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[농기계전문연구실] 안전공학연구실

국내 농업기계 연구개발을 전담으로 하는 국가연구조직으로는 국립농업과학원 내의 농업공학부가 있다. 농업 생산작업의 자동화‧로봇화 기술, 농가경영안정을 위한 에너지절감기술, 농산물 부가가치향상을 위한 수확후 품질관리‧가공‧유통기계기술, 농업재해 예방관리기술 개발업무를 수행하고 있다. 농업기계개발의 산실인 농업공학부의 16개 전문연구실의 주요기능과 실적, 계획 등에 대해 연간기획으로 살펴본다.

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[농기계 전문연구실] ⑪ 안전공학연구실

“농업기계 안전성‧내구성 향상에 최선 ”

농기계 교통사고 예방위한 트랙터‧경운기 시뮬레이터개발

시설내 환기위한 공기유동 VR, 내재해 온실‧방충망개발도

농기계안전사고 예방 및 내재해 농업시설 개발에 힘쓰고 있는 국립농업과학원 안전공학연구실 연구원들

◇ 농업기계 역할증대에 따른 환경변화

세계적으로 인구의 증가와 변화하는 기후로 인한 식량부족이 점차 가속될 전망이다. 농업은 인류의 생존에 있어 식량을 생산 공급하는 일이기 때문에 생산과 안정적 공급이 중요한 과제다. 최근 농업인구의 고령화에 따른 인력감소와 귀농인, 여성농업인의 증가 등 변화하는 농촌환경에서 효율적인 농작업을 위한 농업기계와 농업시설의 역할은 더욱 커지고 있다. 농업기계의 역할이 증대되면서 농업기계로 인한 안전사고도 지속적으로 발생하고 있다. 또한 이상기후로 인한 태풍, 폭설 등으로 비닐하우스 등 농업시설 피해도 증가했다. 안전공학연구실은 농업기계와 농업시설의 안전에 대한 요구가 커짐에 따라 농업기계의 안전성향상 및 표준화, 농업시설의 안전성 및 내구성향상 등에 관한 기술을 연구하고 있다.

 

◇ 트랙터‧경운기 교육용 시뮬레이터

농업기계 사고 중 조작미숙, 운전부주의 등으로 인한 사고비율은 86%이고 교통사고 치사율은 자동차사고의 6배로 매우 치명적이기 때문에 안전사고를 예방하는 교육이 필요하다. 하지만 책자, 동영상 등 이론위주의 농업기계 안전교육은 교육효과에 한계가 있으며 실제 농업기계를 이용한 교육은 안전사고의 위험성과 사고발생 시 책임부담 등으로 교육기관이 기피하는 문제가 있다. 트랙터와 경운기 안전교육용 시뮬레이터를 개발해 체험자 수준에 따라 시뮬레이터를 이용해 실제 조작해 보고 안전사고 상황을 체험해 봄으로써 안전사고를 예방하는 교육이 가능해졌다. 트랙터 시뮬레이터는 운전자가 전후좌우의 모니터 화면을 보면서 실제 트랙터를 운전하는 것처럼 조작해 볼 수 있고, 경운기 시뮬레이터는 운전자가 가상현실 기기(HMD, helmet mounted display)를 착용하고 실제와 가상이 혼합된 혼합현실에서 변속레버 등 조작장치를 조작해 도로주행 연습과 안전사고를 체험할 수 있다.

농업시설 CFD 가상현실 시스템

◇ 시설내 공기유동 가시화 시뮬레이터

환기는 시설원예 작물의 재배나 가축사육의 중요한 요인이나 농업인들은 시설하우스와 돈사 등 농업시설의 내부 공기흐름과 환기효율을 경험이나 추측에 의존해 재배하고 있다. 또한 농업인을 대상으로 농업기술센터 등 교육기관에서 농업시설 내 농축산물이 요구하는 생육환경을 제어하는 관리방법을 교육하고 있으나 농업시설의 내부 환경조건 등은 실제로 눈에 보이지 않기 때문에 교육하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 이를 해결하기 위해 가상현실 기반 농업시설의 공기유동 가시화 시뮬레이터를 개발했다. 체험자가 선택하는 조건에 따라 농업시설인 온실이나 돈사 모델을 생성하고 환경조건에 따라 클라우드 서버에 저장된 CFD 데이터를 수신해 농업인 및 컨설턴트가 VR기기를 통해 공기유동을 체험 할 수 있다.

 

◇ 내재해형 온실 및 내재해 다목적망

기존의 원예특작시설 내재해형 규격은 상부구조물 중심으로 제시되어 있고 하부기초 및 흙의 종류에 따른 인발저항력 기준이 없었다. 토질특성을 고려한 단동비닐하우스 기초 인발저항력 향상을 위한 기초설계을 개발하기 위해 연구를 수행하고 있다. 삼각분류법에 의한 토양을 산정하고, 토양에 대한 시뮬레이션 해석을 위한 기초자료 수집을 목적으로 입도분석, 소성지수, 비중 등의 물리적 시험과 점착력, 내부마찰각 등의 역학적 시험을 수행하고 있다. 배의 재배에서 해충의 피해를 막기 위해 봉지를 씌우는 작업은 23hr/10a의 노동력이 필요하지만 작업인력 확보의 어려움으로 무봉지 재배의 필요성이 제기되고 있다. 해충망을 통한 무봉지 재배시 문제되는 것이 태풍 등 기상재해에 견딜 수 있어야 한다. 이를 위해 강풍 등 기상재해에 견딜 수 있도록 배 주산지의 지역별 풍속기준에 적절한 내재해형 다목적망 시설을 개발했다.

 

 

정상진  jsj1234@alnews.co.kr

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