초록 ▼

Ⅰ. 제 목
농약분무 Nozzle 및 제어기술의 최적화 연구
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
WTO체제 출범에 따라 농산물도 무역의 대상으로 부각되여, 국제 농산물 교역의 자유화에 직면하고 있어 국내 농산물의 시장보호는 갈수록 어려워지고 있다. 현재 국내 농산물은 국제 가격에 비하여 2∼3배 정도의 고가이기 때문에 국제경쟁력이 매우 취약하여 가격경쟁력의 확보가 시급한 실정이다.
그러므로 국내 영농산업은 국제화 및 개방화에 대비하기 위해서는 저공해, 고품질의 농산물을 생산하여 국내시장 확보는 물론 국제경

Ⅰ. 제 목
농약분무 Nozzle 및 제어기술의 최적화 연구
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
WTO체제 출범에 따라 농산물도 무역의 대상으로 부각되여, 국제 농산물 교역의 자유화에 직면하고 있어 국내 농산물의 시장보호는 갈수록 어려워지고 있다. 현재 국내 농산물은 국제 가격에 비하여 2∼3배 정도의 고가이기 때문에 국제경쟁력이 매우 취약하여 가격경쟁력의 확보가 시급한 실정이다.
그러므로 국내 영농산업은 국제화 및 개방화에 대비하기 위해서는 저공해, 고품질의 농산물을 생산하여 국내시장 확보는 물론 국제경쟁력을 갖추어 해외시장으로 확대해 나아가야 한다.
고품질의 농산물을 생산하기 위해서는 병충해 방제용 기계의 개발이 필수적이나 이에 대한 연구는 국내의 연구진에 의하여 기피되고 있는 실정이다.
농약분무에 의한 병충해 방제에는 약액의 미립화분무가 요구되는데, 고성능 동력 분무기와 농약분무 Nozzle의 품질은 분무효과의 증대를 좌우하는 핵심적인 요소이다. 농약분무에서 분무입자가 미세하면 부착인력이 증가함에 따라 작물에 대한 부착성이 양호하여 작물의 잎 뒷면이나 줄기 등에 고르게 농약을 부착시켜 주므로 방제효과를 제고시키는 이점이 있다.
본 과제의 궁극적인 목적은 농가에서 고품질의 농산물 생산을 위한 병충해 방제용 고성능 농약분무 노즐의 개발 및 광역분무를 위한 고성능 분무기의 개발에 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여는 첫째, 농약분무에서 미립화에 크게 영향을 미치는 노즐(압력식 및 광역분무)에 대한 구조분석, 분무입경의 측정, 분무형태의 측정 및 액체의 유동해석 등에 의한 초미립 분무노즐의 최적화 설계, 제작이 시급히 요구되어 진다.
둘째, 농약분무 기계에서 분무특성을 개선하기 위해서는 분무 시스템 구성요소 중 분무압력 조정을 제어하는 압력제어 밸브의 특성개선이 매우 중요하므로 분무압력을 제어하는 밸브의 주요구성부인 솔레노이드에 대하여 제어신호 범위 및 응답성에 추종할수 있는 고응답성 개선에 중점을 두어 가동자 설계 파라메타 결정을위한 특성해석 및 고응답 전류제어 회로구성을 위한 설계기술 정립이 필수적이다.
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
모든 농작물은 시기성 작물이므로 육성 재배과정에서 기후 환경과 병충해의 영향에 따라 작물의 결실과 고품질의 제품이 좌우된다. 농산물의 병충해 방제를 위해서는 적기에 농약분무가 요구되며, 또한 미립화 분무를 실시하여야 만이 효과적인 병충해 방제가 가능하다.
농약 분무액체는 노즐의 구조와 분무압력에 의해서 미립화가 진행되므로 액체의 미립화를 위해서는 분무노즐의 최적설계가 요구되어 지기 때문에 본연구에서는 다음과 같이 수행하였다.
