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문제 정의
- 그러나 국내에서는 아직 풋콩 탈협기 개발에 관한 연구가 거의 수행되지 않고 있다. 따라서 본 연구는 우리나라 농가의 경영규모 및 재배환경에 적합한 풋 콩 탈협기 개발을 위한 기초 자료를 얻기 위하여 실시하였다. 제1보에서는 풋콩의 물성과 풋콩 꼬투리의 탈립력, 급치의 배열간격, 급동의 회전수 변화에 따른 탈협성능에 관해 보고하였다(김태한 외, 2002).
- 제1보에서는 풋콩의 물성과 풋콩 꼬투리의 탈립력, 급치의 배열간격, 급동의 회전수 변화에 따른 탈협성능에 관해 보고하였다(김태한 외, 2002). 본 보에서는 급치의 종류가 탈협성능에 미치는 영향을 분석하고 선별장치의 성능을 구명하였다.
- 본 연구는 풋콩 탈협기 개발을 위한 기초연구로서 풋콩 탈협기의 급치를 교환할 수 있고, 급동의 주속 도와 송풍기의 회전속도 및 선별실 내의 공기 흡입구의 개구면적을 조절할 수 있는 실험장치를 제작하여, 급치의 종류와 급치의 주속도에 따른 풋콩의 탈협 성능과 송풍기의 회전속도와 흡입 공기구의 개구비 변화에 따른 선별 정도를 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 5 kg)씩 투입하였다. 공급량도 예비시험을 거쳐 결정하였다. 각 실험은 5회 반복 실시하였다.
- 2(b))는 직경 6mm의 철선을 U자형 으로 제작하였다. 급치 배열방법은은 고무제 급치와 동일하게 나선형으로 하였으며 급동 축방향의 배열 간격은 32mm로 하였다. 급치수는 모두 120개이다.
- 본 선별 선능 시험에서는 재료의 공급량 및 구성비를 일정하게 하기 위하여 실제 탈협 작업시 공급된 풋콩이 탈 협장치에서 탈협된 후 낙하하는 시간과 동일하게 탈협된 혼합물 1, 310g을 탈협장치를 통해 낙하시키면서 시험하였다. 또한 공기 흡입구의 개구비를 20%에서 100%까지 5단계, 송풍기의 회전수를 700 中이에서 1, 300 rpm까지 변화시키면서 실험하였다. 이때 급동의 주속도는 6.
- 2(a))는 급치 프레임 주위를 경도 60, 80, 100인 고무 재질을 각각 사용하여 폭 50mm, 하부두께 20mm, 상부두께 6mm로 둘러싸여 있다. 또한 탈협 시 급치 외부의 고무가 급치 프레임으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 Fig. 2의 ③에서와 같이 급치 내부에 원형의 철판을 급치 프레임에 용접하여 금형 제작하였다.
- 각 구성 비율이 전술한 바와 같았기 때문이었다. 본 선별 선능 시험에서는 재료의 공급량 및 구성비를 일정하게 하기 위하여 실제 탈협 작업시 공급된 풋콩이 탈 협장치에서 탈협된 후 낙하하는 시간과 동일하게 탈협된 혼합물 1, 310g을 탈협장치를 통해 낙하시키면서 시험하였다. 또한 공기 흡입구의 개구비를 20%에서 100%까지 5단계, 송풍기의 회전수를 700 中이에서 1, 300 rpm까지 변화시키면서 실험하였다.
- 9m/s로 일정하게 하였다. 본 연구에서 풋콩 꼬투리의 선별 손실율과 선별율을 측정하였으며 손실율은 꼬투리내의 종실수가 1개 이상인 꼬투리 전체 무게에 대한 풍력에 의해 날려나간 꼬투리 전체 무게의 비로 정의하였다. 또한 선별율은 각 불 순물별로 전체 불순물의 무게에 대한 선별된 불순물의 무게의 비로 정의하였다.
