KR101742719B1 - 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 무게감지센서(load cell)를 통해 자동으로 측정된 건조 대상의 중량을 사용자가 요구하는 건조중량 또는 자동으로 설정된 건조중량에 따라 해당 건조중량에 도달하면 건조를 종료시키는 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 농산물 건조 장치 내에 구성되며 건조 대상의 하중을 감지하는 무게감지센서, 상기 농산물 건조 장치 내의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 농산물 건조 장치 내의 습도를 측정하는 습도센서; 사용자가 설정한 시간 간격 또는 기설정된 시간 간격으로 사용자 임의로 설정된 시간에 따른 상기 건조 대상의 중량 및 온도, 습도, 건조 중량 정보를 저장하는 저장부; 및 사용자가 입력한 목표 중량정보 또는 건조 전의 건조 대상의 중량 대비 건조 완료된 상태의 중량 정보를 감지하여 건조 중량에 도달한 것으로 판단되면 상기 건조 대상에 대한 건조를 종료하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되어 자동으로 측정된 건조 대상의 중량을 사용자가 요구하는 건조중량 또는 자동으로 설정된 건조중량에 따라 건조하고 건조하는 중에 건조 대상의 건조중량을 측정하여 건조중량에 도달하면 건조를 종료시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법{AGRICULTURAL PRODUCTS DRYER AND METHOD FOR USING MEASURING WEIGHT OF THE PRODUCTS}

본 발명은 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 무게감지센서(load cell)를 통해 자동으로 측정된 건조 대상의 중량을 사용자가 요구하는 건조중량 또는 자동으로 설정된 건조중량에 따라 해당 건조중량에 도달하면 건조를 종료시키는 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법에 관한 것이다.

수확된 농산물이나 수산물의 변질과 부패를 방지하기 위하여 가장 일반적인 방법은 건조 후 보관하는 것이다. 자연 건조를 주로 하였던 지난날에는 농어촌에서 기후의 영향으로 많은 피해를 감수하였다. 따라서 기후의 영향을 받지 않고 수확물을 건조하는 건조 장치의 필요성은 절실히 요구된다.

이와 같은 요구에 의해 제조된 일반적인 건조 장치는 버너에 의하여 가열된 공기를 송풍기를 통하여 순환함으로서 건조 대상을 건조하였으며, 공기의 온도와 건조시간을 사용자가 건조 대상의 상태를 육안으로 확인하면서 적당한 건조시기를 판단하여 스위치를 조작하는 방식이다. 이와 같은 종래의 건조 장치는 건조상태를 육안으로 확인하면서 판단하기 때문에 시간 낭비와 불편을 초래하였다. 이러한 불편을 해소하고자 타이머를 이용한 자동제어를 적용한 열풍건조 방식의 농산물 건조 장치가 개발되어 편리함을 제공하였다.

그럼에도 불구하고 현재의 농어촌에서는 다양한 농산물의 건조를 위해 보다 편리한 농산물 건조 장치의 개발이 절실하다. 농산물 건조 장치의 성능은 건조속도, 소요열량 및 건조후의 품질로 평가되는데 이러한 성능에 영향을 주는 인자는 건조공기의 온도와 습도, 송풍량, 농산물의 초기 함수율 등이며, 이들 성능인자가 상호작용하여 건조 장치의 효율에 지대한 영향을 미친다.

농산물 건조 장치 개발시 건조율과 에너지 소모율 등을 계산하기 위해서는 건조물의 중량을 시간대 별로 측정하여 최적의 건조상태를 유지하여야 하나 현재 시판되고 있는 농산물 건조 장치는 일정 시간에 도달하면 건조품질과 상관없이 건조를 완료하는 시스템으로 구성되어 있어 덜 말려지거나 또는 지나치게 말려져 농산물의 품질이 떨어지는 단점이 있다.

식품 속에 있는 수분을 증발시키기 위해서는 여기에 필요한 증발잠열을 외부로부터 공급해 주어야 하기 때문에 가열이 필요하다. 식품을 가열하는 방법은 일반적으로 가열한 공기를 건조하기 위한 식품에 접촉시키는 것이다.

또한, 수분은 공기와 접촉하는 식품의 표면에서 공기 속으로 이동되기 때문에 식품 내에 존재 하는 수분은 일단 표면으로 이동되며 이때 수분은 확산이동(diffusion movement) 방식을 따르는 경우와 식품조직의 미세한 구멍을 따라 이동하는 모세관이동(capillary movement)에 따라 이동한다.

