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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 이러한 장치들을 모두 장착할 수 있는 트레일러를 개발하였으며 아울러 각각의 개별적인 장치를 서로 조짴하여 하나의 완벽한 시스템을 유지할 수 있도록 하였다. 트레일러의 세부적인 사양은 표 2와 같으며 전 시스템의 조합내용은 그림 9와 같다
- 따라서, 본 연구의 목적은 우리나라 낙농가의 규모화를 저해하는 주요 요인중의 하나인 사료급여에 소요되는 과다한 노동력 및 불합리한 사료 급여체계를 개선하기 위하여 복합기능을 가진 트랙터 장착. PTO 구동형 젖소 TMR 배합기를 개발하는 데에 있다.
- 본 연구는 우리나라 낙농가의 규모화를 저해하는 주요한 요인 중의 하나인 사료급여에 소요되는 과다한 노동력 및 불합리한 사료의 급여체계를 개선하기 위하여 트랙터의 트레일러에 장착되어 동력은 트랙터로부터 취출되는 PTO 구동형이고 트랙터로 운반되는 기능을 가진 젖소용 TMR 배합기 개발을 위하여 수행되었으며 다음과 같은 몇 가지 결론으로 요약할 수가 있다.
- 사료 제조에 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 개발된 사료 배합기에 계측장치를 부착하여 배합 될 원료를 계량할 수 있는 계량시설과 동시에 배합시간 및 배합비율에 대한 정보를 제공하여 주는 마이크로 프로세서 시스템을 개발하였다(그림 7).
제안 방법
- 개발된 시작기는 공강에서 성능검사를 마친 후에중남에 소 채 하고 있는 목강에 기계 작동법 을 교육 시 킨 후에 2개월간 실제 적인 현강 운전을 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 결론적으로 현재 본 연구에서 개발한 조사료 세절 겸용 TMR 배합기는 낙농가에는 적용이 만족스러운 배합기로 결론을 낼 수가 있었으며.
- 개발된 시작기는 공장에서 성능검사를 마친 후에 충남에 소재하고 있는 TMR을 실시하는 목장에서 작업자에게 기계 작동법을 교육시킨 후에 2개월간 목장에서 실제 TMR 사료의 조제 급여현장 운전을 실시하면서 문제점을 조사하였다. 시험의 조건은 50 두 규모 목장에서의 급여 조건 그대로인데, 1일 2회 배합, 급여 실시하고 사료의 내용은 일정하지는 않으나 총량이 800kg~ 1,000kg 수준이었다.
- 또한 과부하가 발생이 되어 축이 부러지거나 배합기의 동력 원에 무리를 가하는 등 많은 문제를 야기하고 있으며 건초와 같은 조사료를 배합할 경우에는 배합효율이 떨어지는 문제점이 있다(Bebh, 1990). 따라서 본 연구에서는 이리한 문제를 해걸을 할 수 있는 그림 3과 같은 페달% 교반기를 개발하였다. 페달형의 교반기는 배합시의 회전속도가 14 rpm으로 대단히 느리고, 교반기가 회전하면 내용물이 후방으로 밀리면서 상.
- 또한, 동력전달시스템은 그림 6에 나타낸 것과같이 트랙터의 PTO축으로 전달된 동력은 U/joint 를 통하여 주 클러치(main clutch)로 전달이 되도록 하였으며 주 클러치는 배합기와 직결이 되어있고 또한 세절기로 동력의 傳斷(On-Off)이 가능하도록 하였다.
- 배합기가 설치된 트레일러의 4쪽 모퉁이에 계량센서(Load Cell)를 부착하여 투입되는 사료원료의 무게가 I/O 인터페이스에 의하여 디지털로 계량된 값으로 표시 되도록 계량장치를 설계하였으며, 또한 이미 입력된 자료에 비하여 투입량이 초과를 하면 버저를 작동시켜 투입이 중단되드록 하였다. 계량 오차는 1% 미만으로 되도록 하였다.
- 이후 준비된 원료의 배합시 엔진의 회전수를 magnetic pick-up 센서와 F-V 컨버터로 측정하고 미리 측정되어진 줄력특성을 이용하여 소요 동력을 조사하였다. 배합시 엔진의 회전수는 P.T.0 380rpm이 되도록 고정하였으며 원료의 투입은 ① 마른 사료 중심의 예비배합 ② 맥주박, 물 등의 습사료 추가 투입 ③ 볏짚, 알팔파 큐브 등의 건초를 세 절기를 통한 세절 후 투입의 순서로 하여 배합을 실시하였다. 배합의 모든 과정에서 F-V 컨버터를 이용하여 전압을 측정하고 동력을 계산하였다.