- 선별성능시험은 탈협성능 시험 후 풋콩과 잎, 지경 등을 혼합한 전체의 무게를 1, 310g으로 하고 그 중 풋콩 85%, 잎 11%, 지경 4%의 비율로 혼합하여 실시하였다. 이는 풋콩 탈협기 설계요인 시험에서 최적 조건인, 급치종류로서 경도 80의 고무제 급치를 사용하고, 풋콩 탈협기의 급동 주속도를 5.
- 시험시 급치는 급동의 원주 방향으로 45° 간격으로 8열을 나선형 방향으로 배치하였으며 급동의 축 방향으로 128mm 간격으로 배열하였다. 급치수는 총 32개이다.
- 이를 Fig. 4와 같이 탈협성능 실험장치 하부에 설치하였으며, 송풍량을 조절하기 위해 송풍기의 회전수를 700, 850, 1,000, 1, 150, 1, 300 rpm의 5단계로 변화시킬 수 있는 구조로 제작하였다.
- 탈협 시험 장치를 이용하여 탈협 시험 후 가지에 붙어있는 풋콩 꼬투리의 전체무게, 완전 탈협된 것 중 손상되지 않은 풋콩 꼬투리의 무게, 완전 탈협된 것 중 손상된 풋콩 꼬투리의 무게, 완전 탈협된 것 중 미숙립 무게, 지경이 부착된 채탈협된 것 중의 풋콩 꼬투리 무게, 탈협물 중 지경의 무게, 잎 등 기타 불순물 무게를 각각 측정하였다. 미탈협율은 풋콩 꼬투리의 전체 무게에 대한 탈협작업 후 가지에 붙어있는 풋콩 꼬투리와 지경이 부착된 채탈협된 것 중의 풋콩 꼬투리를 합한 무게의 비율이며, 손상율은 완전 탈협된 풋콩의 전체 무게에 대한 손상된 풋콩 꼬투리의 무게의 비율이다.
- 탈협시험에서 급동의 주속도를 5.8, 6.9, 8.1, 9.2, 10.4m/s의 5수준으로 하였다. 이는 예비시험 결과 이 범위 내에서 최적 주속도가 결정될 것으로 판단되었기 때문이다.
- 탈협기 개발을 위해 사용한 풋콩 품종은 석량 (Glycine max(L))이며 경북대 부속 군위 농장에서 재배한 것을 사용하였다. 파종은 5월 12일에서 6월 2일까지 일주일 간격으로 4회 실시하였다. 수확은 8월 20일에서 9월 7일 사이에 하였다.
- 이는 예비시험 결과 이 범위 내에서 최적 주속도가 결정될 것으로 판단되었기 때문이다. 풋콩의 공급량은 1회 측정시 10포기(평균 1.2-1.5 kg)씩 투입하였다. 공급량도 예비시험을 거쳐 결정하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 급동의 지름은 300mm, 길이는 400mm인 원통형이다. 급치는 쇼어경도 60, 80, 100의 고무재 급치 3종과 철선 급치 1종을 사용하였다.
- 이 장치는 급치의 배열 간격을 64~ 192mm로 조정할 수 있고, 급동 주속도는 모터 인버터에 의해서 임의로 변화시킬 수 있도록 하였다. 실험에 사용한 급동의 지름은 300mm, 길이는 400mm인 원통형이다. 급치는 쇼어경도 60, 80, 100의 고무재 급치 3종과 철선 급치 1종을 사용하였다.
- 탈협기 개발을 위해 사용한 풋콩 품종은 석량 (Glycine max(L))이며 경북대 부속 군위 농장에서 재배한 것을 사용하였다. 파종은 5월 12일에서 6월 2일까지 일주일 간격으로 4회 실시하였다.
성능/효과
- (1) 급치 재질의 종류에 따른 미탈협율은 철사급치의 경우가 가장 낮게 나타났으며, 그 다음이 쇼어경도 100, 80, 60의 고무제 급치순으로 미탈협율이 높았다.