식품의 건조는 열과 물질이 동시에 이동되는 현상이기 때문에 열전달과 물질이동의 원리들이 함께 적용된다. 따라서 건조속도(수분의 증발속도)는 열과 물질의 이동속도에 크게 의존하게 되므로 그 구동력(driving force)은 식품과 공기 사이의 온도 차이와 수분농도차(수증기 분압차)에 대체로 비례한다고 할 수 있다.

식품 속에 있던 수분이 식품의 표면에 도달하면 곧 건조공기와 접촉하면서 증발되어 공기 중으로 증발한다. 이때 건조공기는 식품의 수분을 흡수, 운반, 제거하는 역할을 한다. 따라서 식품 건조에 있어서 공기의 역할은 대단히 중요하며 건조는 공기의 성질(온도, 습도, 엔탈피 등)에 많은 영향을 받을 뿐만 아니라 식품 주위를 이동하는 주변 공기의 흐름상태에 따라서도 영향을 받는다. 또한 식품의 건조는 식품 속에 존재하는 수분의 상태, 건조 후에 일어나는 수분의 재흡수현상과 식품의 품질과도 밀접한 관계를 갖고 있다.

고추, 버섯, 인삼, 약초 등을 비롯하여 멸치, 김, 미역 등의 수산물에 이르기까지 광범위하게 건조할 수 있는 다목적 건조 장치를 곡물 건조 장치와 구별하여 농산물 건조 장치라 한다.

농산물 건조 장치는 건조 상자에 건조 대상을 넣은 후 버너, 전기히터 및 열교환기를 이용하여 간접적으로 가열된 열풍을 건조실 내부로 강제로 송풍시켜 열풍이 건조 대상을 통과한 후 제습을 위하여 재순환시켜 건조하는 인공건조방식으로 건조 장치를 이용한 건조가 천일건조에 비해 상품성 가치가 높은 건조 농산물을 만들 수 있는 장점이 있다.

농산물 건조 장치는 크기에 따라 창고형 농산물 건조 장치와 선반형 농산물 건조 장치로 구분된다.

창고형 농산물 건조 장치의 특징은 생산회사에 따른 특징을 가지고 있으나 대체로 농산물을 건조하고 비수기에는 저장을 위한 창고로도 사용할 수 있다는 특성이 있다.

선반식 건조 장치는 건조상자가 선반에 정치되어 있는 정치식 건조 장치와 건조상자가 순환하는 선반 순환식 건조 장치로 구분된다. 정치식 건조 장치는 현재 가장 많이 보급되어 있는 농산물 건조 장치로 건조상자에 건조 대상을 담아 선반위에 놓고 건조가 끝날 때 까지 건조할 수 있도록 된 건조 장치이며 열풍 공급방법에 따라 밑바람식과 옆바람식으로 구분될 수 있다. 밑바람식은 열풍을 아래에서 공급하여 상하층간의 불균일 건조가 발생하여 건조 도중에 건조상자의 위치를 교체해야 하지만 옆바람식은 열풍을 덕트를 이용하여 건조상자의 측면으로 보내어 건조하는 방식으로 건조도중 건조상자를 교체 할 필요가 없다.

순환식 건조 장치는 정치식 건조 장치로 건조할 경우 상하층간의 불균형 건조가 발생하는 것을 방지하며, 정치식 건조 장치로 건조하는 경우 건조도중 1∼2회 건조상자를 상하로 교환하는 불편함을 개선하기 위해 건조 중에 건조상자를 순환시킬 수 있는 구조로 된 건조 장치이다.

도 1은 일반적인 선반식 건조 장치의 구조를 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 선반식 건조 장치는 열풍 발생부(10), 건조부(20) 및 제어부(30)로 구성되어 있다. 열풍 발생부(10)는 건조에 필요한 열풍을 발생시키는 부분으로 버너, 송풍기, 열교환기로 구성되어 있다. 연료를 버너에서 연소시켜 발생된 열을 열교환기에서 송풍기로 불어 넣은 공기를 가열시켜 건조부(20)로 보내는 역할을 하고 있다. 건조부는 건조상자를 넣을 수 있도록 하여 건조 대상을 건조시키는 부분으로 선반 형태로 구성되어 있다. 제어부(30)는 건조온도를 설정하여 건조공기의 온도를 조절하여 버너의 작동을 제어하거나 건조실 내부의 습기배출을 위하여 공기배출부를 열고 닫는 동작을 제어한다. 또 각종 램프를 설치하여 건조 장치의 작동 유무 및 건조 장치의 이상 유무를 표시할 수 있다.

일반적으로, 농산물 건조 장치는 농산물의 종류 및 매뉴얼에 따라 건조 시간을 사용자가 타이머를 이용하여 설정하면 설정된 시간동안 건조하거나, 또는 육안으로 건조 정도를 확인하여 사용자가 농산물 건조 장치의 작동을 중지시키는 등의 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 건조율이 부족하거나 또는 지나치게 건조되는 등의 문제점이 있다.

