토양굴취력이 향상된 스크류형 경량 식혈기 개발(I) - 설계 및 제작 -

Development of Screw-Type Handy Earth Auger for an Improved Digging Efficiency(I) - Design and Manufacture -

본 연구는 산림조성사업에 있어서 가장 큰 비중을 차지하는 인건비와 생산비용을 절감시키고 경사가 험준한 우리나라 산림지형에서 유용하게 이용 가능한 경량 식혈기를 개발하고자 수행하였다. 제작된 1차 시제품은 토양을 굴취하는 스크류(screw) 부분과 동력원인 배터리로 구성되고, 제원은 스크류의 길이 170mm, 상단폭 60mm, 하단폭 47mm, 나선각(Helix angle)은 23°, 그리고 Tip은 송곳형태로 길이 50mm로 설계·제작하였고 무게를 줄이기 위해 1줄 스크류를 채택하였다. 또한, 동력원으로는 회전용 DC Motor(WD-6G2425, WONILL, Korea)로 최대 Torque는 30㎏f-cm, 회전속도는 20~30rpm으로 설정하였다. 감속비는 30:1의 K6G30C 감속기에 무부하 상태로 사용한 결과 48시간 작동하였다. 그리고 배터리는 경량식재기의 개발을 목표로 하기 때문에 무게를 고려하여 리듐배터리를 사용하였으며, 포트묘의 길이가 15cm 내외인 점을 고려하면 스크류의 회전력이 최대 100kgf-cm정도로 설계하였다. 1차 시제품의 성능을 평가하기 위해 조사지에서 굴취시 스크류에 소요되는 회전력을 측정한 결과, 회전력이 가장 큰 곳은 A area(단단한 초지), 그 다음은 F area(경사가 40°인 산지), E area(경사가 30°인 산지)의 순서로 나타났다. 토양의 굴취 회전력은 일반적으로 깊이가 깊어질수록 높아지는 경향을 보이고 있으며, 대체적으로 토양의 깊이 10cm 부근에서 높은 경향을 보였다.

This study was conducted to develop a handy earth auger for use in sloppy and rugged forest terrains in order to reduce labor cost which comprises a major part of the production costs in forest afforestation projects. The first prototype is developed consist of two parts, the soil-digging screw and the battery power source. The specifications of the first prototype screw are: length of 170mm, a top diameter of 60mm, bottom diameter of 47mm, 23° angle for each helix, and a 50mm awl-head tip. The use of a single line of screw was selected for reduced weight. In addition, a power source of rotary DC Motor(WD-6G2425, WONILL, Korea) with a maximum torque of 30kgf-cm, rotation of 20-30rpm, K6G30C decelerator with a reduction ratio of 30:1 which could be used with no load for 48 was operated. In consideration of its weight, a lithium battery was utilized in line with the goal of developing a lightweight auger. In order to evaluate the performance of the first prototype, test sites were selected as 6 areas. The rotational force was found to be highest in area A(Solid area), followed by areas F(Mounted slope 40° area) and E(Mounted slope 30° area). It was also observed that in general, the rotational force increased along with the increase in soil depth with the maximum rotational force recorded at 10cm.