타입별 장·단점 고려 중형모 식재에 가장 적합한 E-type 유리
스크류 피치 4개, 모터 하우징 경량으로 시작품 최종선정 개발

김진현 경북대학교 정밀기계공학과 교수

우리나라 산림은 정부정책으로 수종변경 및 조림면적이 확대되고 있는 추세다. 그러나 산림조성을 위한 조림기술에 있어서 식재부터 무육, 벌채, 갱신에 등의 효율성 제고가 요구되고 있지만 유독 조림기술은 크게 진전되고 않고 있다. 특히 국내 산림조성사업에 대한 기계화에 있어서 작업인력의 고령화와 비숙련화 등으로 관행적인 방법이 지속되고 있다. 산림조성을 위한 기계화를 앞당기기 위해 김진현 경북대학교 교수가 추진하고 있는 경량식재기 개발과정을 6회에 걸쳐 소개한다.

<게재순서>

① 경량식재기 개발배경 및 산업환경
② 굴취효율 극대화용 Screw 개발
③ 경량식재기 실증실험 1
④ 경량식재기 실증실험 2
⑤ 경량식재기 시작품 제작
⑥ 경량식재기의 현장적용

◇ 시작품 제작 기본방향
식재기용 소, 중형 스크류의 이론 회전력과 6곳의 토양에 적용한 실험 회전력의 비교분석에서 스크류의 Volume에 비례하여 회전저항이 큰 것을 알 수 있었다. 또한 이론회전력보다 실제 토양의 적용 결과에서는 최대 약 3배까지 높게 나타난 곳도 있었으며 평균 2~3배 정도 높게 나타났다. 실제 토양에서 회전저항이 높게 나타나도 DC 모터와 감속기의 감속비를 조정함으로서 토크에는 문제가 없었다. 그러나 토양 속에 큰 자갈이 있어 스크류에 끼일 경우에는 문제가 되므로 가급적 피하는 것이 좋다.

◇ 소형 스크류 Type별 장·단점
소형 스크류 A-type은 소묘용 스크류로서 침엽수 식재에 활용 가능하고 스크류 피치는 3.5개, 스크류 상부 폭 37mm이며 토양 Volume은 284㎟으로 부하가 작은 특징이 있다. 또한 중형 스크류와 겸용으로 사용이 가능하도록 하였다.
B-type은 스크류 피치는 3개, 상부 폭 62mm이며 토양 Volume은 346㎟으로 회전 토크가 적당하여 배터리의 수명을 오래 유지하는데 가장 적합하였다. 묘의 대상으로는 상수리나무, 굴참나무, 가시나무류, 은행나무 등에 적합하다. 그러나 B-type은 굴취 후 토양의 15~20% 정도가  재매몰이 되는 문제점이 발견되었다.
C-type은 피치는 4개, 상부 폭 67mm로 크게 함으로서 토양의 재 매몰에는 유리하나 스크류의 크기를 상하 5mm, 길이 약 50mm를 증가되어 토양 Volume이 573㎟으로 B-type보다 약 66% 증가되었다. 따라서 스크류의 회전 저항이 지나치게 높아 배터리의 수명과 과부하가 문제가 되었다.
D와 E-type은 스크류 피치는 3.5개와 4개로 제작한 차이가 있으며 나머지 부분은 모두 동일하게 제작하였다. 이 스크류는 상부 폭 65mm이며 토양 Volume은 415㎟으로 과부하에서도 유리하고 중형묘를 식재하는데 가장 적합한 것으로 판단되었다. 따라서 시제품은 E-type로 결정하여 제작하였다.

◇ 무게 및 과부하 고려한 시작기 개발
1차 시작기의 식재기 무게는 3.38kgf, 2차 시작기는 3.28kgf, 3차 시작기는 감속기 축의 보강장치로 인하여 무게가 3.87kgf로 증가되었다. 여기서 리듐 폴리머 배터리와 가방의 무게 3.23kgf를 부가하면 각각 6.61kgf, 6.51kgf, 7.1kgf로 나타났다. 3차 시작기의 경우 감속기 축의 지름이 8mm로써 토양 속에 큰 자갈이 있을 경우 스크류를 무리하게 좌우로 흔들 경우 약화될 가능성이 있어 보강한 경우이다. 그러나 이로 인한 모터하우징 및 스크류가 약 600gram 이 무거워져 실제 토양 굴취시 둔감하고 무거워 부적합 한 것으로 판단되었다. 따라서 경량 식재기의 개발은 E-type의 스크류와 2차 시작기의 모터 하우징을 이용한 개발을 최종적으로 선택하고자 한다.   <다음호에 계속>

농축산기계신문  webmaster@alnews.co.kr

<저작권자 © 농축산기계신문, 무단 전재 및 재배포 금지>