마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기 {Seed array type precise sower for erection sowing of garlic slice}

본 발명은 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마늘의 재배특성을 고려해서 마늘의 인편을 하나씩 분리하여 45°이상 직립으로 일정한 간격과 거리 그리고 깊이로 1립씩 파종할 수 있는 종자정렬형 정밀 마늘 파종기에 관한 것이다.

현재, 마늘의 파종과 관련하여 현재 재배측면에 대한 기초연구는 비교적 많이 수행되었으나 기계 자체에 대한 연구는 미미한 실정이며 개발되었거나 개발단계에 있는 파종기들도 마늘의 생육의 특성을 고려하지 않고 종자의 배출량에 중점을 두어 마늘의 직립파종이 이루어지지 않아 우리나라 마늘생산량의 대부분을 차지하고 있고 직립 파종의 중요도가 큰 난지형 마늘의 파종에는 거의 사용할 수 없는 실정이다.

우리나라의 마늘 재배면적은 약 37,000ha로서 이로부터 생산된 마늘의 생산량은 394,000M/T(농업기계연감'99)으로 가격으로 환산하면 8,000억원에 이르고 있어 쌀, 고추와 더불어 농민들의 소득에 큰 비중을 차지하고 있는 작물이다. 또한 마늘은 우리나라의 식생활 관습면에서 중요한 조미채소로서 마늘의 1인당 소비량은 10kg 에 달하며 앞으로 더욱 증가할 것으로 예상되나 재배면적은 계속 감소 추세에 있으며, 우리나라의 마늘 생산성은 10a당 약 1,050Kg으로 중국의 1,299Kg 일본의 1200Kg보다 약간 떨어진다.

우리나라의 농가 호당 평균 마늘재배 면적은 약 0.3ha로 영세하다. 이와 같이 마늘재배면적이 영세한 것은 파종, 비료살포, 비닐피복 및 비닐뚫기, 쫑뽑기등의 관리작업, 수확작업등 노동 투하량이 많은 주요작업들이 인력에 의존하고 있기 때문에 마늘재배면적의 확대가 불가능하기 때문이며, 이에 따라 마늘의 국내가격은 국제가격의 2∼3배에 달한다.

따라서 마늘의 파종작업등 마늘 생산에서 노동소요량이 큰 작업을 기계화하여 국제경쟁력을 강화하지 않으면 마늘 재배의 존립이 위태로운 실정에 처하게 될 것이다. 또한, 마늘 파종기 개발을 위한 기초연구에서 종자의 파종자세는 마늘의 생육·수확량 및 상품성에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다.

수확된 마늘은, 정상 구의 출현 율이 난지형에서는 발근부를 수직으로 파종한 것은 100%, 지면에 45°경사지게 파종한 경우 85%, 수평으로 파종한 경우 39%이었다. 한지형의 경우 발근부를 수직으로 파종한 것은 100%, 45°경사지게 파종한 경우 73%, 수평으로 심은 것은 53%, 발근부를 거꾸로 45°경사지게 파종한 경우 17%, 발근부를 거꾸로 심은 것은 4%의 정상구가 수확되었다. 따라서 종자의 재식방향은 난ㆍ한지형 모두에 있어서 매우 중요한 것으로 보고 되고있다. 따라서, 마늘종구를 비스듬히 45°정도로 파종하고 있는 의성 지역을 제외한 우리나라 대부분의 마늘 재배 지역에서는 종자를 하나씩 수직으로 파종하고 있다.

농업기계화 연구소에서는 마늘 파종기를 개발하였는데, 이 파종기는 관리기 부착형과 트랙터 부착형의 두 타입으로 개발되었다. 마늘 종구의 배출장치는 체인 버킷식으로, 파종장치는 각 조당 2개의 호퍼가 회전하며 파종하는 방식으로 제작되었다.

배출 요인시험을 실시한 결과 버킷의 크기가30×27×6mm 경사각 50°일 때 우수하게 나타났다. 종자의 유도 상태는 유도 관의 경사가 완만할수록 마늘이 바로서는 비율이 높고 파종간격은 10∼11cm로 비교적 양호하나 파종과 동시에 마늘의 자세가 대부분 흐트러져 파종장치의 구조적 개선이 필요한 것으로 나타났다.

