생태계 교란식물 사멸을 위한 QRD Microwave 장치 탑제용 작업기 개발(1) = Development of Machine Device Combined QRD Microwave for Remove of Invasive Alien Species

국문 초록 (Abstract)

생태계를 교란하는 외래종 식물은 가시박, 돼지풀, 단풍잎 돼지물, 미국쑥부쟁이, 도깨비가지, 가시상추 등이 있으며 우리나라의 전역에 서식되어 토종 식물을 위협하고 있는 실정이다. 외래종 식물은 씨앗으로 번식하는 일년초와 뿌리로 번식하는 다년초로 구별된다. 본 연구에서는 씨앗으로 번식하는 일련초의 경우 씨앗을 사멸하는 물리적인 방법이 가장 좋으나 아직 실용적으로 사용되는 방법은 미약한 실정이다. 본 연구에서는 QRD(Quadratic Residue Diffusor) Microwave 장치를 이용하여 일년생 외래종 씨앗을 사멸할 때, 장치를 탑제하고 동시에 장치 내부로 토양을 이송하는 자주형 사멸기를 개발하고자 하였다.
사멸기의 프레임의 구조는 궤도륜 외폭을 1392mm, 내부 휠 간격은 1032mm, 귀도륜 길이 1780mm, 높이 1350mm로 설계, 제작하였다. 엔진은 34ps의 수냉식 디젤엔진(자연흡기 DV12V)을 사용하였고, 구동에 사용될 동력을 17ps, 작업부에 사용할 동력을 17ps으로 배분하였다. 엔진의 컨트롤은 디젤 전용 엔진 컨트롤러와 엔진회전계(RPM Meter), Temp., 예열 및 시동장치 부착하였다. 유압 시스템은 유압펌프(2 Set, 11cc/rev)와 유압밸브(DC 12V Solenoid valve 2 Set/ 비상용 매뉴얼 레버혼용), 유압유 탱크(80 리터용 2 Set) Suction filter, Return filter, 유압전용 Radiator(엔진 전면 부착 방식)을 적용하였다.
사멸기의 토양 이송능력은 1차 실험결과 사멸기 주행속도를 0.35m/sec(14m/40sec), 토양의 파쇄기의 깊이와 회전수는 각각 100∼120mm, 700∼800rpm, 토양의 굴취 깊이는 100mm, 회전수는 700∼800rpm로 설정하였을 때, 이송용량은 2800㎤/s로 나타났다. 이송용량의 산출은 폭(cm)×깊이(cm)×속도(cm/s)×효율(0.5)×밀도률(0.3)=100×10×35×0.4×0.2=2800㎤/s이었다. 이때 이송용량의 결정은 궁극적으로 QRD Microwave 장치의 사멸성능에 좌우되므로 현재 상태에서는 많은 량을 이송할 수 있도록 설계하고자 하였다. 이송용량은 사멸기의 주행속도에 따라 달라지므로 2차 실험에서는 주행속도를 0.2/sec(14m/70sec)로 수정하였다. 파쇄기 회전수 및 깊이는 350∼400rpm(경운기 180rpm, 트랙터 350rpm), 토양 깊이는 100∼120mm로 하여 파쇄기의 회전수를 약 50% 줄임에 따라 이송용량이 5600㎤/s까지 높였다. 이송용량의 산출은 폭(cm)×깊이(cm)×속도(cm/s)×효율(0.7)×밀도률(0.4)=100×10×20×0.7×0.4=5600㎤/s이었다. 이송벨트의 이송 속도는 1차와 2차 모두 10cm/sec로 고정하였다.
외래종 씨앗이 번식되는 현장은 토양이 지형에 따라 불균일하거나 자갈 등이 있을 수도 있어 일률적이지 않다. 그러나 씨앗이 대체로 표토인 100mm 이내에 대부분 생존하고 있어 토양을 파쇄하고 이송벨트로 이송하기 위해 중간에 굴취부분을 사용하였다. 1차 실험의 결과에서는 파쇄부와 굴취부의 의 회전속도와 주행부의 속도를 높인 결과 이송용량을 2800㎤/s로 나타났다. 그러나 QRD Microwave의 사멸 능력에 따라 토양의 량을 높일 필요가 있어 2차 실험에서는 주행속도와 파쇄부의 회전속도, 굴취부의 회전속도를 조절하여 최대 5600㎤/s까지 높일 수 있었다. 향후 연구에서는 토양의 흩어짐을 줄일 수 있는 작업기의 보조 장치 및 이송능력의 안정화를 위해 장치의 수정과 개선이 요구되었다.
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