Development and Performance Test of a Simulation-based Chinese Cabbage Harvester

배추는 한국 농업에서 김치의 주원료로서 매우 중요한 전략작물이다. 그러나 최근 급격한 농촌 인구 감소와 노동력 부족, 지속적인 생산비 상승으로 배추 재배 면적이 급속도로 감소하고 있는 심각한 실정이다. 특히 가을배추의 수확작업은 전체 공정 노동 투입 중 17.4%를 차지하므로, 기계화를 통한 노동력 절감과 효율성 증대가 시급한 중요한 과제이다. 본 연구는 소규모 배추 농가에서도 충분히 활용 가능한 소형 자주식 배추 수확기의 설계 및 성능 검증을 주요 목표로 수행되었다. 수확기의 핵심 메커니즘인 인발, 절단, 이송 부분을 정밀하게 설계하였으며, 파지력과 절단력에 대한 정량적 역학 해석 및 동역학적 분석을 매우 체계적으로 수행하였다. RecurDyn을 이용한 동역학 시뮬레이션 분석 결과 롤러와 벨트 간의 접촉력이 이론치와 매우 잘 일치함을 확인하여 설계의 적정성을 명확히 검증하였다. 실내 시험에서는 절단 높이 10mm 조건에서 70%의 우수한 성공률을 획득하였으며, 실제 포장 현장에서의 현장 시험을 통해서는 73.3%로 더욱 크게 개선된 우수한 성과를 얻었다. 또한 경제성 분석 결과 손익분기점은 106.5a로 도출되어 본 기술의 현장 보급 가능성이 충분함을 명확히 확인하였고, 향후 상용화를 위한 기초 기술 개발이 마련되었다.