• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.143-143
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• 2017

산업이 고도화됨에 따라 자동화 기계 및 로봇에 의해 대량 생산 되는 품목과 달리, 작업 절차의 비정형성, 비연속성 등으로 인해 여전히 농업에 많은 인력이 투입되고 있다. 국제노동기구에 따르면, 세계 인력의 절반이 농업 인력에 해당하고 작업 중 부상이나 사망 등으로 인해 가장 위험한 직업군 중 하나에 해당하는 것으로 나타났다. 시설 재배 농업의 경우, 노동집약적인 온실 내 작업 특성상 잘못된 자세로 작업하거나 지나친 작업량 등으로 인해 작업자에게 근골격계 질환이 발생할 수 있다. 근골격계 질환으로 인해 작업효율이 감소하거나 생산비용의 증가로 이어질 수 있으며, 농가 수익에 손실이 발생할 수 있다. 이에 본 연구에서는 현행 시설 재배 농업에서 사용되는 레일 전동 작업차를 이용하여 작업자가 토마토를 수확할 때의 신체에 대한 농작업의 부하를 평가하고자 하였다. 작업차를 이용한 주요 작업 절차는 작물로부터 과실 수확, 과실 상자에 과실 투입, 빈 과실 상자와 가득 찬 과실 상자의 교대, 작업차 위의 과실 상자를 운반용 파레트에 하역하는 순서로 이루어지는 것을 확인하였다. 비디오장비로 촬영된 일련의 농작업 과정을 OWAS, RULA, REBA와 같은 체크리스트형 인간공학적 작업 부하 평가 도구를 이용하여 평가한 결과, 기존 레일 전동 작업차를 이용한 농작업의 근골격계 질환 유발 가능성을 확인하였다. 동작별 위험성을 토대로 근골격계 질환 유발 가능성이 높아 개선이 필요한 농작업 동작을 선정하였다. 선정된 동작은 실험실 내 환경에서 피실험자를 통한 모의 동작의 생체 신호 계측을 통해 신체 부하 정도를 정량적으로 측정할 수 있으며, 보조가 필요한 신체 부위를 특정하거나 안전성 확보가 필요한 동작에 대한 증거가 될 수 있다. 본 연구를 통해 향후 토마토 온실 내 신선도 유지를 위한 레일 전동 작업차의 개발에 작업자의 안전과 효율성 향상을 위한 인간공학적 설계를 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.145-145
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• 2017

농작업 자세 중에서 중량물을 반복적으로 들고 내리는 자세는 요통과 같은 근골격계 질환의 유발행위로 분류된다. 이는 인간공학적 유해요인 평가도구에 의해 위험도 별로 정량화 할 수 있다. 이러한 평가방법은 농작업 자세를 개선하여 근골격계 질환을 예방할 수 있다는 측면에서 매우 중요하다. 그러나 기존의 작업자세 부하 평가방법들은 동적 자세를 평가하는데 있어 어려움이 있을 뿐 만 아니라 평가 과정에서 관찰자의 주관성이 개입 될 수 있다는 한계점을 갖고 있다. 이에 본 연구에서는 중량물을 들고 내리는 동적 자세에서 발생하는 부하를 Energy expenditure를 이용하여 평가할 수 있는 시스템을 개발하는 것이다. Energy expenditure는 체중, 성별 등과 같은 작업자 관련 변수와 중량물의 무게, 들어 올리는 높이, 빈도수 등과 같은 작업환경 관련 변수를 이용하여 최대 산소소비량을 예측하는 방법이다. 본 연구에서 제안하는 작업자 및 작업환경 관련 변수를 자동 측정하는 시스템은 초음파 거리측정 센서와 깔창 형태의 센서를 이용하여 구성하였다. 이를 통해 남성(6명), 여성(6명)을 대상으로 20kg의 중량물을 들고 내리는 동작에서 발생하는 Energy expenditure 값을 산출하였고, 산소소비량 측정 장비를 통해 획득된 최대 산소소비량($VO_2$)과 비교하여 검증하였다. 여성을 대상으로 한 Energy expenditure 값과 최대 산소소비량 간 상관관계는 0.984로 나타났으며, 남성의 경우에는 0.998로 높은 상관관계를 보였다. 이와 같은 에너지 대사율 평가시스템은 연속적이고 반복적인 실제 농작업 자세 부하를 동적인 상태에서 평가할 수 있을 뿐 만 아니라 산소소비량 측정기와 같은 추가적인 장비가 필요하지 않아 현장 적용성이 뛰어 날 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.593-600
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• 2014

