[한국생산기술연구원] 중소기업의 강점을 높이는 기술 혁신 강화
한국생산기술연구원은 중소·중견기업 지원을 위해 설립된 실용화 중심 연구기관으로, 생산기술 개발과 실용화 지원을 위해 노력해왔다. 3대 중점 연구 영역인 뿌리산업기술, 청정생산시스템기술, 융복합생산기술 분야의원천기술 개발 역량을 높이면서, 이를 기반으로 3개 연구소 및 7개 지역본부를 활용해 중소·중견기업에 대한 현장 밀착지원을 강화하고 있다.
특히 중소기업은 몸이 가벼워 순발력이 뛰어나고 의사결정이 빨라 환경 변화에 기민하며, 창의성과 기동성을 무기로 기술 혁신을 지속하고, 다품종 소량생산 시대의 시장 요구에도 잘 부응할 수 있는 강점을 갖출 수 있도록 기술 혁신 강화를 돕고 있다.
생산기술연구원의 농업분야 최근 연구는 무인방제를 위한 노지용 8족 로봇, 트랙터용 작업 제어 플랫폼, 승용 자동 이식기(정식기), 자주식 승용 2조식 전자동 이식기. 전기구동 시스템을 이용한 승용 2조 자동 정식기 등이다.
△ 무인방제를 위한 노지용 8족 로봇
농사 작업 중 방제 작업은 생산기간 중 반복적으로 수행되고 사람에게 유해한 작업으로, 로봇을 통한 무인자동화 기술 개발이 필요함에 따라 개발이 이뤄졌다. 농업용 로봇 실용화 연구는 전문 서비스 로봇 산업의 급성장이 예측되는 가운데 군사용, 의요용 로봇과 함께 시장성이 높다는 전망이다.
생기원은 농업인력 부족현상을 해결하고 안전한 방제 작업을 수행할 수 있는 농업용 로봇 개발에 착수해 개발에 성공했다. 4족 파트가 2세트 연결된 구조의 8족 로봇으로 설계했으며 독립적인 전력 공급과 방제액 공급을 가능하도록 구현했다.
Zigbee 통신으로 원격 제어가 가능하며 관련 논문 2건과 국내 특허를 1건 출원했다. 개발을 통해 방제에 필요한 노동력 절감으로 인한 농가 소득 확대와 안전한 농지 방제 작업 수행으로 인한 농민의 건강 보호, 항공 방제 대비 방제비용 30~40% 절감 등을 비롯해 농기계 무선 원격제어기술 확보로 파종 및 제초로봇 등 다양한 용도의 농업용 로봇 개발의 가능성을 열었다.
△ 트랙터용 작업 제어 플랫폼
밭작물은 종류가 다양하고 같은 작물도 품종과 지역에 따라 재배양식이 다르며, 매년 시세에 따라 재배면적이 급변한다. 따라서 한 가지 작물을 대상으로 하기보다는 밭작물 전반에 적용할 수 있는 범용 농기계의 필요성이 높아지는 시점이다.
또 수도작과 달리 평지와 경사지에서 재배되는 밭작물의 작업 조건을 충족할 수 있도록 경사지에서도 안정적으로 작업 가능한 경사지 농작업용 플랫폼 개발이 요구됐다. 따라서 생기원은 고효율 동력전달 시스템에 밭 환경 인식 시스템을 더해 밭작물 작업에 필요한 조건을 충족시킬 수 있는 트랙터용 작업제어 플랫폼을 개발했다.
이를 구현하기 위해 고효율 무단변속 동력전달 시스템, 밭환경 인식을 통한 경사지 적응 및 작업기 자세제어 시스템, 무단변속기 및 자세 제어 시스템, 트랙터 적용 및 신뢰성 평가기술 등이 함께 개발됐다.
다양한 작물의 특성에 맞춘 각각의 트랙터를 구비하기 어려운 국내 농가에 트랙터 한대만으로 다양한 밭작물 환경에 대응할 수 있는 기능을 제공해 농촌 경제 활성화에 기여할 방침이다.
△ 전기구동 시스템을 이용한 승용 2조 자동 정식기
밭작업과 시설하우스 내에서 빈번히 사용되는 보행 동력 정식기의 편의성과 작업 효율 향상을 목적으로 개발된 전기구동 시스템을 이용한 승용 2조 자동 정식기는 친환경 전동기술을 이용한 작업부 제어 시스템의 개발을 주 목표로 진행됐다.
정식 작업은 허리를 장시간 구부려, 신체고통지수가 가장 높은 작업으로 이를 해결하기 위해 개발됐으며, 이와 함께 친환경과 연비 및 작업성의 개선을 높이는 주력했다.
밭작업의 능률과 편의성 향상을 위해 이앙-정식 작업이 한 기계에서 가능하도록 구현했고 친환경 고효율 모터를 채택해 정식기의 작업성과 생산성을 높였다.
성능 평가 결과 기존 엔진 구동 정식기에 비해 포장작업능률은 약 9% 높았고, 안정성이 높으며 조작 방법에 어려움이 없음을 인정 받았다.
특히 이 기술은 전기 농업기계의 기반 기술로써의 활용이 가능하며 원천 기술 확보를 통한 전기 농업기계 관련 국내 자체 기술 개발의 활성화를 높였다는 평가를 받았다.
기술을 통해 개발된 전기 구동 시스템은 관리기, 정식기. 이앙기 등 소형 농기계를 비롯해 적용 기술이 유사성이 높은 농기계는 개발 기간의 단축과 비용을 절감할 수 있을 것으로 전망된다.
△ 자주식 승용 2조식 전자동 이식기
지난해 개발을 마친 자주식 승용 2조식 전자동 이식기는 엽채류를 비롯해 작업조건이 다른 다양한 작물을 이식할 수 있도록 구현했다.
이와 함께 기계화에 맞춘 재배체계 및 육묘 체계 수립, 기계 정식을 위한 최적 육묘 매뉴얼을 함께 마련했다. 전자동 이식기에는 식부깊이 조절장치, 모동 트레이 공급장치, 이식컵 흙 제거장치 등 다양한 특허가 적용된 것이 특징이다.
한편, 생기원은 기술연구에 있어 새롭게 개발되는 농기계의 성능지표와 성능평가 방법이 없는 경우가 많아 객관적이 성능평가가 어려운 것이 현실이라며, 향후 전기구동 트랙터 등 실내뿐만 아니라 농지에서도 사용한 전기구동 농기계의 개발을 추진할 계회이라고 밝혔다.