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문제 정의
- 따라서 이러한 농가용 도정기가 어떠한 과정을 거쳐 어떠한 구조와 성능으로 발전되어왔으며 이를 종합적으로 체계화 시켜 현재의 문제점을 파악하고, 향후 발전시킬 여러 가지 방안을 모색할 필요성이 있다. 본 연구의 목적은 각 농가마다 보유하고 있는 농가용 도정기의 구조 및 성능을 조사하고, 도 정기의 구조가 성능에 어떤 영향을 미치는지 분석하여, 향후 농가용 도정기 개발을 위한 발전 방향을 모색하는 것이다.
제안 방법
- 농가용 도정기의 변천은 개발될 당시인 1970년대부터 최근 2011년까지의 농가용 도정기에 관한 구조와 성능의 특징적인 자료를 정리하였다. 구조는 주로 소요동력과 처리능력을 기준으로 하였고, 성능은 도정수율과 도정품질에 관한 내용을 주로 조사하였다. Figure 1은 2010년대 농가용 도정기를 나타낸 것으로 도정능력은 300 kg/h, 소요동력은 3.
- 기존의 국내외 농가용 도정기와 관련된 연구자료, 특허자료, 각종 법규, 통계자료, 연구보고서 등을 활용하여 기본 자료를 수집하여 분석하였다. 농가용 도정기의 변천은 개발될 당시인 1970년대부터 최근 2011년까지의 농가용 도정기에 관한 구조와 성능의 특징적인 자료를 정리하였다.
- 농가용 도정기의 구조가 성능에 미치는 영향을 찾아보기 위하여 농가용 도정기 30여개의 모델을 이용하여 구조와 성능값의 구간을 분류한 다음 통계처리 후 분석하였다. 분석방법은 SAS 9.
- 농가용 도정기의 구조는 제현장치와 정미장치로 나누어 분류하였다. 제현장치는 제현방식과 상용회전속도를 조사하였고, 정미장치는 정미방식과 각 부품의 사양(금망의 형식 및 크기, 슬롯의 크기 및 각도, 로터의 크기 및 회전속도)으로, 기타장치로 싸라기선별장치와 석발 장치의 방식과 요동수 및 선별체 눈금크기와 설치각도 등에 대한 내용을 조사하였다.
- 제현장치는 제현방식과 상용회전속도를 조사하였고, 정미장치는 정미방식과 각 부품의 사양(금망의 형식 및 크기, 슬롯의 크기 및 각도, 로터의 크기 및 회전속도)으로, 기타장치로 싸라기선별장치와 석발 장치의 방식과 요동수 및 선별체 눈금크기와 설치각도 등에 대한 내용을 조사하였다. 농가용 도정기의 성능은 제현성능과 정미성능으로 나누어 분류하였고, 제현성능은 탈부율과 현미동할립율을 조사하였고, 정미 성능은 도정수율, 정백성능, 정백효율, 유실곡비율, 완전립율, 동할립율, 싸라기율, 싸라기증가율, 도정도에 대한 내용을 조사하였다. 탈부율은 투입된 벼의 무게에서 탈부된 벼의 무게의 비를 나타낸 것이며, 현미동할립율은 생산된 현미 무게에서 동할이 발생한 현미 무게의 비를 나타낸 것이다.
- 농가용 도정기의 성능은 크게 제현성능과 정미성능으로 분류하여 분석하였다. 제현성능은 주로 탈부율로 조사되었는데, 탈부율은 99% 이상으로 매우 양호한 성능을 나타내었다.
- 구조와 성능 실태조사 결과를 통계분석하여 농가용 도정기의 구조와 성능과의 관련성을 검증하였다. 도정기의 성능은 크게 제현성능과 정미성능으로 구분할 수 있는데, 제현성능은 임펠의 회전속도와 관련하여 검증하였으며, 정미성능은 로터의 선속도와 관련하여 검증하였다.
