[논문]순환식 병류형 곡물건조기 개발(III) - 12톤 용량 건조기 성능평가 -

한재웅

doi:10.5307/jbe.2009.34.5.358

순환식 병류형 곡물건조기 개발(III) - 12톤 용량 건조기 성능평가 -
Development of a Rice Circulating Concurrent-flow Dryer(III) - Performance Evaluation of 12-ton Capacity Dryer - 원문보기

바이오시스템공학 = Journal of biosystems engineering, v.34 no.5, 2009년, pp.358 - 362

한재웅 (Faculty of life science & technology, SungKyunKwan University)

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to evaluate the performance of a 12 tons capacity circulating concurrent flow rice dryer. An actual scale dryer with the capacity of 12 tons was developed to obtain a faster drying rate of 0.8~1.2%(w.b.)/h, while maintaining a lower drying energy consumption of 5,000 kJ/kg-water and achieving a drying quality that was comparable to a conventional cross-flow rice dryer. The Test-1 was conducted at $110^{\circ}C\;-\;20\;cmm/m^2$ and the Test-2 was conducted at $120-110-100-90^{\circ}C\;-\;20\;cmm/m^2$ under the same conditions as Test-1. In Test-1, the drying rate, drying energy consumption and crack ratio were 0.98 %(w.b.)/h, 4,573 kJ/kg-water and 3.2%, respectively. In Test-2, the drying rate, drying energy consumption and crack ratio were 0.74 %(w.b.)/h, 4,790 kJ/kg-water and 4.0%, respectively. The results of these tests demonstrated that this concurrent-flow dryer reached the desired drying rate, drying energy consumption and crack ratio.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 미곡종합처리장에서 사용할 수 있는 용량 12톤 규모의 기존 횡류형 건조기에 비해 건조속도는 0.7∼1.2%(w.b.)/h이고 건조소요에너지는 5,000 kJ/kg-water이하, 건조품질은 기존 건조기와 동일한 수준의 순환식 병류형 곡물건조기 개발을 목표로 하였다.