- (2) 급치재질의 종류에 따른 탈협 시 풋콩 꼬투리의 손상율은 철사급치의 경우가 가장 높았으며, 그 다음 이 쇼어경도 60, 100, 80의 고무제 급치순으로 손상율이 낮았다.
- (3) 풋콩탈협기의 급치는 쇼어경도 80인 고무제 급치를 사용하고, 급동의 주속도는 5.8~8.1m/s 범위로 하는 것이 탈협성능이 우수한 것으로 나타났다.
- (4) 풋콩탈협기의 선별장치는 송풍기의 회전수를 1, 300 rpm정도, 공기 흡입구의 개구비를 60~80%로 하는 것이 우수한 것으로 나타났다.
- 그림에서와 같이 쇼어경도 60의 고무제 급치는 급동 주속도 5.8m/s에서 미탈협율이 2.5%로 가장 높았으며, 급동 주속도 6.9, 8.1, 9.2, 10.4m/s에서도 미탈협율이 각각 2.3, 2.2, 1.3, 0.1%로 나타나 다른 3종류의 급치보다 미탈협율이 높음을 알 수 있다.
- 그림에서와 같이 풋콩의 손상율은 철선급치가 가장 높았으며, 쇼어경도 60, 100, 80의 고무제 급치 순으로 낮게 나타났다. 이는 풋콩탈협기에서 급동의 주 속도가 동일하더라도 재질에 따라 탈협 시 풋콩 꼬투리에 가하는 타격력이 다르다는 것을 의미한다.
- 그림에서와 같이, 흡입구의 개구비를 증가시킬수록 선별율은 높게 나타났으며, 송풍기의 회전수를 높일수록 선별율은 높게 나타났다. 그러나 공기 흡입구 개구비 60% 이상에서는 선별율이 크게 차이가 나지 않았다.
- 또한 쇼어경도 60의 고무제 급치가 비교적 손상율이 높게 나타난 것은 재질이 너무 유연하여 탈협 시 풋콩 꼬투리가 찟겨지는 현상이 나타나 비교적 손상율이 높게 나타났다. 또한 급동의 주속도가 증가할수록 풋콩의 손상율이 높았다. 이는 전술한 바와 같이 급동의 주속도가 증가함에 따라 급치가 풋콩 꼬투리에 가하는 타격력이 증가하기 때문이라고 생각한다.
- 7의 손상율을 고려할 때, 소어경도 60의 고무제 급치는 미탈협율이 가장 높고 손상율도 철선 급 치 다음으로 높게 나타났다. 또한 소어경도 100의 고무제 급치는 쇼어경도 80의 고무제 급치보다 미탈협 율이 다소 낮은 반면 손상율이 크게 나타났다. 풋콩은 꼬투리채로 저장, 가공하기 때문에 미탈협율보다는 손상율이 낮은 것이 주요시 된다.
- 송풍기 회전수별 선별율은 송풍기의 회전수 1, 300 rpm에서 공기 흡입구 개구비가 80%일 때 선별율이 64%로 가장 높았고, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 31%로 가장 낮았으며, 선별율은 평균 55%로 나타났다. 또한 송풍기의 회전수 1, 150 ipm에 대해 공기 흡입구의 개구비가 100%일 때 선별율은 56%로 가장 높았으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 6%로 가장 낮았고, 평균 선별율은 43%이었다. 송풍기의 회전수 1,000 rpm에 대해서는 공기 흡입구의 개구비가 80%일 때 선별율은 34%로 가장 높았으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 2%로 가장 낮았, 고 평균 선별율은 23%이 었다.
- 또한 송풍기의 회전수 1, 150 rpm에서 공기 흡입구의 개구비가 100%일 때 선별율은 61%로 가장 높았으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 22%로 가장 낮았고, 평균 선별율은 51%이었다. 송풍기의 회전수 1,000 rpm에 대해서는 공기 흡입구의 개구비가 60, 80, 100%일 때 선별율은 모두 56%로 동일하게 나타났으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 12%로 가장 낮았고 평균 선별율은 44%이었다.
