EDEM을 이용한 마늘 수확기 이송부 롤러의 회전속도에 따른 마늘의 거동 해석 = Particle Behavior Analysis of Garlic According to the Roller Rotational Speed of Conveying Unit in Garlic Harvester Using EDEM Software
저자
이명희 ( Myung Hee Lee ) ; 김태형 ( Tae Hyeong Kim ) ; 조용진 ( Yongjin Cho ) ; 김대철 ( Dae Cheol Kim )
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학술지명
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발행연도
2018
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
101-101(1쪽)
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현재 마늘 수확의 기계화 수준은 단순 굴취 형태로서 전처리, 후처리 공정에 많은 인력이 소요되고 있다. 국내 마늘 재배 시 투입되는 노동시간은 10a 당 277.5시간이며 그중 수확 작업에 소요되는 시간은 86.6시간으로 총 노동투입시간 중 30% 이상을 차지하고 있다. 또한 마늘의 총 생산비용 중 노동비가 50% 이상을 차지하고 있어 생산비를 절감하고 노동력을 줄이기 위하여 마늘 수확 기계의 개발이 필요하다. 따라서 현재의 단순 굴취 기능만 탑재한 마늘 수확기계의 성능을 개선하고 전후 처리 공정을 추가한 수집형마늘 수확기를 개발 중에 있다. 육각 기어 형태의 롤러는 마늘 뿌리의 흙을 털어내고 수확된 마늘을 수집함으로 이동시키는 과정을 수행한다. 전후 처리 공정 과정 중 롤러의 속도에 따라 마늘 이동 시 정체가 발생할 수 있거나 흙 털림이 제대로 수행되지 못하는 경우가 발생될 수 있다. 이에 대하여 이송부 롤러의 적정 회전속도를 결정하기 위하여 입자 거동 해석 소프트웨어인 EDEM 소프트웨어를 이용한 마늘 수확기 이송부에서의 마늘 거동 해석을 수행하였다. 시뮬레이션에 적용한 마늘 수확기의 이송부의 형태는 일본에서 개발된 S사 마늘 수확기를 참고로 모델링 하였으며 EDEM 해석에 용이하도록 단순화하였다. 마늘수확기 이송부의 해석 조건은 육각 모양 롤러의 회전속도를 200, 300, 400 rpm 3수준으로 설정하였고, 마늘의 물성 정보는 서울대학교에서 실시한 마늘 물성 정보 값을 참고하여 설정하였다. 각 롤러의 회전 속도 별로 200개의 마늘 입자 정보 값을 넣고 거동 해석을 실시하였다. 각 회전속도 별(200, 300, 400 rpm) 마늘의 수집 완료 시간은 14초, 12초 11초로 rpm이 증가할수록 수집되는 시간이 줄어든 결과 값을 보였다. 따라서 마늘의 거동 시 구멍 간격을 13x13, 작업 속도를 0.2m/s로 가정하였을 때 이송부의 롤러 회전 속도는 300rpm 이상으로 설정해야 정체가 없을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 EDEM 시뮬레이션에 적용한 마늘의 형상은 실제 시료의 평균값을 적용한 것으로, 시료의 표준편차 별로 다양한 마늘 물성치 값을 시뮬레이션에 반영하지는 못하였다. 보다 정확한 거동 해석을 위해서는 다양한 마늘 시료의 물성치를 분석하고 이를 EDEM 시뮬레이션 정보 값에 적용하여 마늘 수확기의 마늘 거동 해석을 실시하여야 한다. 또한 마늘 이송부에서 발생될 수 있는 실제 거동과 유사한 메커니즘을 적용하여 다양한 환경에서의 EDEM 시뮬레이션을 실시하여야 할 필요성이 있다.
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