제안 방법

(1) 최적설계의 결과에 따라 송풍량 35.0 m³/min/m², 곡물유하속도 3.0 m/h, 건조실높이 0.512 m를 이용하여 10톤 규모의 순환식 병류형 곡물건조기를 설계･제작하였다.
0 m/h로 하였다. 건조 실험 시작 후 매 순환마다 약 500g 시료를 채취하여 함수율을 측정하였다. 함수율이 16.
그림과 같이 건조부, 템퍼링부, 곡물배출장치, 곡물순환장치, 제어장치로 구성하였다. 건조기의 주요한 설계인자는 건조실 높이는 0.512 m 및 곡물순환속도는 3.0 m/h로 설정하였으며, 템퍼링 시간은 50.8분, 건조실 체류시간은 11.2분으로 건조 및 템퍼링비를 1 : 5로 하였다. 송풍량은 최대 35.
8 m³/min의 외기를 120℃까지 가열할 수 있도록 하였으며, 버너는 150,000 kJ/h의 용량을 사용하였다. 곡물배출부는 6개의 배출오거를 설치하고 배출속도를 조절할 수 있도록 하였다.
함수율은 10g-135℃-24h 상압건조법으로 측정한 후 105℃ 건조법으로 환산하였으며, 3회 반복 측정하였다(ASAE Standards, 2004). 동할율은 채취한 벼를 밀봉하여 72시간 상온에서 보관 후 수작업으로 왕겨를 제거하고, 현미 250립에 대하여 동할립 판별기(DC-50, S.SEIKI, JAPAN)를 이용하여 육안으로 측정하였다(Sharma and Kunze, 1982; Yamashita, 1993).
풍속계(640-0, DWYER INSTRUMENTS, USA)를 사용하여 배기의 풍속을 3개 지점에서 측정하였다. 또한 건조공기 유입부 1개 지점과, 공기 배출부 1개 지점에 습도계(TR-72, TandD, Japan)를 설치하여 5분 간격으로 습도를 측정하였다. 소요전력은 적산전력계(3166, HIOKI, JAPAN)로 측정하였다.
)/h로 하였다. 또한 우리나라 가을철 평균외기온도를 기준으로 소요 에너지는 5,000 kJ/kg-water이하로 설계하였다.
본 연구에서는 미곡종합처리장에서 사용가능한 용량 12톤 규모의 순환식 병류형 곡물건조기를 설계･제작하여 미곡종합처리장에서 성능평가를 실시하였다.
상부 삼각형 덕트는 0.17×0.17(W×H) m, 하부의 삼각형 덕트는 0.19×0.22(W×H) m로 하여 곡물의 종말속도를 고려하여, 풍속이 3.0 m/s이하가 되도록 하였다 (Keum, 2008).
송풍기(3.7kW, Eul-Ji, Korea)는 3.75 kW 2대를 설치하여 양쪽을 분할하여 흡인하도록 설치하였으며, 버너(LT-20U, Olympia, Korea)는 송풍량 172.8 m³/min의 외기를 120℃까지 가열할 수 있도록 하였으며, 버너는 150,000 kJ/h의 용량을 사용하였다. 곡물배출부는 6개의 배출오거를 설치하고 배출속도를 조절할 수 있도록 하였다.
순환식 병류형 곡물건조기의 용량은 12톤으로 하였으며, 건조기의 건조성능 목표는 건감율은 0.7～1.2%(w.b.)/h로 하였다. 또한 우리나라 가을철 평균외기온도를 기준으로 소요 에너지는 5,000 kJ/kg-water이하로 설계하였다.
소요전력은 적산전력계(3166, HIOKI, JAPAN)로 측정하였다. 연료소비량은 전자저울(A-200, CASS, KOREA) 을 이용하여 소비된 연료의 무게를 측정하였다.
그림 2는 벼의 곡온 및 공기의 온도를 측정하기 위한 온도 센서의 위치를 나타낸 그림이다. 외기 온도를 측정하기 위해 외부 1개 지점, 열풍온도를 측정하기 위하여 열풍유입부 9개 지점 및 배기부 10개 지점, 곡온을 측정하기 위하여 건조실내의 높이별 7개 지점 및 배기덕트 하단의 10개 지점에 열전대(T-TYPE, OMEGA, USA)를 설치하고 자료 수집장치 (7327, DATASCAN, UK)로 5분 간격으로 온도를 측정하여 PC에 저장하였다. 풍속계(640-0, DWYER INSTRUMENTS, USA)를 사용하여 배기의 풍속을 3개 지점에서 측정하였다.
표 1은 건조 실험조건이다. 표에서와 같이 열풍온도 2수준으로 하고, Test-1에서는 건조 시작 후 종료 때까지 110℃로 동일한 온도를 유지하였으며, Test-2에서는 120-110-100-90℃로 각 순환 횟수별로 온도를 단계적으로 조정하였다. 송 풍량은 20.
외기 온도를 측정하기 위해 외부 1개 지점, 열풍온도를 측정하기 위하여 열풍유입부 9개 지점 및 배기부 10개 지점, 곡온을 측정하기 위하여 건조실내의 높이별 7개 지점 및 배기덕트 하단의 10개 지점에 열전대(T-TYPE, OMEGA, USA)를 설치하고 자료 수집장치 (7327, DATASCAN, UK)로 5분 간격으로 온도를 측정하여 PC에 저장하였다. 풍속계(640-0, DWYER INSTRUMENTS, USA)를 사용하여 배기의 풍속을 3개 지점에서 측정하였다. 또한 건조공기 유입부 1개 지점과, 공기 배출부 1개 지점에 습도계(TR-72, TandD, Japan)를 설치하여 5분 간격으로 습도를 측정하였다.

대상 데이터

건조 실험에 사용한 벼는 2006년도에 경기도 화성지역의 미곡종합처리장에서 수매한 추청벼를 실험에 사용하였으며, 초기함수율은 22.0∼25.0%(w.b.)의 벼를 건조실험에 사용하였다.
건조기의 주요 구성과 개략도는 그림 1과 같다. 그림과 같이 건조부, 템퍼링부, 곡물배출장치, 곡물순환장치, 제어장치로 구성하였다. 건조기의 주요한 설계인자는 건조실 높이는 0.
제작된 순환식 병류형 곡물건조기는 건조기 총 높이는 8.7 m이며, 가로, 세로 폭은 2.4 m인 정사각형이다.

이론/모형

또한 건조공기 유입부 1개 지점과, 공기 배출부 1개 지점에 습도계(TR-72, TandD, Japan)를 설치하여 5분 간격으로 습도를 측정하였다. 소요전력은 적산전력계(3166, HIOKI, JAPAN)로 측정하였다. 연료소비량은 전자저울(A-200, CASS, KOREA) 을 이용하여 소비된 연료의 무게를 측정하였다.
)에 도달할 때 실험을 종료하였다. 함수율은 10g-135℃-24h 상압건조법으로 측정한 후 105℃ 건조법으로 환산하였으며, 3회 반복 측정하였다(ASAE Standards, 2004). 동할율은 채취한 벼를 밀봉하여 72시간 상온에서 보관 후 수작업으로 왕겨를 제거하고, 현미 250립에 대하여 동할립 판별기(DC-50, S.

