배추는 국내 생산 엽채류 중 재배면적 및 생산량이 가장 높은 비중을 차지하는 중요한 작물이다. 농촌인구 감소 및 고령화는 농촌 노동력 부족으로 이어지고 이는 배추 생산력 감소의 원인이 되고 있다. 배추 수확은 대부분 인력에 의존하고 있으며, 노동력 절감과 생산성 향상을 위한 관리 및 수확을 위한 배추 수확기가 개발되고 있다. 본 논문의 목적은 견인형 자주식 배추 수확기 견인 고리 설계단계에서 구조해석을 실시하여 최대 응력, 변형량, 안전계수를 도출하여 안정성을 높이는 데 있다. 수집부에 배추가 최대 적재 시 발생하는 하중을 기준으로 하중의 각도, 견인 고리의 높이를 변경하여 구조해석을 실시하였다. 수집부 부착 견인 고리의 경우 최소 높이에서 최대 응력 608.38 MPa, 최대 변형량 3.14e-3 mm, 최소 안전계수 0.78이 도출되었으며, 배추 수확기 부착 견인 고리의 경우 최소 높이에서 최대 응력 835.76 MPa, 최대 변형량 4.74e-3 mm, 최소 안전계수 0.48이 도출되었다. 마지막으로 힌지핀의 경우 중간 높이에서 최대 응력 373.46 MPa, 최대 변형량 2.12e-3 mm, 최소 안전계수 1.23이 도출되었다. 최대 응력 지점을 제외한 대부분은 안전계수가 1보다 높았다. 따라서 제작 단계에서는, 최대 응력 지점을 보강하여 견인 고리에 대한 구조적 안정성을 높일 필요성이 있다.

본 연구에서는 비닐멀칭된 외두둑에서의 배추 수확을 위한 시작기(A, B-1, B-2)를 설계 및 제작하였고, 시험을 통해 배추 수확을 위한 인발 장치부, 절단 장치부, 이송 장치부 등의 작업공정별 성능과 전체 작업성능을 분석하였다. 이론 분석을 통해 작업속도 0.2 m/s, 이송 벨트 각도 20∼35°, 이론적 이송 벨트의 적정 이송 속도를 작업속도보다 1.5배 빠르게 설정하여 청풍 및 춘광 품종을 대상으로 현장시험을 실시하였다. A형 시험 결과, 인발⋅이송성능은 성공률이 50% 수준으로 낮았으며, 절단성능의 경우 배추의 상품성이 양호한 경우가 35%, 과절단된 경우가 10% 및 미절단된 경우가 55%로 전반적으로 배추의 절단상태가 불량하였다. B형 시험 결과, 스핀들 인발장치는 비닐멀칭된 두둑에서는 감김현상으로 작업이 불가하였으며, 비닐멀칭없는 두둑에서의 인발⋅이송성능은 성공률이 78% 수준으로 A형보다 높아졌으나, 절단성능의 경우 배추의 상품성이 양호한 경우가 7.7%, 과절단된 경우가 15.4% 및 미절단된 경우가 76.9% 로 오히려 배추 절단상태는 더욱 불량해진 것으로 나타났다. 본 시작기의 비닐멀칭된 두둑에서의 현장시험 결과, 배추 인발, 절단 및 이송성능이 불량하게 나타나 인발, 절단, 이송작업에서의 전반적인 구조개선이 필요한 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 주행부, 주반송부, 동력전달부 등으로 구성된 배추를 인발하여 수확할 수 있는 궤도형의 자주식 인발형 배추수확기 개발, 인발기능과 이송기능을 갖는 주이송부의 설계 요인에 따른 포장 수확 성능 평가, 우리나라 품종별 재배작형에 따른 배추 물리적 특성 분석 및 시작기의 인발 및 반송 성능 향상을 위한 전처리부 설계를 수행하였다. 수확기 설계를 위한 기초 자료로 활용하기 위해서 우리나라 계절별 대표 품종(봄배추: 대통배추, 가을배추: 노랑배추, 월동배추: 겨울왕국)에 대해 수확시기의 물리적 특성을 조사하였다. 겉잎을 제거하지 않은 상태에서 크기를 품종별 평균값으로 나타냈을 때 3가지 품종에 있어서 폭은 22.7 ~ 30.6 cm, 높이 29.9 ~ 33.8 cm 범위로 나타났으며, 수직인발력은 평균 90.8~159.5 N으로 다양하게 나타났다. 인발각도, 속도비를 인발성능 요인으로 고려한 인발성능 평가에서 인발각도 35°, 수확기 주행 속도가 0.4 m/s 이고 인발벨트 속도 0.61 m/s 일 때의 속도비 1 : 1.22에서 인발률 80%로 인발정도가 가장 높게 나타났으나, 보다 향상된 배추 인발성능을 확보하기 위해서는 인발 시 배추를 안정적으로 전달할 수 있는 메카니즘이 추가로 요구되어 배추수확기 주이송부의 전방에 부착할 수 있는 유인부와 보조반송부로 구성된 전처리부를 전장 88 cm, 전폭 60 cm, 전고 15 cm의 치수로 설계･제시하였다.