[논문]시금치 수확기 개발 - 시금치 수확에 관한 기초연구 -

전현종; 최용; 김영근; 홍종태; 조영목; 홍석봉; 강화석

시금치 수확기 개발 - 시금치 수확에 관한 기초연구 -
Development of Spinach Harvester - Fundamental study on Spinach harvesting - 원문보기

전현종 (농촌진흥청 농업기계화연구소 생물생산기계과) , 최용 (농촌진흥청 농업기계화연구소 생물생산기계과) , 김영근 (농촌진흥청 농업기계화연구소 생물생산기계과) , 홍종태 (농촌진흥청 농업기계화연구소 생물생산기계과) , 조영목 (농촌진흥청 농업기계화연구소 생물생산기계과) , 홍석봉 ((주)한서정공) , 강화석 (강원대학교 농업생명과학대학 농공학부)

가. 시금치를 기계로 일시에 수확하기 위해서는 기계파종에 의한 균일한 재배가 선행되어야 한다. 나. 시금치 수확요인시험 결과는 다음과 같다. (1) 절단날의 경사각이 0$^{\circ}$일 때 토양절단부하가 가장 적고 토양거동변화가 적어 시금치의 수확에 유리하였다. (2) 시금치 뿌리절단시험에서 뿌리절단날 종류별 뿌리절단부하는 산형 뿌리절단날의 내각이 작을수록 작았고, 일자날 일 때 크게 나타나는 경향을 보였으며, 일자날이 뿌리절단날의 토양절단 깊이에 대한 평균 뿌리절단길이가 가장 근접한 것으로 나타났다. (3) 뿌리가 절단된 시금치를 걷어올리는 시험에서는 주행속도 0.3m/sec, 체인컨베이어의 이송속도 0.5m/sec, 체인컨베이어의 이송각도 24$^{\circ}$, 지면에서 체인의 높이가 5cm 일 때 뿌리절단깊이 4cm 이하에서 시금치의 걷어올림 및 흙 분리가 양호한 것으로 나타났다. (중략)

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문제 정의

특히 노지에 재배하는 재래종 시금치는 주로 추운 겨울철에 수확하기 때문에 작업조건이 열악할 뿐만 아니라 수확작업 이 시금치생산에 소요되는 전체노동투하시 간의 46%를 차지하고 있어 기 계화가 절실히 요구되고 있다. 본 연구에서는 시금치의 수확을 기계화하기 위한 기초연구로서 시금치 관련 기초조사 및 수확방법을 구명하고자 하였다.

제안 방법

뿌리 절단날의 부하 측정 은 그림 2와 같이 뿌리절단날에 500kgf 용량의 로드셀을 부착하여 위의 식 (1)과 같은 원리로 측정하였고 뿌리절단 깊이는 토양 표면을 기준으로 하였다.
뿌리절단시험은 표 3, 표 4에서와 같은 공시토양과 공시작물을 대상으로 하였고, 표 5에 나타난 뿌리절단장치의 뿌리절단날을 그림 2와 같이 고정식 뿌리절단장치에 부착하여 뿌리절단날 종류 4수준 (산형 내각 90° , 120° , 150° , 일자형), 뿌리절단깊이 6수준(2, 3, 4, 5, 6, 7cm)으로 시험하였다. 뿌리 절단날의 부하 측정 은 그림 2와 같이 뿌리절단날에 500kgf 용량의 로드셀을 부착하여 위의 식 (1)과 같은 원리로 측정하였고 뿌리절단 깊이는 토양 표면을 기준으로 하였다.
시금치의 걷어올림 시험은 그림 2와 같은 뿌리절단장치로 뿌리를 4cm로 절단한 상대의 시금치를 그림 3 및 표 5의 걷어올림장치와 같이 러그가 부착된 체인컨베이어의 이송속도 2수준(0.25, 0.5m/sec) 및 이송각도 2수준(24, 32° ), 지면에서 체인높이 2수준(3, 5cm)으로 설정하여 시금치의 걷어올림상태를 시험하였다.
시금치의 뿌리를 절단할 때 뿌리절단날의 경사각, 절단깊이별 절단부하 및 토양거동상태를 파악하기 위해 표 1과 같은 양질사토의 인공포장에서 표 2에서와 같이 날폭 300mm, 절단폭 400mm의 공시 절단날로 토양절단깊이 3수준(5, 10, 15cm), 절단날의 경사각 3수준(0, 10, 20° ), 절단속도 0.2m/sec에서 절단날의 경사각 및 토양절단깊이에 대한 절단부하측정 및 토양거동상태를 조사하였다.
포복형 시금치에 대한 뿌리절단후 걷어올리는 수확시험은 시금치 주산지인 포항지역의 하우스재배 시금치와 신안지 역의 노지 재배 시금치를 대상으로 뿌리절단시험과 걷어올림시험을 각각 실시하였다.

대상 데이터

표 1. 공시포장 (인공포장).
시금치 주산지 재배면적 및 관행수확실태를 조사하기 위해 시금치재배 주산지의 노지 및 시설하우스 재배면적, 관행수확실태, 수확시기, 시금치의 형태적 특성 등을 출장조사 하였으며, 전국 시금치 재배면적은 1999 ~ 2001년 농림부 통계자료를 참고하였다.

성능/효과

(1) 절단날의 경사각이 0° 일 때 토양절단부하가 가장 적고 토양거동변화가 적어 시금치의 수확에 유리하였다.
(2) 시금치 뿌리절단시험에서 뿌리절단날 종류별 뿌리절단부하는 산형 뿌리절단날의 내각이 작을수록 작았고, 일자날 일 때 크게 나타나는 경향을 보였으며, 일자날이 뿌리절단날의 토양절단 깊이에 대한 평균 뿌리절단길이가 가장 근접한 것으로 나타났다.
(3) 뿌리가 절단된 시금치를 걷어올리는 시험에서는 주행속도 0.3m/sec, 체인컨베이어의 이송속도 0.5m/sec, 체인컨베이어의 이송각도 24° , 지면에서 체인의 높이가 5cm 일 때 뿌리절단깊이 4cm 이하에서 시금치의 걷어올림 및 흙분리가 양호한 것으로 나타났다.
토양에서 절단날의 경사각과 절단깊이별 토양절삭부하 및 토양거동은 표 8에서와 같이 절단날의 경사각이 클수록 토양절단부하가 크고 토양거동도 큰 것으로 나타났다. 따라서 시금치의 뿌리를 절단할 경우 절단날의 경사각이 클수록 토양이 파쇄되어 흙이 시금치를 덮기 때문에 원활한 시금치의 수확을 위해서는 뿌리절단날의 경사각은 수평에 가깝게 절단하는 것이 절단부하도 작고 절단상태도 양호한 것으로 생각되었다.
포복형 시금치의 뿌리절단시 험 에서 뿌리절단날의 종류 및 절단깊이별 절단부하는 그림 4에서와 같이 내각 150° 산형의 뿌리절단날이 절단부하가 가장 작았고, 일자날일 때 가장 크게 나타나는 경향을 보였다.
포항지역에서 뿌리절단장치에 의해 절단된 상태의 포복형 시금치를 걷어올리는 시험 결과 표 9에서와 같이 주행과 체인컨베이어의 속도비 1:1.7, 체인컨베이어 경사각 24° , 지면에서 체인높이 5cm 일 때 걷어올림 및 흙분리가 양호하였다.

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