- 0 380rpm이 되도록 고정하였으며 원료의 투입은 ① 마른 사료 중심의 예비배합 ② 맥주박, 물 등의 습사료 추가 투입 ③ 볏짚, 알팔파 큐브 등의 건초를 세 절기를 통한 세절 후 투입의 순서로 하여 배합을 실시하였다. 배합의 모든 과정에서 F-V 컨버터를 이용하여 전압을 측정하고 동력을 계산하였다.
- 본 연구에서 개발된 배합기의 배줄 시스템은 트랙터 운전자가 트랙터를 정지한 후. 트랙터에서 내려 수동으로 게이트를 내리고, 수동으로 열고, 기어를 넣어 배출 컨베이어를 작동 할 수 있게 하였다.
- 함수율 등에 따라 차이가 나는데, 스크린 규격별로 원료들을 각각 3kg씩 연속적으로 투입하여 시험하였다. 본 연구에서 개발된 세절기에 3.7kw 용량의 전기모터를 설치하고 세 절기의 절단부 회전속도를 l, 780rpm에 맞추어 1마력당 시 간당 작업성능을 구하였다. 소요동력은 동력입력축의 토크와 회전수를 측정하여 계산하였다.
- 본 연구에서는 개발된 배합기의 배합성능을 판별하기 위해 배합원료 중에서 가장 비중이 낮은 면실 (목화씨, cotton seed)의 배합 분포도를 즉정하였다. 면실은 서로 엉기어 있고 비중이 가볍기 때문에 잘배합이 되지 않는 성질이 있다.
- 특히 볏싶과 같은 거 신 조사료. 생초 또는 곡물이 라도 분쇄가 가능하도록 설세를 하였는데. 작업 공정도를 그림 4에 나타내었다.
- 7kw 용량의 전기모터를 설치하고 세 절기의 절단부 회전속도를 l, 780rpm에 맞추어 1마력당 시 간당 작업성능을 구하였다. 소요동력은 동력입력축의 토크와 회전수를 측정하여 계산하였다.
- 스크린 규격외 선정을 위하여 조사료 및 곡물사료의 분쇄 또는 서 절에 따르는 스크린 사이즈가 분쇄 또는 세절 입가도에 미치는 효과를 관찰하였는데 시험 방법은 절단부의 회전수를 1.780rpm으로 유지하고 프레이크 알팔파 건초, 볏짚. 옥수수, 보리 등을 일정분량 투입하여 분쇄 또는 세절작업을 한 후 결과물의 상태를 육안 관찰하고 젖소 급여에 알맞는 스크린 규격을 확인하였다.
- 따라서 이러한 면실이 골고루 배합이 되어 있다면 배합기는 좋은 기능을 가졌다고 판단을 해도 좋을 것이다(Duncan, 1976). 시험은 3회에 걸쳐 수행되었으며 매 시험마다 20g에서 30g 정도의 샘플을 30개씩 채취를 하여샘플 무게당 면실의 무게[면실의 무게(g)/샘플의 무게(g)]와 면실의 갯수[면실의 갯수(개)/샘플의 무게 (g)]> 측정하여 각각에 대한 C.V.(Coefficient of variation, 변이계수)를 산출하였다.(농업기계 화연구소, 1999)
- 780rpm으로 유지하고 프레이크 알팔파 건초, 볏짚. 옥수수, 보리 등을 일정분량 투입하여 분쇄 또는 세절작업을 한 후 결과물의 상태를 육안 관찰하고 젖소 급여에 알맞는 스크린 규격을 확인하였다.
- 0 동력계로 측정하였다. 이후 준비된 원료의 배합시 엔진의 회전수를 magnetic pick-up 센서와 F-V 컨버터로 측정하고 미리 측정되어진 줄력특성을 이용하여 소요 동력을 조사하였다. 배합시 엔진의 회전수는 P.
- 제작된 배합기를 경기도 광주군에 위치한 광동낙우회 소속 TMR 사료배합소에서 트랙터에 장착하여 배합시험을 하여 소요동력 및 배합효율을 시험하였다. 시험에 사용된 배합원료는 옥수수, 알팔파 큐브 및 맥주박을 주원료로 하는 함수율이 40%인 습사료인데 1,000kg에 대한 배합성분은 표 3과 같았다
- 시험의 조건은 50 두 규모 목장에서의 급여 조건 그대로인데, 1일 2회 배합, 급여 실시하고 사료의 내용은 일정하지는 않으나 총량이 800kg~ 1,000kg 수준이었다. 조사는 사용상의 기술적, 경제적인 문제점과 편리성, 안전성을 중심으로 실시하였다.
