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문제 정의
- 이와 같은 연구의 결과들은 실용적 삭피장치를 설계할 수 있는 충분한 자료를 제공하였고, 몇 가지 기초시험을 토대로 실용적 삭피장치의 설계 방향을 설정할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 김치 생산용 알타리 무전처리가 공시스템의 중요 구성장치인 알타리 무 삭피장치를 개발하기 위하여, 전처리가 공라인상에 설치할 시작기를 설계제작하고 성능시험을 실시함으로써 장치의 효율적인 구조와 작동 조건을 구명하고 실용화 가능성을 검증하고자 하였다.
제안 방법
- 3 m/s, 칼날 홈 간격은 2 mm, 3 mm 및 4 mm로 하였고, 조사 내용으로 서 삭피저항은 삭피시험장치의 스트레인 게이지-컴퓨터 계측시스템에 의하여 측정하였으며, 삭피깊이는 삭피된 칩의 최대 두께를 최대 삭피깊이로 대신하여 버니어 캘리퍼스로 측정하였다. 또한 삭피시 칼날의 자세로서 여유각을 고속 촬영과 관찰을 통하여 조사하였다.
- 그림에서 삭피각(a)는 알타리 무 1회 전당 삭피 회수와, 최대삭피깊이t2는 칼날 형상과 관계가 있으며, 최소삭피깊이&)는 삭피 속도 무청회 전 속도 및 무의직경에 관계된다. 본 시험에서는 최대 절삭 깊이는 1.5 mm, 최소 절삭 깊이는 0.5 mm로 되는 조건으로 삭피시험을 실시하였다.
- 19 m/s로 고정한 상태에서 실시하였다. 본성능시험에서는 삭피가 진행되는 동안 그림 4의 무의 표면 기울기에 따른 삭피 가능 여부를 조사하고, 무청회전속도 변화와 보조회 전원반의 작동 유무에 따른 완전 삭피율을 조사하였다. 완전 삭피율은 삭피 시험한 전체 개수에 대한 무의 몸통부가 완전 삭피된 개수의 비로 계산하였다.
- 뿌리부의 모양이 다 중곡선이고 머리부와 뿌리부의 급격한 곡선 변화를 갖는 알타리무의 표피에 연하여 삭피가 가능한 회전 칼날형 삭피 장치 시작기를 제작하고 시험하였다. 이 장치에 적용할 칼날의 적용시험 결과, 최대삭피 깊이는 칼날홈 간격이 넓어짐에 따라 깊어졌으나, 삭피 속도의 영향은 거의 나타나지 않았다.
- 완전 삭피율은 삭피 시험한 전체 개수에 대한 무의 몸통부가 완전 삭피된 개수의 비로 계산하였다. 삭피 속도와 무청회전속도를 조정하기 위하여 인버터를 이용하여 각 회전모터의 속도를 조절하 였다.
- 삭피 장치의 시험은 그 중요성을 감안하여 무작위로 각 시험조건마다 50회의 반복시 험을 실시하였으며, 시험시의 알타리무의 직경분류는 측정직경 ±2.5 mm로 하였다. 시험에 사용된 알타리무의 뿌리 부 평균 길이는 94.
- 알타리 무의 재료는 7월 초에 수확된 평강 알타리무를 경남 진주시 농산물 도매시장에서 구입하여 사용하였다. 시료는 그림 8와 같이 폭 10 mm의 일정한 돌기로 가공하였으며, 시험은 각 시험조건에서 5회씩 반복 실시하였다.
- , 2003)와 제1보의 삭피칼날의 삭피 시험장치에 장착하여 시험하였다. 시험조건으로 서 삭피 속도는 0.1 m/s, 0.2 m/s, 및 0.3 m/s, 칼날 홈 간격은 2 mm, 3 mm 및 4 mm로 하였고, 조사 내용으로 서 삭피저항은 삭피시험장치의 스트레인 게이지-컴퓨터 계측시스템에 의하여 측정하였으며, 삭피깊이는 삭피된 칩의 최대 두께를 최대 삭피깊이로 대신하여 버니어 캘리퍼스로 측정하였다. 또한 삭피시 칼날의 자세로서 여유각을 고속 촬영과 관찰을 통하여 조사하였다.
- 본성능시험에서는 삭피가 진행되는 동안 그림 4의 무의 표면 기울기에 따른 삭피 가능 여부를 조사하고, 무청회전속도 변화와 보조회 전원반의 작동 유무에 따른 완전 삭피율을 조사하였다. 완전 삭피율은 삭피 시험한 전체 개수에 대한 무의 몸통부가 완전 삭피된 개수의 비로 계산하였다. 삭피 속도와 무청회전속도를 조정하기 위하여 인버터를 이용하여 각 회전모터의 속도를 조절하 였다.
- 그리고 삭피장치에 적합한 평면형 삭피칼날의 최적형상을 구명하였던 바, 삭피 표면이 매끈하게 절삭되는 칼날의 경사각은 45。이상이었으며, 삭피저항이 최소로 되는 칼날 각은 20°, 경사각은 60。인 것으로 나타났다. 이와 같은 연구의 결과들은 실용적 삭피장치를 설계할 수 있는 충분한 자료를 제공하였고, 몇 가지 기초시험을 토대로 실용적 삭피장치의 설계 방향을 설정할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 김치 생산용 알타리 무전처리가 공시스템의 중요 구성장치인 알타리 무 삭피장치를 개발하기 위하여, 전처리가 공라인상에 설치할 시작기를 설계제작하고 성능시험을 실시함으로써 장치의 효율적인 구조와 작동 조건을 구명하고 실용화 가능성을 검증하고자 하였다.
