방제 작업은 병해충을 줄여 농산물의 품질과 생산량을 높이기 위한 필수 작업이다. 하지만 방제 작업은 고온 다습한 환경에서 작업하여 고된 작업 강도와 농민의 농약 중독 문제, 고령화 여성화로 인한 농가 일손 부족 문제로 농촌에서는 기피하고 있는 작업 중 하나이다. 이러한 점을 보완하기 위해 동력 살포기와 같은 기계를 이용하여 살포 작업을 실시하고 있으며, 스피드 스프레이어의 경우 2015년 기준 2,073 대가 농가에 공급되어졌다. 스피드 스프레이어를 사용하는 농가는 점차 증가하고 있으나, 현재 스피드 스프레이어의 살포 방식의 경우 농약을 다량 살포함으로써, 농약의 낭비, 환경오염의 문제점이 나타나고 있다. 이러한 점을 보완하기 위해 최근에는 방제 작업의 방식이 붐을 이용한 방제 작업으로 바뀌어가고 있는 추세이다. 붐 방제기의 경우 붐에 노즐을 배치하여 작물에 근접한 위치에서 농약을 정밀 살포하며, 스피드 스프레이어와 다르게 농약의 낭비를 줄일 수 있으며, 농약의 살포량을 제어하기 쉬운 장점이 있다. 본 연구에서는 기존의 트랙터 부착형 붐 방제기가 아닌 스피드 스프레이어를 개선한 붐식 스피드 스프레이어를 개발하기 위하여 현재 사용되고 있는 붐 방제기의 연구 동향 및 제품을 소개하고 개발에 필요한 기초 자료로 활용하고자 한다. 기존의 붐 방제기는 트랙터에 부착하는 형태로 개발되어졌으며 트랙터의 부착위치에 따라 전륜, 후륜형으로 나뉘고, 작물의 크기에 따라서 붐의 높이 및 붐의 각도를 조절하는 구조로 제작하여 사용되고 있다.
비료 살포는 작물 생장 촉진을 위하여 반드시 필요한 작업이며 재배 관리의 반 이상을 차지하는 중요한 농작업이다. 비료 사용은 양분 공급과 토양의 물리 화학성 개선 등 여러 이점이 있으나 최근에는 과도한 비료 사용으로 양분의 불균형 등의 문제점이 대두되고 있다. 또한 수작업으로 비료를 살포할 시 유해한 성분이 피부에 흡수되고 작업 능률이 낮기 때문에 비료 살포기의 필요성을 가진다. 현재 시중에 판매되고 있는 비료 살포기는 고속의 기류를 이용하여 비료를 날리는 방법과 중력으로 낙하시키는 방법, 원심력을 가하여 멀리 날려 보내는 방법 등이 있다. 그 중 중력으로 낙하시키는 방법과 고속 기류를 사용하는 방법은 석회, 퇴비, 규산질 비료 살포에 부적절함으로 원심력을 이용한 비료 살포가 많이 사용된다. 하지만 원심력을 이용하여 날리는 방법은 구조가 단순하여 비료가 균일하게 확산되지 않고 트랙터의 이동 속도에 따라서 비료의 살포량이 달라진다. 그에 따라 과도한 비료 살포로 이어지며 토지 또한 양분의 불균형 등으로 환경의 문제점이 대두되고 있다. 국내에서는 균일 살포를 위하여 비료 살포기의 내부 날개의 각도를 조절하여 비료 살포의 패턴을 분석하는 연구가 진행되고 있다. 균일 살포의 중요성은 더욱 대두되고 있지만 현재 균일 살포에 대한 연구가 많이 부족한 상태이다. 본 연구에서는 기존의 비료 살포기에 균일 살포를 위한 설계 인자를 도출하기 위해 살포기를 분석하여 원심식 비료 살포기의 균일 살포를 위한 기초 자료로 활용하고자 한다.
