초록 ▼

○ 연구 결과
본 연구는 감자의 굴취부터 수집에 이르는 전 수확과정을 일관 기계화 작업체계로 수행할 수 있는 수집형 감자수확기를 개발하기 위해 수행되었으며, 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 국내의 감자재배는 일반적으로 노지에서 재배되고 있으며, 주년공급 체계를 갖추기 위해 크게 봄감자, 여름감자, 가을감자 및 겨울감자 작형으로 구분되어 재배되고 있으며, 작형별로 주산지가 다르게 나타났다. 한편, 지역에 따른 재배양식은 둥근두둑에 한줄 또는 두줄 재배와 평두둑에 두줄로 재배하는 것으로 조사되었다.
2)

○ 연구 결과
본 연구는 감자의 굴취부터 수집에 이르는 전 수확과정을 일관 기계화 작업체계로 수행할 수 있는 수집형 감자수확기를 개발하기 위해 수행되었으며, 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 국내의 감자재배는 일반적으로 노지에서 재배되고 있으며, 주년공급 체계를 갖추기 위해 크게 봄감자, 여름감자, 가을감자 및 겨울감자 작형으로 구분되어 재배되고 있으며, 작형별로 주산지가 다르게 나타났다. 한편, 지역에 따른 재배양식은 둥근두둑에 한줄 또는 두줄 재배와 평두둑에 두줄로 재배하는 것으로 조사되었다.
2) 우리나라의 주요 감자재배지역 중에서 당진, 김제, 창녕, 고령, 괴산, 청원, 횡성 등에서 감자 수확 실태를 조사하였다. 조사 결과, 대부분의 감자재배 지역에서의 수확방법은 주로 감자 수확기 또는 땅속작물 수확기를 이용하여 전체 재배면적에 걸쳐 토양 절삭 및 감자 굴취과정을 통해 지상으로 감자를 노출시킨 후 인력에 의해 선별 및 수집하는 것으로 조사되었다. 그러나 이러한 방법은 땅속에 있던 감자를 단순히 굴취하여 지상에 노출시키는 작업만을 기계로 수행하고 지상에 노출된 감자는 다시 인력에 의해 수집되어야 하기 때문에 과도한 노동력과 인건비를 줄이기 위해서는 감자의 굴취부터 수집에 이르는 전 수확과정을 일관 기계화 작업체계로 수행할 수 있는 수집형 감자수확기의 개발이 필요한 것으로 조사되었다.
3) 우리나라의 주요 감자 재배지역의 토양 특성을 조사하기 위해 춘천, 평창, 강릉, 횡성, 서산, 당진, 선산, 충주 등지에서 감자 수확시기 토양의 물리적 특성을 측정, 분석하였다. 토양의 물리적 특성은 토양의 원추지수, 내부마찰각, 점착력 등을 측정하였으며, 그 외에 토성과 토양의 수분함량 등을 측정하였다. 측정 결과, 측정지역의 토성은 대부분 양토 계열이었으며, 수분함량은 9.8∼24.5% 범위로 나타났다. 한편, 토양경도와 토양의 전단응력은 고랑의 경우가 두둑에 비해 상대적으로 크게 나타났으며, 고랑의 경우에는 5 cm 전·후, 두둑의 경우에는 20 cm 전·후에서 도양경도가 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 감자 수확기의 감자(또는 토양) 굴취부는 감자밭의 고랑과 두둑의 높이를 고려하여야 하며, 굴취부의 경심은 두둑표면에서 20 cm 전·후 또는 고랑 표면에서 5 cm 깊이 이내에서 작업을 수행할 경우에 감자 수확시 소요 견인부하를 최소화할 수 있을 것으로 판단되었다.
4) 최적의 수집형 감자수확기를 개발하기 위하여 감자 굴취 및 이송장치와 감자 수집 및 배출장치의 설계 요인을 구명하기 위한 요인 시험장치를 설계·제작하였다.
