In order to overcome the limitations of linear vibration energy harvesters and those using mechanical plucking, magnetic plucking vibration energy harvesters (MVEs) have garnered significant interest. This paper presents parametric studies aimed at proposing design guidelines for MVEs and compares two magnetic force models that describe interactions between two permanent magnets. A mathematical model describing the energy harvester is employed, followed by the introduction of two magnetic force models: an analytic model and an inverse square model. Subsequently, numerical simulations are conducted to investigate dynamic characteristics of MVEs, analyzing results in terms of tip displacement, voltage output, and harvested energy. Parametric studies vary the distance between magnets, the speed of the external magnet, and the beam shape. Results indicate that reducing the distance between magnets enhances energy harvesting effectiveness. An optimal velocity for the external magnet is observed, and studies on beam shape suggest greater energy harvesting when the shape favors deflection.

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.

The purpose of this study was to investigate the impacts of cane-based fruiting position on fruit quality at harvest in a golden-flesh kiwifruit variety, ‘Sweet Gold’ (Actinidia chinensis var. chinensis). The vines were grown on a pergola-trained system, under a protected plastic film house in Jeju, Korea. The cane-based fruiting positions were classified into six sectors with three sectors acropetally from the trunk to the apex of the leader, and two sectors acropetally from the leader to the apex of the cane. Fruits positioned in sectors far away from the trunk (sectors three and six) tended to be heavier, whereas fruits in sectors close to the trunk (sectors one and four) exhibited higher dry matter, soluble solid contents, and flesh coloration. The highest firmness was obtained at the fruits positioned far from the trunk and leader (sector six). Titratable acidity was slightly impacted. The highest starch content was obtained from the fruits of sector six far from the trunk and leader, whereas the highest soluble sugar content was from sector one proximal to the trunk and leader. Results indicate appreciable variations in fruit quality parameters at harvest, among fruits at different fruiting positions within vines. However, these variations were inconsistent over the years, and there were no distinct correlations among these fruit quality parameters.

In this study, the frequency response analysis of a bistable electromagnetic vibration energy harvester is performed, based on an electromagnetic oscillator model, to investigate its nonlinear dynamic behaviors. The displacement and current responses are obtained, by the direct integration of the model, with the variations of mechanical and electromagnetic parameters. It is shown that the operating frequency band of the system can be broadened by the increase in mechanical parameters(inertial mass and Q-factor), but it does not depend significantly on any electromagnetic parameters(an external load resistance and the internal resistance of a coil). On the other hand, the output current of the energy harvester is affected only by the electromagnetic parameters (specifically, the sum of two resistances). Thus, the mechanical and electromagnetic parameters of the electromagnetic energy harvester must be designed properly, respectively, for broader and more efficient performance.

농업기계는 다양한 환경과 작물을 대상으로 작업을 수행하기 때문에 농업기계의 설계와 개발은 실 작업 부하를 고려하여 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 식용 옥수수 수확기의 실 작업 부하를 계측하기 위해 식용 옥수수 수확 시험을 수행하였다. 또한, 계측된 부하 데이터를 이용하여 수확기 내 기어박스 요소들의 강도 및 수명을 평가하기 위한 부하 스펙트럼을 구축하였다. 부하 스펙트럼은 기어박스의 구성요소 중 기어와 베어링에 적용 가능한 하중 지속 분포와 기어와 베어링을 제외한 축, 하우징, 캐리어 등에 적용 가능한 부하 스펙트럼으로 나누어 구축하였다. 본 연구를 통해 구축된 하중 지속 분포 및 부하 스펙트럼은 식용 옥수수 수확기의 기어박스 강도 및 수명 평가뿐만 아니라, 기어박스의 설계 하중으로도 활용이 가능할 것으로 보인다.