또한, 종래의 농산물 건조 장치는 건조 대상에 따라 시간을 선택하여 건조를 완료하는 시스템으로 구성되어 있어 건조 중량과 상관없이 시간에 의해 건조 장치가 작동하므로 불필요한 에너지 소모가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 시간에 의한 건조 대상에 대한 건조는 열풍의 강도 및 열풍의 조절에 따라 시간이 변동이 발생할 수 있으며, 습도와 같은 외부적인 요인에 의해 건조 시간에 변동이 발생할 수 있으므로 실험에 의한 건조 시간을 적용한다고 하여도 건조가 덜 되거나, 건조가 초과하여 진행되는 경우가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 무게감지센서를 통해 자동으로 측정된 건조 대상의 중량을 사용자가 요구하는 건조중량 또는 자동으로 설정된 건조중량에 따라 건조하고 건조하는 중에 건조 대상의 건조중량을 측정하여 건조중량에 도달하면 건조를 종료시키는 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 수동모드인 경우 시간 및 무게 중 사용자가 선택한 모드에 대응하여 건조 대상을 시간 및 건조 중량에 부합하도록 건조하고, 자동 모드인 경우 건조 대상에 따라 적합한 무게가 될 때까지 건조를 진행하여 최적의 건조를 진행하고 전기를 절약할 수 있는 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 각 건조 대상 별로 건조 완료 중량을 표준화하고 동일 사용온도에서 건조완료시간이 서로 다른 여러 종류의 재료를 동시에 건조할 수 있는 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치는,

상기 농산물 건조 장치 내에 구성되며 건조 대상의 하중을 감지하는 무게감지센서; 상기 농산물 건조 장치 내의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 농산물 건조 장치 내의 습도를 측정하는 습도센서; 사용자가 설정한 시간 간격 또는 기설정된 시간 간격으로 사용자 임의로 설정된 시간에 따른 상기 건조 대상의 중량 및 온도, 습도, 건조 중량 정보를 저장하는 저장부; 및 사용자가 입력한 목표 중량정보 또는 건조 전의 건조 대상의 중량 대비 건조 완료된 상태의 중량 정보를 감지하여 건조 중량에 도달한 것으로 판단되면 상기 건조 대상에 대한 건조를 종료하도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것이다.

제어부는, 상기 사용자가 목표 시간을 입력한 것으로 판단되면, 상기 목표 시간에 도달하는 경우 상기 건조 대상에 대한 건조를 종료하도록 제어하는 것이다.

상기 무게감지센서가 측정한 중량이 목표 건조 중량 값에 도달한 것으로 판단되면, 건조 완료 상태를 사용자에게 알리는 알람부를 더 포함하는 것이다.

온도표시, 설정 시간 및 남은 시간 표시, 송풍기 가동 표시, 히터 가동 표시 및 알람 중 적어도 어느 하나를 표시하는 것인 표시부를 더 포함하는 것이다.

무게감지센서는, 적어도 하나의 스트레인 게이지를 금속 탄성체에 접착하고 그 탄성체에 하중을 가했을 때 탄성체의 변형률을 스트레인 게이지의 저항값의 변화로서 가해진 하중의 크기에 비례한 전기적 출력신호를 얻도록 구성하며 상기 전기적 출력신호는 휘트스톤 브릿지를 이용하여 변환하는 것을 특징으로 하는 것이다.

무게감지센서는, 상기 2개 이상의 이상의 스트레인 게이지를 이용하여 구현하는 경우 출력되는 신호를 하나의 가변저항을 통해 하나의 신호로 만들어 중량 오차를 없애는 서밍박스를 더 포함하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 중량 측정을 이용한 농산물 건조 방법은, 사용자로부터의 입력에 따라 자동모드와 수동모드로 구분하는 단계; 상기 구분하는 단계에서의 사용자의 입력에 따라 자동모드인 경우, 상기 건조 대상을 건조 대상 선택 테이블이 표시하는 중량비에 따라 건조하는 단계; 상기 건조 대상이 상기 건조 대상 선택 테이블이 표시하는 중량비에 도달한 것으로 판단되면 건조를 종료하는 단계; 상기 구분하는 단계에서의 사용자의 입력에 따라 수동모드인 경우, 상기 사용자가 입력한 건조 중량에 따라 건조하는 단계; 및 상기 사용자가 입력한 건조 중량에 도달한 것으로 판단되면 건조를 종료하는 단계를 포함하여 구성되는 것이다.

