현재 농촌은 고령화, 여성화로 인해 기계화가 요구되지만 잡곡류 수확기계의 기계화율은 약 20% 수준으로 확인되어진다. 소요노동력의 절감과 기계화율 제고를 위해 소규모의 경지 조건에 따라 소형 콤바인의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 메밀과 율무를 대상으로 소형 콤바인의 시작기를 제작하여 메밀과 율무 각각의 포장과 수확 작업 시험을 진행하며 작업속도에 따른 각각의 데이터 분석을 진행하였다. 1 m/s 이상의 작업속도에서 메밀의 포장, 수확 시험 결과 전체 손실 비율은 약 21.8%였다. 이 때 가장 높은 비중을 차지한 것은 탈립손실비율이 약 64.1%였고, 다음으로 배진 손실비율이 약 20.9%로 측정되었다. 데이터 분석 결과 탈립손실비율과 배진손실비율에 대해서는 작업속도에 따라 손실율이 높아지는 상관관계 분석 결과가 도출되었고 수집손실비율과 미예취손실비율에 대해서는 작업속도에 따른 각각의 손실율이 감소하는 상관관계를 나타냈다. 메밀의 수확 곡물의 완전립의 비율은 83.2~96.7%로 측정되었으며 작업속도와 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 율무의 포장, 수확작업 결과 총곡립손실비율은 전체 작업속도에 대해 평균 약 22.8%가 측정되었다. 작업속도와 손실비율간의 상관관계 분석에서 배진 손실비율을 제외한 다른 손실비율은 양의 상관관계를 나타냈다. 율무의 수확 곡물 품질 분석 결과 완전립의 비율은 작업속도 0.24 ~ 1.05 m/s에서 87.1~95.7%로 측정되었으 며, 손상립과 지경부착립의 비율에서만 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 소형 작물을 대상으로한 소형 콤바인 시작기를 제작하였고, 제작된 시작기의 메밀과 율무를 대상으로한 포장, 수확 시험 결과와 이전의 연구들과 비교했을 때 시작기의 성능이 우수한 것을 확인하였 으며 작업속도에 따라 손실에 영향을 끼칠 수 있는 항목을 규명하였다.

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 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.

본 연구는 고추수확기의 이물질 선별부의 선별성능을 분석하기 위해 수행하였다. 고추 품종 3가지에 대하여 건조하지 않은 시료와 건조한 시료의 고추 과실 및 이물질의 부유 속도를 측정하였다. 각 시료의 부유 속도를 측정한 결과, 건조하지 않은 고추 과실, 고추 줄기, 고춧잎은 각각 11.5-14.3 m/s, 10.9-12.5 m/s, 3.45-5.42 m/s 로 나타났다. 건조한 고추 과실, 고추 줄기, 고춧잎의 부유속도는 각각 10.89-12.1 m/s, 8.35-9.54 m/s, 2.74-5.14 m/s로 나타났다. 이물질 선별부 요인 실험 장치를 제작하고, 풍향 가이드 3개, 5개를 추가한 풍구를 제작하여 풍향 가이드 추가에 따른 풍속을 측정하였으 며 그 결과, 풍향 가이드 추가한 풍구의 좌우 풍속의 편차가 풍향 가이드를 추가하지 않은 풍구의 풍속 편차보다 낮았다. 풍구 가이드의 갯수와 수집 가이드의 위치에 따라 이물질 선별률, 이물질 정체율을 조사하고, 그 결과를 반복이 있는 이원배치법을 사용하여 통계분석을 실시하였다. 수집 가이드 위치를 전방 중앙 기준으로 풍향 가이드를 추가하지 않은 풍구 이물질 선별률과 이물질 정체율은 각각 47.0%, 7.2%로 나타났다. 풍향 가이드를 3개 추가한 경우 이물질 선별율과 정체율은 각각 34.2%, 2.6% 였으며, 풍향 가이드 5개를 추가한 경우 각각 31.1%, 0.8%로 나타났다. 이물질 선별 및 정체를 고려하였을 때 풍향 가이드 3개를 추가하고 수집 가이드 위치를 전방 중앙 조건에서 최적인 조건으로 판단된다.

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.

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 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

Background : Fruit picking is the most labor consuming procedure for Boxthorn (Lycium chinense Mill.) growers. Recently fruit harvesters were invented and improved in the efficiency to fulfill the expectation of farmers through field demonstration tests. Additionally, T-type hedge cultivation method harmonized well with fruit picking machine, but it also needed to be improved in its’ pruning methods for the efficiency of fruit collecting procedure. Methods and Results : In this experiment, ‘Cheong-un’ cultivar and local variety were grown in the rain shelter greenhouses for the tests. Plots were set by randomized block design. There were two types of previously developed harvesters. One vibrates it’s harvest rod right and left (A type) and the other shakes it’s rod back and forth (B type). Among two harvesters A type was superior to B type in efficiency and convenience in use and it was able to harvest eleven times more fruits than manual picking in simple comparison test. In field comparison test, A type harvester performed 4.6 to 5 times more fruits than manual fruit picking. T-type hedge cultivation method is the proper way of enhancing efficiency of harvester. In the test, wiry perpendicular branches formed by once pruning method hindered moving forward of fruit collector. However installing collecting net with velcro along the edge under the field increased the efficiency and handiness of fruit harvester and well harmonized with T-type hedge cultivation. Conclusion : From the above results, the newly developed fruit harvester could increase the annual income of Boxthorn growers by reducing fruit picking labor and time.