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문제 정의
- 본 연구는 과수 전용방제기인 스피드스프레이어의 농약살포량을 절감하기 위하여 정전대전 살포 장치를 개발하기 위한 기초연구로 적정노즐을 선발하고 정전기발생장치와 정전대전장치를 개발하여 정전 대전 효과를 구명하기 위하여 수행되었다. 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 과수용 스피드스프레이어 살포에 응용하여 농약 살포량을대폭 감소시키고도 충분한 방제효과를 얻고. 토양이나 수질오염을 근원적으로 대폭 줄일 수있는 고효율의 과수용 정전대전 농약살포 시스템을 개발하기 위하여 정전대전 방법별 정전효과를 구명하는데 연구의 목적이 있다.
제안 방법
- 고효율 정전기 발생장치의 입력전원은 DC 12V를 이용하고 출력전압은 무부하시 8kV, 전부하시 4kV를 유지 하고, 출력전압은 정 전압의 sine 파인 펄스형으로 제작하였으며, 전원을 안정적으로 유지시키기 위하여 출력측의 short에 의한 내부의 회로 손상 방지나 전원의 오동작을 방지할 수 있는 파워트랜스 보호회로를 내장하였다. 또한 분무된 농약이 유입되지 않도록 회로를 몰딩하고 외부는 방수 처리하였으며, 농약살포 시기가 고온기이므로고온으로 내부가 손상되지 않도록 냉각팬을 설치하여 제작하였다.
- 따라서, 정전대 전농약살포방법을. 과수용 스피드스프레이어 살포에 응용하여 농약 살포량을대폭 감소시키고도 충분한 방제효과를 얻고. 토양이나 수질오염을 근원적으로 대폭 줄일 수있는 고효율의 과수용 정전대전 농약살포 시스템을 개발하기 위하여 정전대전 방법별 정전효과를 구명하는데 연구의 목적이 있다.
- 새로 개발한 노즐의 재질은 세라믹으로 그 주성분은 알루미이며, 황동이나 스테인레스 등 금속제 노즐에 비해 내마모성이 강하다. 노즐조합은 분구, 중자, 걸름망 및 몸체로 구성되었고, 노즐 분구의 규격은 구경이 각각 0.51, 0.59, 0.73, 0.83mm인 노즐을 공시노즐로 선정하였다.
- 1차로 개량한 대전장치는 방전을 방지하여 대전성능은 향상시킬 수 있었으나, 대전링이 외부로 노출되어 과수나뭇가지에 걸려 쉽게 변형되는 문제점이 발생하여, 정전대전장치의 대전링을 스테인리스로 제작하여 변형되지 않도록 하였으며, 절연도료인 바니쉬를 대전링에 피복 하였으나, 외부의 충격에 피복이 쉽게 손상되는 문제점이 나타나, 절연도료인 수지를 사용하여 절연성과 내구성을 향상시켜 완성하였다. 대전링의 직경은 노즐에서 분무되는 약액이 링에부딛치지지 않도록하기 위하여 노즐의 분무각 53° 보다 큰 60° 로 정하였다.
- 제작하였다. 대전장치 몸체내부에 살포액이 집적에 의한 정전기 누설을 방지하기 위해 대전 장치의 몸체내부에서 분무액이 쉽게 밖으로 흘러나오도록 배출구를 설치하였다. 1차로 개량한 대전장치는 방전을 방지하여 대전성능은 향상시킬 수 있었으나, 대전링이 외부로 노출되어 과수나뭇가지에 걸려 쉽게 변형되는 문제점이 발생하여, 정전대전장치의 대전링을 스테인리스로 제작하여 변형되지 않도록 하였으며, 절연도료인 바니쉬를 대전링에 피복 하였으나, 외부의 충격에 피복이 쉽게 손상되는 문제점이 나타나, 절연도료인 수지를 사용하여 절연성과 내구성을 향상시켜 완성하였다.
- 오동작을 방지할 수 있는 파워트랜스 보호회로를 내장하였다. 또한 분무된 농약이 유입되지 않도록 회로를 몰딩하고 외부는 방수 처리하였으며, 농약살포 시기가 고온기이므로고온으로 내부가 손상되지 않도록 냉각팬을 설치하여 제작하였다.
- 분무압력별 분무각, 분무량, 입경 및 유효도달거리를 측정하였다. 분무각도는 그림 1과 같이사진 촬영하여 각도를 측정하였고, 분무입경은 MALVERN 2600 레이저 자동입자측정기로 분무입경이 형성된 노즐끝에서부터 30cm 거리의 분무 중심부에서 측정하였으며, D[v, 0.5]를 평균분무입경으로 나나내었다. 유효도달거리는 자체 제작한 균등살포율 측정장치(패터네이터)를 이용하여 1m 높이에서 분무하여 측정하였다.
- 5]를 평균분무입경으로 나나내었다. 유효도달거리는 자체 제작한 균등살포율 측정장치(패터네이터)를 이용하여 1m 높이에서 분무하여 측정하였다. 결과 표 1과 같이 노즐구경은 분무압력이 ekg/cm' 일때는 42~43° , 20kg/cnf 일때는 48~53° 로 노즐 구경별로 차이가 적었으며, 분무량과 도달거리는 구경 및 압력 에 비 례 하여 0.
- 정전대전 농약살포용 노즐 특성을 구명하기 위하여 기존 SS기 노즐과 새로운 노즐구경에대한 분무압력별 분무각, 분무량, 입경 및 유효도달거리를 측정하였다. 분무각도는 그림 1과 같이사진 촬영하여 각도를 측정하였고, 분무입경은 MALVERN 2600 레이저 자동입자측정기로 분무입경이 형성된 노즐끝에서부터 30cm 거리의 분무 중심부에서 측정하였으며, D[v, 0.