수동모드인 경우, 상기 사용자가 입력한 정보가 목표 시간인 것으로 판단되면, 상기 사용자가 입력한 목표 시간에 따라 건조하는 단계; 및 상기 사용자가 입력한 목표 시간에 도달한 것으로 판단되면 건조를 종료하는 단계를 더 포함하는 것이다.

건조를 종료하는 단계는, 상기 장치의 전원은 유지하고 가열된 공기를 송풍시키는 것을 중지하는 것 및 상기 전원을 끄는 것 중 어느 하나인 것이다.

본 발명에 따른 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법은 무게감지센서를 통해 자동으로 측정된 건조 대상의 중량을 사용자가 요구하는 건조중량 또는 자동으로 설정된 건조중량에 따라 건조하고 건조하는 중에 건조 대상의 건조중량을 측정하여 건조중량에 도달하면 건조를 종료시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법은 수동모드인 경우 시간 및 무게 중 사용자가 선택한 모드에 대응하여 건조 대상을 시간 및 건조 중량에 부합하도록 건조하고, 자동 모드인 경우 건조 대상에 따라 적합한 무게가 될 때까지 건조를 진행하여 최적의 건조를 진행하고 전기를 절약할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치 및 방법은 각 건조 대상 별로 건조 완료 중량을 표준화 하고 동일 사용온도에서 건조 완료 시간이 서로 다른 여러 종류의 재료를 동시에 건조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 선반식 건조 장치의 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 중량 측정을 이용하여 농산물 건조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 4는 농산물 건조 장치를 턴온시킨 이후에 농산물 건조 장치의 표시부를 통해 보여지는 사용자의 입력을 대기하는 상태를 나타낸 도면.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따라 목표 중량이 입력되면 입력된목표 중량에 도달할 때까지 건조하는 과정에 따른 표시부의 화면구성을 표시한 도면.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일실시예에 따라 농산물 건조 장치 내부의 건조중량, 온도 및 습도 정보를 저장하는 시간 간격 설정하는 과정을 표시한 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따라 당근을 건조한 실험 결과를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명은 무게감지센서(Road Cell)(110), 온도센서(120), 습도센서(130), A/D컨버터(112), 입력부(150), 저장부(180), 알람부(170), 표시부(160) 및 제어부(140)로 구성된다.

상기 무게감지센서(110)는 선반의 하부에 적어도 1개의 스트레인 게이지와 이를 연결하는 휘트스톤 브릿지를 연결하여 무게감지센서(110)를 구성한다. 무게감지센서(110)는 선반과 선반에 올려진 건조 대상의 하중을 함께 감지한다. 또는 설정에 따라서는 선반의 무게를 영점으로 설정하여 선반에 올려진 건조 대상의 하중만을 감지할 수 있다. 여기서는 선반의 무게는 영점을 설정하여 건조 대상의 무게만을 표시하는 경우에 대해서 설명하기로 한다.

무게감지센서(110)는 하중을 가하면 그 크기에 비례하여 전기적 출력이 발생되는 힘-변환기의 총칭으로 스트레인 게이지를 이용하여 구현한다. 따라서 스트레인 게이지를 금속 탄성체에 접착하고 그 탄성체에 하중을 가했을 때 탄성체의 변형률을 스트레인 게이지의 저항값의 변화값은 가해진 하중의 크기에 비례한다. 따라서, 스트레인 게이지를 이용해 건조 대상의 하중을 실시간으로 측정할 수 있다. 예컨대, 제작된 농산물 건조 장치(100)의 건조상자를 고정하는 선반의 중심 또는 네 모서리 중에 건조상자의 하중을 측정하기 위한 적어도 1개의 무게감지센서(110)를 설치한다. 바람직하게는 정확한 측정을 위하여 네 모서리에 4개의 스트레인 게이지를 설치하여 구현한다.

무게감지센서(110)는 인장과 압축이 발생하는 1개 ∼ 4개의 스트레인 게이지를 휘트스톤 브리지의 형태로 결선하고, 각 접합점에 영점보상, 온도보상 및 영률 보상용 저항을 부가하여 구성하며, 방습 및 기밀을 유지할 수 있는 구조로 제작한다. 대부분의 무게감지센서(110)는 초기저항이 350Ω인 스트레인 게이지가 많이 사용되고 있고, 정밀도는 1/1000∼1/5000 정도이고 휘트스톤 브리지의 인가전압 1V에 대하여 최대하중에서 1∼5㎷ 정도의 감도를 나타낸다.

한편, 무게감지센서(110)를 2개 이상의 스트레인 게이지를 이용하여 구현하는 경우에는 서밍박스(Summing Box)를 이용하여 오차를 감소시킬 수 있다. 서밍박스는 각각의 스트레인 게이지에서 출력되는 신호가 다를 수 있으므로 가변저항을 통해 하나의 신호로 만들어 중량 오차를 없앨 수 있다.

