초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
농산물의 품질 및 수량 향상을 위해서는 주요 변수인 토양 환경에 대한 정확한 정보 분석이 이루어지고 적절한 토양 관리가 필요하다. 토양다짐은 토양 관입 저항으로 측정하고 있으며 전통적으로 경운저항과 원추관입저항을 사용하고 있으나 공간적 깊이별 토양 관입 저항의 변이를 측정하기에는 한계가 있어 농경지를 이동하면서 여러 깊이에서 실시간으로 측정하는 시스템 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 실시간으로 토양의 관입 저항을 측정할 수 있는 계측 장비 개발 및 경심제어 응용을 목표로 수행되었다.

□ 연구의 목적 및 내용
농산물의 품질 및 수량 향상을 위해서는 주요 변수인 토양 환경에 대한 정확한 정보 분석이 이루어지고 적절한 토양 관리가 필요하다. 토양다짐은 토양 관입 저항으로 측정하고 있으며 전통적으로 경운저항과 원추관입저항을 사용하고 있으나 공간적 깊이별 토양 관입 저항의 변이를 측정하기에는 한계가 있어 농경지를 이동하면서 여러 깊이에서 실시간으로 측정하는 시스템 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 실시간으로 토양의 관입 저항을 측정할 수 있는 계측 장비 개발 및 경심제어 응용을 목표로 수행되었다.

□ 연구결과
실시간 수평 토양 강도 계측 시스템 개발
- 다양한 깊이에서 한번에 여러개의 수평 토양강도 측정이 가능하며, 팁 간격을 5 cm로 선정하였다. 각각의 센서는 0-2.54 kN의 힘을 측정할 수 있다.
- 인공 토조에서 수평토양계수와 원추관입저항계수는 선형관계였으며, 결정계수는 0.94, 평균제곱근 편차는 0.23 이었다.
- 농경지 적응성 시험 결과, 깊이에 따른 수평토양계수와 원추관입저항계수는 1:1라인을 중심으로 선형관계를 보였으나 그 유의성은 인공토조보다는 낮았다. 두 계수의 공간 상관도 분석 결과, 5 cm 깊이에서 54.81% 일치하였으나, 10 cm 깊이에서는 3.85% 일치하였다.

경심 제어 시스템 개발
- 트랙터 경심제어 시스템은 3점 히치 링크의 포텐시오미터, 트랙터 뒤차축, PTO축으로부터 획득한 데이터를 PC로 전송이 가능하도록 구성하였다.
- 경심제어의 응답성 평가결과 상승 시 지연시간은 0.85초, 상승시간은 1.08초가 소요되었으며 하강 시 지연시간은 0.33초, 하강시간은 0.4초가 소요되었다

통합시스템
- 위치별, 깊이별 수평 토양 계수 값에 의한 실시간 경심제어 시 경운 작업이 필요한 면적은 15 cm 깊이에서 4.8%, 30 cm 깊이에서 90.4%이었다.
- 경운 깊이 0-5 cm에서는 2.3%, 15 cm에서는 7%가 경운 추천지도에 따라 경운이 되지 않았다. 또한 해당 지점에서 경운 추천지도와는 다르게 경운 깊이 20 cm, 10 cm에서 각각 3%, 18.4%가 불필요하게 경운되었다.
- 포장 내에서 경심제어 시스템을 적용하여 경운을 하였을 경우, 국내에서 관행적으로 수행되고 있는 트랙터 최대 경심인 15 cm에서 차축, PTO의 소요동력 최대 값은 44.63 kW, 23.24 kW로 나타났다

□ 연구결과의 활용계획
- 국내 농작업 환경에 맞는 실시간 수평 토양 강도 계측 시스템 기술 확보
- 경운 에너지를 절감할 수 있는 트랙터 부하 제어 시스템 기술 확보
- 통합 제어 통합 기술 확보 및 기초자원으로 제공
(출처:요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
Accurate information acquisition and optimum management is required for soil environment, a major variable important for high quality and yield of agricultural products. Excessive soil compaction restricts plant root elongation and negatively affects crop growth. Degree of soi

□ Purpose& contents
Accurate information acquisition and optimum management is required for soil environment, a major variable important for high quality and yield of agricultural products. Excessive soil compaction restricts plant root elongation and negatively affects crop growth. Degree of soil compaction has been measured in field conditions as soil strength by tillage draft and cone index(CI) those have limitations in acquisition of in either proper spatial or vertical variability, therefore systems that can measure soil penetration resistance at multiple depths while moving on the fields have been pursued. In this study, RHSS(Real-time measurement system for Horizontal Soil Strength) was developed and applied for tillage depth control, and the major findings were summarized as followings.

□ Result
Development of real-time measurement system for horizontal soil strength
- Multiple cone shape penetrometers were vertically assembled at the front of a vertical blade shape plow with 5 cm as an interval distance. Each penetrometer was directly connected to load cells which were able to measure from 0 to 2.54 kN of load. The HSSI (Horizontal Soil Strength Index, MPa) was determined from equation.
- The coefficient of determination was 0.94 with 0.23 as RMSE at all-depth regression in soil-bin.
- Field tests also showed linear relationships between HSSI and CI, but the statistical significance was lower than the results of soil bin tests. HSSI was lower than CI, and they were the same in 54.81% of the total grids at 5 cm depth and 3.85% at 10 cm depth.

Development of tillage control system
- Tillage depth control system was constructed to be able to transfer the data acquired from three point hitch system, rear axle and PTO shaft to the personnel computer.
- The response of tillage depth control took a delay time for 0.85s and a rising time for 1.08s when rotavator ascend. Also, it was delayed for 0.33s and spend rising time for 0.4s when rotavator descend.

Combination of RHSS and tillage control system
- Field tests of the real-time variable-depth tillage control system showed that tillage-requiring area was 4.8% at a 15 cm depth and 90.4% at a 30 cm depth.
- Tillage operations between 0 cm and 15 cm were left 2.3 % and 7 % residue cover on the soil But different sections between 20 cm and 10 cm were more widely used 3 % and 18.4%, respectively.
- When the depth of tillage was 15 cm, comparison result of power requirements between PTO and rear axle in control performance revealed that maximum power requirements of axle and PTO were 44.63 kW and 23.24 kW, respectively.

□ Expected Contribution
- Secure technology of real-time measurement system for horizontal soil strength based on domestic agricultural.
- Secure technology of tillage control system to reduce an energy on tillage
- Secure technology for combination of RHSS and tillage control system, and This technology can be provided on basics data
(출처:SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 29
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 30
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 30
• 7. 참고문헌 ... 32
• 8. 연구성과 ... 34
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설.장비 현황 ... 35
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 35
• 11. 기타사항 ... 35
• 끝페이지 ... 35