본 연구에서는 개발된 자주식 무 수확기의 인발성능 평가와 그 향상을 위한 전처리부 설계에 관한 내용을 제시하였다. 무 수확기는 주행부, 주수확부, 동력전달부, 적재부 등으로 구성되었으며, 무 줄기를 협지한 후 인발하여 수확하는 인발식 차륜형 무 수확기이다. 구체적으로는 주수확부 설계요인에 따른 시작기의 인발성능평가, 우리나라 무 품종에 따른 재배작형과 물리적 특성 분석 및 시작기의 인발성능 향상을 위한 전처리부 설계를 수행하였다. 수확기 설계를 위한 기초 자료로 활용하기 위해서 우리나라 계절별 품종들(여름무: 청황무, 가을무: 청두무, 토광무)에 대해 수확시기의 물리적 특성을 조사하였다. 무의 크기를 품종별 평균값으로 나타냈을 때 3가지 품종에 있어서 줄기 너비는 43㎝ ~ 82㎝, 뿌리의 최소 지름은 5.5㎝ ~ 8.5㎝, 최대 지름은 8㎝ ~ 13㎝ 범위로 나타났으며, 수직인발력은 평균 77.8N ~ 122.3N으로 다양하게 나타났다. 인발각도, 속도비를 인발성능 요인으로 고려한 인발성능 평가에서는 인발각도 30°, 수확기 주행 속도 0.25㎧, 걷어올림장치 속도 1.56㎧일 때의 속도비 6.24에서 인발률 82.0%, 이송률 90.0%, 손상율 0.6%로 인발성능이 가장 높게 나타났으나, 보다 향상된 무 인발성능을 확보하기 위해 국내 무의 형태적 특성을 고려하여 걷어올림장치, 도복유인장치 그리고 진입유도장치로 구성된 전처리부를 전장 39㎝, 전폭 42㎝, 전고 17㎝의 치수로 제시하였다.

This study is developed a self-propelled Welsh onion harvester to increase farm household income by mechanizing the labor-intensive Welsh onion harvesting operation. In order to evaluate the performance of the developed harvester, the work capacity, damage rate, and harvest rate are investigated for three traveling speed levels (7.3cm/s, 12.3cm/s, 19cm/s). Work capacity is increased proportionally to 1.8a/hr, 3.1a/hr, and 4.9a/hr, respectively, as the traveling speed increased. And the damage rate also is increased in proportion to the traveling speed, and under the same conditions, it is increased proportionally to 2.9%, 3.9%, and 4.4%, respectively. The harvest rate is 100% at all speeds of the Welsh onion harvester. The developed harvester is expected to greatly contribute to improving the cultivation environment of Welsh onion by enabling mechanization of the harvesting operation with the largest amount of labor during the Welsh onion production.

국내 감자 수확작업은 굴취기를 이용하여 감자를 굴취한 후 인력으로 수집하는 형태로 이루어지기 때문에 수집에 노동력이 많이 소요된다. 감자는 굴취 후 지면에서 장시간 노출 시 독성물질인 solanine 합성이 일어날 뿐만 아니라 변색되어 상품성이 떨어지게 된다. 따라서, 굴취에서 수집까지 동시작업이 가능한 수집형 감자 수확기의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 수집형 감자 수확기를 개발하고자 굴취, 이송, 이물질제거, 수집부로 구성된 굴취에서 수집까지 감자 수확 일관작업이 가능한 수집형 수확기 시작기의 작업속도에 따른 성능을 분석하였다. 시작기의 성능은 굴취율, 손실율, 손상율, 이물질혼입율, 작업능률 5가지 지표를 분석하였다. 3수준(0.2, 0.24, 0.28 m/s)의 작업속도에 따른 시작기의 성능을 분석한 결과 작업속도 0.24 m/s에서 굴취율 99.9%, 손상율 4.7%, 이물질혼입율 3%, 손실율 5%로서 성능이 가장 우수하게 나타났다. 작업속도 0.24 m/s에서 작업능률은 1.3 h/10a로 관행 수확 방식 대비 92.4%의 노동력 절감 효과가 나타났다.

