드론 방제기의 분사압력 변화에 따른 노즐 분무특성 분석 = Analysis of Nozzle Spray Characteristics by Variation of Spray Pressure of Drone Spraying-System
저자
유승화 ( Seung-hwa Yu ) ; 최덕규 ( Duck-kyu Choi ) ; 김영화 ( Young-hwa Kim ) ; 최일수 ( Il-su Choi ) ; 우제근 ( Jea-keun Woo ) ; 전현종 ( Hyeon-jong Jun ) ; 이상희 ( Sang-hee Lee ) ; 최용 ( Yong Choi )
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학술지명
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2021
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학술저널
수록면
123-123(1쪽)
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농업용 드론은 2010년대 초반 이후 우리나라 농업에서 농약 살포용으로 아주 유용하게 사용하고 있다. 하지만 대부분의 드론용 분무장치는 약액의 비산을 고려하지 않아 드론 방제에 적합한 기준 설정이 필요하다. 이에 본 연구에서는 농약 살포용 드론의 분무압력에 따른 분무각, 분사량과의 상관성을 분석하여 영농 현장에 적합한 분무 기준을 제시하고자 하였다.
분무 각 등을 측정하기 위하여 액체 공급부, 분사노즐 시스템, 분무 이미지 획득 장치 및 제어시스템으로 구성된 2차원 PIV시스템(TSI Co.)을 이용하였다. 이 실험 장치는 제어시스템으로 정밀하게 제어하며 수집된 분무 이미지는 화상해석시스템으로 분석하여 분무의 거시적 특성(분사량, 분무각 등)을 정량적으로 조사하였다. 분무 각은 노즐 출구를 기준으로 액막 분열이 일어나기 전까지의 각도로 정의하였으며, 노즐의 성능 평가를 위해 제조사에서 제공하는 분사량과 실제 분사량의 차이를 검증하였다.
농용 노즐의 경우 ASABE S572.1 지침으로 분사압력 40 psi(2.76bar)에서 분사량을 노즐 팁 color code형태로 제공하고 있다. 이 컬러코드를 기초로 분사압력 변화에 따른 노즐 분사량을 살펴보면, 시험한 노즐 중TX 계열 1종과 TP계열 2종 등 총 3종의 노즐이 예상 분사량인 0.067 GPM(0.25 LPM) 보다 약간 작은 분사량을 나타내었다. 나머지 노즐을 노즐 형상에 관계없이 예상 분사량과 유사한 값을 나타내었으며, 분사량은 분사압력의 0.5승에 비례하여 증가하였다.
분사압력 변화별 수집한 분무이미지를 분석하여 분무각을 측정한 결과, XR계열 노즐의 분무각을 살펴보면 40psi에서 제시한 분무각보다 10% 정도 큰 결과를 나타었으나, hollow cone 분무 구조를 갖는 TX계열 노즐은 분무 변화 편차가 매우 크게 나타났다. TP계열 노즐의 분무각은 다소 편차가 있지만 제조사에서 제시한 분무각(80° 및 110° at 40 psi)과 가장 잘 일치하였다. AI계열 노즐의 경우 분사량에 따라 차이를 나타내고 있으며, AI11002-VS 노즐의 경우 제조사에서 제시한 110° 분무각과 일치하게 나타내었다.
이 결과를 종합하면, 노즐의 분사압력에 따라 분무구조가 변화하여 분무각, 분사량 등에 차이가 있다. 이에 따라 노즐의 종류, 사용 개수, 약액 종류 등에 따라 노즐에 가해지는 압력을 일정하게 유지하기 위한 장치를 설치하는 것이 적합하다고 판단된다.
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