이 파종기는 마늘의 파종자세가 난지형에 비해 마늘 생육에 비교적 영향이 적은 한지형을 대상으로 하여 개발 되었으며, 우리나라 마늘재배의 주종을 이루고 있는 난지형의 파종에는 적합하지 않다.

일본의 Tottori 대학에서는 우리 나라의 마늘과 비슷한 교자(Baker's Garlic)의 파종기계 개발을 위한 기초 연구로서 토양의 수분함량이 구절기와 교자의 파종자세에 미치는 영향을 연구하기 위해 인공토조시스템에서 사토를 이용하여 시험을 수행하였다. 그러나 이 연구는 단지 기초연구로서 우리나라의 마늘재배 토양과는 다른 사토를 사용하였으므로 연구결과의 이용이 어렵다고 생각되며 결과도 크게 성공적이지 못하였다.

일본에서도 마늘 파종기의 연구는 아직 시작기 제작의 연구단계이며, 아직 실용화하기에는 많은 문제점이 있다.

미국의 중남부 캘리포니아지역에서는 마늘재배의 거의 모든 공정을 기계화하였으나, 이들이 사용하고 있는 파종기는 종구를 직립으로 파종하는 것이 아니라 일반 파종기 처럼 종자의 자세는 고려하지 않고 종자 배출장치로부터 단지 종구를 배출하여 파종하는 구조이며, 종자의 1립 파종률도 낮은 것으로 알려져 있다. 또한 경지면적의 차이, 토양의 상이성 등 여러 여건을 고려하였을 때 우리나라에 직접도입하기에는 많은 문제점이 있다.

국내의 몇몇 중소기업 및 농민들도 마늘 파종기의 개발에 관심을 갖고 마늘 파종기를 개발하고 있거나 개발하였으나 대부분의 파종기들이 직립파종에 적합한 메카니즘을 갖추고 있지 않을 뿐 아니라 1립 파종률에도 많은 문제점이 있어 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

마늘 파종에 있어서 전술한 문제점을 다시 한번 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종래의 마늘 파종은 대부분이 인력에 의하여 수행되고 있다. 이것은 마늘의 생육특성상 종구는 한알씩 직립으로 정밀하게 파종되어야 하나 기술적으로 농민들의 인력에 의한 파종의 정도를 능가할 만한 기계의 개발이 이루어져 있지 않는 문제점이 있었다.

또한, 미국에서 개발되어 사용되고 있는 마늘 파종기는 종자의 1립 파종률이 낮을 뿐 아니라 종자의 배출 자세를 제어하지 않아 직립파종이 불가능하다. 또한 재배규모의 차이, 토양의 상이성 등 여러 여건을 고려하였을 때 우리나라에 직접 도입하기에는 많은 문제점이 있었다.

국내의 연구소 및 몇몇 중소기업 등에서 개발하고 있거나 개발된 대부분의 마늘 파종기들은 정도의 차이는 있으나 직립파종에 적합한 메카니즘을 갖추고 있지 않을 뿐만 아니라 1립 파종률에도 많은 문제점이 있어 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은 마늘의 형상특성을 고려하여 마늘 인편을 직립자세로 하나씩 정렬하여 파종할 수 있는 파종기로 써, 마늘재배단계에서 가장 노동 투하량이 크면서도 기계화가 거의 되어 있지 않은 마늘 파종작업을 자동화한 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기를 제공하는 데 있다.

본 발명 다른 목적은 구조가 간단한 기계적인 메카니즘으로 이루어져 고장이 거의 없으며 고장시 수리가 편리한 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 조의 파종장치를 독립적으로 설계되어 각 조의 추가등 변경이 용이한 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기의 작동상태도,

도 3은 본 발명의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기를 도시한 측단면도,

도 4는 본 발명의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기의 연결링크수단부를 도시한 작동상태도,

도 5는 본 발명의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기를 도시한 종구분리장치부를 도시한 상태도,

도 6은 본 발명의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기의 작용상태도 및 회전체의 마능삽입홈의 다른 실시를 도시한 사용상태도,

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기를 도시한 사용상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 제1차 종구저장부 2 : 제2차 종구저장부

