유량 균등성 및 복합기능을 가진 지중관수용 드리퍼의 개발
Development of Drippers for Subsurface Drip Irrigation with Flow Rate Equalization and Complex Function
0
조회
0
다운로드
1
인용
0
참고문헌
키워드
초록
지중관수에 의한 밭작물의 농업용수는 30%이상 절감되고 가용용수량도 지표면 관수에 비해 2배 이상의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이것은수분을 지중에 공급하므로 증발산으로 인한 손실을 줄일 뿐만 아니라 지중의 확산 체적을 넓혀 지표면에 비해 수분공급 효과를 높일 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 관수 노동력도 절감되므로 최근 지중관수 장치의 보급이 확산되고 있는 추세이다. 그러나 우리나라는 아직까지 지중관수 장치가 개발되지않아 농민들은 수입품 자재에 의존하고 있는 실정이다. 지중관수 장치는 3가지 중요한 기능을 가지고 있다. 첫 번째는 공급압력 100-400 kPa 사이에유량 오차가 5-10% 범위에서 균등해야 하고, 두 번째는 토양속에서 수분을 공급하므로 뿌리가 토출구 속으로 들어가 내부의 관수구가 막히지 않아야한다. 세 번째는 용수 공급을 중단했을 때, 관수구에서 누수가 되지 않도록 설계⋅제작되어야 한다. 또한 지중에 수분을 공급하므로 지표면 관수와 달리이상 유무에 대해 확인하기 어려운 점이 있기 때문에 장치의 신뢰성이 높아야 한다. 따라서 지중관수 장치의 핵심은 3가지 기능을 가진 드리퍼의 개발이우선되어야 가능하다. 유량의 균등성을 유지하는 것은 드리퍼 내부에 압력보상 기술(pressure compensation technology)에 의해 좌우된다. 드리퍼는outer, lower insert 및 upper insert의 구성요소로 이루어져 있고, 내부에 압력조정 기능 즉, 밸브의 역할을 하는 실리콘이 내장되어 있다. 드리퍼가유량 균등성, 뿌리 막힘 및 역류방지 기능을 수행하기 위해서 약 10가지의 설계변수를 고려해야 한다. 특히 드리퍼에서 유량이 가장 먼저 통과하는outer의 원추 높이와 실리콘 경도는 유량 균등성에 미치는 영향이 가장 클 뿐만 아니라 공급유량의 중지 시에는 역류방지의 기능도 동시에 하게 된다. 본 연구에서 개발된 지중관수용 드리퍼의 유량 균등성은 95%를 목표로 하였다. 또한 국내서 개발한 4종의 개발품과 2종의 해외 제품을 대상으로 뿌리침투 장면도 확인하였고, 역류 방지기능에 대해서는 관수중단점 압력 29 kPa에서 관수가 중단되는 것으로 나타나 성능이 우수한 것으로 판단되었다.
Abstract
The underground irrigation can reduce the agricultural water of field crops by 30%, and the available water volume by twice also, compared to the ground irrigation methods. This is because it supplies water to the crops directly without environmental evaporation loss, and it also effectively diffuses the water underground. In addition, due to the effective labor cost reduction, recently the underground irrigation devices have been employed in various crops and fields. However, in Korea, the irrigation system and its market have not matured enough, so farmers are relying on imported materials rather than domestic goods. In this study, as a domestic production challenge for the underground irrigation system, we tested the pilot samples of the dripper to optimize the detailed design of the irrigation devices to meet the irrigation system’s standards. In general, the underground irrigation system requires three important functions: uniform water supply under 100-400 kPa by pressure compensation, prevention of crop root invasion into the device, and prevention of the water leakage after halting the water supply. To satisfy the above requirements, careful design work of the detailed factors of irrigation systems through a parametric study should be carried out. In this study, we reported the performance of the developed irrigation drippers, and they were compared with the commercial goods from oversea brands. As the results, the developed drippers shows 95% of water supply uniformity under the pressure range (100-400 kPa), anti-leakage performance at the 29 kPa.
참고문헌 (8)
- 한상헌, "온주밀감의 과실 품질에 미치는 타이벡 멀칭 및 점적관수의 효과", 원예과학기술지, 32(1), pp.18~25 (2014), 한국원예학회[DOI]
- Low-cost water management technology for crop, "Jong TW", Rural Development Administration, ~ (2018)
- Kim JH, "Effect on saving water of underground trickle irrigation", J. Biosystems Eng, 30(2), pp.102~109 (2005)
- 김진현, "A Study on the Application Design of Soil Moisture Diffusion and Crop Roots According to Subsurface Irrigation Method", Journal of Biosystems Engineering, 46(3), pp.197~205 (2021), 한국농업기계학회[DOI]
- 김진현, "Numerical and Experimental Studies on the Fluidic Characteristics and Performance of Liner-type Microtube", Journal of Biosystems Engineering, 42(1), pp.1~11 (2017), 한국농업기계학회[DOI]
- 김진현, "원통형 점적기의 압력과 경질미로의 길이에 따른 토출 특성", 농업생명과학연구, 52(6), pp.103~109 (2018), 농업생명과학연구원[DOI]
- 김진현, "점적관수용 PC Dripper의 개선 및 실리콘 경도 효과에 관한 연구", 농업생명과학연구, 52(3), pp.123~131 (2018), 농업생명과학연구원[DOI]
- Final report on localization and industrialization of core products of the drip irrigation system. High-tech production technology development project, "Woo MH", Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, ~ (2018)