온도센서(120)는 농산물 건조 장치(100) 내의 온도를 측정한다. 온도센서(120)는 열전대(TC: Thermocouple), 측온 저항체(RTD:Resistance Temperature Detector) 또는 서미스터(Thermistor) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

습도센서(130)는 농산물 건조 장치(100) 내의 습도를 측정한다. 습도센서(130)는 열전도식(서미스터식)과 금속산화물 세라믹계의 센서 중 어느 하나를 이용하여 구현할 수 있다.

저장부(180)는 사용자가 설정한 시간 간격 또는 기설정된 시간 간격으로 사용자 임의로 설정된 시간에 따른 선반 및 선반에 올려진 건조 대상의 중량 및 온도, 습도(data logging, 상기 건조 대상의 중량, 온도 습도를 데이터 로깅으로 통칭함)를 사용자가 설정한 시간 간격으로 자동으로 저장하며, 데이터 로깅은 건조전의 건조 대상의 중량 대비 건조 완료된 건조 대상의 상태의 중량정보를 포함한다. 표 1은 각각 200g의 당근, 토마토, 호박 및 생강 등의 건조 대상에 대한 목표 건조중량 및 건조시간을 나타낸 표이다.

종류	목표 건조중량(g)	건조완료 시간(분)
당근	31	328
토마토	78	372
호박	57	245
생강	24	398

제어부(140)는 내부 구동되는 클럭에 의해 구동되며, 내부 클럭에 의해 타이머를 구동할 수 있다. 제어부(140)는 선반 또는 건조상자의 중량과 농산물 건조 장치(100) 내에서 측정된 데이터 로깅을 기설정된 시간 간격으로 측정하여 저장하며, 저장부(180)에 저장된 각 건조 대상에 대한 정보에 따라 자동모드로 건조하는 것을 제어한다. 예컨대, 제어부(140)는 건조 전의 건조 대상의 중량 대비 건조 완료된 상태의 중량 정보(중량비 정보로 약칭함)에 따라 해당 중량에 도달하면 건조를 종료하도록 제어한다.

예컨대, 건조 대상이 당근인 경우면, 저장부(180)에 저장된 건조 대상에 따른 중량비 정보를 참조하고 건조 중의 건조 대상에 대한 중량을 측정한 정보를 무게감지센서(110)로부터 기설정된 일정한 시간 간격으로 수신 받아 최초 중량의 15.5%의 중량이 되는 것으로 판단되면 당근에 대한 건조를 자동으로 종료시킨다. 또는 사용자에 의해 수동모드 입력된 경우면, 대응하여 사용자로 하여금 목표 중량 또는 목표 시간 중 어느 하나를 입력하도록 대기하고 목표 시간 또는 목표 중량이 입력되면, 해당 목표 시간에 도달하거나, 목표 중량에 도달하면 건조를 자동으로 중지시키도록 제어한다.

제어부(140)는 무게감지센서(110)에서 측정된 중량이 목표 건조 중량 값에 도달하면, 건조 완료 상태를 사용자에게 알람부(170) 또는 표시부(160)를 통해 알린다. 예컨대, 알람부(170)를 통해 알람음을 출력하고 표시부(160)를 통해 깜박거림을 통해 알리도록 구현할 수 있다.

A/D컨버터(112)는 중량감지센서(100), 온도센서(120) 및 습도센서(130)에서 측정한 내용을 제어부(140)에서 인지 가능한 디지털 신호로 변환한다. A/D컨버터(112)는 무게감지센서(110)의 전압을 받아 이를 중량에 대응하는 숫자로 변환한다. 또한, 온도센서(120) 및 습도센서(130)에서 수신된 아날로그 정보를 디지털 정보로 변환한다.

표시부(160)는 온도표시, 설정 시간 및 남은 시간 표시, 송풍기 가동 표시, 히터 가동 표시 및 알람을 표시한다. 한편 표시부(160)는 터치스크린으로 구성되어 입력부로서의 기능을 수행할 수 있다.