In this study, a bistable energy harvester (BEH) with a piecewise potential function is proposed to improve its energy harvesting performance. A mathematical model of the piecewise BEH (PWBEH) system is established first and a series of numerical simulation are performed, based on the developed model, in order to investigate the nonlinear dynamic behaviors and energy-harvesting performance of the system. The analysis results for the proposed PWBEH system are compared with a conventional BEH (CBEH). The frequency response results show the stiffness-softening interwell motion of the PWBEH, due to the piecewise potential energy function, which is contrary to the stiffness-hardening behavior of the CBEH. Such softening behavior of interwell motion tends to reduce the operating frequency of the BEH, while significantly increasing the output power. This observation indicate that the introduction of the piecewise potential function to a BEH would be beneficial to the system design for enhancing enegy-harvesting performance at the cost of redundant frequency band, which depends on the characteristics of environmental vibration sources.

잡곡의 Fusarium 곰팡이독소의 오염 조사를 위해, 총 244개 잡곡시료(귀리, 수수, 율무, 기장)를 수확기 포장에서 2017년과 2018년에 수집하였다. 데옥시니발레놀(DON), 니발레놀(NIV), 제랄레논(ZEA)은 면역친화컬럼법과 UPLC를 이용하여 분석하였으며, 푸모니신(FUM)은 QuEChERS 방법과 LC-MS를 이용하여 분석하였다. 잡곡 시료 중 귀리의 NIV 오염수준은 120.0-3277.0 μg/kg로 다른 잡곡에 비해 가장 높았다. 율무에서는 DON이 최대 730.0 μg/kg 검출되었다. 기장의 NIV과 ZEA의 오염빈도는 각각 61.5% 와 57.9%로 높았으나 평균 오염량은 각각 75.6 μg/kg과 21.5 μg/kg로 안전한 수준이었다. 잡곡 시료 중 수수는 DON, ZEA, FUM의 오염빈도가 가장 높았으며, 2 종 이상의 Fusarium 독소 중복 오염률이 70.0%로 잡곡 평균 29.9%에 비해 높았다. 잡곡 재배포장에서 Fusarium 독소 오염을 안전하게 관리하기 위하여 독소 발생 모니터링과 함께 오염예방기술 개발 연구가 수행되어야 할 필요가 있다.

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.

To evaluate performance of the experimental pick-up type pulse crop harvester for harvesting sprout bean, its pick-up and discharging grain loss ratios, grain quality such as whole grain ratio, damaged grain ratio, unthreshed grain, and foreign material ratio in grain tank, germination rate of threshed grain, and theoretical field capacity of the harvester were analyzed according to engine speeds of 2000, 2400 and 2800 rpm and harvesting speeds of 0.6, 1.0 and 1.4 m/s. It is considered that the harvester showed optimum performance at the engine speed of 2800 rpm and the harvesting speed of 1.0 m/s, and then average pick-up grain loss ratio of 2.7%, discharging grain loss ratio of 0.5%, whole grain ratio of 99.3%, damaged grain ratio of 0.2%, unthreshed grain ratio of 0.0%, foreign material ratio of 0.2%, and germination rate at 8 days after seeding of 72.8% were shown. It is considered that the harvester has lower grain loss and higher grain quality than the imported bean combines. And also as it could harvest 3 rows of cut and dried sprout bean crop width of which was about 2 m, its effective field capacity was estimated for about 50 a/h.

