연구개발우수사례

자주식 심토환경 개선기 개발 실용화 농가시범 보급 개시

- 농업공학연구소, 국립산림과학원, 성균관대학교, (주)일암 -

농경지의 토양은 자연강우, 농작업자와 농기계의 통행 등으로 시간이 지남에 따라 다짐현상이 발생하게 되며, 다져진 토양위의 농작물은 뿌리발육과 영양분의 흡수에 장애를 받아 결국은 좋은 수확을 기대하기가 어렵다. 작물의 뿌리가 잘 자라기 위한 토양 조건은 토질과 양분도 중요하지만 토양의 물리적 특성인 공기와 물의 함량이 매우 중요한 역할을 한다. 보통 물과 공기의 양이 약 25%정도일 때를 작물이 생육하기 위한 토양의 최적 조건이라고 보고 있다. 그러나 오랫동안 관리하지 않은 토양은 흙속의 공기 함량이 10%이하로 통기성이 매우 나빠져 작물 근부의 호흡과 영양공급의 장애가 된다. 이러한 토양다짐의 문제를 해소하기 위하여 우리나라에서는 1990년도 초부터 트랙터부착 폭기식 파쇄기가 농가에 보급되기 시작하였으며 최근에는 토양개량제까지 동시에 투입할 수 있는 압축공기분사식 심토환경개선기가 경운기와 트랙터 부착작업기로 개발되어 전층시비를 목적으로 과수작목반에 보급되고 있다. 그러나 이용하는 농가들이 탈·부착의 어려움, 경사지의 안전성의 미흡 등에 애로를 겪어 왔으며 탈·부착을 하지 않는 자주식 심토환경 개선기 개발이 요구되어 왔다.이 연구는 자주식 심토환경 개선기 개발을 위하여 요인 시험 장치를 제작하고 주요 설계요인인 압축공기에 의한 타격 관입식 폭기 노즐부의 기구학적 구조에 따른 관입 깊이의 제어와 분사시기를 분석하고 이를 시스템에 적용하여 성능을 평가하였다.

이번 연구를 통해 경사지에서도 주행안전성이 있을 뿐만 아니라 부녀자나 노인들도 쉽게 운전이 가능하도록 자주식으로 개선되었으며, 특히 분말 토양개량제의 자동계량 투입 시 막힘해소장치를 개발하여 발명 특허출원하였다.또한 압축공기로 토양을 파쇄함과 동시에 땅 속 50~60cm 깊이에 토양을 개량할 수 있는 토양개량제(입제, 분제, 패화석 등)를 투입하여 심토환경을 개선할 수 있는 자주식 심토환경 개선기를 개발하였다.이 기계의 성능은 공기압축기의 최초 상용압력 9.9kg/㎠ 까지 도달시간이 약 1분이 소요되었으며, 압축공기 분사노즐의 심토파쇄 깊이 500mm내외까지 관입시간은 평균 10～20초, 폭파시간은 2～3초가 소요되어 심토파쇄 1회에 약 1분 20초의 시간이 소요되었다.심토파쇄 깊이는 약 50cm정도 타입이 가능하였으며, 파쇄직경은 토성 및 수분함량에 따라 차이가 있으나 약 3～4m내외로 나타나 농가에서 압축공기와 동시에 분말 토양개량제(석회)를 전층시비를 할 때 작업간격은 3～4m가 좋을 것으로 영농활용에 지도 중이다.

<발명 특허>(11)공압밸브 (12)호퍼 (13)분체 공급장치 (14) 로터리식 폭기밸브 (15)공압실린더(16)공기와 토양개량제 압송호스 (17)노즐 (18)에어 해머