[논문]벼 상온통풍건조시설의 송풍특성

이효재; 김훈; 한재웅

doi:10.7856/kjcls.2013.24.3.391

벼 상온통풍건조시설의 송풍특성
Airflow Characteristics of Natural Air Drying for Rough Rice 원문보기

한국지역사회생활과학회지 = The Korean Journal of Community Living Science, v.24 no.3, 2013년, pp.391 - 397

이효재 (한국식품연구원 유통시스템연구단) , 김훈 (한국식품연구원 유통시스템연구단) , 한재웅 (공주대학교 생물산업공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to define the characteristics of the fan according to the bed depth of rough rice for the silo used in South Korea. In this study, the characteristics like air flow resistance and air flow rate of the fan were investigated for an independent blowing system with 1 fan and the serial blowing system with 2 fans. In the experiment, the depth of rough rice was determined by 0, 1, 2, 3.2 and 4.5 m for an independent blowing system and the depth of rough rice was 4.5 m for the serial blowing system. The air flow resistances of the blowing fan and the suction fan in an independent blowing system were 55 mmAq and 88 mmAq respectively. In addition, the air flow resistance of the serial blowing system was 61% lower than the blowing fan and 28% lower than the suction fan of the independent blowing system. The air flow rates of the blowing fan and the suction fan in the serial blowing system were 516 $m^3/min$, 570 $m^3/min$, respectively. The former was 22% higher than the blowing fan while the latter was 29% higher than the suction fan in the independence blowing system. In other words, the serial blowing system was superior to the independent blowing system in blowing characteristics because the air flow rate was lower and air flow resistance was higher than the independent blowing system. However, the fan power consumption of the serial blowing system was more than 100% comparing with the independent blowing system.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 원형철제빈의 퇴적고별 송풍기의 적정 선정 및 작동방법을 구명하기 위하여 수행되었다. 송풍방식은 송풍기를 1대를 사용하여 압송 및 흡입송풍하는 독립송풍방식과 2대 송풍기를 동시에 사용하여 직렬송풍방식으로 압송과 흡입의 송풍특성을 조사하였다.
본 연구에서는 송풍기의 성능을 예측하기 위하여 정압과 송풍량의 관계식을 개발하였으며, 개발된 관계식은 Eq. 1과 같았다.
본 연구에서는 원형철제빈의 퇴적고별 송풍기의 적정 선정 및 작동방법을 구명하기 위하여 압송 및 흡입의 각각의 송풍기만을 이용하는 독립송풍방법과 송풍기를 동시에 사용하는 직렬송풍방법을 선정하여, 송풍저항 및 송풍량 등의 송풍 특성을 측정하였다.

제안 방법

Fig. 1과 같이 압송송풍방식과 흡입송풍방식을 적용하여 실험을 수행하였으며, 압송송풍방식은 압송 송풍기의 작동과 함께 하부에서 유입되는 공기가 벼층을 상부로 통과하면서 지붕에 설치되어 있는 배풍구(0.63 × 0.49 m)로 공기가 송풍되는 방식이다.
5 m 이었다. 각각의 퇴적고별로 압송 및 흡입 송풍시 송풍기 연결덕트에 풍속계를 이용하여 100 mm 간격으로 풍속을 측정한 후 송풍량으로 환산하였다. 또한, 빈의 지붕에 있는 환기구에서 동일한 방법으로 송풍량을 측정하였다.
각각의 퇴적고별로 압송 및 흡입 송풍시 송풍기 연결덕트에 풍속계를 이용하여 100 mm 간격으로 풍속을 측정한 후 송풍량으로 환산하였다. 또한, 빈의 지붕에 있는 환기구에서 동일한 방법으로 송풍량을 측정하였다. 정압은 벼층 하부에 빈공간인 공기충만실의 외부에 manometer(3166, Yokogawa, Japan)를 설치하여 측정하였다.
본 연구는 원형철제빈의 퇴적고별 송풍기의 적정 선정 및 작동방법을 구명하기 위하여 수행되었다. 송풍방식은 송풍기를 1대를 사용하여 압송 및 흡입송풍하는 독립송풍방식과 2대 송풍기를 동시에 사용하여 직렬송풍방식으로 압송과 흡입의 송풍특성을 조사하였다. 실험에서는 원형철제빈의 벼 퇴적고를 0, 1, 2, 3.
실험방법은 원형철제빈에 벼를 약 1 m씩 퇴적하면서 최대 4.5 m가 되도록 하였으며, 실험에 이용한 벼의 퇴적고는 0.0(무부하상태), 1.0, 2.0, 3.2 및 4.5 m 이었다. 각각의 퇴적고별로 압송 및 흡입 송풍시 송풍기 연결덕트에 풍속계를 이용하여 100 mm 간격으로 풍속을 측정한 후 송풍량으로 환산하였다.
또한, 빈의 지붕에 있는 환기구에서 동일한 방법으로 송풍량을 측정하였다. 정압은 벼층 하부에 빈공간인 공기충만실의 외부에 manometer(3166, Yokogawa, Japan)를 설치하여 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 충남 태안군 소재의 원북 RPC에 설치되어 있는 원형철제빈을 이용하였다. 실험에 이용한 원형철제빈은 직경 12 m, 저장 용량 400 ton 규모의 평타입이며, 압송 및 흡입을 위하여 총 2대의 송풍기가 설치되었다.
본 연구에서는 충남 태안군 소재의 원북 RPC에 설치되어 있는 원형철제빈을 이용하였다. 실험에 이용한 원형철제빈은 직경 12 m, 저장 용량 400 ton 규모의 평타입이며, 압송 및 흡입을 위하여 총 2대의 송풍기가 설치되었다. 원형철제빈에 설치되어 있는 압송 및 흡입 송풍기(경원 Eng, Korea)의 동력은 40 hp, 제작회사에서 제시하는 최대정압은 150 mmAq, 송풍량은 650 m³/min 이었으며, 송풍기 성능자료는 다음의 Table 1과 같았다.
송풍방식은 송풍기를 1대를 사용하여 압송 및 흡입송풍하는 독립송풍방식과 2대 송풍기를 동시에 사용하여 직렬송풍방식으로 압송과 흡입의 송풍특성을 조사하였다. 실험에서는 원형철제빈의 벼 퇴적고를 0, 1, 2, 3.2, 4.5 m로 결정하였으며, 독립송풍방식은 0~4.5 m의 퇴적고를 대상으로 실험을 수행하였고, 직렬송풍방식은 퇴적고 4.5 m의 경우를 대상으로 실험을 수행하였다.