입력부(150)는 농산물 건조 장치(100)의 전원을 켜고 끌 수 있는 전원버튼(100), 설정시간 버튼(100) 및 설정온도 버튼 및 자동모드 버튼 등을 포함한다. 한편, 전술한 표시부(160)를 터치패드로 구성하였으므로 표시부(160)도 입력부로서의 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 후술하는 GUI(Graphic User Interface) 입력창을 표시부에 표시하고 이를 사용자가 입력하면 사용자가 입력한 정보에 따라 제어하도록 할 수 있다. 표시부(160)가 입력부(150)의 기능을 수행하는 부분에 대해서는 후술하는 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

알람부(170)는 설정된 시간이 완료되거나 또는 자동 모드에 의해 건조가 완료되면 이를 사용자에게 벨소리 및 멜로디 등의 알람음으로 알릴 수 있다. 또는 알람부(170)는 깜박거리는 LED를 이용하여 건조가 완료되었음을 알릴 수도 있다. 사용자는 알람음과 LED 중 적어도 어느 하나를 이용하여 알람을 표시하도록 설정할 수 있다. 바람직하게는 알람음과 LED가 깜박이는 것이 동시에 출력되도록 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 중량 측정을 이용하여 농산물 건조하는 과정을 나타낸 순서도이다. 도 3을 참조하면, S302단계에서 농산물 건조 장치(100)를 턴온(turn on)시킨다. S304단계에서 사용자의 입력을 대기한다.

도 4는 농산물 건조 장치(100)를 턴온시킨 이후에 농산물 건조 장치의 표시부(160)를 통해 보여지는 사용자의 입력을 대기하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 사용자 대기화면에서 ①은 현재 일자 및 시간을 표시하는 부분이다. ②는 데이터 로깅(Data Logging)시간을 표시한 부분이다. 데이터 로깅(Data Logging)시간은 농산물 건조 시간을 표시하는 부분으로 최초 설정된 시간이 감소되면서 0이 되면 건조 과정이 종료됨을 의미한다. ③은 농산물 건조 장치(100)중 무게감지센서(110)에서 감지한 중량을 표시하는 부분이다. ④는 농산물 건조 장치(100)의 내부 온도를 표시하는 부분이다. ⑤는 농산물 건조 장치(100)의 내부 습도를 표시하는 부분이다. ⑥은 목표 값을 설정하는 부분이다. 목표값 설정은 수동으로 건조 대상의 중량 또는 시간을 입력할 수 있다. 예컨대, 중량을 입력하는 경우에는 입력된 중량값에 도달하면 건조를 종료하도록 설정하고, 시간을 입력하는 경우에는 입력된 시간이 경과하면 건조를 종료하도록 설정된다. ⑦은 기능 메뉴를 표시하는 부분이다. 메뉴에는 자동모드와 수동모드가 있으며, 자동모드로 설정하는 경우에는 해당 건조 대상을 입력하면 해당 건조 대상을 건조하면서 해당 건조 대상의 중량이 건조가 완료된 것으로 판단되는 중량에 도달하면 건조를 종료한다. ⑧은 농산물 건조를 시작하는 로깅 스타트키(Logging Start Key)를 나타낸다.

S306단계에서 판단하여 사용자로부터 자동모드로 건조 대상에 대한 건조를 수행하는 명령이 입력되었는 지의 여부를 판단한다. 자동 모드로 동작하라는 명령이 입력된 것으로 판단되면(S306단계, Y), 건조 대상 선택 테이블을 표시한다(S308단계).

건조 대상 선택 테이블은 건조를 실험한 결과 최적으로 건조된 건조 대상의 중량 비율 대 건조 전의 건조 대상의 중량비를 나타낸 표로서 표 1과 유사한 형태를 갖는다. 예컨대, 표 1에서와 같이 당근의 중량비는 15.5%이다. 건조 대상 선택 테이블이 표시하는 중량비는 저장부(180)에 저장되어 있으며, 중량비의 표시는 실험에 의한 결과이므로 추가적으로 실험이 진행되어 새로운 항목이 추가되는 경우 새로이 실험된 건조 대상 항목을 추가하여 업데이트될 수 있다.

사용자가 건조 대상을 선택하는 것을 대기한다(S310단계). 그러나, 건조 대상 선택 테이블에 해당 건조 대상이 없는 경우에는 사용자는 취소 버튼을 클릭하여 수동모드(중량모드, 타이머모드)로 진행할 수도 있다.

S312단계에서 제어부(140)는 무게감지센서(110)로부터 기설정된 일정한 간격으로 건조 대상의 중량에 대한 정보를 수신하여 선택된 건조 대상에 대응하는 건조 질량에 도달할 때까지 건조를 진행한다. 일정시간은 0.1 초 내지 1분일 수 있으며, 바람직하게는 1초이다.

도 5a 내지 도 5d는 본발명의 일실시예에 따라 목표 중량이 입력되면 입력된목표 중량에 도달할 때까지 건조하는 과정에 따른 표시부의 화면구성을 표시한 도면이다. 도면을 참조하면, 도 5a와 같이 현재의 건조 대상의 중량이 표시된다. 도 5b에 도시된 바와 같이 좌측에 현재 건조 대상의 중량이 표시되고, 목표 중량을 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 터치패드 형식의 표시부(160)를 통해 목표 중량 부분을 터치하면, 도 5c와 같은 숫자패드 입력창이 표시되고 입력창을 통해 목표 중량을 입력한다. 입력된 목표 중량에 도달하면, 도 5d와 같은 창이 표시되고, 건조를 종료한다.

