• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.597-604
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• 2016

본 논문에서는 항공 방제 시 균일 방제를 통하여 병해충에 의한 농산물 생산량 저하 및 농약이 과도 살포된 농작물 생산을 방지하고자 하였다. 항공 방제가 실시되는 비행 고도 3m와 속도 15km/h를 유지하는 것은 사용자의 조종 습관 및 방법, 바람의 변화 같은 환경적 요인이 작용하여 대단히 어렵다. 따라서 무인 헬리콥터로부터 비행 데이터를 전송받아 비행속도 및 고도의 변화에 따라 붐의 각도와 DC 펌프의 제어가 가능하도록 살포 장치 및 제어기를 설계 및 제작하였고 무성항공사의 무인 헬리콥터 Rmax에 탑재하여 살포 성능을 검증했다. 실험은 가로 10m, 세로 50m의 농지에서 감수지를 한 열에 1.25m 간격으로 9장씩 5열을 5m의 위치에서부터 10m 간격으로 배치하고, 방제 실험 시 제작된 항공 살포 시스템을 이용하여 살포하였다. 무인 헬리콥터는 최저속도 7.2km/h부터 최고속도 17.6km/h, 최저높이 2.32m부터 최고 3.47m까지 최고 10.4km/h의 속도 변화와 1.15m 고도 변화를 보이며 비행하였고, 각 열이 평균 46423개의 입자개수의 분포로 7.5m의 유효 살포 영역을 형성함을 보여 제안된 항공 살포시스템이 균일 방제에 효과가 있음을 증명한다.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.42-53
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• 2017

탈질과 탈황을 동시에 수행하는 과산화수소($H_2O_2$) 수용액 세정탑의 반응효율을 증가시키기 위해 예혼합이 이루어지는 혼합 냉각기(mixing quencher) 영역 내부의 유체유동에 대한 수치해석이 수행되었다. 산업공정에서 상용화되고 있는 세정탑 전단부의 혼합냉각기에서 과산화수소 수용액이 주입되는 노즐의 분사방식은 배기가스와 과산화수소 수용액의 혼합에 중요한 역할을 하며, 혼합냉각기에서의 혼합도는 세정탑 의 효율을 결정하는 중요 요소가 된다. 본 연구에서는 혼합냉각기 내부유체의 농도분포 개선을 목적으로 하여 혼합냉각기 내의 노즐 관의 배열을 조절하거나 노즐 팁 각도를 변경하며 유체혼합을 최적화하였다. 전산해석은 이 냉각기영역의 내부유동 및 각 유체 농도에 대한 RMS (root mean square) 값을 계산하여 내부유체의 혼합도의 개선을 확인하였다. 세부적으로는 노즐 관의 위치를 조절할 때 변경되는 냉각기 영역 후단의 농도 RMS 값을 확인하여 난류형성위치에 따른 최적화된 혼합도를 확인하였으며 기본형상 대비 난류형성방향을 조절하는 목적의 노즐 팁 각도를 증감하여 농도분포의 균질화를 비교하였다. 노즐 관의 배열에 따라 난류형성위치와 그에 따른 유체혼합이 해석되었다. 또한 노즐 팁 각도를 조절하는 경우에는 유동방향과의 각도에 따라, 흐름이 병류와 향류에 따라 혼합도의 최적화를 확인할 수 있었다. 노즐 관의 위치는 0.3 m, 노즐 팁은 병류의 $15^{\circ}$일 때 최적의 조건을 가지며 가장 낮은 RMS 값인 12.4%를 가졌다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제37권6호
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• pp.335-341
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• 2012

Purpose: While an unmanned helicopter has been extensively used for spraying chemicals on agricultural crops, its low utilization (two months per year from July to August) has recently become an issue. This study aimed to increase the utilization of the unmanned helicopter. The centrifugal rice seeder, a mounting device for rice seeding for unmanned helicopter was developed and assessed its performance. Methods: The concept of the centrifugal spraying device was to obtain design criteria for centrifugal distribution. Four types of blade shapes namely straight, curved, straight wing and curved wing were developed and used. The rotational speed of the blades was tested at 1,000, 1,200 and 1,400 rpm. Results: The blade shapes, rotational blade speed and angle of trajectory were theoretically analyzed and results were validated with a series of laboratory experiments. Conclusions: The curved wing blades provided the distribution uniformity (DU) at 1,200rpm of rotational speed and 60 degree of seed drop point. The spray uniformity of 4.2% was also achieved.

