양파 정식기 개발을 위한 식부장치 궤적 가시화 분석

국내 양파 생산량은 2019년 기준 159만 4,450톤으로 전년대비 7만 3,481톤(4.83%) 증가하였다(통계청, 2019). 양파 생산량은 증가하고 있으나 양파재배 전체 작업 중 소요되는 노동력의 26%를 차지하고 있는 정식 작업의 기계화는 미흡한 실정으로 정식시기에 맞춰 적은 노동력으로 고속작업이 가능한 승용 양파 정식기 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 승용 양파 정식기 개발을 위한 식부장치 메커니즘 구명을 위해 식부장치 궤적분석 시험장치를 제작 후 요인별 가시화 분석을 수행하였다. 양파 정식기 식부장치 궤적분석 시험장치는 원형토조와 연계되도록 설계하였으며, 원형토조(3점링크) 연결부, 구동 모터, 모터 스피드콘트롤러, 식부기어 케이스, 식부암, 호퍼부, 지지 프레임 등으로 구성하여 제작하였다. 양파 정식기의 식부장치는 국외 선진 양파 정식기에서 일반적으로 사용하고 있는 2단 로터리 방식을 채용하였으며, 본 연구에서 개발하고자 하는 양파 정식기의 목표성능을 고려하여 주행속도가 0.24 m/s일 때, 주간거리 7.7~17.4 cm 구현이 가능하도록 설계하였다. 양파 정식기 식부장치 궤적 가시화 분석 시험은 식부장치의 적정 회전속도를 구명하기 위해 양파 표준재배양식(농업기술길잡이, 2018)을 참고하여 주간거리 13 cm, 정식 깊이 3 cm로 선정하고, 식부장치 회전속도에 따른 식부장치 궤적분석을 실시하였다. 양파 정식기가 정지 상태일 때 식부장치 궤적분석 결과 타원형의 궤적으로 나타났으며, 하사점에서 상사점으로 올라갈 때 타원형의 궤적에서 직선 궤적으로 나타났다, 이는 식부장치의 호퍼가 열렸다가 닫히기 때문에 나타난 현상으로 판단된다. 궤적의 세로방향의 최대변위는 285 mm, 가로방향 변위는 80 mm로 나타났다. 식부장치 회전속도가 100 rpm일 때, 식부호퍼가 토양에 삽입된 상태에서 20 mm정도 뒤로 밀리는 현상이 발생하였다, 식부장치 회전속도가 110 rpm일 경우는 식부호퍼가 토양속에서 끌리는 현상을 방지할 수 있는 것으로 나타났다.