- 탈부율은 투입된 벼의 무게에서 탈부된 벼의 무게의 비를 나타낸 것이며, 현미동할립율은 생산된 현미 무게에서 동할이 발생한 현미 무게의 비를 나타낸 것이다. 도정수율은 투입된 벼 무게에서 생산된 백미 무게의 비를 나타낸 것이고, 정백효율은 단위시간당 에너지소모량에서 생산된 백미의 무게의 비를 나타낸 것으로서, 이를 이용하여 농가용 도정기의 성능을 산출하였다.
- 우리나라 농가용 도정기의 구조요인과 도정성능을 분석하기 위하여, 판매되고 있는 농가용 도정기 29개 모델을 이용하여 제현장치와 정미장치로 분류하였고, 각 장치별로 구조적 특징을 조사하였고 그 결과를 바탕으로 성능요인을 분석하였다. 제현장치는 임펠러 회전속도가 주요 구조적 요인으로 조사되었으며, 4,800 rpm의 임펠러 회전속도가 65.
- 정미기의 구조와 성능과의 관련성은 주로 로터의 선속도와 관계가 있기 때문에, 로터의 선속도와 직경을 이용하여 회전 속도를 구하였으며, 로터의 회전속도 등급을 1, 2, 3 m/s로 3가지 분류하였다. 로터의 선속도에 따라 농가용 도정기의 정미성능이 어떻게 다른지 알아보기 위하여 F-값을 이용한 일원 분산분석을 실시해 본 결과는 Table 3과 같다.
- 정미성능은 Table 2와 같이 도정수율, 정백효율, 정백능력, 완전립율, 싸라기율, 도정도로 분류하여 나타내었다. 도정수율은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 72.
- 농가용 도정기의 구조는 제현장치와 정미장치로 나누어 분류하였다. 제현장치는 제현방식과 상용회전속도를 조사하였고, 정미장치는 정미방식과 각 부품의 사양(금망의 형식 및 크기, 슬롯의 크기 및 각도, 로터의 크기 및 회전속도)으로, 기타장치로 싸라기선별장치와 석발 장치의 방식과 요동수 및 선별체 눈금크기와 설치각도 등에 대한 내용을 조사하였다. 농가용 도정기의 성능은 제현성능과 정미성능으로 나누어 분류하였고, 제현성능은 탈부율과 현미동할립율을 조사하였고, 정미 성능은 도정수율, 정백성능, 정백효율, 유실곡비율, 완전립율, 동할립율, 싸라기율, 싸라기증가율, 도정도에 대한 내용을 조사하였다.
대상 데이터
- 기존의 국내외 농가용 도정기와 관련된 연구자료, 특허자료, 각종 법규, 통계자료, 연구보고서 등을 활용하여 기본 자료를 수집하여 분석하였다. 농가용 도정기의 변천은 개발될 당시인 1970년대부터 최근 2011년까지의 농가용 도정기에 관한 구조와 성능의 특징적인 자료를 정리하였다. 구조는 주로 소요동력과 처리능력을 기준으로 하였고, 성능은 도정수율과 도정품질에 관한 내용을 주로 조사하였다.
데이터처리
- 구조와 성능 실태조사 결과를 통계분석하여 농가용 도정기의 구조와 성능과의 관련성을 검증하였다. 도정기의 성능은 크게 제현성능과 정미성능으로 구분할 수 있는데, 제현성능은 임펠의 회전속도와 관련하여 검증하였으며, 정미성능은 로터의 선속도와 관련하여 검증하였다.
- 또한 유의성이 있는 경우 이를 검증하기 위해 p<0.05 수준에서 던칸의 다중범위검증(Duncan’s multiple range test)을 이용해 사후 검증하였다(SAS, 2012).
- 농가용 도정기의 구조가 성능에 미치는 영향을 찾아보기 위하여 농가용 도정기 30여개의 모델을 이용하여 구조와 성능값의 구간을 분류한 다음 통계처리 후 분석하였다. 분석방법은 SAS 9.2의 분산분석법(Analysis of variance; ANOVA)을 이용하여 유의성을 검토하였다. 또한 유의성이 있는 경우 이를 검증하기 위해 p<0.
성능/효과
- Table 2와 같이 현미동할립율은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 1.7%, 최고 10.7%, 평균 4.6(± 2.2)%이며, 분포도를 보면 3~5%의 현미동할립율이 34.5%로 가장 많이 나타났다.
