단계별 작업기를 통합하여 일관화하는 복합기를 실용화하여 생산효율이 개선되어 밭농업 생력화에 기여하였다. 본 연구의 목적은 SAS를 이용한 복합작업기의 최적 작업조건을 반응표면기법(RSM)으로 구명하고 최적 성능을 실험으로 평가하여 집약적 밭농업의 트랙터 운용방법을 제시하고자 하였다. 로터리 작업에서 회전속도와 전진속도의 관계는 견인력의 효율성과 멀칭 등 작업품질에 적정한 트랙터의 운용기준 조건을 나타낸다. 슬립과 공차를 고려하면 통합 선택기준 작업속도는 3.4<SPDcr<4.7 km/h 범위로 확장되고, 로터리 피치(p)가 40<p<56 cm/rev로 판단되었다. 여러 검토조건에 서 연료소비량을 예측하고 동력의 효율성을 평가하는데 Kim 모델이 사용되었다. 목적함수를 만족하는 적정 p의 범위에 속하는 공칭 작업속도(SPD)를 엔진속도비(n)와 주행 기어비(GR)로 나타내어 최적 설계점은 카테고리 1급(DK450) 트랙터에 대하여 독립변수 n, GR/변속단수는 0.65, 401/M4로 구명되었다. 실험 평가에서 작은 트랙터는 시뮬레이션과 비교적 일치하였고, 큰 트랙터의 실험은 낮은 연료소비량과 실작업속도로 오차를 유발하였다.

밭농업의 일관화를 위해 개발된 복합작업기의 효율적인 운영전략은 연료절감의 목표와 함께 저속 로터리작업의 품질에도 중점을 두어야 한다. 본 연구는 둥근 두둑 복합작업기의 작업품질을 유지하는 적정조건에서 동력과 연료소비를 계상하고 비교하여 집약적 밭농업에서의 효율적인 작업기 운용전략을 제안하려 하였다. PTO 표준 시험성적을 이용한 Kim 모델은 임의의 부분 부하 상태에서 연료소비량(FC), 비체적 연료소비율(SVFC) 및 단위면적당 연료소비율(FCA)를 구하고 셀선도(shell diagram)를 얻을 수 있다. 따라서 개발된 복합작업기에 적용할 카테고리 1 트랙터(DK450)와 카테고리 2 트랙터(PX800)를 선정하고 적정운용 조건에서의 연료소비 특성을 비교하였다. 이전 연구를 바탕으로 이론적인 목표 작업속도는 3.0<SPDth<4.0km/h와 로터리 피치(p)가 35<p<47cm/rev인 범위를 적정한 작업 기준(criteria)으로 하여 운용조건을 선택하였다. 각 트랙터에서 적정한 운용조건의 사례들을 비교하면 작은 트랙터(DK 450)를 사용함으로써 얻을 수 있는 연료소비 절약율은 FC가 19.4%, SVFC가 21.1% 그리고 FCA가 29.9% 정도로 평가된다.

거대억새의 수확물은 물리적 특성상 밀도가 낮아 바로 운송하기에 경제적으로 적합하지 않다. 그러므로 현장에서 바로 전처리 작업을 통하여 거대억새 수확물의 밀도를 높여줄 수 있는 기계 개발이 필요하다. 본 연구에서는 현장에서 절단, 분쇄, 압축 성능을 극대화하여 거대억새 분쇄물의 압축밀도를 높여줄 수 있는 두 가지 형태의 기계를 개발하였다. 필드에서 사용할 수 있도록 두 가지 형태의 기계는 동력원으로 전기 혹은 트랙터 동력취출장치인 PTO로 작동되도록 하였다. 결과적으로 개발된 절단 및 분쇄 통합시스템은 분쇄 및 절단을 동시에 처리하여 시간당 1 ton 이상 처리가 가능하였다. 또한, 개발된 압착기는 압축된 분쇄물이 240 g/L 이상 밀도로 압축할 수 있었다. 개발된 거대억새 전처리 가공 기계들은 유통상 경제적 이점을 증가시킴으로써 다양하게 활용할 수 있다.

본 연구에서는 작업기의 디스크 헤로우를 이송장치에 부착하여 실내실험을 통해 토양의 물리적 특성(함수율, 단위중량), 작업기의 특성(주행속도, 디스크 헤로우 간의 간격)에 따른 경운 토양의 반전율 등을 분석하고자 하며, 작업시기의 적정 토양의 물리적 상태를 확인하여 농가의 기초자료로 활용하고자 한다. 실험은 4가지 변수를 두고 진행하였다. 함수율, 작업 속도는 3가지 조건으로, 단위 중량은 일반적인 밭 흙 단위 중량 2.3kg/m3을 기준으로 높을 때와 낮을 때로 구분 지었으며, 디스크 헤로우의 간격은 30cm, 40cm로 구분하여 실험을 진행하였다. 이러한 4가지 변수를 두고 실험을 실시할 때 똑같은 조건으로 산포하기 위해 1m x 1m 면적의 프레임을 제작하여 일정하게 3회 석회가루를 산포하고, 경운작업 전․후의 석회가루 분포를 측정하여 반전율을 계산하였다. 반전율은 함수율별 분석 시 25%, 15%, 30% 순으로 측정되었고, 디스크 헤로우의 간격은 30cm 일 때가 더 높게 측정되었으며, 토양의 단위중량은 2.3kg/m3 이상일 때 더 높게 측정되었다.

현재 온실에서 농작업을 작업기는 사람이 운전하고 있다. 온실 안은 무척이나 무덥고 열악한 작업조건이다. 그렇기 때문에 앞으로 무더운 온실내의 작업기 개발은 사람이 직접 운전하지 않고, 자동화에 의한 무인화 될 것으로 전망된다. 온실에서 자동화 및 무인화의 작업을 돕기 위하여 온실내의 경로(길)에 따라 자동적으로 이동할 수 있는 시스템을 개발하게 되었다. 이 시스템은 작업기의 자동화와 무인화를 위한 것이며, 이를 위하여 온실의 천장에 가이드를 연결한 후 이를 따라 시스템이 자동으로 이동할 수 있는 경로 자동변환 시스템이다. 이 시스템은 연마봉으로 만들어진 경로를 따라 선회 및 직선운동이 가능하며, 이 시스템은 경로 변경을 위한 리미트 스위치와 소프트웨어로 구성되어 있다. 이 시스템의 작동여부를 실험하기 위하여 시테핑모터를 가진 마이크로 마우스를 이용하였다. 견고한 실험실의 평면 위에서의 작동실험은 시스템 작동이 100% 성공률을 나타내었지만 모래위나 다른 조건에서는 성공률이 80% 이하로 낮게 나타났다. 실제 온실에서도 충분한 강도를 가진 연마봉을 이용하여 처짐에 대한 부분을 고려하여 사용한다면 경로를 따라 주행하는 이 시스템은 잘 작동할 수 있을 것으로 기대된다.