투입되는 구입비용과 운용비용을 모두 고려하였을 때 가장 효율적인 방제기는 고 정익방제기와 드론이라 불리는 멀티콥터형 방제기이다. 고정익방제기에 소요되는 높은 운용비용과 탑 승조종사의 인건비를 고려한다면 우리나라에서 현실적으로 효율적인 방제기라 볼 수 없으며, 조종사가 탑승하지 않는 드론방제기가 매우 효율적인 방제기라고 할 수 있다. 현재 농업분야에서 방제작업에 활 발히 쓰이고 있는 드론방제기는 높은 비용효율성으로 인하여 많은 농민들에게 선호되는 방제기로 선택 되고 있다.

1990년대 초반 이후 국내 시설 원예작물 재배면적은 급격히 증가하였지만 농가당 재배면적은 협소하여 생산성 증대를 위한 생력관리기술 개발이 절실히 요구되고 있다. 하지만 시설하우스에서는 해충들이 다발생하고 방제가 어려워 많은 양의 살충제를 사용하고 있어 생력재배를 어렵 게 하고 있다. 또한 과도하고 부적절한 살충제의 사용은 저항성 해충의 출현과 농약중독이라는 문제를 야기하였다. 본 연구에서는 시설 재배 온실 에서 무인 연무방제기를 이용한 목화진딧물(Aphis gossypii)과 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)의 효율적 방제 가능성을 조사하였다. 무인 연무방 제기를 가동시키는 동안 시설 내 측창과 출입구가 완전히 폐쇄된 조건하에서는 시설 내 상대습도가 높게 유지되었고(>95%) 관행방제 약제처리 구와 유사한 방제 효과를 보였다(방제가 61.0∼94.1%). 반면 무인 연무방제기 가동 시간 동안 측창과 출입구를 50% 정도 개방한 조건에서는 시 설 내 상대습도가 상대적으로 낮았고(<95%) 측창과 출입구가 모두 폐쇄된 온실 조건보다 방제 효율이 낮았다(방제가 36.0∼54.4%).

최근 고추의 수량을 안정적으로 확보하기 위하여 비가림하우스 재배가 증가하고 있는 추세이다. 하지만, 비가림하우스 재배에서는 노지고추에 비해 해충의 발생 밀도가 높아, 이를 방제하기 위한 노동력 및 방제비용이 많이 들어 재배상의 어려움이 많다. 이에 본 연구에서는 무인방제기(삼영바이오(주), HD-400)를 이용하여 비가림하우스에서 발생하는 총채벌레류의 방제효과를 조사하기 위해 수행하였다. 공시품종은 ‘슈퍼비가림(신젠타 코리아)’으로 하여 영양고추시험장에 위치한 약 375m2(7.5m×50m) 면적의 비가림하우스 3동에서 무인방제기, 동력분무기, 무처리로 나누어 방제효과를 검정하였다. 처리 간 약제부착 효과를 조사하기 위하여 감수지를 비가림하우스 좌측, 중앙, 우측 골의 20m와 40m 지점에 고추의 상위엽과 하위엽에 부착하여, 6월 24일과 7월 24일 두 차례 살포하였다. 또한 방제효과를 조사하기 위하여 약제 살포 후 1, 5, 7일 차에 처리별로 총체벌레류의 발생밀도를 조사하였다. 총채벌레류 방제약제의 살포량은 동력분무기에서 약 120ℓ 가 소요되었지만 무인방제기는 약 5∼10ℓ가 소요되었다. 동력분무기의 감수지 부착지수(1 ∼10)는 5∼10으로 약제 부착이 불균일하였지만, 무인방제기는 9.5∼10으로 동력분무기에 비해 균일하고 높은 부착효과를 보였다. 그리고 무인방제기의 총채벌레류 방제가는 96.6∼99.1%로 94%인 동력분무기 보다 방제가가 높게 나타났다. 이런 결과로 무인방제기는 비가림하우스에서 발생하는 총채벌레류의 방제에 효과적인 것으로 판단된다.