- 2%였다. 또한 쇼어경도 100의 고무 급치의 경우, 급동 주속도 5.8m/s에서 손 상율이 1.5%로 가장 낮았으며, 급동의 주속도 6.9, 8.1, 9.2, 10.4m/s에서는 손상율이 각각 2.2, 2.6, 3.9, 5.4%로 증가하였고, 평균 손상율은 3.1%였다. 쇼어경 도 80의 고무 급치의 경우, 급동 주속도 5.
- 이는 풋콩탈협기에서 급동의 주 속도가 동일하더라도 재질에 따라 탈협 시 풋콩 꼬투리에 가하는 타격력이 다르다는 것을 의미한다. 또한 쇼어경도 60의 고무제 급치가 비교적 손상율이 높게 나타난 것은 재질이 너무 유연하여 탈협 시 풋콩 꼬투리가 찟겨지는 현상이 나타나 비교적 손상율이 높게 나타났다. 또한 급동의 주속도가 증가할수록 풋콩의 손상율이 높았다.
- 또한 스쿠류형 탈곡기와 직류형 탈곡기의 탈곡특성을 비교 시험한 결과 탈곡율은 스쿠류형이 직류형 탈 곡기 보다 높으며 이 경향은 콩 꼬투리의 수분이 높을수록 현저하다고 하였다. 반면 탈곡기 구동 동력은 스쿠류형이 직류형 탈곡기보다 많이 소요되었다고 하였다.
- 5%로 철선 급치가 가장 낮음을 알 수 있다. 또한, 급치의 종류에 상관없이 급동의 주속 도가 증가할수록 풋콩의 미탈협율은 낮아짐을 알 수 있다. 이는 급동의 주속도가 증가함에 따라 급치가 풋콩의 꼬투리에 가하는 타격력이 증가하기 때문이라고 생각한다.
- 그러나 공기 흡입구 개구비 60% 이상에서는 선별율이 크게 차이가 나지 않았다. 송풍기 회전수별 선별율은 송풍기의 회전 수 1, 300 rpm에서 공기 흡입구 개구비가 60% 및 80%일 때 선별율이 78%로 가장 높았고, 공기 흡입구 개구비가 20%일 때 선별율은 45%로 가장 낮았으며, 평균 선별율은 68% 이었다.
- 그러나 개구비가 60% 이상에서는 선별율의 증가폭이 완만함을 알 수 있다. 송풍기 회전수별 선별율은 송풍기의 회전수 1, 300 rpm에서 공기 흡입구 개구비가 80%일 때 선별율이 64%로 가장 높았고, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 31%로 가장 낮았으며, 선별율은 평균 55%로 나타났다. 또한 송풍기의 회전수 1, 150 ipm에 대해 공기 흡입구의 개구비가 100%일 때 선별율은 56%로 가장 높았으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 6%로 가장 낮았고, 평균 선별율은 43%이었다.
- 송풍기의 회전수 1, 150 rpm에서 공기 흡입구 개 구비 60%와 공기 흡입구 개구비 100%일 때 82%로 가장 높았으며, 공기 흡입구 개구비 20%에서 43%로 가장 낮았고 평균 70%이었다. 송풍기의 회전수 1,000 rpm에서 공기 흡입구 개구비 80%일 때 77%로 가장 높았으며, 공기 흡입구 개구비 20%에서 29%로 가장 낮았고 평균 63%이었다.
- 또한 송풍기의 회전수 1, 150 rpm에서 공기 흡입구의 개구비가 100%일 때 선별율은 61%로 가장 높았으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 22%로 가장 낮았고, 평균 선별율은 51%이었다. 송풍기의 회전수 1,000 rpm에 대해서는 공기 흡입구의 개구비가 60, 80, 100%일 때 선별율은 모두 56%로 동일하게 나타났으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 12%로 가장 낮았고 평균 선별율은 44%이었다. 송풍기의 회전수 850 rpm에서는 평균 선별율이 18%, 700 rpm에서는 평균 선별율이 4%로 매우 낮았다.