- 트랙터에 견인되는 TMR 배합기는 아무 곳에서나 배합작업이 가능하도록 트랙터 PTO (Power Take-OfD 축으로부터 동력이 취출되도록 하였으며 동력의 주 이용처는 다음과 같다.
- 함수율 등에 따라 차이가 나는데, 스크린 규격별로 원료들을 각각 3kg씩 연속적으로 투입하여 시험하였다. 본 연구에서 개발된 세절기에 3.
대상 데이터
- 개발된 배합기의 배합 성능 분석을 위해 배합기에 투입된 사료는 표 3에서 보는 바와 같이 곡류 사료, 조사료 및 함수율이 높은 맥주박에 물을 첨가하여 수분이 40%에 이르는 습사료용이다. 조사된 면실의 배합 결과를 표 5에 나타내었는데 면실의 무게에 대한 C.
- 배합시의 동력원은 국내 D사의 32kw 트랙터를 이용하였다. 소요 동력의 즉정 방법은 작업시의 엔진의 회전수를 측정하여 소요 동력을 측정하는 간접적인 방법으로(류 외, 1991), 우선 공시기대의 엔진 회전수에 따른 P.
- 시험에 사용된 배합원료는 옥수수, 알팔파 큐브 및 맥주박을 주원료로 하는 함수율이 40%인 습사료인데 1,000kg에 대한 배합성분은 표 3과 같았다
- 가능하고. 우리나라의 축산농가에 주로 보급되어 있는 32kw 트랙터에 적합한 규격으로 선정 을 하였다. 또한 이에 대한 배 합기의 규격은.
성능/효과
- 1) 본 연구에서 개발된 배합기는 ① 조사료 및 습사료의 배합이 가장 잘되는 페달형 교반기를 가지며, ②조사료는 투입과 동시에 잘게 절단되며, 또한 곡류 원료의 분쇄도 가능한 분쇄 및 세절 시스템을 부착하고 있으며, ③ 배합된 사료의 자동배출 장치가 있으며, (4) 원료의 계량도 할 수가 있는 다기능 배합기가 개발되었다.
- 2) 개발된 배합기의 최대 소요동력은 P.T.O 출력기준 26.3kw으로 나타나 우리나라 농가에서 많이 쓰는 32kw 트랙터에 적합한 것으로 판단되고 배합성능은 변동계수가 14.0%로로 아주 양호한 것으로 나타났다.
- 3) 개발된 조사료 세절기를 이용하여 배합 원료별로 분쇄 또는 세절을 실시한 결과 볏짚의 경우는 함수율 30%, w.b. 이상의 고함수율 상태에서 작업하는 것은 비효율적인 것으로 나타났으며 작업 성능은 보리, 옥수수 등의 곡물은 각각 101~ 123kgkv・ hr, 188~263kg/kw . hr였고, 볏짚의 경우는 54~67 kg/kw .
- 4) 본 연구에서 개발된 배합기는 배합사료의 배합뿐만 아니라 상토용 퇴비의 배합용으로도 매우 우수한 성능을 가지고 있는 것으로 나타났다.
- 같은 결론을 얻었다. 결론적으로 현재 본 연구에서 개발한 조사료 세절 겸용 TMR 배합기는 낙농가에는 적용이 만족스러운 배합기로 결론을 낼 수가 있었으며. 배합된 TMR 사료의 육안 평가에서도 좋은 반응을 보였다.
- 그러나 실제로 본 연구에서 개발된 세절기를 배합기에 부착하여 32kw 규격의 트랙터 동력으로 배합작업과 동시에 세절 작업을 수행한 결과 소요동력은 표 3에서 보는 바와 같이 배합기만을 사용했을 때(약 23.9kw)보다 동력이 증가(약 26.3kw)하기는 하였으나 눈에 띄게 증가하지는 않았는데, 주된 이유는 배합기의 관성력 의 영향을 받는 것으로 추측이 되 었으며, 또한 세설된 조사료의 양이타 작업에 크게 영향을 줄만큼 많지가 않았던 것도 하나의 요인으로 분석되었다.
- 특히 조사료 세 절기는 볏짚 뿐만 아니라 거진 조사료들을 잘게 썰면서 동시에 부드럽게 하는 효과가 있었다. 그리고 부자 적으로 연구에서 개발된 배합기는 배합사료의 배합용뿐만 아니라 상토용 퇴비의 배짝용으로도 매우 우수한 성능을 가지고 있는 것으로 나타났다. 그러나 현장 작업 중에 몇가지 문제점 및 개선이 되어야 할 점들이 발견이 되었는데 그 내용은 다음과 같다.
