연구실 소개(Intelligent Agriculture Mobility and Tractor)
농업 동력 및 트랙터
농업에 사용되는 동력(power)으로 자연 에너지를 이용하는 인력, 풍차，수차 등의 자연력(natural power)와 농업기계(트랙터, 롱바인, 경운기 등)를 이용하는 기계® (mechanical power)로 구분됨
트랙터는 농업 동력, 견인(draft) 및 구동을 위한 작업용 차량으로서 주로 농업용 트랙터(agricultural tractor)를 의미하고，북미에서는 트레일러 (trailer truck), 건설기계(construction vehicle), 중형 트럭(heavy duty)도 트랙터의 의미에 포함
일반 차량과 같이 엔진，차축의 구동계，변속기와 PTO (Power Take Off) 촉, 유압장치, 그리고 3점 히치(3-point hitch) 등이 추가되어있으며, 견인 을 하는 모든 차량을 의미，국내에서는 농업용 기계로 널리 알려져 있음
트랙터는 국내 농업기계 중 86%(243,531 대)로 대부분을 차지하고 있으며, 경작 작업과 운반 작업, 건초 작업 등 농작업 전체의 60% 정도의 비율을 차지할 정도로 활용도가 매우 높은 농업기계임
연구개발트렌드
최근 트랙터 환경은 지속적인 유가 상승，환경 규제 강화, 고령화 및 노령화에 따라 고효율 및 고편의성의 기술 개발이 활발히 진행되고 있으며, 이에 따라 하이브리드，엔진-연속기 최적제어, 자동변속기, 무인자율주행，작업기제어，인간공학 설계 기술 등에 연구 개발이 집중되고 있음
또한 세계시장 현황을 보면 농업기계 중 찰용가치가 큰 농용트랙터가 2009년 기준으로 283역 불로 28.5%를 점유하여 가장 큰 시장규모를 보이고 있고，2019년에는 442억 불까지 성장할 것으로 전망되므로 트랙터 기술 개발의 중요성은 더욱 높아짐을 알 수 있음
연구 인프라 소개
연구 장비
SimluationX
ITI GmbH社의 Multi domain 시뮬레이션 프로그램으로 다양한 시스템을 구성하고 있는 부품들의 상호 작용을 해석하고 평가
기계, 전자 및 유압 시스템의 동력 흐름, 효율 분석 및 최적화 등 다양한 설계, 제어 관련 solver
CarSim
승용차，경주용 자동차, 소형 트력 및 트택터 등 유털리티 차량의 동적 거동을 재현하는 프로그램
Carsim을 통한 모의 테스트와 계산된 변수를 통해 출력 플롯 분석하고 MATLAB, Excel과 같은 다른 소프트웨어에 결과를 전달
Braking, acceleration, handling, ride에 따른 차량 동역학 테스트 및 운전자 , 도로 상태, 공기저항에 따른 차량 응답성 제어
연구분야
부하계측및분석 기술
농업용 트랙터(tractor), 이식기(transplanter), 콤바인(combine harvester) 등 다양한 농업기계의 작업 부하 실시간 측정을 통한 최적 동력 전달계 설계 가이드 라인 및 기준 제시
농업기계의 작업 부하 계측 데이터를 이용한 표준화 작업 사이클 개발 및 HILS (hardware in the loop simulation) 기반 신뢰성 평가 기술 개발
동역학 해석 및 연비 시뮬레이션
농업기계 동역학 모델을 이용한 주행,작업 시뮬레이션 및 하중,슬립,무게중심 등 동적 거동과 제어 응답성 해석 수행
기어박스(gearbox), 축(shaft), 베어링(bearing) 등 주요 기계 요소 부품의 정적,동적 하중(실제 작업 부하 조건)을 이용한 내구성,수명 등 신뢰성평가
엔진,파워트레인,유압 시스템, 작업기의 모델링과 통합 시스템의 모델 구성을 통한 출력,연비,효율 등의 주요 성능 지표 및 복합적인 물리적 작용해석 수행시스템 및 데이터의 통합적 분석을 기반으로 특정 목적을 달성하기 위한 최적화를 수행함
무인 및 자동화 기술
GPS 기반 자율주행 및 작업을 위해 주어진 작업 환경과 농업기계에 따른 최적 경로를 탐색하고 생성된 경로의 추종을 위해 MDPS (motor driven power steering) 등으로 구성된 조향장치를 자동 제어
클러치를 통하여 동력을 전달하는 수동연속기에 별도의 액추에이터를 장착하여 자동 연속을 가능하게 하는 자동화 수동변속시스템의 제어를 통해 기계식 변속기의 고효율성과 자동변속기의 편의성의 동시 확보
친환경/고효율 농업기계 전기구동 시스템
모터, 인버터, 배터리 등으로 구성된 친환경/고효율 전기 구동 시스템은 배터리에 저장된 에너지를 인버터 등의 전력 전환장치를 이용하여 효과적으로 모터에 전달하여 차량을 구동하는 친환경 무공해 기술로 농업기계 적용을 통한 PM (particular matter), NOx 등 배기가스 저감 및 연비 향상이 가능
신속한 응답성 및 고효율의 전기 구동 시스템의 농작업별 최적 제어 및 엔진-변속기-작업기 연동/복합 제어 기술 개발을 통한 농작업 성능 최적화
주요연구소개
친환경 시설하우스용 전기구동 이식기 개발
직렬형 하이브리드(전기구동)방식 적용
주행 호퍼, 이식 작업용 독립 모터 장착
Plug-in 방식으로 연속 작업 2~4시간 가능 (배터리 팩 옵션화)
정식 작업 부하 계측 기술 개발
주요 측정 항목 및 센서 사양 선정 / DAQ 시스템 구성 및 측정 방안 수립
정식 부하 계측 시스템 개발 및 모니터링 시스템 구성 / 주요 작목별 포장 시험 수행을 통한 부하 계측 시스템 성능평가
작업 부하에 따른 관리기 해석 기술 개발
작업부 모델링 요소 선정 / 주요 작업부 모델링 및 평가
모델링 검증 및 최적화 / 해석 tool running 및 분석/ 작업부 해석을 통한 성능평가
범용 수확기 작업에 따른 부하 모드 분석 및 최적화
범용 수확기 부하 모드 설계
범용 수확기 부하 모드 개발 및 분석
범용 수확기 시작품을 이용한 부하 모드 검증 및 최적화
약제 시비 살포선의 구조강도 성능평가 기술개발
약제 시비 살포선의 경량화 목표 설정 및 기술자료 수집: 경량화를 위한 구조강도 해석 플랫폼 설계
약제 시비 살포선의 구조강도 시험 소프트웨어를 통한 설계: 소프트웨어 반복실험을 통한 신뢰성 및 Data 확보