S314단계에서 건조를 종료한다. 건조의 종료는 대기모드로의 진입으로 장치의 전원은 유지하되 히터로부터 가열된 공기를 송풍시키는 것을 중지하는 것일 수 있으며, 또는 전원을 완전히 차단하는 것일 수 있다.

자동 모드로 동작하라는 명령이 입력되지 않은 경우면(S306단계, N), 중량모드로 진행할 것인지를 판단한다(S316단계). 중량모드로 동작하라는 명령이 입력된 것으로 판단되면(S316단계, Y), 현재 로드시킨 건조 대상의 중량을 표시하고 사용자로부터의 목표 중량을 입력 대기한다(S318단계). S320단계에서 제어부(140)는 무게감지센서(110)로부터 기설정된 일정한 시간 간격으로 건조 대상의 중량에 대한 정보를 수신하여 입력된 건조 질량에 도달할 때까지 건조를 진행한다. 건조가 완료되어 목표 중량에 도달하면 S314단계로 진행하여 건조를 종료한다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일실시예에 따라 농산물 건조 장치 내부의 건조중량, 온도, 습도 정보를 저장하는 시간 간격 설정하는 과정을 표시한 도면이다. 도 6a에서와 같이 'LOG SET'버튼을 클릭하면, 도 6b와 같은 데이터 로깅의 시간 간격을 설정하는 화면이 표시된다. 시간 간격 설정(분)을 클릭하면, 도 6c와 같은 숫자패드 입력창이 표시되고 입력창을 시간 간격을 입력한다. 도 6d와 같이'Log Start'버튼을 클릭하면 사용자가 설정한 기설정된 일정한 시간 간격으로 데이터 로깅이 저장된다.

표 1에서와 같이 사용자가 입력부(150)를 통해 건조 대상으로 당근을 선택한 후, 자동모드를 선택하면, 최초중량의 15.5%의 중량으로 감소되는 시점(5시간 28분)에 건조를 완료하게 되며, 건조가 완료된 이후에는 농산물 건조 장치(100)는 당근에 대한 건조를 종료한다. 마찬가지로 사용자가 입력부(150)를 통해 건조 대상으로 토마토를 선택한 후, 자동모드를 선택하면, 최초중량의 39%의 중량으로 감소되는 시점(6시간 12분)에 건조를 완료하게 되며, 건조가 완료된 이후에는 농산물 건조 장치(100)는 당근에 대한 건조를 종료한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 당근을 건조한 실험을 나타낸 도면이다. 도 7a는 건조실험을 위해 동일 날짜 및 장소에서 당근을 구입하여 세척 후 물기를 제거하고 채칼을 사용하여 일정한 굵기로 채썬 당근 200g을 농산물 건조 장치에 배치한 도면이다. 이때 선반의 무게는 영점 조정을 이용하여 제외시켰다. 도 7b는 건조온도 40℃에서 7시간 동안 본 발명의 장치를 이용하여 중량비를 15.5%로 설정한 후의 건조결과를 나타낸 도면이다. 건조 결과 31g의 건조된 당근이 획득되었으며, 적절하게 건조된 상태임을 확인할 수 있다.

농산물 건조 장치 개발시 건조율과 에너지 소모율등을 계산하기 위해서는 농산물 건조 장치의 문을 개폐하여 건조물의 중량을 시간대 별로 측정 하여야 한다. 이때 건조 장치 내의 온도가 외기에 노출되어 건조 사이클이 교란되어 효율적인 건조 장치 설계 및 개발이 곤란하다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해소하기 위해 건조 장치의 문을 개폐하지 않고 농산물 건조 장치 내부의 농산물 중량 및 온도, 습도 데이터를 자동으로 저장할 수 있는 자동건조 시스템을 개발하였다.