1) 분무노즐의 최적화 연구
병충해 방제를 위한 최적 분무립의 입경분석 시험
압력식 분무노즐의 분무 특성시험 실시
국내외 노즐의 구조분석에 대한 분무특성의 분석 평가
미립 분무를 위한 최적구조의 노즐설계
분무액체의 노즐내 유동현상 해석
광역 분무노즐의 구조분석 및 특성시험
광역분무 노즐의 최적 설계
고성능 광역 농약분무기의 개발을 위한 노즐의 기초자료 확립
2) 압력제어 솔레노이드 특성해석
고흡인력 가동자 형상 특성해석 및 설계
비례솔레노이드의 흡인력 특성개선을 위한 가동자 형상해석
비례솔레노이드의 선형 특성에 있어 종횡비변화가 전체 흡인력에 미치는 영향해석
저소비 전력 솔레노이드의 고응답 Coil구동 전류제어 회로 설계
ON/OFF제어에 의한 솔레노이드 전환 특성해석
고응답 구동 전류제어 회로 설계
전류제어 회로 제작 및 제어특성 비교시험
흡인력 측정시험장치 구성
흡인력 측정 시험장치 설계 및 구성 보완
흡인력 측정시험 및 해석결과 비교
에 대하여 연구를 수행하였다.
Ⅳ. 연구개발 결과
농작물의 병충해 방제를 목적으로 농약을 분무할 때에 최대의 방제효과를 얻기 위해서는 50μm이하의 분무입?약분무 노즐의 분무특성 시험을 수행한 결과 국내외 농약분무 노즐은 분무입경 시험에서 50μm이하의 입경을, 분무량의 50%이상을 생성하는 노즐은 미세분무 노즐과 분사압력 조정장치가 부착된 일부 노즐에서 성능이 우수함을 확인하였다.
그리고 국내 제조 노즐의 품질수준을 50μm이하의 분무입경을 기준으로 평가한다면, 분무량의 90%가 50μm이하를 생성하는 고품질의 제품에서 적하와 누수현상이 발생되는 불량제품이 있었다.
선진국의 광역분무 노즐 에 대하여 분무시험을 실시한 결과 50μm이하의 입경이 40%생성되고 있었다.
또한 국내외 노즐에 대한 시험 분석 및 해석으로
국내외 노즐의 분무특성 평가
고성능 분무노즐의 최적화 설계
와류형 노즐에서 액체의 유동현상 해석
광역분무 노즐의 분무성능 파악
으로 노즐에 대한 연구결과를 얻었으며, 압력제어 솔레노이드 특성해석에서는
비례제어 솔레노이드의 흡인력 선형특성 개선을 위한 가동자 형상의 종횡비 Factor 결정기술 정립
정격 전류의 상승각도 조절이 가능한 고응답 전류제어 회로구성으로 솔레노이드의 소비전력에 영향을 받지 않는 고응답 특성 개선기술 정립
비레솔레노이드의 전류변위 변위 흡인력, 전류 흡인력 시험을 동적 정적특성 환경에 맞게 시험할 수 있는 시험장치 구성
Ⅴ. 연구개발 결과의 활용계획
병충해 방제용 농약분무 각종 노즐에 대하여 분무 특성 시험을 실시함에 따라 노즐 구조에 따른 분무성능 평가방법을 정립할 수 있게 되었으며, 이를 이용하여 와류형 노즐내에서 액체의 유동현상을 해석할수 있었다.