- 금망의 길이는 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 165 mm, 최고 195 mm, 평균 182.4(± 9.8) mm이며, 분포도를 보면 176~185 mm와 186~195 mm가 각각 37.9%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 금망의 슬롯각도는 3가지 형태로 분류하였으며, 최저 20o, 최고 110o,평균 66.4(± 15.0)o이며, 분포도를 보면 70o이 89.7%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 금망의 슬롯길이는 2가지 형태로 분류하였으며, 최저 14.5 mm, 최고 15 mm, 평균 15(± 0.1) mm이며, 분포도를 보면 15 mm이 96.6%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 금망의 슬롯두께는 3가지 형태로 분류하였으며, 최저 1.2 mm, 최고 1.4 mm, 평균 1.2(± 0.1) mm이며, 분포도를 보면 1.2 mm이 79.3%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 금망의 직경은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 52 mm, 최고 67 mm, 평균 62.5(± 4.2) mm이며, 분포도를 보면 61~65 mm이 41.4%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 도정도는 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 10.1%, 최고 13.5%, 평균 11.7(± 0.8)%이며, 분포도를 보면 11.1~12.0%의 도정도가 40.0%로 가장 많이 나타났다.
- 도정수율은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 72.7%, 최고 77.0%, 평균 74.6(± 1.1)%이며, 분포도를 보면 76% 이상의 도정수율이 37.9%로 가장 많이 나타났다.
- 위의 결과를 종합해 보면, 로터의 선속도가 2 m/s일 때도정수율이 가장 높고 유실곡비율과 싸라기율이 가장 낮게 나타나 정미성능에 가장 좋은 로터의 회전속도인 것으로 판단되었다. 따라서 농가용 도정기의 도정 성능과 쌀의 품질을 높이기 위해서는 임펠러, 로터 등과 같은 고속 회전부품의 적정한 속도가 필요하고, 직접적으로 곡물과 마찰을 일으키기 때문에 부품의 내구성을 강화시켜야 하며, 소모성 부품이기 교체가 용이하고 부품의 표준화가 필요한 것으로 판단되었다.
- 로터의 길이는 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 159 mm, 최고 425 mm, 평균 196.0(± 49.0) mm이며, 분포도를 보면 181~190 mm이 55.6%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 로터의 직경은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 30 mm, 최고 47 mm, 평균 38.4(± 5.1) mm이며, 분포도를 보면 36~40 mm이 41.4%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 로터의 회전속도는 3가지 형태로 분류하였으며, 최저 1.4 m/s, 최고 2.9 m/s, 평균 2.1(± 0.3) m/s이며, 분포도를 보면 2 m/s에서 60.1%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 8%로 가장 많이 나타났다. 선별체의 눈금크기는 대부분 1.8~2.0 mm이며 분포도를 보면 2.0 mm의 눈금크기가 78.1%로 가장 많이 나타났다. 석 발판의 각도는 주로 10~13o이며 분포도를 보면 12o가 62.
- 싸라기율은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 5.7%, 최고 10.3%, 평균 7.3(± 1.0)%이며, 분포도를 보면 7.0%이하의 싸라기율이 43.3%로 가장 많이 나타났다.
- 완전립율은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 86.9%, 최고 91.4%, 평균 88.9(± 1.3)%이며, 분포도를 보면 87.1~89.0%의 완전립율이 48.3%로 가장 많이 나타났다.
- 위의 결과를 종합해 보면, 로터의 선속도가 2 m/s일 때도정수율이 가장 높고 유실곡비율과 싸라기율이 가장 낮게 나타나 정미성능에 가장 좋은 로터의 회전속도인 것으로 판단되었다. 따라서 농가용 도정기의 도정 성능과 쌀의 품질을 높이기 위해서는 임펠러, 로터 등과 같은 고속 회전부품의 적정한 속도가 필요하고, 직접적으로 곡물과 마찰을 일으키기 때문에 부품의 내구성을 강화시켜야 하며, 소모성 부품이기 교체가 용이하고 부품의 표준화가 필요한 것으로 판단되었다.