본 연구는 우리나라 과원에서 농작업자 농약노출량의 산정방법을 제안하기 위하여 수행되었다. 우리나라 농작업자의 농약 노출량을 산정하기 위한 벤치마킹 모델로써 UK-POEM을 제안하였다. 그러나 이 모델은 영국에서 자국의 농작업자에 대한 농약 노출량을 산정하기 위한 모델이므로 우리나라 농작업자의 농약노출량 산정에 직접이용 하기에는 1일 농약살포 기기 및 면적, 살포시간, 살포물량 등에서 많은 차이점이 있다. 따라서 우리나라 과수농업의 현실을 반영하기 위하여 UK-POEM의 구동방법을 분석하곤 우리나라 과원의 농약 살포기기, 1일 농약살포 시간, 1일 농약살포 면적, ha당 농약살포 물량 등을 204농가 4351 농약사용 건수에 대하여 조사하였다. 과원에 농약 살포를 위하여 사용되는 살포기기를 분석한 결과 SS기(speed sprayer)가 64.9%이었고, 동력분무기(Motor sprayer)가 33.9% 사용되는 것으로 조사되었다. 또한 1일 농약살포시간을 조사한 결과 SS기, 동력살포기 모두 4시간 이상 작업하는 농가가 가장 많았고, 1일 농약 살포 면적은 SS기의 사용 시 4 ha를 작업하는 농가가 95%이었으며, 동력분무기를 이용하는 농가는 하루 1 ha를 처리하는 것으로 나타났다. 이러한 조사 결과를 바탕으로 UK-POEM을 근간으로 한 우리나라 실정에 맞는 노출시나리오를 작성하였다. SS기의 경우 약제의 살포방법 면에서 유사한 UK-POEM의 "Tractor-mounted/trailed broadcast air-assist sprayer: 500 L/ha"에 1일 작업면적 4 ha, 1일 농약살포 시간 6시간, 피부흡수율 10%를 대입할 것을 제안하였다. 동력분무기의 경우 UK-POEM의 "hand-held rotary atomizer equipment(2.5 L tank). Outdoor, high level target" 시나리오의 내용을 조금 변형한 400 L tank에 대한 시나리오를 작성하여 살포액의 조제시 노출량을 계산할 것과 1일 작업면적 1 ha, 1일 농약살포 시간 6시간, 피부흡수율 10%를 대입할 것을 제안하였다.
비닐하우스용 소형 액비살포기를 설계, 제작하였으며, 납작호스용 일체형과 견고한 둥근호스 분리형으로 되어 있다. 살포장치의 구성은 권취기, 유압모터, 유압실린더, 배출장치, 호스, 3점링크히치, 호스고정장치, 프레임 등으로 되어있다. 살포 시스템은 일체형과 분리형으로 나누어진다. 일반적으로 납작호스는 일체형에 사용되고 둥근호스는 분리형에 사용된다. 분리형은 좁은 공간에서 선회 등을 할 때 작업의 활동성을 개선할 수 있다. 액비살포기를 사용함으로써 작업효율을 5배 정도 높일 수 있었으며, 인력소요는 1/3로 감소되었다. 원하는 살포량에 따른 작업속도를 맞추어주면 면적당 목표 살포량을 얻을 수 있다. 관리자에 대한 작업환경이 개선되었다.