- 이를 근거로 삭피 장치에 적용한 칼날은 그림 7에 나타난 치수와 같다. 장치의 성능시험은 체인 벨트에 76.2 mm간격으로 부착한 9개의 삭피칼날의 선속도 를 0.19 m/s로 고정한 상태에서 실시하였다. 본성능시험에서는 삭피가 진행되는 동안 그림 4의 무의 표면 기울기에 따른 삭피 가능 여부를 조사하고, 무청회전속도 변화와 보조회 전원반의 작동 유무에 따른 완전 삭피율을 조사하였다.
대상 데이터
- 그림8은 삭피시 칼날홈 간격에 따른 삭피저항, 칼날 자세 및 삭피깊이를 조사하기 위하여 칼날 홈 간격의 조절이 가능하게 한 칼 날부착장치이다. 삭피칼날 적용시험은 그림 8의 칼날 부착장치를 선행연구(Min et al., 2003)와 제1보의 삭피칼날의 삭피 시험장치에 장착하여 시험하였다. 시험조건으로 서 삭피 속도는 0.
- 5 mm로 하였다. 시험에 사용된 알타리무의 뿌리 부 평균 길이는 94.3 mm, 머리 부분의 평균 직경은 33.2 mm, 최단 직경의 평균은 29.9 mm, 최장직경의 평균은 48.2 mm, 표피 두께는 2 mm로 조사되었다
- 알타리 무의 재료는 7월 초에 수확된 평강 알타리무를 경남 진주시 농산물 도매시장에서 구입하여 사용하였다. 시료는 그림 8와 같이 폭 10 mm의 일정한 돌기로 가공하였으며, 시험은 각 시험조건에서 5회씩 반복 실시하였다.
성능/효과
- 5 mm 및 무청회전 속도는 12 rpm로 나타났다. 뿌리부의 회전 속도를 균일하게 하는 보조회 전 장치를 부착하고 최적 작동 조건에서 삭피할 경우, 우리나라에서 생산되는 직경 70 mm 이 하의 모든 알타리무는 완전 삭피가 가능한 것으로 나타났다.
- 삭피 중 여유각은 0。로 나타났으며, 최대 삭피깊이는 칼날 각과 칼날 홈 간격에 따라 여유각을 0。로 하여 계산이 가능한 것으로 판단되었다. 시작기의 성능시험에서 최적 작동 조건 으로 삭피속도는 초당 2.5개의 칼날을 연속으로 삭피하는 0.19 m/s이며, 최대 삭피깊이는 1.5 mm, 최소삭피깊이는 0.5 mm 및 무청회전 속도는 12 rpm로 나타났다. 뿌리부의 회전 속도를 균일하게 하는 보조회 전 장치를 부착하고 최적 작동 조건에서 삭피할 경우, 우리나라에서 생산되는 직경 70 mm 이 하의 모든 알타리무는 완전 삭피가 가능한 것으로 나타났다.
- 시험 시기가 여름철이어서 무청이 빨리 시드는 경향이 있었으나, 알타리 무의 무청이 견실한 것은 삭피 중에 삭피칼날의 압력이 있음에도 무청 1.25회전시 무의 1회전삭피가 완료되었다. 그러나 뿌리부에 보조회전을 가하지 않는 경우는 뿌리부가 무받이에 접촉하여 마찰 저항을 갖기 때문에 매시점의 회전 속도가 불균일하여 미삭피 부분이 발생하는 경우도 있었다.
- 뿌리부의 모양이 다 중곡선이고 머리부와 뿌리부의 급격한 곡선 변화를 갖는 알타리무의 표피에 연하여 삭피가 가능한 회전 칼날형 삭피 장치 시작기를 제작하고 시험하였다. 이 장치에 적용할 칼날의 적용시험 결과, 최대삭피 깊이는 칼날홈 간격이 넓어짐에 따라 깊어졌으나, 삭피 속도의 영향은 거의 나타나지 않았다. 삭피 중 여유각은 0。로 나타났으며, 최대 삭피깊이는 칼날 각과 칼날 홈 간격에 따라 여유각을 0。로 하여 계산이 가능한 것으로 판단되었다.
- , 2005)에서는 평면형 삭피칼날의 최적형상에 관하여 보고한 바 있다. 이상의 선행연구에서는 칼날 벨트형, 브러쉬형 및 회전 칼날형 등의 삭피 장치에 관하여 실험하였던 바, 회전 칼날형에 의한 기계삭피 방법이 무의 삭피 표면이 가장 깨끗하고 기계 제작의 용의성이 우수한 것으로 나타났다. 그리고 삭피장치에 적합한 평면형 삭피칼날의 최적형상을 구명하였던 바, 삭피 표면이 매끈하게 절삭되는 칼날의 경사각은 45。이상이었으며, 삭피저항이 최소로 되는 칼날 각은 20°, 경사각은 60。인 것으로 나타났다.
- 그림 10은 칼날 홈 간격과 삭피 속도 변화에 따른 최대 삭피저항을 나타낸 것이다. 칼날홈 간격이 넓을수록 삭피 속도가 빠를수록 최대 삭피저항은 증가하는 것으로 나타났다. 이것은 칼날 홈 간격이 넓을수록 삭피깊이가 깊어지고 삭피단 면적이 늘어나 삭피저항이 증가하였으며, 칼날면과 무의 절삭칩 및 절삭면과의 마찰은 동마찰로서 마찰 저항은 삭피 속도에 비례하기 때문인 것으로 생각된다.
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