• 한국분무공학회지
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• 제28권1호
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• pp.16-23
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• 2023

The objective of this numerical study is to investigate the effect of the shape and material of the blower blade for the electrified speed sprayer on the blowing performance. The shape of the blade was changed to the bonding angle, the number of blades, the width of the blade, and the blade length based on the existing model. In order to obtain the reliability of the numerical model, the analysis of the grid dependence was performed in the numerical analysis. The numerical analysis results were compared and analyzed in terms of the agricultural chemical penetration length characteristics, flow uniformity characteristics, and velocity distribution characteristics. Furthermore, the effect of material change on weight reduction and structural characteristics was also compared and analyzed. As a result of the analysis, it was found that the optimal condition was that the blade angle was 45°, the number of blades was 12, and the width was 115 mm, which was confirmed through a comparison of the inlet mass flow rate. As a result of the equivalent stress lower than the yield strength due to the material change from aluminum to steel compared to the existing steel, structural defects do not appear, and it is judged that the operation time compared to the battery capacity will be improved through the weight reduction of the blade.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1017-1026
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• 2014

Urea-SCR 머플러 시스템 입구와 촉매 전단에 설치된 다공튜브는 우레아 수용액 분무의 균일분포, SCR 촉매 활용도 증대 및 암모니아 슬립을 방지하기 위해 사용되고 있다. 다공튜브의 오리피스 면적비 변화가 머플러 챔버 내부유동 특성에 끼치는 영향이 상용 소프트웨어를 이용하여 해석적으로 조사되었다. 다공튜브 오리피스 면적비 변화는 촉매 전단에 설치된 챔버 내부의 벌크 선회유동 형성과 촉매 전단 속도분포의 균일도 지수에 큰 영향을 끼침을 보였다. 해석결과를 검증하기 위해 엔진실험이 ESC 및 ETC 모드에서 수행되었다. 엔진 실험결과 다공튜브 길이방향으로 보다 많은 유량이 흐르는 모델이 가장 높은 NOx 저감 효율을 나타냈으며, 이것은 높은 균일도지수 및 강한 선회유동을 나타내는 해석 결과와 일치됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권12호
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• pp.1473-1482
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• 2013

벨 디스크(Bell disc, 오토마이저 Atomizer)를 사용한 회전식 도장기술은 뛰어난 도료 전달효율, 도장 패턴 및 입자크기의 균일성, 스프레이 건 방식에 비해 적은 압축공기 사용량 등의 장점이 있다. 또한 회전식 분무기는 모든 페인트 재료에 적용할 수 있고 자동차 연속도장 같은 대규모 도장이 필요한 환경에 적합하다. 도장기기의 성능과 밀접하게 관계된 도장품질은 벨 디스크 표면설계에 따른 액적 크기와 균일성에 의해 결정된다. 따라서 이번 연구는 도료의 점성, 밀도, 표면친화도 등의 염료 특성이 고려된 작동하는 벨 디스크의 회전수, 직경, 표면의 각도, 무화시의 박막두께에 대한 모델링을 시행하여 표면설계 방법의 기초를 수립하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.407-416
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• 2007

가스터빈에서 연료 분무 노즐은 연소 특성에 영향을 미치는 중요한 부품이다. 스월 분무 장치를 설계하기 위하여 유량과 분무액적 평균 직경을 설계변수로 정하고 연료 분무 노즐의 최적화를 수행하였다. 설계변수는 이중 노즐의 실험값들을 비교하여 중요한 영향을 미치는 변수로 선정하였다. 민감도는 유량과 분무액적 평균 직경의 변화에 따른 값을 사용하였다. 이중 오리피스형 스월 분무장치의 형상 최적설계를 통하여 유량의 미립화를 높이도록 연구하였다. 최적설계를 위하여 실험 계획법을 이용하였으며, 영향을 적게 미치는 설계변수들은 설계대상에서 제외하였다. 분무 노즐의 분무액적 평균 직경을 사용한 결과는 Jasuja의 액적 평균 이론을 이용하여 도출된 결과와 유사함을 알 수 있었다. 연구 결과는 이중 오리피스형스월 분무장치와 이와 비슷한 종류의 노즐 최적화를 위한 특성을 파악하고 최적의 유량과 허용 공차를 제시하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권1호
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• pp.8-14
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• 2023