- 4mm의 경우는 볏짚이 지나치게 으스러지는 경향을 보였으며 스크린 규격 100mm의 경우는 육안으로 보아 세절 입자의 크기가 불균일하고 여타의 경우에서 볼 수 있는 볏짚의 부드러 워 짐이 적었다. 따라서 본 세 절기의 볏짚 작업을 위한 적정 스드린 규격은 38.1mm와 50.8mm인 것으로 판단되었다.
- 따라서 우리나라 축산농가에 주로 보급되어 있는 32 kw 트랙터에 적용을 할 경우 큰 무리가 없을 것으로 판명되었다.
- 또한 작업이 완료된 원료의 상태를 육안으로 관찰한 결과 양호한 것으로 판단되었다. 그러나 우리나라에서는 사실상 볏짚의 사용 빈도가 대단히 높아 이에 대한 실험을 실시하였는 데 이때 스크린 규격은 위의 건초 추천 사양을 참조하여 25.
- 배합에 소요되는 동력은 그림 12와 같이 함수율이 높은 맥주박과 물이 첨가될 때 잠시 동력이 증가하는 경향을 보였으나 P.T.0 출력 기준으로 최고 26.3kw, 평균 25.6kw가 소요되었고 배합. 세절 .
- 본 연구에서 개발된 배합기는 ① 조사료 및 습사료의 배합에 적합한 페달형 교반기를 가지며, ② 조사료는 투입과 동시에 잘게 절단되며, 또한 곡류 원료의 분쇄도 가능한 분쇄 및 세절 시스템을 부착하고 있고, ③ 배합된 사료의 배출 장치가 있으며, ④ 원료의 계량도 할 수가 있어 정확한 배합비를 만들 수가 있고, 또한 ⑤ 트랙터의 트레일러에 장치되어 동력은 트랙터로 부터 취출되는 PTO 구동형이 될 수 있도록 하였다. 주요 시스템으로는 크게 ① 배합시스템.
- 본 연구에서는 볏짚을 대상으로 하여 함수율 8%, w.b.의 매우 마른 볏짚과 30%w.b.의 젖은 볏짚을 대상으로 시험을 실시하였는 데, 함수율이 높은 볏짚의 소요동력이 마른 볏짚에 비해 증가하는 것으로 측정되어졌으며(표 6) 세절된 볏짚의 상태를 육안으로 판별한 결과 함수율이 높은 볏짚의 경우가 매우 불균일하였다. 또한 함수율이 높은 볏짚으로 작업하는 경우 오거 및 스로워 부분에서 막힘이 빈번하게 발생하였다.
- 세 절기를 이용하여 작물별로, 스크린 규격별로 시험한 결과, 작업 성능은 표 9와 같았다.
- 문을 열고. 유압모터로 컨베이어를 작동시키는 구조로 수정되어야할 것으로 판단되는데분석 결과 구조 변경시 제작비의 큰 상승은 없는 것으로 나타났다
- 2톤. 조사료 특히 볏짚을 많이 투입할 경우에는 900 kg 정도로 젖소으 1일 평균 급여량 25 kg을 기준으로 하면 35두 정도밖에 배합을 못하기 때문에 현재의 낙농가의 규모화가 현저히 빠르게 이루어지고 있는 실정에 비추어 50두 이상 급여가 가능한 규모로 제작을 하는 것이 바람직 할 것으로 나타났다.
- 배합된 TMR 사료의 육안 평가에서도 좋은 반응을 보였다. 특히 조사료 세 절기는 볏짚 뿐만 아니라 거진 조사료들을 잘게 썰면서 동시에 부드럽게 하는 효과가 있었다. 그리고 부자 적으로 연구에서 개발된 배합기는 배합사료의 배합용뿐만 아니라 상토용 퇴비의 배짝용으로도 매우 우수한 성능을 가지고 있는 것으로 나타났다.
- 표에서 나타나듯이 스크린 구멍의 크기가 증가하면 작업 성능이 높아지는 것으로 나타났다. 그러나 스크린 규격 25.
후속연구
- ②배합원료에 따라서는 세절기능은 불필요한 농민도 있으며, 따라서 ①이러한 기능을 제외한 즉 가격이 저렴한 배합기를 원하는 농민이 많이 있기 때문에. 4농민에게 보다 다양한 선택을 주기 위하여 조사료의 세절 및 곡류사료의 분쇄기능을 별도로 분리해야 할 것으로 판단되었다. 이는 이미 개발된 모델에 조금만 수정을 가하면 될 것으로 생각된다.
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