붐방제기는 분무관에 일정한 간격으로 노즐이 설치되어 있으며 목표물 바로 위에서 농약을 직접 살포할 수 있다. 따라서 비산의 위험성이 적고 작업폭이 넓기 때문에 포장능률도 높은 장점이 있다. 또한 방제작업에 영향을 미치는 방제속도, 살포폭, 노즐 배출량, 노즐 압력 등을 최적으로 유지할 수 있는 자동제어 시스템을 채택할 수 있어 최적량의 농약을 균일하고 유효하게 살포할 수 있다. (중략)
최근에 한국에서 비닐 하우스에서 일하는 농부가 증가하며, 거기에 비례하여 많은 질병을 호소하고 있다. 그래서 저자는 비닐 하우스에서 일하는 150명의 농부에 대하여 임상 역학적 연구를 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1) "비닐 하우스"내에는 작업시간은 대부분의 농민이 1회에 2-4시간이며 1일 2회 이상 출입하고 있다. 2) "비닐 하우스" 내부의 온도는 섭씨 $32^{\circ}$이상이며, 습도는 90%이상이었다. 3) "비닐 하우스"의 크기는 높이가 180cm이며, 넓이가 400cm인 반원형이다. 4) "하우스"내부에서의 농약 살포는 월 1회(7%), 2회(13%), 3회(27%), 4회 (30%), 그이상(15%)였다. 5) 농약 살포시 "마스크"를 착용하지 않는 농민이 71%이며, 농약을 살포한 후 1시간이내에 "비닐 하우스"내에 후입하는 농민은 39% 였다. 6) "하우스" 재배 농민들이 호소하는 주요 증상은 발한(98%), 요통(92%), 현기증(86%), 두통(83%), 근육통(81%), 호흡곤란(78%), 구토(44%)이며, 이러한 증상들은 "비닐 하우스"내에서 작업하신 시간에 비례하여 증가하였다. 7) 이러한 증상들에 대한 농민들의 처지방법은 집에서 휴식 및 안정을 취한다. 약을 사먹는다(34%), 계속 작업을 한다(27%), 의사를 찾아간다(1%) 이었다. 이상과 같은 결과로 볼때 "비닐 하우스"병의 주요원인은 "비닐 하우스" 내부가 고온, 다습한 환경이며, 비닐 하우스 "내부에서 농약 살포와 협소한 작업환경 때문이라는 것을 알게 되었다.
본 연구의 목적은 축산 농가에서 병원균의 전염성으로 막대한 손실을 가져오고 있어 이를 효율적으로 방제작업을 할 수 있는 살포기를 개발하고 성능실험은 영상처리를 이용하여 분석하는 것이다. 실험 설계는 용지를 10m 간격으로 세로 5개, 가로 7개 총 35개를 설치하여 살포량과 살포거리를 실험 하였다. 실험 방법은 A4용지를 바닥에 고정하고 색소를 살포하여 얻은 데이터를 영상처리를 통하여 이치화 하였다. 성능실험 후 용지를 수거하여 거리를 분석한 결과 60m까지 살포가 가능한 것을 알 수 있었다. 살포기의 이동거리별 A4 용지의 이치화에 대한 검정색 비율은 30m까지는 살포가 높게 나타났다. 실험을 통해 60m까지 살포가 가능하여 축산 농가의 방제작업에 사용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 변량방제기술을 적용한 농용 회전익기를 이용하여 살포한 입자의 구간비행 상태에서의 거리별 살포 패턴을 측정함으로써 무인 항공방제의 농약 부착률과 입자경의 분포 균일도를 평가하였다. 비행을 등속으로 유지하는 안내비행과 자동비행 모드에서 유효살포폭 3.6m로 인접비행 구간과 살포폭이 일부 중첩된 피복률에 대한 가로방향 분포의 변이계수는 30% 정도를 보였고, 비행방향 진로위치에 대한 피복률의 변이계수는 10% 미만으로 매우 균등한 것으로 평가되었다. 따라서 살포작업시 기체의 지면속도(ground speed)의 변이를 보상하는 변량살포기술은 균일도 측면에서 우수한 것으로 판명되었으며, 또한 입자경의 분포에 있어서 체적중위직경(VMD)과 개체중위직경(NMD) 모두 항공방제에 적절한 크기와 균일한 분포를 보였다. 따라서 농용 회전익기를 이용하여 소필지의 항공방제작업을 무인화 하는데 있어, 변량방제장치를 적용함으로써 소규모 필지의 균일 정밀방제를 도모하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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