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일체형 곡물 건조/저장 시스템 개발을 위한 나선형 배출기구의 가변 단면 형상 설계에 관한 연구
A Study on the Profile Design of Sweeping Auger for the Combined Grain Drying and Storage System 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.10 no.7, 2009년, pp.1473 - 1479  

최갑용 (아주자동차대학) ,  오태일 (아주자동차대학) ,  신성호 (아주자동차대학)

초록
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본 연구는 저비용 고효율의 일체형 곡물 건조/저장 시스템 개발을 위하여 추진되었다. 저장시스템의 용량과 규격, 배출기구의 설치 조건 및 공전, 자전 등의 운전 조건 그리고 대상 곡물의 비중 등의 다양한 조건에서 정해진 배출속도를 충족시키며 곡물의 선입-선출이 보장되는 균일하강 배출기구를 설계하고자 하였다. 곡물 배출 과정에 대한 육안 관찰이 가능한 장치를 제작하여 기존의 균일 단면형 배출기구에서의 곡물의 배출 거동을 관찰하여 기존 기구의 제한점을 검토하였다. 수학적 해석을 통해 주어진 배출 속도를 비롯한 다양한 조건과 곡물의 균일 하강의 조건을 만족시키는 가변 단면형 배출기구의 단면형상을 설계할 수 있는 일반화된 공식을 유도하였으며, 이를 적용하여 제작된 시작품의 운전을 통해 계산값과의 비교 검증의 연구 과정을 수행하였다. 이를 통해 주어진 다양한 조건을 만족하는 나선형의 가변 단면형 균일하강 배출기구의 단면 형상 설계를 위한 일반화된 수학적 모델을 개발하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study have been carried out as a part of R&D project to develop a low cost high efficiency combined grain drying & storage system. The design of sweeping auger must meet the various conditions : capacity and dimensions of silo, discharging capacity of auger, operation conditions of auger such a...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 곡물저장에 획기적인 전환을 가져올 일체형 시스템의 핵심적인 요소인 VSSA의 설계를 위한 이론체계를 수립하고 이를 검증하였다. 일련의 과정을 통하여 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다.
  • SA는 일체형시스템의 핵심요로서 본 연구진에 의하여 개선을 위한 많은 연구가 추진되었다. 본 연구에 앞서 실시된 선행연구를 통하여 초기의 일체형시스템에 채용하였던 Straight Type Sweeping Auger(이하 STSA라 칭한다.)의 기술적인 문제점들을 규명하였을 뿐만 아니라 선입선출이 이루어지도록 하기 위해서는 가변단면 SA(Variable Section Sweeping Auger, 이하 VSSA라 칭한다.)를 사용하여야 한다는 것을 밝혀내고 이에 대한 연구의 필요성을 제기하였고 이에 따라 본 연구를 추진하게 되었다[1].
  • VSSA가 중간유입을 허용한다 하더라도 요구하는 수준의 성능을 발휘하는지를 알아보는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 이를 위하여 먼저 원형 빈과 실험장치 간의 차이를 보상하여 평가할 수 있는 평가모델을 만들었다.
  • 본 연구의 목적은 빈 내의 곡물이 선입선출 될 수 있도록 VSSA의 프로파일 커브를 구하는 수식모형을 개발하는데 있다. 빈의 형상이나 크기에 따라 프로파일 커브를 다르게 설계하여야하므로 이를 위한 이론적인 체계를 수립하고 다양한 현장조건에 맞추어 적용할 수 있도록 수식모형을 일반화한 후 프로파일 커브를 갖는 VSSA를 제작하여 성능을 평가함으로써 현장적용 타당성 검증도 함께 실시한다.
  • 본 장에서는 그림 5에서 보는 바와 같이 SA의 바깥쪽과 안쪽에 p나 q와 같은 여지(margin)가 존재하기 때문에 이 3가지 경우를 고려하여 설계에 적용할 수 있는 수식모형으로 일반화 시키는 과정을 소개한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나선형배출기구는 어떤 기구인가? 나선형배출기구(Sweeping Auger, 이하 SA라 칭한다.)는 자전과 공전을 통하여 시스템으로 유입된 곡물의 선입선출이 이루어지도록 하는 기구이다. SA는 일체형시스템의 핵심요로서 본 연구진에 의하여 개선을 위한 많은 연구가 추진되었다.
화석에너지의 고갈로 곡물이 어떤 자원으로 떠오르는가? 화석에너지의 고갈로 금세기의 곡물은 식량의 차원을 넘어서 에너지의 원천으로도 인식됨에 따라 세계는 그의 확보와 저장에 경쟁적인 관심을 기울이고 있다. 곡물은 원유와 달리 고비용 구조의 건조/저장 시스템이 필요하기 때문에 이를 개선하기 위한 연구가 각 분야에서 활발히 진행되고 있다[2].
VSSA의 설계를 위한 이론체계를 수립한 결과는? (1) 일체형시스템에서 SA는 축방향의 유입단면이 주어지지 않으면 유입이 허용될 수 없기 때문에 중간유입을 위한 단면 분산을 제안하였다. (2) 중간유입량제어를 위한 가변단면의 프로파일 커브 설계를 위한 이론체계를 수립하였다. (3) 프로파일 커브의 기울기에 따라 입력이 결정 되므로 빈의 형상과 크기에 따라 적용할 수 있는 일반화 된 수식모형을 개발하였다. (4) 프로파일 커브를 갖는 VSSA를 이용한 실험과 분석을 통하여 단면분산효과와 제어능력에 대하여 검증하였다.
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참고문헌 (8)

  1. 최갑용(Kab-Yong Choi), "일체형 곡물 건조/저장 시스템 개발을 위한 Straight Type Sweeping Auger의 이송 특성 분석에 관한 연구", Journal of the Korea Academic-Industrial Cooperation Society, vol. 10, No. 3, pp. 521-528, 2009. 

  2. 방진기(Jinki Bang) 외 3인, "국내외 바이오 에너지 원료 작물 개발 및 연구 동향", The Korean Society of International Agriculture, 20(1), pp.24-29, March, 2008. 

  3. 정종훈(J.H. Chung), "곡물보관창고의 산물 시설화를 위한 곡물저장 시설의 개발(사각사일로 시스템)", 한국농업학회지, 제20권 제2호, pp.151-161, 1995. 

  4. Donald R. Coughanowr,"Process Systems Analysys and Control", McGRAW-HILL, pp.249-281, 2002. 

  5. 노형진, "통계적품질관리", 한올출판사, pp.615-620, 6월 2008. 

  6. 박성현, "현대실험계획법", 대영출판사, pp.115-140, 3월, 2002. 

  7. 박재복(Park, JaeBok) 외 1인, "곡물의 유동현상에 관한 연구" Seoul Nat'l Univ., Coll. of Agric. Rese. vol.9, No.1, pp.1-10, March, 2005. 

  8. 금동혁, "수확 후 공정 공학", 도서출판 씨아이알, pp.90-94, 8월, 2008. 

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