- 또한 송풍기의 회전수 1, 150 ipm에 대해 공기 흡입구의 개구비가 100%일 때 선별율은 56%로 가장 높았으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 6%로 가장 낮았고, 평균 선별율은 43%이었다. 송풍기의 회전수 1,000 rpm에 대해서는 공기 흡입구의 개구비가 80%일 때 선별율은 34%로 가장 높았으며, 공기 흡입구의 개구비가 20%일 때 선별율은 2%로 가장 낮았, 고 평균 선별율은 23%이 었다.
- 송풍기의 회전수 1, 150 rpm에서 공기 흡입구 개 구비 60%와 공기 흡입구 개구비 100%일 때 82%로 가장 높았으며, 공기 흡입구 개구비 20%에서 43%로 가장 낮았고 평균 70%이었다. 송풍기의 회전수 1,000 rpm에서 공기 흡입구 개구비 80%일 때 77%로 가장 높았으며, 공기 흡입구 개구비 20%에서 29%로 가장 낮았고 평균 63%이었다. 송풍기의 회전수 850 rpm에서는 평균 27%, 700 rpm에서는 평균 9%로 매우 낮았다.
- 그러나 개구비 60% 이상에서는 선별율이 크게 차이가 나지 않음을 알 수 있다. 송풍기의 회전수별 잎의 선별율은 송풍기의 회전수 1, 300 rpm에서 공기 흡입구 개구비 60%일 때 94%로 가장 높았고, 공기 흡입구 개구비 20%에서 63%로 가장 낮았으며, 평균 84.4%이었다.
- 따라서 급치는 쇼어경도 80의 고무제 급치가 가장 적정한 것으로 판단된다. 쇼어경도 80의 고무제 급치의 급동 주속도별 탈협율과 손상율을 보면 주속도 5.8 ~ 8.1m/s 범 위내에서 미 탈협율이 2.2 ~ 2.5%, 손상율이 1.3 ~ 1.9% 이나 주속도가 8.1m/s 이상이 되면 미탈협율은 감소하지만 손상율이 급격하게 증가되므로 전술한 바와 같이 풋콩의 처리 특성상 급동의 적정 주속도 는 5.8 ~ 8.1m/s 범위가 효과적인 것으로 판단되었다.
- 쇼어경도 80인 고무제 급치의 경우, 급동의 주속도 5.8m/s에서 미탈협율이 2.3%로 가장 높게 나타났으며, 주속도 6.9, 8.1, 9.2, 10.4m/s에서는 미탈협율이 각각 2.3, 1.8, 0.9, 0.1%로, 쇼어경도 60의 고무제 급 치보다는 미탈협율이 낮았으나 쇼어경도 100인 고무제 급치 및 철선 급치보다는 미탈협율이 높게 나타났다. 쇼어경도 100인 고무제 급치의 경우, 급동의 주속도 5.
- 이상의 결과에 의하면, 풋콩 탈협기의 선별장치는 송풍기의 회전수를 1, 300 rpm이상 공기 흡입구의 개구비를 60%~80%로 하는 것이 바람직하나 풋콩 꼬투리의 선별율을 고려하면 송풍기의 회전수는 1, 300 rpm을 초과하지 않는 것이 좋을 것으로 판단된다.
- 수확은 8월 20일에서 9월 7일 사이에 하였다. 풋콩 꼬투리의 함수율은 최소 71.0%(wb), 최대 71.9%(wb), 평균 71.49(wb)였다.
- 풋콩 탈곡기의 탈협기구는 급치의 재질, 급치의 주 속도가 탈협성능에 영향을 미치며, Fig. 6의 미탈협율과 Fig. 7의 손상율을 고려할 때, 소어경도 60의 고무제 급치는 미탈협율이 가장 높고 손상율도 철선 급 치 다음으로 높게 나타났다. 또한 소어경도 100의 고무제 급치는 쇼어경도 80의 고무제 급치보다 미탈협 율이 다소 낮은 반면 손상율이 크게 나타났다.
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