본 논문은 농작업 시 농업용 하이브리드 트랙터를 위한 토크 지원 전략을 제안한다. 일반적으로 농업용 트랙터는 베일러, 로타리 등 농작업 종류에 따라 필요한 토크의 크기가 다양하기 때문에 특수목적을 위하여 출력이 큰 트랙터가 필요할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 연비개선보다는 작은 모터를 사용하여 특정 농작업에 필요한 적절한 토크 지원을 수행함으로써 동일한 사이즈의 기존 트랙터보다 다양한 농작업을 좀 더 효율적으로 수행할 수 있는 하이브리드 트랙터 개발을 목표로 한다. 이를 위한 토크 지원 전략을 제안하고 상용 차량 시뮬레이터인 Autonomie 를 기반으로 한 하이브리드 트랙터 모델을 이용하였다. 마지막으로 토크 어시스트 전략을 적용한 하이브리드 트랙터와 일반 트랙터에 대한 시뮬레이션을 통해 작업 효율과 연료 사용량을 검증하였다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제19권4호
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• pp.36-45
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• 2022

The aim of this study was to verify an E-driving system of a 44 kW-class electric tractor using agricultural workload data. Workload data were acquired during field test (plow tillage, rotary tillage, loader operation, field driving, asphalt driving) using a conventional tractor with a load measurement system. These workload data were converted to data of a 44 kW-class tractor based on the load factor of the engine. These data were used to verify the design of the E-driving system of an electric tractor. High-load operations such as plow tillage, rotary tillage, and loader operation could be performed at stage L and stage M. High-speed operation (asphalt driving) could be effectively performed at stage H using a rated rotational speed of the motor. As a result, the E-driving system of the electric tractor was possible to perform all major agricultural operations according to gear stages of range shift. Based on results of this research, we plan to develop an electric tractor equipped with an E-driving system and conduct research on actual vehicle verification in the future.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제19권1호
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• pp.16-25
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• 2022

The purpose of this study was to calculate and analyze the engine load factor of major agricultural operations using a 78 kW class agricultural tractor for estimating the emission of air pollutants and greenhouse. Engine load data were collected using controller area network (CAN) communication. Main agricultural operations were selected as plow tillage (PT), rotary tillage (RT), baler operation (BO), loader operation (LO), driving on soil (DS), and driving on concrete (DC). The engine power was calculated using the measured engine load data. A weight factor was applied to load factor for considering usage ratio according to agricultural operations. Weight factors for different agricultural operations were calculated to be 27.4%, 32.9%, 17.5%, 7.7%, 4.5%, and 10.0% for PT, RT, BO, LO, DS, and DC, respectively. As a result of the field test, load factors were 0.74, 0.93, 0.41, 0.23, 0.27, and 0.21 for PT, RT, BO, LO, DS, and DC, respectively. The engine load factor was the highest for RT. Finally, as a result of applying the weight factor for usage ratio of agricultural operations, the integrated engine load factor was estimated to be 0.63, which was about 1.31 times higher than the conventional applied load factor of 0.48. In future studies, we plan to analyze the engine load factor by considering various horsepower and working conditions of the tractor.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2003년도 하계 학술대회 논문집
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• pp.122-127
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• 2003

국내에서 사용되는 트랙터는 출력과 상관없이 쟁기 작업을 포함한 농작업, 운반작업 등이 주로 사용되는 편이나, 북미 또는 서유럽의 경우 소형 트랙터는 토목공사의 로더, 굴삭 작업 또는 잔디깍기 등의 농장 및 정원 관리용 등으로 주로 사용되며 쟁기 작업은 거의 하지 않는다. 이와 같은 목적으로 사용하는 트랙터는 견인력을 적게 요구하는 대신 잦은 변속 및 전후진의 방향 전환을 요구하므로, 기계식 트랙터로써는 많은 불편함을 느낄 수밖에 없다. HST 트랙터는 다양한 작업성을 만족시키는 동시에 조작성이 편리하다는 장점이 있다. (중략)

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제17권4호
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• pp.141-151
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• 2020

The aim of this study was to analyze the safety factor of range-shift gear pairs on multi-purpose agricultural implement machinery for an optimal design of a transmission system. Gear-strengths such as bending and contact stress and safety factors were analyzed under three load conditions: an equivalent engine torque at plow tillage, a rated engine torque, and the maximum engine torque. Root and contact safety factor were calculated to be 3.88, 5.14, 2.24, 2.11, 2.21, 0.99 and 0.78, 0.94, 0.65, 0.68, 0.84, 0.85, respectively, under equivalent engine torque condition at the plow tillage. The root and contact safety factor were calculated to be 1.91, 2.53, 1.10, 1.04, 1.07, 0.48 and 0.55, 0.66, 0.46, 0.48, 0.59, 0.59, respectively, under rated engine torque condition. The root and contact safety factor were calculated to be 1.60, 2.11, 0.92, 0.87, 0.90, 0.40 and 0.51, 0.61, 0.42, 0.44, 0.54, 0.54, respectively, under the maximum engine torque condition. The multi-purpose agricultural implement machinery could be conducted under plow tillage operation. However, gear specifications for tooth surface need modification because the gear surface would be broken at all driving conditions as safety factors are lower than 1.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제17권1호
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• pp.27-36
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• 2020