- 45%로 가장 낮게 나타났으며, 임펠러의 회전속도간의 차이에 따라 탈부율의 차이가 있음을 보여주고 있다. 위의 결과를 종합해 보면, 임펠러의 회전속도가 4800 rpm일 때 탈부율이 가장 높고, 유의성은 없지만 현미동할립율이 가장 낮게 나타나 제현성능에 가장 좋은 임펠러의 회전속도인 것으로 판단되었다.
- 1%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다. 이 선속도에서 도정수율이 75.07%로 가장 높게 나타났고, 유실곡비율과 싸라기율이 각각 0.02%, 7.06%로 가장 낮게 나타나 정미성능에 가장 좋은 로터의 선속도는 2 m/s인 것으로 분석되었다(p<0.05).
- 이 회전속도에서 탈부율이 99.45%로 가장 높게 나타났고, 현미동할립율이 가장 낮게 나타나 제현성능에 가장 좋은 임펠러의 회전속도는 4,800 rpm인 것으로 분석되었다(p<0.05).
- 임펠러의 상용회전속도는 최저 3,350 rpm, 최고 5,325 rpm, 평균 4,759(± 354) rpm이며, 4,800 rpm이 65.5%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다.
- 전반적으로 볼 때, 임펠러의 회전속도와 제현성능과는 매우 관련성이 높은 것으로 조사되었으며, 탈부율이 통계적으로 유의적인 차이를 보이고 있는 것으로 나타났다(p<0.001).
- 전반적으로 볼때, 로터의 선속도와 정미성능과는 관련성이 있는 것으로 조사되었는데, 이를 정미성능 특성별로 비교하여 보면 유실곡비율, 동할립율, 도정수율, 정백능력, 싸라기율의 순서로 구분된 집단에서 통계적으로 유의적인 차이를 보이고 있는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 05). 정미장치는 로터 선속도가 주요 구조적 요인으로 조사되었으며, 2 m/s의 로터 선속도가 60.1%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다. 이 선속도에서 도정수율이 75.
- 정백능력은 3가지 형태로 분류하였으며, 최저 178.4 kg/h, 최고 283.6 kg/h, 평균 231.1(± 27.2) kg/h이며, 분포도를 보면 201~250 kg/h의 정백능력이 63.3%로 가장 많이 나타났다.
- 정백효율은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 45.4 kg/kWh, 최고 73.7 kg/kWh, 평균 55.0(± 6.5) kg/kWh이며, 분포도를 보면 51~60 kg/kWh의 정백효율이 46.7%로 가장 많이 나타났다.
- 농가용 도정기의 성능은 크게 제현성능과 정미성능으로 분류하여 분석하였다. 제현성능은 주로 탈부율로 조사되었는데, 탈부율은 99% 이상으로 매우 양호한 성능을 나타내었다. Table 2와 같이 현미동할립율은 4가지 형태로 분류하였으며, 최저 1.
- 우리나라 농가용 도정기의 구조요인과 도정성능을 분석하기 위하여, 판매되고 있는 농가용 도정기 29개 모델을 이용하여 제현장치와 정미장치로 분류하였고, 각 장치별로 구조적 특징을 조사하였고 그 결과를 바탕으로 성능요인을 분석하였다. 제현장치는 임펠러 회전속도가 주요 구조적 요인으로 조사되었으며, 4,800 rpm의 임펠러 회전속도가 65.5%로 가장 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다. 이 회전속도에서 탈부율이 99.
후속연구
- 따라서 이러한 농가용 도정기가 어떠한 과정을 거쳐 어떠한 구조와 성능으로 발전되어왔으며 이를 종합적으로 체계화 시켜 현재의 문제점을 파악하고, 향후 발전시킬 여러 가지 방안을 모색할 필요성이 있다. 본 연구의 목적은 각 농가마다 보유하고 있는 농가용 도정기의 구조 및 성능을 조사하고, 도 정기의 구조가 성능에 어떤 영향을 미치는지 분석하여, 향후 농가용 도정기 개발을 위한 발전 방향을 모색하는 것이다.
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