감자 굴취 및 이송장치는 굴취날로 토양을 절삭한 후 회전하는 1차 컨베이어 이송장치로 흙을 파쇄함과 동시에 감자를 끌어 올려 2차 컨베이어 이송장치로 보내면 2차 컨베이어 이송장치의 러그를 타고 상부로 이송되어 감자 수집함에 보내질 수 있는 시스템으로서 감자 굴취장치, 1차 컨베이어 이송장치, 2차 컨베이어 이송장치의 3 부분으로 설계, 제작하였다.
감자 수집 및 배출 시험장치는 대용량의 버켓 방식으로 구성하였고, 수집된 감자를 쉽게 배출할 수 있도록 유압 덤핑방식으로 구성하였다. 또한, 적재함의 지상고를 최소로함으로서 수집함의 높이를 크게 할 수 있도록 하여 수집함의 전체 길이는 작게 하면서도 수집함이 충분한 양의 감자 수집 능력을 갖출 수 있도록 하였다. 또한 적재함으로 투입되는 흙 혼입량을 줄이기 위하여 2차 컨베이어 이송장치와 감자 수집함 사이에 흙 제거를 위한 러그가 부착된 역회전 컨베이어를 추가로 설계, 제작하였다.
5) 수집형 감자 수확기의 트랙터 조합 및 부착방법은 부착의 용이성, 이송 컨베이어에 PTO 동력 전달의 용이성, 굴취부의 토양 절단 및 굴취부의 경심 조절의 용이성, 그리고 그리고 일반적인 범용의 트랙터에 모두 적용할 수 있도록 트랙터의 3점 링크 부착 방식으로 설계, 제작하였다.
6) 감자 굴취 및 이송장치의 적정 설계 요인을 구명하기 위한 시험 결과, 굴취날의 각도는 26°에서 가장 양호한 것으로 나타났다. 1차 컨베이어 이송장치는 체인봉 간격 50.8 mm, 컨베이어 속도 1.2 m/s에서 작업정도가 가장 양호한 것으로 나타났다. 2차 컨베이어 이송장치는 이송각도를 63°에서 가장 양호한 것으로 나타났고, 작업속도 0.4 m/s, 이송속도 1.7m/s에서 이송률 95%, 손상률 2%, 흙 혼입률 23%로 가장 양호하게 나타났다.
7) 감자 수집 및 배출장치의 설계 요인 시험 결과, 감자 수집함은 약 0.5cm3의 크기로 약 200 kg 정도의 감자 적재용량으로서 2줄 수확 기준으로 1회에 약 50m 길이의 작업이 가능한 것으로 조사되었다. 역회전 컨베이어는 흙 제거 효과가 뛰어난 것으로 판단되었으며, 역회전 컨베이어의 각도는 26°, 컨베이어의 속도는 0.2 m/s일 때 이송율 99%, 흙 제거율 98%로 가장 양호하게 나타났다. 한편, 제작된 감자 수집 및 배출 시스템에 대한 현지 감자 재배 농민들의 의견을 종합한 결과는 현재의 시스템에 대해 전반적으로 만족하는 것으로 나타났다.
8) 설계 요인 시험에서 구명된 인자를 바탕으로 감자 굴취 및 이송장치와 감자 수집 및 배출장치, 그리고 트랙터 조합 및 부착장치를 통합하여 굴취, 이송, 흙 분리, 수집, 배출의 일관작업이 가능한 트랙터 부착형 수집형 감자수확기의 통합 시작기를 설계·제작하였다.
통합시작기는 강원도 춘천지역의 감자 재배 농가에서 성능 시험을 수행하여 관행에 의한 감자 수확방법과 작업성능을 비교·분석하였다. 시험 결과, 통합시작기의 작업정도는 굴취율 97%, 손상률 2%, 흙혼입률 2%로서 관행의 방법에 비해 큰 차이를 보이지 않으면서도 10a당 굴취부터 수집까지 소요되는 시간을 9.4시간 줄일 수 있어 95%의 노력절감 효과가 있고, 49%의 경비절감 효과가 있는 것으로 나타났다.