3 : 호퍼배출구 4 : 지지대

5 : 2중종구저장부 6 : 상하이동부재

7 : 연결축 8, 11 : 회전축

9 : 편심편 10 : 종구분리장치

12 : 홈 13 : 회전체

14 : 동력부 15 : 기어

17 : 종자배출장치 18 : 걸림봉

19 : 걸림돌기 20 : 지그

21 : 지그연결바 22 : 프레임

23 : 가이드홈 24 : 삼각형 지그

25 : 열림봉 26 : 제1차 자세교정부

27 : 링크 28,29 : 연결구

30 : 제2차 자세교정부 31 : 자세교정부

35 : 자세교정부 36 : 쟁기

40 : 본체부 41 : 종구

마늘은 재배 특성상 마늘의 종구가 한 개씩 2~5cm의 깊이로 일정하게 직립으로 파종되어야 하며, 파종간격은 지역에 따라 5~15cm, 거리는 15~20cm 이어야 한다. 본 발명에서는 상기의 문제점과 마늘의 재배특성을 고려해서 마늘의 종구를 하나씩 분리하여 45°이상 직립으로 일정한 간격과 거리 그리고 깊이로 파종할 수 있는 종자정렬형 정밀 마늘 파종기를 개발하였다.

상기와 같은 마늘 파종기를 개발하기 위해서는 기계측면의 연구뿐만 아니라마늘의 재배측면을 충분히 이해할 필요가 있다. 마늘의 재배 특성은 지역별로 많은 차이를 보이고 있다. 종구의 크기와 종류, 파종 및 비닐 피복의 유무 및 방법, 작휴의 형태 등은 지역에 따가 많은 차이점을 보이고 있다.

또한, 마늘의 품종은 크게 한지형과 난지형으로 나뉘며 한지형은 우리나라의 재래 마늘에 속하며, 난지형은 중국, 스페인 등지를 원산지로 하고 있다. 난지형의 주 재배지역은 무안, 남해 해남, 고흥 등지의 남쪽해안 지방이며 우리나라 전체 마늘 생산량의 70%이상의 생산량을 점하고 있다. 한지형은 단양, 의성, 삼척, 서산, 등지로 난지형 재배지역에 비해 북쪽이며 내륙에 속해 있다. 그러나 최근에는 서산 등지의 북쪽에서도 난지형의 재배가 점점 늘어나는 추세이다.

종자의 파종자세는 난ㆍ한지형 모두에 있어서 매우 중요한 것으로 보고 되고있으나, 우리나라 마늘 생산의 대부분을 차지하고 있는 난지형의 경우 더욱 중요하여 난지형 마늘 재배 농민들은 마늘 파종시 파종자세에 대하여 특히 많은 신경을 쓰고 있다. 따라서 마늘 파종기의 개발은 마늘 종구가 반드시 직립으로 파종될 수 있게 설계제작 되어야 한다.

또한, 마늘의 1립 파종률은 매우 중요하다. 마늘을 2립 이상 파종할 경우 마늘 종구의 손실로 인한 경제적인 손실 뿐 아니라 마늘의 품질의 저하를 초래 하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 마늘 파종시기의 토양의 물리적 특성, 파종과정 및 방법 등의 공정을 분석하여 종자정렬형 정밀 마늘 파종기의 개발을 위해 도출될 수 있는 문제점들을 모두 분석하여 마늘의 인편을 하나씩 분리하여 45°이상 직립으로1립씩 파종할 수 있는 종자정렬형 정밀 마늘 파종기를 개발하였다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 7에 도시한 본 발명의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기는 종자의 병목형상을 방지하도록 일정량을 배출하는 2중호퍼의 종구저장부(5)와; 상기 종구저장부 내부에 형성되어 상하방향으로 작동되어 종자배출장치(17)의 회전체(13)에 형성된 홈(12)에 1립식 공급하는 종구분리 장치부(10)와; 상기 종자 1립식 넣어 회전하여 이송배출되는 종자배출장치부(17)와; 상기 종자배출장치부의 회전축(11)과 종구분리장치(10)는 연동되도록 구성되고, 상기 종자배출장치부의 회전체에 의해 상하작동되는 연결링크수단부(31)와; 상기 링크조합에 의해 반대방향으로 작동되는 2단구조로 설치된 자세교정수단부(32)와; 상기 자세교정부의 끝단에 종구의 꼭지가 걸려 회전되어 뿌리부분이 밑으로 가도록 자세고정고리(35)가 형성되어 종구의 자세가 직립 파종되도록 구성된다.

