콤바인

3. 구조 및 작동 원리

콤바인은 회전하는 탈곡 드럼(실린더)과 오목판을 사용하여 볏짚에서 곡물과 겉껍질을 분리한다. 탈곡 드럼에는 홈이 있는 강철 막대(라스프 바)가 볼트로 고정되어 있으며, 이 라스프 바가 오목판에 작용하여 탈곡이 이루어진다.^[20] 곡물, 겉껍질, 작은 파편은 오목판 아래로 떨어지지만, 볏짚은 "짚 떨이"로 운반된다. 드럼 속도와 드럼-오목판 간 거리는 최적의 분리 및 출력을 위해 정밀하게 조절 가능하다. 보리 작물에서 까락을 제거하기 위해 수동 작동 "까락 제거판"이 오목판에 장착되어 추가적인 마찰을 제공한다. 1차 분리 후, 깨끗한 곡물은 오목판을 통과하여 체와 체반이 있는 슈로 떨어진다.

• 일반형(Conventional) 콤바인: 탈곡 실린더와 오목판을 사용하며, 보리의 까락 제거를 위한 까락 제거판이 있다.^[25]
• 로터리(Rotary) 콤바인: 1975년 스페리 뉴 홀랜드 TR70 출시 이후, 인터내셔널 하베스터의 액시얼-플로우(1977년), 글리너 N6(1979년) 등이 출시되었다. 로터리 콤바인은 곡물 손상이 적고 처리 능력이 높지만, 전력 요구량이 많고 짚을 과도하게 분쇄한다.
• 자탈형 콤바인: 일본에서 개발되었으며, 벼와 같이 이삭 끝부분만 탈곡한다. 1962년부터 일본 정부 주도로 콤바인이 도입되었으나, 대형 일반형 콤바인은 일본 논에 부적합했다.^[26] 자탈형 콤바인이 벼 수확에 적합하여 널리 보급되었으며, 2006년 기준 일본 내 출하 대수는 일반형 콤바인보다 훨씬 많다.^[27][28]

3. 1. 구성 요소

3. 2. 작동 과정

기계 및 컴퓨터 제어 기술이 크게 발전했음에도 불구하고 콤바인 수확기의 기본 작동 방식은 발명된 이후 거의 변하지 않았다.

1975년에 스페리-뉴홀랜드 TR70 트윈 로터 콤바인이 출시된 이후 대부분의 제조업체는 기존 실린더 대신 로터가 있는 콤바인을 출시했다. 그러나 현재 제조업체는 로터 라인업과 함께 기존 모델로 시장에 복귀했다. 로터는 러브 바와 유사한 판이 있는 길고 세로로 장착된 회전 실린더이다(위에서 언급한 글리너 로터 제외).

보통 두 개의 체가 있으며, 하나는 다른 하나 위에 있다. 체는 기본적으로 여러 줄의 "손가락"이 서로 비교적 가깝게 배치된 금속 프레임이다. 손가락의 각도는 조절 가능하여 간격을 변경하고 통과하는 재료의 크기를 제어할 수 있다. 상단은 하단보다 간격이 더 넓게 설정되어 점진적인 세척 작용을 허용한다. 오목판 간격, 팬 속도 및 체 크기를 설정하는 것은 작물이 제대로 탈곡되고 곡물에 이물질이 없고 기계에 들어가는 모든 곡물이 곡물 탱크 또는 '호퍼'에 도달하도록 하는 데 중요하다.