당근 200g을 본 연구에서 개발된 자동건조 시스템을 활용하여 건조가 완료되는 시간 동안 농산물 건조 장치의 문을 개폐하지 않고 일정한 시간 간격으로 건조 장치 내부의 온도 및 습도, 당근의 중량을 자동으로 측정하는 자동계측 방법으로 측정한 결과 당근의 중량은 평균 76.4g, 건조 장치 내부 온도는 평균 40.1℃, 습도는 평균 30.6%를 나타내었다. 또한 당근 200g을 기존의 수동건조 장치를 이용하여 건조하였다. 수동건조 장치에서 건조 완료 시간동안 일정한 시간 간격으로 건조 중량을 측정하기 위해 건조 장치의 문을 개폐하여 측정한 결과 당근의 중량은 평균 83.2g, 건조 장치 내부 온도는 평균 39.0℃, 습도는 평균 35.5%를 나타내었다. 시판중인 기존 농산물 건조 장치에서 제시한 각 재료의 건조완료 시간과 본 연구에서 개발된 자동건조 시스템을 이용한 건조 완료 시간을 비교하여 본 결과 기존의 농산물 건조 장치 보다 당근 92분, 토마토 48분, 호박 55분, 생강 82분이 단축되었고, 소비전략량도 당근 641[Wh], 토마토 334[Wh], 호박 383[Wh], 생강 571[Wh] 적게 나타났다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변형을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하였다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

110 : 무게감지센서 112 : A/D컨버터
120 : 온도센서 130 : 습도센서
140 : 제어부 150 : 입력부
160 : 표시부 170 : 알람부
180 : 저장부

Claims (9)

1. 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치에 있어서,
   상기 농산물 건조 장치 내에 구성되며 건조 대상의 하중을 감지하는 무게감지센서;
   상기 농산물 건조 장치 내의 온도를 측정하는 온도센서;
   상기 농산물 건조 장치 내의 습도를 측정하는 습도센서;
   사용자가 설정한 시간 간격 또는 기설정된 시간 간격으로 사용자 임의로 설정된 시간에 따른 상기 건조 대상의 중량 및 온도, 습도, 건조 중량 정보를 저장하는 저장부;
   사용자가 입력한 목표 중량정보 또는 건조 전의 건조 대상의 중량 대비 건조 완료된 상태의 중량 정보를 감지하여 건조 중량에 도달한 것으로 판단되면 상기 건조 대상에 대한 건조를 종료하도록 제어하는 제어부;
   상기 무게감지센서는,
   적어도 하나의 스트레인 게이지를 금속 탄성체에 접착하고 그 탄성체에 하중을 가했을 때 탄성체의 변형률을 스트레인 게이지의 저항값의 변화로서 가해진 하중의 크기에 비례한 전기적 출력신호를 얻도록 구성하며 상기 전기적 출력신호는 휘트스톤 브릿지를 이용하여 변환;
   상기 제어부는,
   상기 사용자가 목표 시간을 입력한 것으로 판단되면, 상기 목표 시간에 도달하는 경우 상기 건조 대상에 대한 건조를 종료하도록 제어부;
   상기 무게감지센서가 측정한 중량이 목표 건조 중량 값에 도달한 것으로 판단되면, 건조 완료 상태를 사용자에게 알리는 알람부;
   온도표시, 설정 시간 및 남은 시간 표시, 송풍기 가동 표시, 히터 가동 표시 및 알람 중 적어도 어느 하나를 표시하는 것인 표시부;
   상기 무게감지센서는,
   상기 2개 이상의 이상의 스트레인 게이지를 이용하여 구현하는 경우 출력되는 신호를 하나의 가변저항을 통해 하나의 신호로 만들어 중량 오차를 없애는 서밍박스를 더 포함하는 것인 중량 측정을 이용한 농산물 건조 장치.
   
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3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 중량 측정을 이용한 농산물 건조 방법에 있어서,
   사용자로부터의 입력에 따라 자동모드와 수동모드로 구분하는 단계;
   상기 구분하는 단계에서의 사용자의 입력에 따라 자동모드인 경우, 건조 대상을 건조 대상 선택 테이블이 표시하는 중량비에 따라 건조하는 단계;
   상기 건조 대상이 상기 건조 대상 선택 테이블이 표시하는 중량비에 도달한 것으로 판단되면 건조를 종료하는 단계;
   상기 구분하는 단계에서의 사용자의 입력에 따라 수동모드인 경우, 상기 사용자가 입력한 건조 중량에 따라 건조하는 단계; 및
   상기 사용자가 입력한 건조 중량에 도달한 것으로 판단되면 건조를 종료하는 단계;
   상기 수동모드인 경우,
   상기 사용자가 입력한 정보가 목표 시간이 것으로 판단되면, 상기 사용자가 입력한 목표 시간에 따라 건조하는 단계;
   상기 사용자가 입력한 목표 시간에 도달한 것으로 판단되면 건조를 종료하는 단계;
   상기 건조를 종료하는 단계는,
   건조 장치의 전원은 유지하고 가열된 공기를 송풍시키는 것을 중지하는 것 및 상기 전원을 끄는 것 중 어느 하나인 것인 중량 측정을 이용한 농산물 건조 방법.
   
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9. 삭제

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