먼저, 상기 2중호퍼부(5)는 파종할 종구를 담아두는 호퍼형상의 제1차종자저장부(1)와, 상기 종자저장부에 소량의 종구(41)가 배출되도록 호퍼배출구(3)가 내측에 위치하도록 장착된 병목방지 제2차종구저장부(2)로 구성되다.

상기 종구분리장치부(10)는 제2종자배출저장부(2) 내부에 장착되어 상하방향으로 작동되며 상향시에 소량의 종구를 담아 상부로 이동시키는 상하이동부재(6)와 상기 이동부재를 연결한 연결축(7)과 그 축을 상하방향을 이동하도록 편심편(8)이 구름마찰 되도록 접속한 회전축(8)으로 구성되어 종자배출장치 회전축(11)에 연결된 스프라켓(37)과 종구분리장치의 회전축에 장착된 스프라켓(38)과 체인(39)으로 연동되도록 구성된다.

상기 종자배출장치부(17)는 종구분리장치의 상하이동부재(6)가 소량의 종구를 담아 상향시 열리는 다수의 홈(12)이 형성된 회전체(13)가 1립식 공급받아 배출되도록 동력부(14)에 연결된 기어(15)와 회전축(11)과 연동되도록 구성된다.

상기 연결링크수단부(31)는 종자배출장치부(17)의 회전체(13)에 다수의 걸림봉(18)을 형성하여 걸림돌기(19)에 걸려 일축을 중심으로 회전되는 지그(20)와, 상기 지그의 일측에 장착된 지그연결바(21)와, 상기 지그연결바에 장착된 프레임(22)의 가이드홈(23)에 슬라이드 되는 삼각형지그(24)로 구성되어 개폐의 시기를 조절하도록 구성하였다.

상기 자세교정수단부(32)는 삼각형지그(24)의 양면에 구름마찰 되도록 장착된 열림봉(25)이 고정된 두 부분이 접혀다 펼지는 구조의 6각원추형 제1차 자세교정부(26)와, 상기 제1차 자세교정부의 양측면에 형성된 연결구(28)와 링크(27)로 연결되어 반대로 작동되도록 링크(27)로 연결구(29)로 연결된 제2차 자세교정부 (30)로 구성된다.

상기 자세교정고리(35)는 제1,2차 자세교정부(26,30)의 끝단에 마늘종구(40)가 거꾸로 올 때 종구의 꼭지부를 걸어 회전되도록 하여 종구의 뿌리부분이 밑으로 가게 유도하도록 구성된다.

상기 종자배출장치부(17)는 그 회전체에 형성된 홈이 가늘고 긴 형태의 마늘삽입홈(12)을 형성하거나, 둥글고 짧은 형태의 마늘삽입홈(12')을 형성한 특징이다.

본 발명의 다른 실시예의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기는 자세교정부(32)를 벌리거나 오므리는 수단은 상기 제1자세교정부의 양측에 고정된 두 개의 봉(25-1)에 탄원형의 회전판(42)과 그 일측에 형성된 스프라켓 (43)과 체인(44)으로 종구배출장치의 회전축 스프라켓(45)과 일정의 비율로 회전되도록 연결된 특징이 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기의 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 마늘 종구(41)를 정확하게 1립씩 파종하기 위해서는 마늘 종구가 담겨 있는 제1,2차 종구저장부(1,2)로부터 종자배출장치부(17)에 의해 종자를 1립씩 배출할 수 있어야하나 마늘 종구는 품종에 따라 형태와 크기가 다양하여 호퍼에서 배출장치로 이송되는 과정에서 서로 엉김현상이 발생하여 종구가 1립씩 배출되지 않는 경우가 발생되지 않도록 종구가 호퍼로부터 종자배출장치부(17)로 들어갈 때 병목 현상이 발생하여 서로 엉김으로서 종구가 잘 분리되지 않는 것을 방지하기 위해 호퍼를 2중으로 구성한 2중종구저장부로 형성하였다.