성능/효과

(2) 열풍온도가 110℃(Test-1) 및 단계별로 120-110-100-90℃(Test-2)로 조절되는 2회의 건조실험을 수행하였으며, Test-1의 건조속도는 0.98%(w.b.)/h, Test-2는 0.74%(w.b.)/h로 나타났다. 소요에너지는 각각 4,573 및 4,790 kJ/kg-water로 나타났으며, Test-1 및 2의 품질 변화인 동할율은 3.
(3) 건조온도를 순환별 조절하는 Test-2의 경우는 회수별 소비에너지는 적게 소모되었지만 목표함수율 도달까지의 총에너지 소비율은 Test-1에 비하여 긴 건조시간으로 인하여 높게 나타났으며, 품질에도 좋지 않은 결과를 나타났다.
(4) 건조온도를 조절하는 방법인 Test-2 보다 초기 건조온도를 유지한 방법인 Test-1이 건조속도, 에너지 및 품질 면에서 우수하게 나타났다.
(5) 건조온도를 다르게 하여 실험한 결과 2가지 경우 모두 기존 횡류형 건조기보다 우수한 것으로 나타났으며, 바로 현장에 적용하여 사용가능한 것으로 판단된다.
실험 중 평균 외기온도는 Test-1, 2에서 각각 16.0 및 17.2℃이었으며, 평균상대습도는 각각 81.0 및 75.4%로 수원지역 10월 평균값보다 높았으며, 특히 상대습도의 경우는 실험기간 중 주·야간에 심한 온도차로 짙은 안개로 인하여 상대습도가 높았다.
이는 일반 열풍건조기의 소요에너지 5,000～7,000 kJ/kg-water에 비하여 낮은 수준으로 나타났다. 전체 소요에너지 중 연료소요에너지가 96.8～97.5% 및 송풍에너지 및 각 단위기계의 구동에너지는 2.5～3.2%로 나타났다.
초기 동할은 없었으며, 건조종료 후 Test-1 및 Test-2의 동할율은 각각 3.2 및 4.0%로 두 실험 모두 건조기 품질 목표인 동할율 5.0%미만으로 나타났으며, Test-2는 건조온도변화로 인하여 배출공기가 Test-1보다 낮은 결과가 나타났지만긴 건조시간으로 인하여 동할율이 높게 나타났다

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	옥수수 생산에 소요되는 화석에너지는 몇 %가 건조공정에 소요되는가?	옥수수 생산에 소요되는 화석에너지는 60%가 건조공정에 소요되며, 경작에는 16%, 파종 및 재배에 12%, 수확에 6% 및 이송에 6%가 소요되므로 건조공정의 에너지 절감은 전체적인 에너지 절감에 큰 영향을 미친다(Brooker et al., 1992).
	벼의 건조목표는 현재 국내에서 널리 사용되고 있는 횡류형 순환식 건조기의 경우 어떻게 되는가??	건조공정은 옥수수 외에 국내에서 소비되는 모든 곡물의 경우에도 많은 에너지가 소요된다. 벼의 건조목표는 현재 국내에서 널리 사용되고 있는 횡류형 순환식 건조기의 경우, 건조 속도 0.7∼0.9%(w.b.)/h, 동할율 5%이내 및 건조소요에너지 5,000∼7,000 kJ/kg-water 수준이며, 기존 건조기로는 건조 속도 및 건조소요에너지의 개선에는 한계가 있다고 보고되었다(Keum, 1986).

참고문헌 (8)

ASAE Standards. 2004. S352.2: Moisture Measurement- Unground Grain and Seeds. ASAE Standards 51st Edition pp. 582-583
Brooker, D. B., F. W. Bakker-Arkema and C. W. Hall. 1992. Drying and Storage of Grains and Oilseeds. An Avi Book, NW, USA
Han, J. W., D. H. Keum, H. Kim and S. J. Hong. 2007. Development of a rice circulating concurrent-flow dryer(I)- validation of drying simulation model-. Journal of Biosystems Engineering 32(5):309-315. (In Korean)

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Han, J. W., D. H. Keum, J. G. Han, H. Kim and S. J. Hong. 2006. Development of a rice circulating concurrent-flow dryer(II)-performance test of pilot scale dryer-. Journal of Biosystems Engineering 31(4):349-354. (In Korean)

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Keum, D. H. 2008. Post-harvest Process Engineering. CIR, Seoul, Korea
Keum, D. H. and R. P. Singh. 1986. Continuous flow rice drying using simulation. Journal Korea Society Agriculture Machinery 11:41-54. (In Korea)
Sharma, A. D. and O. R. Kunze. 1982. Post-drying fissure developments in rough rice. Transaction of the ASAE 25: 465-474
Yamaguchi, S., S. Yamazawa, S. Wakabayashi and T. Shibata. 1980. Experimental study on the internal stress cracking of rice kernel (part 1). Journal of the Japan Society of Agriculture Machinery 42:91-96. (In Japanese)

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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