데이터처리

퇴적고에 따른 송풍량은 SAS 비선형회귀분석 프로그램을 이용하여 Eq. 3과 같이 표시하였으며, 결정계수는 0.

성능/효과

Table 3과 4에서 알 수 있듯이 송풍기 1대를 이용하는 독립송풍방식 중 압송송풍시 퇴적고별(0~4.5 m) 송풍량은 632~422 m³/min의 범위를 나타내었고, 흡입송풍시 퇴적고별 송풍량은 620~443 m³/min의 범위로 압송송풍시보다 높게 나타났다. 퇴적고별 송풍저항에 의한 정압은 압송송풍시 55~129 mmAq의 범위 이었고, 흡입송풍시 정압은 88~165 mmAq의 범위로 압송송풍보다 높게 나타나 송풍량과 유사한 경향을 나타내었고, 동일한 송풍기에서 압송과 흡입방식에 따라 송풍 특성이 차이가 발생하는 것으로 나타났다.
즉, 직렬송풍방식이 독립송풍방식보다 송풍량이 증가하고 송풍저항이 감소하여 송풍특성이 개선되는 것으로 나타났다. 그러나 2대의 송풍기를 사용하는 직렬송풍방식의 소비전력이 독립송풍방식보다 2배 증가하는 것으로 나타났다.
0 m에서 송풍량 예측치는 850 m³/min 임에 비해 실측치는 압송 481 m³/min, 흡입 530 m³/min으로 약 63% 수준에 불과하였다. 그리고 퇴적고 4.5 m에서도 송풍량 예측치에 비해 실측치는 약 70% 수준이었다. 이는 무부하상태와 마찬가지로 원형철제빈의 지붕에 설치된 환기구의 단면적이 설계 기준보다 작게 설계되어 나타나는 현상으로 판단되었다.
3 ㎡로 설계기준치보다 작게 설치되었기 때문으로 판단된다. 또한 송풍기 2대를 사용하는 직렬송풍방식의 송풍저항은 독립송풍방식보다 압송방식은 61%, 흡입방식은 28%가 감소하였다.
송풍특성 중 퇴적고에 따른 송풍저항은 예측치는 퇴적고가 0 m인 무부하인 경우에 정압이 0 mmAq 이었으나, 실제 원형철제빈에서 측정한 측정치는 송풍기를 1대를 사용하는 독립송풍방식 중 압송송풍방식은 55 mmAq, 흡입송풍방식은 88 mmAq로 나타났다. 이는 빈의 상부에 설치되는 환기구의 면적이 0.
원형철제빈의 형태는 크게 평타입사일로와 호퍼식사일로로 구분할 수 있으며, 농가 및 조합에는 평타입사일로가 약 90%, 호퍼식사일로가 약 10% 정도 보급되었다. 과거에는 일반철제용 용접사일로가 보급되어 있으나, 현재는 주로 아연 도금 철판을 조립한 사일로가 설치되고 있다.
정압의 경우에는 1대를 단독으로 사용하는 경우와 비교하여 압송방식은 61%, 흡입방식은 28%가 감소하였다. 즉, 송풍기 2대를 동시에 가동할 때가 송풍기 1대에 비해서 송풍량이 증가하고, 정압은 감소하여 송풍특성이 개선되는 것으로 나타났다. 그러나 이에 비해 2대의 송풍기를 함께 이용할 경우 소요전력은 100% 증가하였다.
/min으로 독립송풍방식과 비교하여 압송방식은 22%, 흡입방식은 29%의 송풍량이 증가하였다. 즉, 직렬송풍방식이 독립송풍방식보다 송풍량이 증가하고 송풍저항이 감소하여 송풍특성이 개선되는 것으로 나타났다. 그러나 2대의 송풍기를 사용하는 직렬송풍방식의 소비전력이 독립송풍방식보다 2배 증가하는 것으로 나타났다.
5 m) 송풍량은 632~422 m³/min의 범위를 나타내었고, 흡입송풍시 퇴적고별 송풍량은 620~443 m³/min의 범위로 압송송풍시보다 높게 나타났다. 퇴적고별 송풍저항에 의한 정압은 압송송풍시 55~129 mmAq의 범위 이었고, 흡입송풍시 정압은 88~165 mmAq의 범위로 압송송풍보다 높게 나타나 송풍량과 유사한 경향을 나타내었고, 동일한 송풍기에서 압송과 흡입방식에 따라 송풍 특성이 차이가 발생하는 것으로 나타났다.
Table 5는 압송 및 흡입 송풍기 2대를 동시에 작동하는 직렬송풍방식의 송풍특성을 나타낸 것이다. 표에서와 같이 동시에 송풍기를 작동할 경우 압송방식에서는 압송송풍량이 516 m³/min, 흡입방식에서는 흡입송풍량이 570 m³/min으로 1대를 단독으로 사용하는 경우와 비교하여 압송방식은 22%, 흡입방식은 29%의 송풍량이 증가하였다.