The aim of this study is to design a simulation model for an electric All-Wheel-Drive (AWD) tractor to evaluate the performance of the selected component and agricultural work ability. The electric AWD tractor consists of four motors independently for each drive wheel, and each motor is combined with an engine generator, a battery pack, and reducers. The torque data of a 78 kW-class tractor was measured during plow tillage and driving operation to develop a workload cycle. A simulation model was developed by using commercial software, Simulation X, and it used the workload as the simulation condition. As a result of simulation analysis, the drive system, including an electric motor and reducers, was able to cope with high load during plow tillage. The SOC (State of Charge) level was influenced by the output power of the motor, and it was maintained in the range of 50~80%. The fuel consumed by the engine was about 18.23 L during working on a total of 8 fields. The electric AWD tractor was able to perform agricultural work for about 7 hours. In the future study, the electric AWD tractor will be developed reflecting the simulation condition. Research on the comparison between the simulation model and the electric AWD tractor should be performed.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.7-7
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• 2023

현재 다양한 4차산업의 주요기술로는 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능, 블록체인, 혼합현실(MR), 드론 등이 대표적인 기술들이다. 특히 최근에 세계적인 기술적 트랜드로 자리 잡고 있는 "디지털 트윈(digital twin)은 물리적인 사물과 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상 모델의 개념으로서. 실제 물리적인 자산 대신 소프트웨어로 가상화한 자산의 Digital twin을 만들어 모의실험함으로써 실제 농작업의 특성(현재 상태, 농업생산성, 농작업 시나리오, 등)에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 노지노업 주산지에 대한 디지털 트윈 데이터를 구축하고 스마트팜 단지를 설계 및 구축하여, 통합관제시스템 운영을 통해 자동 물관리, 원격생육예찰, 드론방제, 병충해 예찰작업 등으로 농작업을 효율화하고자 한다. 또한, 빅데이터 분석을 통한 적정량의 비료·농약사용으로 환경적 부하를 최소화하여, 노동력절감, 농작물 생산성을 향상할 수 있는 디지털 환경제어농업을 국내에 보급하고자 한다. 이러한 노지농업 기술은 디지털 농작업 및 재배관리 등 으로 노동력이 절감되고, 기후변화에 대비한 물이용 최적화와 토양오염예방 효과를 기대할 수 있으며, 전국 재배환경 디지털 데이터 확보를 통한 노지작물의 정량적인 생육관리가 가능하게 된다. 또한 농업생산성 향상을 통한 탄소중립 RED++ 활동을 직접적으로 실천을 할 수 있는 방안이다. 취득된 고정밀·고화질 영상기반 농작물 생육데이터취득을 통한 생육현황 분석과 예측은 디지털 영농작업관리에 매우 효과적이다. 실제 국립식량과학원 남부작물부에서는 지중점적, 땅속배수 등 다양한 종류의 노지스마트팜 연구개발을 진행하였다. 특히, 올해부터는 전국농업기술원 단지를 대상으로 노지스마트팜 시설 구축 및 기술 보급을 통한 사업화를 본격적으로 진행하고 있다. 본 연구에서는 디지털 트윈 기술과 노지스마트팜 기술을 융합한 농업분야 구축사례와 향후 활용방안에 대하여 서술하고자 한다.

• 스마트미디어저널
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• 제11권5호
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• pp.75-81
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• 2022

농업의 탄소 중립 및 기후변화 대응을 위해 그동안 내연기관 중심으로 발전해 왔던 농업기계도 온실가스의 배출이 없는 전동 기반의 기술로 전환이 필요하다. 이 연구에서는 농업용 전동 UTV의 진동과 충격을 저감시키고, 차량의 주행안정성과 조종성능을 향상하기 위하여 전동 UTV 서스펜션 설계를 위한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 차체의 공차 하중과 화물을 적재한 하중 상태로 나누어 수행되었다. UTV의 서스펜션 스프링의 가동 범위는 조건 B가 공차상태에서 가동범위 30% 이내의 수준을 나타내고, 적재 중량을 만재한 상태의 UTV 서스펜션 변위는 264mm→121mm로 작아지고, 댐핑속도는 260mm/s→300mm/s로 가동범위 60% 이내의 수준에 있음을 알 수 있었다. 다목적 농작업용을 위한 전동 UTV의 서스펜션은 주행과 지형 적응뿐 아니라 경운과 같은 견인작업에서 농작업 능력을 유지하기 위해 매우 중요한 요인이다. 이 연구의 결과는 전동 UTV를 다양한 농작업에 이용할 수 있도록 적절한 댐핑 범위를 갖는 스프링 파라메터를 결정하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다.