3. 3. 콤바인 종류

4. 특수 기능 및 기술

콤바인은 다양한 특수 기능 및 기술을 통해 작업 효율을 높이고, 작물 손실을 최소화하며, 운전자의 편의성을 향상시킨다.
경사지 적응 기술힐사이드 레벨링(Hillside Leveling)은 유압 시스템을 이용하여 콤바인 차체를 수평으로 유지하여 경사지에서도 효율적인 작업이 가능하게 하는 기술이다. 이 기술은 탈곡 효율을 높여준다. 경사 조절 기능이 없을 경우, 곡물과 왕겨가 분리기 한쪽으로 쏠려 덩어리를 이루며 배출되어 많은 양의 곡물이 땅에 버려진다. 기계를 수평으로 유지하면 스트로 워커가 더욱 효율적으로 탈곡할 수 있다. 또한, 경사 조절 기능은 콤바인의 무게 중심을 변경하여 가파른 경사면에서 전복될 위험 없이 언덕 윤곽을 따라 수확할 수 있도록 돕는다. 최초의 경사 조절 기술은 1891년 캘리포니아의 미국 회사인 홀트 사(Holt Co.)에서 개발했다. 현대적인 경사 조절 기능은 1946년 레이몬드 알바 핸슨이 발명하고 특허를 받은 수평 감지 수은 스위치 시스템으로 시작되었다.^[19]

사이드힐 콤바인은 힐사이드 콤바인과 매우 유사하지만, 몇 가지 뚜렷한 차이점이 있다. 현대 힐사이드 콤바인은 평균 약 35% 정도 수평을 유지하는 반면, 구형 기계는 50%에 더 가까웠다. 사이드힐 콤바인은 18%까지만 수평을 유지한다.
탈곡 속도 유지무단 변속기는 엔진 회전수와 탈곡 속도를 일정하게 유지하면서도 콤바인의 주행 속도를 조절할 수 있게 해주는 기술이다. 탈곡 속도를 일정하게 유지하는 것이 중요한 이유는 기계가 특정 속도에서 최적으로 작동하도록 조정되기 때문이다. 초기 콤바인은 표준 수동 변속기를 사용했지만, 1950년대 초 존 디어(John Deere)는 "가변 속도 드라이브"라는 장치를 개발했다. 이후 유압 기술이 발전하면서 유압 펌프와 모터 시스템을 사용한 무단 변속기가 등장했다.
자동화 및 모니터링 기술최신 콤바인은 전자 및 모니터링 기술을 통해 작업 상당 부분을 자동화했다.

• 샤프트 모니터: 샤프트 회전을 모니터링하고, 회전 속도가 설정된 범위를 벗어날 경우 경고를 보낸다.
• 손실 모니터: 곡물이 짚, 왕겨와 함께 배출되어 손실되는 양을 측정한다.
• 수확량 모니터: 수확량(에이커당 부셸 또는 헥타르당 톤)을 실시간으로 측정하여 밭의 어느 지역이 더 생산적이고 덜 생산적인지 파악할 수 있다.
• 카메라: 콤바인 기계의 전략적인 지점에 배치된 카메라는 작업자가 짐작해야 하는 부분을 줄여준다.
• 현장 지도 (Field Mapping): GPS와 GIS 기술의 발달로 현장 지도를 제작하는 것이 가능해졌다.

4. 1. 경사지 적응 기술

4. 2. 탈곡 속도 유지

4. 3. 자동화 및 모니터링 기술

• 샤프트 모니터: 샤프트 회전을 모니터링하고, 회전 속도가 설정된 범위를 벗어날 경우 경고를 보낸다. 온도 센서는 윤활 부족으로 베어링이 과열될 때 경고를 보내 콤바인 화재를 예방한다.
• 손실 모니터: 곡물이 짚, 왕겨와 함께 배출되어 손실되는 양을 측정한다. 운전석의 계량기는 속도에 비례하여 곡물 손실의 상대적인 양을 표시한다.
• 수확량 모니터: 수확량(에이커당 부셸 또는 헥타르당 톤)을 실시간으로 측정하여 밭의 어느 지역이 더 생산적이고 덜 생산적인지 파악할 수 있다. 이러한 변동은 가변적인 작물 투입을 통해 해결할 수 있다.
• 카메라: 콤바인 기계의 전략적인 지점에 배치된 카메라는 작업자가 짐작해야 하는 부분을 줄여준다.
• 현장 지도 (Field Mapping): GPS와 GIS 기술의 발달로 현장 지도를 제작하는 것이 가능해졌다. 현장 지도는 운행을 돕고, 밭의 어느 부분이 더 생산적인지를 보여주는 수확량 지도를 작성하는 데 활용된다.