후속연구

특히, 하부층의 벼는 과다한 건조가 발생하여 외기의 평형함수율인 10% 내외 정도로 건조가 이루어져 품질저하가 우려되고 있다. 따라서, 원형 철제빈에서 건조과정에서 발생하는 하부층의 과다한 건조와 상부층의 건조지연으로 인한 품질손상 등을 방지하기 위하여 적정 송풍기의 선정을 위한 송풍특성에 대한 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	벼의 수확후 처리기술로 무엇이 있는가?	벼의 수확후 처리기술에는 건조, 저장, 가공, 포장 및 유통기술이 있으며, 건조는 수확후 첫번째 공정으로 건조공정이 적절치 못하면 저장, 가공 등 후속공정에 악영향을 줌으로 건조공정은 품질유지에 관건이 되는 기술이다(Sharp 1982; Kim & Han 2009).
	벼의 건조공정이 중요한 이유는?	벼의 수확후 처리기술에는 건조, 저장, 가공, 포장 및 유통기술이 있으며, 건조는 수확후 첫번째 공정으로 건조공정이 적절치 못하면 저장, 가공 등 후속공정에 악영향을 줌으로 건조공정은 품질유지에 관건이 되는 기술이다(Sharp 1982; Kim & Han 2009).
	품질유지에 관건이 되는 건조저장시설로 무엇이 있는가?	벼를 생산하는 농가 또는 조합에서 이용하고 있는 건조저장시설은 원형철제빈, 사각빈 및 평창고 등으로서, 특히 원형철제빈은 국내 건조저장능력의 50% 이상을 담당하는 시설이다(Keum et al. 2008).

참고문헌 (8)

Keum DH(2008) Post-harvest process engineering. CIR, 166-168
Keum DH, Han CS, Park CW(1998) Fan and heater management schemes for layer filling and mixing drying of rough rice with natural air by simulation. J Biosystems Eng 23(3), 229-244
Keum DH, Han JW, Kim H(2003) Automatic management system for rough rice stored and dried in bin -Automatic management device for drying and storage of rough rice-. Proceed of the KSAM 2003 Winter Conference 8(1), 112-117
Keum DH, Park ST(1996) Minimum specific air flow rate requirements for natural air drying of rough rice in Korea. J Biosystems Eng 21(1), 60-71
Kim H, Han JW(2009) Performance evaluation of rough rice low temperature drying using heat pump. Food Eng Prog 13(4), 308-313
Kim H, Han JW(2009) Quality characteristics of rough rice during low temperature drying. Korean J Food Preserv 16(5), 650-655
Pfost HB, Maurer SG, Chung DS, Foster G(1977) Fan management systems for natural air dryers. ASAE No.77-3526
Sharp JR(1982) A review of low temperature drying simulation models. J Agr Eng Res 27, 169-190

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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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