본 연구는 난지형 마늘 ‘남도’의 적정 생육 온도 구명과 일 평균온도를 이용한 구중 예측을 위하여 수행되었다. 온도처리는 주간 16시간 야간 8시간 처리로 11/7oC, 14/10oC, 17/12oC, 20/15oC, 23/18oC, 28/23oC 로 설정하였다. 구의 생체중과 건물중은 20oC/15oC 처리구에서 가장 높았으며 고온이나 저온으로 갈수록 감소하였다. 엽수와 총엽면적은 저온인 처리구가 고온처리구보다 생장이 느렸으나, 최종적으로는 최고온도인28/23oC을 제외하고 유사한 경향을 보였다. 구의 생체중으로 6종의 함수를 개발하였으며 이를 통해 ‘남도’ 마늘의 적정 생육온도와 한계온도, 온도에 따른 구생장량을 확인할 수 있었다. 분석 결과 ‘남도’ 마늘의 적정 생육온도는 18~20oC 이며 GDD 기본온도와 한계온도는 7.1oC와 31.7oC로 추정할 수 있었다. 일 평균온도를 이용한 수확기 기준 구 생체중 모델을 검증하기 위하여 온도구배터널의 기상자료를 이용하여 예측하였다. 선형함수를 이용한 예측은 79.0~95.0%, 2차 함수를 이용한 예측은 77.2~92.3%, 로 지스틱분포 함수를 이용한 예측은 80.0~95.8% 예측도를 보였다. 이중 가장 예측력이 좋은 함수는 로지스틱분포 함수이며 생육적정온도와 한계온도도 잘 표현하였다.

본 연구는 수집형 자주식 두류 콤바인 개발을 위하여 시험용 수확기를 설계·제작하여 예취·건조된 팥을 대상으로 수확작업 성능을 분석하였다. 수확시험은 수확기의 엔진 회전속도 2000, 2400, 2800rpm, 작업속도 0.6, 1.0, 1.4m/s의 설정에 따라 수집 손실비율, 배진 손실비율 등 수확손실과 수 확된 곡물 품질로서 완전립 비율, 손상립 비율, 미탈곡립 비율, 이물질 비율을 분석하였으며, 작물 재배 폭과 작업속도를 고려한 이론작업능률을 계산·추정하였다. 시험기는 운전조건이 엔진 회전속도 2400rpm, 작업속도 1.0m/s일 때 가장 좋은 작업 성능을 보인 것으로 판단되며, 이 때 수집 손실비율 약 3.9%, 배진 손실비율 약 0.5%, 총 손실비율 약 4.4%, 완전립 비율 약 97.0%, 손상립 비율 약 1.8%, 미탈곡립 비율 약 0.0%, 이물질 비율 약 0.4%의 성능을 보여 국외 보통형 콤바인 보다 곡물 손 실이 적고, 수확 곡물의 품질도 높아 우수한 작업 성능을 보인 것으로 나타났다. 또한 시험기는 팥의 수확시험 조건이 불량한 상태에서도 재배 폭이 약 2m인 3조 예취·건조 팥을 약 1.0m/s의 작업속도로 수집·탈곡할 수 있어서 이론 작업능률은 약 70a/h 정도일 것으로 판단되었다

경상북도, 성주 지역에서 2009년 6월에서 8월 사이 매달 참외를 수확하여 수확시기의 기상환경이 참외의 수용성 비타민 함량 및 품질에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 과실 품질평가를 조사하기 위하여 무게, 경도 그리고 당도 등의 특성을 조사하였고 수용성 비타민인 엽산과 비타민 C의 함량을 측정하였다. 수확시기에 따른 과실특성을 조사한 결과 강우량이 적고 일사량이 많은 6월에 수확한 과실이 무게, 경도 및 당도가 가장 높게 나타났고, 강우량이 많은 7월에 급격히 감소하는 경향을 보여주었다. 8월에 일사량이 증가하고 강우량이 감소하면서 다시 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 참외의 대표적인 비타민인 엽산과 비타민 C의 함량을 측정한 결과, 6월에 수확한 참외에서 가장 높은 함량을 보여주었고, 7월에 현저히 감소하였다. 과실의 특성 조사 결과와 마찬가지로 엽산과 비타민 C의 함량은 강우량이 감소하는 8월에 다시 증가하는 경향을 보여주었다. 부위별로 분석해 본 결과 태좌 부위에 다량의 엽산과 비타민 C가 함유되어 있음을 알 수 있었다. 이상의 연구결과는 강우량 증가에 의한 수분장애 및 일사량 부족은 참외 과실의 품질뿐만 아니라 수용성 비타민 함량에도 영향을 미치고 있고, 특히 엽산 함량을 크게 감소시키는 것으로 나타났다.