이의 시험 분석 및 해석으로
국내 농약분무 노즐의 품질수준 향상
고품질의 농산물 생산에 기여
농작물의 병충해 방제를 위한 고성능 노즐의 개발 자료로 활용
고성능 분무노즐의 설계에 활용
광역분무기의 개발을 위한 기초 자료로 활용
할 수 있으며, 압력제어 솔레노이드의 특성해석으로는
농약 분무용 시스템의 압력제어 특성 개선에 활용할 계획이며 건설 중장비 및 자동차 프레스 정밀유압 제어 시스템에 사용되고 있는 비례제어 밸브의 솔레노이드부 국산화 대체를 위한 기술 축적 및 개선에 활용할 계획임

Abstract ▼

Ⅰ. Title
A Study on the Agricultural Chemical Spray Nozzle and Optimization of Control Technology
Ⅱ. Purpose and Importance of R & D
Agricultural products are emerging to a subject in trade due to the departure of the WTO system and by doing so, the market protection for domestic agr

Ⅰ. Title
A Study on the Agricultural Chemical Spray Nozzle and Optimization of Control Technology
Ⅱ. Purpose and Importance of R & D
Agricultural products are emerging to a subject in trade due to the departure of the WTO system and by doing so, the market protection for domestic agricultural products is getting more difficult in facing the liberization of international agricultural trade. Now, the price of domestic agricultural products, is 2-3 times higher than that of international products, and the international competence is very weak. Accordingly, it is very urgent to secure the competence in price.
Considering this situation, to face international and open trends in many aspects, domestic agricultural industry should produce agricultural things with low environmental problems and a high quality for securing the domestic market and international competence and then expanding international markets.
To produce agricultural products with high quality, it is necessary to develop a machine for preventing blight and insects. However, domestic researchers evade this study.
The fine particlized spraying of agricultural chemical is needed in preventing insects. This particlized spraying is the core part to determine the increasement of the spray effect depending on the quality renovation of a high capacity power spray and a spray nozzle. The finner particle in spraying the stronger adhesion and by doing so, the adhesive quality is increased, and the chemical liquid is sprayed evenly on the back sides of leaves, trunks and others. Therefore, it has a benefit to improve the preventing effect.
The ultimate purpose of this study is to develop a high quality spray nozzle for preventing insects and high quality spray for wide spraying in order to produce high quality products in farms. First of all, to achieve this purpose, it is necessary urgently to design and manufactured optimally highly divided particle spray nozzle through analyzing the structure of a nozzle (for pressure type and wide spray-type), measuring the particle diameter of a spray and spraying type, and interpreting the movement of fluid.
Second to improve spraying characteristics in a agricultural chemical spray machine, since it is very important to improve the characteristics of a pressure control valve adjusting the spraying pressure of the system elements, it is necessary to establish the interpretation of characteristics for determining plunger design parameter and the design technology for current control circuit arrangement with high response through focussing on improving the high response capable of complying with control signal range and response solenoid that is one of main components of the valve.
Ⅲ. The scope and contents of R & D
Since all agricultural produce are periodical, the fruitfulness and the quality of produce on the climates, diseases and insects. For the prevention of damages by blight and insects, agricultural chemicals must be sprayed during appropriate periods. For a more effective prevenition of damages, the chemicals must be sprayed in particles.
The agricultural chemicals are particlized by the spraying pressure and the structure of the spray nozzle. Because the optimum design of the spray nozzle is required for the particlization of the chemical liquide, this study has been performed as follows.
1) The study on the optimum design of spray nozzles
The diameter analysis of the optimum particle for the purpose of the prevention of the damages by blight and insects.
The spray feature test of the pressure type spray nozzle.
The analysis and evaluation of the spray features regarding the structure analysis of the nozzle overseas and in the home market.
The optimum design of nozzle for the particle spray.
The analysis of the liquid flow in the nozzle.
The structure analysis of the wide spray nozzle and the feature test.
The optimum design of the wide spray nozzle.
The establishment of the basic data for the development of high quality wide spraying chemical atomizer.
2) The feature analysis of the pressure control solenoid
The shape feature analysis and design of high suction power plunger.
The shape analysis of the plunger for the improvement of the suction power of the proportional solenoid.
The analysis of the effects taken by the vertical and horizontal ratio change concerning the linear features of the proportional solenoid.
The more high responses coil drive current control circuit design of the less power-consuming solenoid.
The analysis of the solenoid features may be conversed by the ON/OFF control.