본 연구에서는 육묘장에서 인력 또는 관행 자동관수장치의 활용도 조사를 통해 관수장치의 문제점과 그 개선점을 파악하여 균일관수가 가능한 스마트 관수장치를 개발하고 그 성능을 분석하였다. 자동관수와 인력관수의 평균 관수량은 각각 28.7±4.4g과 14.2±4.3g으로 두 조건 모두 변동계수가 30% 이내로 균일관수로 판단할 수 있다. 그렇지만 변동계수가 30%인 인력관수에 비해 자동관수는 15%로 균일도가 높았다. 개발된 균일관수장치에 탑재된 분사각이 80°인 노즐은 이론상 600mm 높이에서 가장 균일한 것으로 분석되었고, 균일관수 장치를 이용한 관수시험 결과 중앙부의 관수 균일도는 평균 대비 20% 이내이지만 가장자리부는 중앙부에 비해 50% 이상 관수량이 적었다. 균일관수장치를 활용한 토마토 접목묘 재배시험 결과, 시험기간 10일간 중앙부는 초장이 평균 72mm 생장한 데 비해 가장자리부는 평균 28mm 생장하여 가장자리부에 대한 추가 관수가 필요한 것으로 나타났다. 가장자리부 추가 관수장치를 부착하여 관수할 경우 중앙부에 비해 가장자리부의 관수량은 50% 이상이었으며, 중앙부에서는 분사각의 겹침으로 인하여 관수량의 차이는 발생하였으나, 그 차이는 30% 이내였다. 가장자리 집중관수 시스템 활용 시 각 지점별 생장 차이는 있으나, 10일간 생육을 비교하면 양측 가장자리의 평균 생장률은 24%, 중앙부의 평균 생장률은 26%인 점을 고려하면 균일관수장치에 비해 생장 균일도가 높았다. 모종의 초장 균일도 향상을 위해서는 관수장치의 진행방향에 거리센서를 설치하여 작물의 생장에 따라 관수장치의 높이를 조절이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.3-10
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• 2021

지구온난화 및 기후변화에 대한 전문 연구기관인 IPCC에 따르면 인간은 기후 시스템에 영향을 끼치고 있다. 이러한 기후 시스템의 변화는 기존 생육환경을 변화시켜 농업 분야의 식재료 공급에 문제를 야기할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 수직형 팜은 안정적인 식재료의 공급을 위한 좋은 대안이 될 수 있다. 수직형 스마트 팜은 농작물의 생육환경 유지 및 관리에 깊은 관심을 쏟고 있음에도 불구하고 건축 공간에 온도, 습도, 조도, 산소, CO₂ 농도 등을 균일하게 구현하는 데에는 어려움이 있다. 공기의 균일성 확보를 위해 CFD 분석을 진행한 결과 주목할 만한 결과는 수직형 스마트 팜 내의 공기 균일성을 위해서는 적합한 CO₂ 농도를 장기간 지속적으로 분사하는 것이 유리하다는 것이다. 이 결과를 통해 수직형 스마트 팜에 최적화 된 생육환경 시스템을 효율적으로 계획할 수 있다. 본 연구를 기초로 수직형 스마트 팜의 최적화된 생육환경을 조성하여 효율적인 작물이 생산이 이루어진다면 농업 분야의 발전에 이바지 할 수 있을 것이다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제20권3호
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• pp.25-34
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• 2023

In this study, we conducted a research on optimizing the spraying performance of agricultural drones and predicted the spraying performance in various flight conditions using the multi-layer perceptron (MLP). Data was collected using a test device for pesticide spraying performance according to the water sensitive paper (WSP) evaluation. MLP training involved supervised learning to achieve a coefficient of variation (CV), which indicates the degree of uniform spraying. The performance evaluation was conducted using R-squared (R²), the test samples showed an R² of 0.80. The results of this study showed that drone spraying performance can be predicted under various flight environments. In addition, the correlation analysis between flight conditions and predicted spraying performance will be useful for further research on optimizing the spraying performance of agricultural drones.