Abstract ▼

This study was carried out to develop the gathering type potato harvester which can perform the digging operation, soil separation and gathering continuously in series.
The present status of potato cultivation system was investigated as a basic study for developing the gathering type potato harve

This study was carried out to develop the gathering type potato harvester which can perform the digging operation, soil separation and gathering continuously in series.
The present status of potato cultivation system was investigated as a basic study for developing the gathering type potato harvester. Most of the potato cultivation was carried out in the outdoor field and there are four main season for potato cultivation, or spring, summer, autumn and winter. Depending on the season, main cultivation area are differed. There are two types of cultivation system with ridge shape, or round shape ridge with one or two row seeding and flat shape ridge with two row seeding.
The investigation for potato harvesting system was carried out in TangJin, KimJe, Changnyung, Goryung, Goesan, Chungwon and Hoengsung area. Most of the crop was dug by lifter, hand picked and placed boxes for curing and subsequent handling. This kind of harvesting system requires too much labour power. For reducing the more man power it is needed to develop a gathering type potato harvester.
Soil physical properties were measured and analyzed during the potato harvest season. Investigation areas were Choonchun, Pyungchang, Kangneung. Hoesung, Seosan, TangJin, and Chungju. Cone index, internal friction angle, cohesion, soil texture and soil moisture content were the measured soil physical properties. For the most of the investigated area, soil type were sandy loam, silty loam and loam by USDA textural classification, and soil moisture content was ranged from 9.8∼24.4%. Soil shearing force parameters and soil hardness of furrow bottom was much higher than that of the ridge for the same field. From this result it was concluded that both the soil physical properties of furrow bottom and ridge should be considered for better design of digging systems of gathering type potato harvester. For the furrow bottom, soil hardness increased rapidly from 5 cm below soil surface and it was 20 cm for the ridge. Thus the height of ridge should be considered for the better design of digging system of harvester. Draft force of harvester can be reduced if the digging depth of lifter 20 cm below the ridge and 5cm below furrow bottom.
On the basis of the above results, design factors were verified and first prototype was designed and constructed for experiment. The prototype consists of soil cutting and lifting parts for digging out the potato in the soil, front conveyer system for soil crushing and sending potato to the vertical type conveyer system with lug and discharging system to gathering container.
The performance test was carried out in the Choonchun area, Kangwondo. Digging ratio was 97%, damaged potato ratio was 2% and soil containing ratio was 2%. These value is almost the same with conventional harvesting method but the time required for the prototype was 0.5 hours per 10a and it was 9.9 hours for the conventional method. Thus 9.4 hours can be saved for the mechanical harvesting system compared with the conventional method. 95% of labour requirement 45% of harvesting cost can be saved for the mechanical harvesting system compared with the conventional method.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 14
• 제1장 서 론 ... 15
• 제1절 연구배경 ... 15
• 제2절 연구목적 ... 15
• 제2장 감자 재배 및 수확 실태 조사 ... 16
• 제1절 국내의 감자 재배 현황 ... 16
• 제2절 감자 수확 실태 조사 ... 18
• 제3절 수확시기 감자의 물성 조사 ... 19
• 제3장 감자 수확시기의 토양물리성 측정 및 분석 ... 21
• 제1절 감자 수확시기의 토양물리성 측정 ... 21
• 제2절 감자 수확시기의 토양물리성 분석 ... 22
• 제4장 수집형 감자수확기 개발을 위한 설계 요인 구명 ... 29
• 제1절 감자 굴취 및 이송장치의 설계 요인 구명 ... 29
• 제2절 감자 수집 및 배출 장치의 설계 요인 구명 ... 41
• 제3절 트랙터 조합 및 부착 장치의 설계 및 제작 ... 48
• 제5장 수집형 감자수확기 개발을 위한 통합 시작기 구성 ... 49
• 제1절 통합 시작기의 구조 및 제원 ... 49
• 제2절 통합 시작기의 성능 시험 ... 52
• 제6장 결 론 ... 57
• 참고문헌 ... 60
• 끝페이지 ... 62