5. 콤바인 화재

곡물 콤바인 화재는 매년 수백만 달러의 손실을 발생시킨다. 화재는 일반적으로 먼지와 마른 작물 잔해가 쌓이는 엔진 근처에서 시작된다.^[21] 베어링이나 고장난 기어박스에 의해 열이 발생할 때 화재가 발생할 수도 있다. 1984년부터 2000년까지 미국 지방 소방서에 695건의 대형 곡물 콤바인 화재가 보고되었다.^[22] 정전기를 줄이기 위해 체인을 끌어 다니는 것은 수확기 화재를 예방하는 데 사용되는 한 가지 방법이었지만, 정전기가 수확기 화재를 유발하는 데 어떤 역할을 하는지는 아직 명확하지 않다. 적절한 합성 윤활유를 사용하면 석유 기반 윤활제에 비해 중요한 지점(예: 체인, 스프로킷 및 기어 박스)에서 마찰을 줄일 수 있다. 합성 윤활유가 사용된 엔진은 작동 중에도 훨씬 더 시원하게 유지된다.

6. 콤바인 크기 분류

장비 제조업체 협회(AEM)는 콤바인의 마력(약 735.5W인 미터법 마력이 사용됩니다)을 기준으로 콤바인의 클래스를 분류한다. 2024년 4월 기준으로 다음과 같다.

이 분류는 현재 유효하지만, 클래스 자체는 시간이 지남에 따라 진화해 왔고 앞으로도 진화할 것이다. 예를 들어, 1980년의 클래스 7 콤바인은 270hp에 불과했을 것이며 당시 세계에서 가장 큰 기계 중 하나였지만, 21세기에는 동일한 기계가 작다고 여겨질 것이다. 장비 제조업체 협회는 2013년에 생겨난 클래스 10을 가장 큰 콤바인 클래스로 인정한다. 그러나 새로운 클래스를 만들 수 있다고 주장할 수 있는 마력과 탈곡 능력을 가진 콤바인도 있다.

7. 콤바인의 사회문화적 영향

콤바인은 농업 생산성을 크게 향상시켜 식량 생산 증대에 기여했다. 농촌 노동력 부족 문제를 완화하고, 농작업의 효율성을 높였다. 대중문화에서도 콤바인이 등장하는 경우가 있다.

• 영국의 스크럼피 웨스턴 음악 그룹인 :en:The Wurzels는 1976년에 ''The Combine Harvester''로 1위를 기록했다. 이는 여자 친구에게 청혼하는 농부의 러브송으로, "새 차인 콤바인 하베스터의 열쇠를 줄게. 그러면 나는 20acre, 너는 43acre의 땅을 갖게 될 거야"라고 노래한다.
• 1993년 영화 며느리 딜레마에서는 가상의 조이스틱 제어 시스템을 갖춘 콤바인을 특징으로 한다. 실제 콤바인은 페달과 핸들로 조작한다.
• 1996년 영화 트위스터에서는 토네이도가 미국 중서부의 작은 마을을 휩쓸면서 인터내셔널 하베스터(IH) 제1688형 콤바인을 하늘 높이 빨아올려 떨어뜨리는 모습이 묘사된다.

참조

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_[29] 문서 刈取られた作物を中央に掻き寄せる、らせん状の装置
_[30] 문서 直訳すればコンバインが作物を飲みこむ「のど」の意だが、ケースIHのパーツリストを見るとフィーダ(feeder)という名称が使われている。あえて和訳すれば縦搬送部か
_[31] 문서 訳注:トラクタのタイヤのような"ハ"の字パターンのラグを持つタイヤのことと推察される。
_[32] 문서 原文ではHydrostatic drive system
_[33] 논문
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