The design of high response drive current control circuit.
The manufacture of the current control circuit and the comparative testing of control features.
The structure of suction power testing equipment.
The complement of the design and structure of the suction power testing equipment.
The comparison of the results of the suction power test and analysis.
Ⅳ. The result of R & D
The spray particle diameter with 50㎛ or less, are required for the maximum effect and protection of the produce from blight and insects when the chemicals are sprayed. After the spray feature test of the spray nozzle, used in preventing agricultural damages from blight and insects to understand the particle size and spray status, the nozzle overseas and in the home market were found to be excellent when the particles are 50㎛ or less in the particle size test, and the nozzles which create particles greater than 50% of the spread amount are excellent when they are provided with a minute spread nozzle and spread pressure controller. And, when the quality level of domestic nozzles is evaluated based on the atomizer with 50㎛ or less of particle diameter, there were defects with liquid drops and leakage of high-quality products whose 90% of spray amount is 50㎛ or less.
After the spray test, the wide nozzles from developed countries has particle diameter with 50㎛ or less is generated 40%.
And, the following results are obtained through testing, analyzing and interpreting domestic and international nozzles:
Estimate the spraying characteristics of domestic and international nozzles.
Optimize the design of a high-capacity spray nozzle
Interpret the floating state of liquid in a swirl type nozzle.
Understand the spray capacity of a wide spray nozzle.
And, the following results are gainded:
Establish a technology to determine plunger shape of vertical and horizontal ratio factors to improve the suction linear feature of proportional control solenoid.
Establish a technology to improve high response feature without any effect from the consumed power of solenoid by current control circuit arrangement with high response that could control the rise angle of rated current.
Make up of test equipment that could test the current displacement, displacement suction power, current suction power test of proportional solenoid according to the test environment of dynamic and static characteristics.
Ⅴ. A plan to Utilize the Results of R & D
It could be possible to establish the evaluation method of spray capacity depending on the structure of a nozzle through testing spray structure for each agricultural chemical spray nozzle for preventing blight and insects and by using this, it could be possible to interpret the floating state of fluid in a swirl type nozzle.
Through analyzing and interpreting this test, the followings could be possible:
Improvement of the quality level of domestic agricultural chemical spray nozzles
Contribution to product a high capacity spray nozzle
Utilization as the development data of high capacity nozzle for preventing blight and insects in agricultural products.
Utilization as basic data to design a high capacity spray nozzle
Utilization as basic data to develop wide spreader.
And, through interpreting the characteristics of pressure control solenoid.
It will be utilized to improve the characteristics of pressure control in agricultural chemical spray system, and to accumulate and improve technologies for the localization of a solenoid in a proportional control valve used in heavy equipment in constructing and vehicle press precise hydraulic control system.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론
  1. 연구개발의 목적
  2. 연구개발의 필요성
  3. 연구개발의 범위
  제 2 장 국내외 기술개발 현황
  1. 국내의 기술개발 현황
  2. 외국의 기술개발 현황
  3. 노즐의 활용
  4. 노즐의 종류
  가. 압력형 분무장치
  나. 2유체 분무장치 (two-fluid atomizer)
  다. 회전형 분무장치
  라. 기타 미립화 장치
  5. 농약분무 Nozzle의 구조

제 1절 유체의 미립화 이론
1. 미립화 기구
1) 액주의 분산에 영향을 주는 무차원 수
2. 액막의 미립화
3. 액적의 분열
4. 입경의 분포
5. 노즐의 분무산포
제 2절 분무노즐의 입경측정 시험
1. 분무 실험장치
2. 측정장치 및 원리
3. 분무실험 방법
4. 분무입경 시험결과
제 3 절 분무형태의 측정시험
1. 분무형태
2. 분무형태 측정장치
3. 분사 각도
4. 분사형태의 시험결과
5. 노즐의 구조분석 및 시험결과
제 4절 저소비 전력형 고응답 솔레노이