상기 2중종구저장부의 제1차 종구저장부(1)에는 파종할 마늘 종구를 담아두는 곳으로서 일반파종기의 호퍼에 해당된다. 2차 종구저장부(2)는 제1차 종구저장부로부터 이송된 마늘 종구를 10~15 개씩 임시로 보관함으로서 종구 배출시의 병목현상을 해소하고, 종구분리장치(10)의 상하부이동부재(6)가 상부로 이동할 때 4~5개의 종구만을 엉김 현상 없이 분리하여 종자 배출장치의 홈(12)에 1립씩 넣어주도록 작동된다. 또한, 1립씩 분리되어 종자배출장치부(17)의 홈(12)에 넣어진 종구들은 회전체(13)가 회전하면서 자세교정수단부(32)로 배출된다.

이때, 종자 배출장치의 홈도 마늘의 형태에 다양한 구조를 가질 수 있다.

다음, 자세교정수단부(32)는 마늘 종구의 형태와 크기는 품종과 작황에 따라 다양하므로 마늘 종구의 자세 교정을 확실히 하기 위해 자세교정 수단부(32)도 2중으로 구성된다. 상기 자세교정수단부(32)는 개폐형의 6각 원추모양으로 원추의 끝 부분에는 배출되어온 종구의 자세를 직립자세로 교정할 수 있는 자세교정고리(35)가 장착된다. 종자배출장치(17)로부터 제1차 자세교정부(26)로 직립으로 배출된 종구는 그대로 제2차 자세교정부(30)로 이송되어 거꾸로 배출된 종구는 직립자세로 교정되어 배출된다. 이때, 제1차 자세교정부(26)는 6각 원추의 각도가 45°로서 종구의 형태가 비교적 둥글고 큰 마늘 종구의 자세 교정에 적합하도록 원추의 각도로 형성되었다.

상기 제2차자세교정부(35)는 6각 원추의 각도가 40도로서 종구의 모양이 가늘고 길며 비교적 크기가 작아, 크고 둥근 종구에 적합하도록 설계된 1차 호퍼를 거꾸로 통과한 종구의 자세 교정에 적합하도록 설계되어 있다. 제1차 자세교정부 (26)와 2차 자세교정부(30)의 원추는 링크 조합에 의해 개폐시기가 반대로 되어있어 한쪽이 열리면 한쪽이 닫히도록 설계되어 있다. 제1차와 제2차 자세교정부 (26,30)를 통과한 마늘 종구는 거의 자세가 직립으로 교정된다.(미설명부호 쟁기는 36)

상기의 구성에 대한 설명은 하나를 실시예를 들어 설명하였으나 각 조의 파종장치는 2개씩 한조를 이루어 독립되게 설계가 가능하고 4개씩 한조를 이루어 설계가 가능하여 사용조건에 따라 조의 추가등 변경이 용이하며, 구조가 간단한 특징이 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마늘 인편의 직립 파종을 위한 종자 정렬형 정밀 파종기는 마늘의 인편을 하나씩 분리 정렬하여 일정한 거리와 간격 및 깊이로 45°이상 직립으로 파종할 수 있는 정밀 마늘 파종기로서 종래의 마늘 파종 문제를 획기적으로 해결한 효과가 있다. 또한 마늘 파종의 기계화가 이루어지지 않아 마늘 전체 재배 체계에서 인력의 부족으로 인해 그 동안 불가능했던 재배면적의 확대와 이에 따른 생산원가의 절감을 가져올 수 있어 국제 경쟁력을 제고할 수 있으며, 또한 그 동안 중국과의 마늘 수입문제로 농민들의 생산의욕을 저하시켰던 문제점도 생산 원가의 절감으로 인해 어느 정도 완화 할 수 있는 효과가 있다. 현재 마늘을 재배하고 있는 주요 국가는 한국, 중국, 스페인, 인도, 미국 등이며 미국을 제외한 대부분의 국가에서 마늘의 파종작업은 인력에 의존하고 있으나, 본 발명은 기계적인 메카니즘으로 고장이 없고 수리가 간단하며, 제조단가가 매우 저렴한 뛰어난 효고가 있으므로 농기계산업상 매우 유용한 고안인 것이다.