- 정전대전 인가전압별 과수 잎 뒷면 부착에 미치는 영향을 측정하기 위해 정전대전살포장치를 탑재하고, 측정장치에 대해 일정한 거리로 평행하게 주행하는 이동대차, 수평, 45° , 90° 각도로 설치된 판의 뒷면에 감수지를 부착할 수 있도록 제작된 측정대를 실내시험용으로 제작하였다.
대상 데이터
- 대전장치는 그림 3과 같이 몸체는 세라믹으로, 유도대전 전극은 1개의 황동 링으로 설계 제작하였다. 대전장치 몸체내부에 살포액이 집적에 의한 정전기 누설을 방지하기 위해 대전 장치의 몸체내부에서 분무액이 쉽게 밖으로 흘러나오도록 배출구를 설치하였다.
- 이는 약액이 전기적으로 도체에 가까우며, 분무된 약액이 비산되어 대전장치에 부착하여대전장치의 절연성을 크게 저하시키고, 전원을 단락시켜 대전성능을 크게 저하시키는 문제점 때문이다. 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 최소화한 형태인 침대 원통형 corona 방전형 대전장치를 그림 4와 같이 설계 제작하여 시험하였다.
성능/효과
- 유효도달거리는 자체 제작한 균등살포율 측정장치(패터네이터)를 이용하여 1m 높이에서 분무하여 측정하였다. 결과 표 1과 같이 노즐구경은 분무압력이 ekg/cm' 일때는 42~43° , 20kg/cnf 일때는 48~53° 로 노즐 구경별로 차이가 적었으며, 분무량과 도달거리는 구경 및 압력 에 비 례 하여 0.33 2/min에 서 1.02 C/min로 2.1m에 서 3.6m로 증가하였고, 평 균분무입경은 노즐구경 및 압력이 증가할수록 136.02에서 95.87로 작아지는 경향으로 나타났다.
- 가. 공시노즐의 분무특성시험 결과 분무각은 분무압력이 lOkg/cnf 일때는 42~43° , 20kg/cnf 일때는 48~53° 로 노즐 구경별로 차이가 적었으며, 분무량과 도달거리는 구경 및 압력에 비례하여 0.33C/min에서 1.02 2/min로 2.1m에서 3.6m로 증가하였고, 평균분무입경은 노즐구경및 압력이 증가할수록 136.02에서 95.87로 작아지는 경향으로 나타났다.
- 3배 증가하는 것으로 볼 수 있다. 노즐직경별 비교에서는 노즐 직경 즉, 분당분무량이 증가할수록 피복면적비는 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 분무유량이 많아 질 경우 분무입경이 크고 입자의 운동에너지가 크기 때문에 정전 대전 효과가 감소하는 것으로 판단되며, 0.
- 이는 풍속이 27m/sec 이상일 경우 분무입자의 운동에너지가 커서 비산손실이 많아지고, 27m/sec 이하 일 때는 운동에너지가 적어 분무입자가 목표물에 도달되기 전에 지면에 낙하되는 양이많은데 기인하는 것으로 판단된다. 따라서 송풍속도는 27m/sec내외가 적합한 것으로 나타났다.
- 무송풍상태에서 정전대전유형과 노즐구경 및 인가전압별로 살포한 분무액이 감수지에 부착되는 피복면적비를 감수지 부착각도 45° , 분무압력 20kg/cnf, 살포거리 1.2m에서 측정한 결과를 그림 5, 6, 7, 8에서 보면 유도대전 및 코로나 대전살포의 경우 모두 인가전압이 증가할 수록 피복 면적 비가 증가하는 것으로 나타났으며, 0.59mm 노즐 4.0 및 4.5kV에서 정전대전 효과가 가장 높게 나타났다. 그러나 인가전압 4.
- 송풍상태에서 풍속별 정전대전효과를 시험한 결과를 표 2에서 감수지의 분무액 피복면적비는 송풍풍속을 관행작업의 풍속인 36m/sec(2, 500rpm)로 정전대전 살포의 경우는 26.70%로 정전대전 없이 살포하는 관행의 21.86%에 비해 1.2배 증가하고, 풍속을 27m/sec(2, 000rpm)로정전대전 살포한 경우는 28.50%로 관행살포 대비 1.3배 증가하는 것으로 나타났다. 이는 풍속이 27m/sec 이상일 경우 분무입자의 운동에너지가 커서 비산손실이 많아지고, 27m/sec 이하 일 때는 운동에너지가 적어 분무입자가 목표물에 도달되기 전에 지면에 낙하되는 양이많은데 기인하는 것으로 판단된다.
- 라. 시험결과 유도대전방식이 우수하였고 적정노즐은 0.59mm 노즐 4.0kV에서 정전대전효과가 가장 높게 나타났다.
- 나. 유도대전의 경우 피복면적비는 10.2%에서 43.4%로 4.3배 증가하고, 0.59mm노즐을 사용하여 살포한 경우, 관행의 1.2mm노즐로 정전대전 없이 살포하는 경우에 비해 살포량을 1.97/min에서 056/min로 71.6% 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
- 0kV 이상으로 분무를 계속할 경우 수분의 영향으로 대전장치에서 불꽃방전이 일어나 지속적인 방제작업이 불가능하였다. 정전대전 방식별 대전 효과는 0.59mm 노즐 4.0kV에서 유도대전방식이 43.4%로 코로나 대전방식 31.5%보다 높게 나타났다. 유도대전의 경우 0.
- 다. 정전대전 방식별 대전효과는 0.59mm 노즐 4.0kV에서 유도대전방식이 43.4%로 코로나 대전방식 3L5%보다 높게 나타났다.
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