배나무 방제용 무인살포시스템 개발을 위하여 생력화를 위한 작업기기를 설계하였다. 또한, 노즐의 분무유형을 실험적으로 분석하여 적정 살포를 위한 노즐 각도, 노즐과의 거리, 수평방향 살포시 거리를 선정하였다. 본 연구를 수행하기 위하여 배의 과수 형태와 재배 환경을 사전 조사하였다. 살포시스템의 살포진행방향에 적합한 분사 노즐각도를 선정하였다. 배나무와 살포시스템 간의 수직거리에 따라 달라지는 살포 정도를 비교하기 위하여 노즐과의 높이에 따른 분포도를 측정하였다. 배나무와 살포 시스템과의 적정 측면 거리를 선정하기 위하여 측면 살포시 거리에 따라 달라지는 분무량을 측정하였다. 무인살포시스템의 약대는 배의 식재 간격에 적합하도록 좌우가 동일한 형태로 2.5m까지 펼쳐지도록 설계 및 제작 하였다. 또한 일정하지 않은 배나무의 높이에 따라 약대의 높이가 1.7m까지 조절되도록 하였다. 본 시스템에 적합한 노즐 각도는 15o로 나타났다. 배나무와 살포 시스템과의 수직거리는 0.7m에서 0.9m의 간격을 유지하여 약제를 살포해야 된다는 것을 알 수 있었다. 수평방향으로 살포하는 경우 좌우 −0.9m에서 0.9m까지의 분무량이 가장 많았다. 약대와의 거리가 0.9m에서 2.1m 일 때 가장 많은 분무량을 나타냈다. 실험을 통하여 배과수원에서의 무인살포시스템에 맞는 분무 환경을 확인 할 수 있었다. 배 과수와의 거리에 따라 적정 거리를 유지하는 시스템을 개발함으로써 효율적인 약액 살포가 가능하게 하였다. 하지만 본 연구에서 진행된 실험은 제한된 실내 환경에서 진행된 것이기 때문에 제작된 시스템의 실제 과수원 환경에서의 실험이 필요하다.

광역방제기의 송풍팬은 방제성능을 좌우하는 핵심 부품으로서 구조적으로 안전성이 확보되어야 한다. 따라서, 대풍량 축류식 송풍기의 알루미늄 축류팬의 안전한 운용을 위해, 축류팬 블레이드에 대해 3차원 전산유동해석과 구조상호해석을 실행하여 축류팬의 요구수명을 만족할 수 있는 개선된 축류팬을 제시하고자 하였다. 이에 제1 보에서는 유동해석과 구조해석을 통하여 기존의 일체형 모델의 안전성을 검토하였는데, 그 결과 축류팬의 기계적 강도가 다소 미흡하여 무한수명을 보장할 수 없음이 판단되어 개선 설계가 절실히 요구되었다. 제2 보의 개선된 설계에서는 축류팬의 각 블레이드를 허브에 조립하여 응력을 분산시킴으로써 등가응력 수준을 반감시킬 수 있었다. 개선모델의 경우 유동저항에 의한 압력분포와 원심력으로부터 예측된 최대 등가응력(74.21MPa)이 소재 항복강도의 1/2 이하로 저감되었고, 내구수명해석을 통해 알루미늄 합금 소재의 무한 피로한도를 보장할 수 있을 것으로 예상되었다. 또한 제1 모드 고유 진동수가 105.62 Hz로서 공진현상은 발생하지 않을 것으로 예상되어 안전한 설계임을 확인할 수 있었다.

광역방제기의 송풍팬은 장비의 안전성과 방제성능을 좌우하는 핵심 부품으로서 구조적으로 안전성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 광역방제기에 사용되는 축류식 송풍기의 안전한 운용을 위해, 알루미늄 축류팬 블레이드에 대한 3차원 전산유동해석과 구조상호해석을 실행하여 축류팬의 요구수명을 만족할 수 있는 개선된 축류팬을 제시하고자 하였다. 이에 제1 보에서는 유동저항과 회전력에 의해 발생하는 최대등가응력 값을 구조해석을 통하여 축류팬 재질의 기계적 피로강도와 비교하여 기존모델의 안전성을 검토하고자 하였다. 송풍기 작동 시 발생하는 최대 등가응력값(138.68 MPa)은 축류팬 알루미늄 소재(AC3A, 413.0-F)의 항복강도(145 MPa)에 근접한 값으로 축류팬의 기계적 강도가 다소 미흡하였고, 내구수명은 1.24~11.15×106 회(최대 90시간)으로 분석되었다. 따라서 피로강도의 산포를 고려할 때, 관행기존 설계의 축류팬에 대한 무한수명을 보장할 수 없으며 개선 설계가 요구되었다.

Farmers using conventional sprayer system are exposed to pesticide poisoning and soil pollution due to pesticide application. In order to reduce this problem, the effective sprayer system is required. In this paper, we propose development of intelligent sprayer system using tree recognition. This intelligent sprayer system consists of an image recognition module, a remote control, a sprayer system, an air blower, and a control module. It is possible to spray pesticides automatically and manually through remote control using cameras and controls. We conducted a total of four experiments in tree recognition experiment, test of attachment and water sensitive papers, measurement of pesticide consumption, and measurement of worker exposure. The test results showed that the consumption of pesticides could be reduced while giving the same effect as conventional controls.