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수분측정기 | ||||||||||||||
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기관 : 농업공학연구소 | ||||||||||||||
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성명 : 김유호 | ||||||||||||||
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전화 : 031-290-1925 | ||||||||||||||
| 농산물의 수확여부, 저장가능 여부, 품질관리 및 유통단계에 대한 품질평가에 있어서 함수율(수분)측정은 매우 중요하며, 또한 신속 정확하게 측정되어져야 한다. 이러한 농산물의 함수율을 측정하기 위해서는 함수율 측정기가 필요하며, 농산물의 함수율을 측정하는 기기는 여러 가지가 있다. 벼의 함수율을 직접적으로 측정하는 방법에는 건조법과 화학적방법이 있는데, 건조법에는 건조오븐으로 건조하여 측정하는 방법과 적외선수분계로 측정하는 방법이 있다. 신속하게 측정하는 방법은 함수율을 간접적으로 측정하는 방법에 속하며, 주로 전기적인 방법이 사용된다. | |||||||||||||||
| 1. 함수율 표시법 | |||||||||||||||
| 어떤 물질의 함수율은 보통 습량기준 백분률과 건량기준 백분률로 표시한다. | |||||||||||||||
| 가. 습량기준 함수율 | |||||||||||||||
| 습량기준 함수율(moisture content on wet basis)이란 물질내에 포함되어 있는 부분을 그 물질의 총무게로 나눈값을 말한다. 수식으로 나타내면, | |||||||||||||||
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| 나. 건량기준 함수율 | |||||||||||||||
| 함수율을 표시할 때 건조기준을 사용하면 습량기준을 사용할 때 보다 편리하다. 건량기준이란 완전히 건조된 물질의 무게에 대한 수분의 백분율을 말하며, 다음과 같이 표시한다. | |||||||||||||||
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| 2. 종 류 | |||||||||||||||
| 가. 드라이 오븐법 | |||||||||||||||
| 오븐법에는 공기오븐(air oven)을 사용하여 물질로부터 수분을 제거하는 것이 가장 일반적이다. 오븐을 가열시키기 위하여 벽체로 뜨거운 물을 순환시킬 경우 이것을 물 오븐법(water oven method)이라고 하며, 공기오븐법보다 균일한 온도를 유지할 수 있는 이점이 있다. 표 1은 주요 작물의 건조오븐법 함수율 측정방법을 기술한 것이고, 그림 1은 건조오븐 수분측정장치이다. | |||||||||||||||
 그림 1. 드라이 오븐 함수율 측정기 | |||||||||||||||
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표 1. 건조오분법 함수율 측정방법
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| 나. 적외선 수분계 | |||||||||||||||
| 적외선 수분계의 원리는 적외선램프에 의해 벼를 분쇄한 후 가열하여 수분 증발전후의 중량 차에 의해 함수율을 측정하며, 증발에 따른 질량감소를 수분눈금으로 곧바로 읽는 방식이다. 건조시간은 10∼20분으로 간접적인 방법보다는 오래 걸린다. 적용 가능한 함수율 범위는 5∼100%까지 가능하다. | |||||||||||||||
 그림 2. 적외선수분계 | |||||||||||||||
| 다. 전기저항식 수분계 | |||||||||||||||
| 전기저항식 수분계의 원리는 주로 곡물에 사용하는 수분측정기로서 수분이 많을수록 곡물의 전기 저항치가 대수적으로 감소하는 원리를 이용한 것으로서 곡물을 분쇄해서 측정하는 방식이고, 가장 일반적으로 사용되고 있다. | |||||||||||||||
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| 수분 검출부의 구조는 전극이 있는 평판사이에 벼를 넣고 압쇄해서 측정하는 평판압쇄형(그림 3)이 있고, 전극롤러 사이로 벼를 압쇄시켜 측정하는 롤러압쇄형(그림 4)이 있다. | |||||||||||||||
| 라. 단립수분계 | |||||||||||||||
| 단립수분계는 전기저항식 수분계와 같은 원리로 회전하는 두 롤러 사이로 곡립이 낙하하면서 분쇄된다. 이 측정기의 특징은 입자마다의 수분, 표준편차 등의 정보를 얻을 수 있다. 또한 입자수를 사용자가 20, 50, 100, 300, 500, 800립을 선택하여 측정할 수 있다. | |||||||||||||||
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그림 5. 단립 수분계 | |||||||||||||||
| 마. 고주파저항식 수분계 | |||||||||||||||
| 고주파저항식 수분계의 원리는 벼의 수분이 많을수록 고주파저항이 감소하는 원리를 이용한 것으로 곡물건조기에서 곡물이 떨어지면서 연속적으로 비파괴로 측정하며, 저수분에서는 감도가 양호하고, 고수분에서는 감도가 불량한 특징이 있다. | |||||||||||||||
| 바. 고주파 정전용량식 수분계 | |||||||||||||||
| 고주파용량식 수분계의 원리는 벼의 수분이 많을수록 고주파용량이 증가하는 원리를 이용한 것으로 벼를 비파괴로 측정가능하고 전기저항식 수분에 비해 구조가 복잡하고 고가이다. | |||||||||||||||
 그림 6. 고주파 용량식 수분계 | |||||||||||||||
| 사. 유전법 | |||||||||||||||
| 유전법은 곡물의 유전특성을 이용하는 방법으로서 보통 2개의 큰덴서 사이에 시료를 넣고 정전용량을 측정한다. 이때 정전용량은 곡물의 함수율, 습도 및 온도에 따라 변한다. 습한 물질은 유전상수가 높고 이와 반대로 건조된 물질은 이 값이 낮다. 이 방법은 8∼40% 범위내의 함수율을 측정할 수 있다. | |||||||||||||||
| 아. 시설용 전량수분계(호퍼스케일) | |||||||||||||||
| 시설용 전량수분계는 고주파용량식 온라인 수분계라고도 불리며, 주로 미곡종합처리장과 같은 곡물처리시설에 사용되며, 벼의 전량측정에 따른 수분편차 축소로 농가간의 불공평을 해소하기 위한 것이다. 이 수분계는 시료를 비파괴로 측정하며, 계량호퍼 내에 설치한 전기용량측정용 다판전극에 따라 전량의 수분치가 자동 측정되어 중량과 함께 표시 인쇄되고, 시설제어용 컴퓨터와 온라인 연결되어 농가로의 사무처리 전표를 작성한다. 이 원료곡물의 수분편차가 심할 때에는 정확도가 떨어지는 단점이 있다. | |||||||||||||||
| 3. 사용방법 및 유의사항 | |||||||||||||||
| 가. 드라이 오븐법 | |||||||||||||||
| 측정할 곡물의 무게를 10gr정도 내외로 해서 정확한 무게를 측정한다. 측정된곡물은 샤레 등과 같은 용기에 담아 함수율 측정장치 안에 넣는다. 표1에 의거하여 온도와 건조시간을 설정하여 건조한다. 종료직후 곡물의 무게는 건조실에서 꺼낸 다음 데시께이터에 넣어둔 채 0.5∼1시간 가량 템퍼링 시킨후 무게를 측정한다. 수분 계산방법은 앞의 식 참고한다. | |||||||||||||||
| 나. 적외선 수분계 | |||||||||||||||
| 시료를 일정량(10g내외) 시료용기에 넣고 건조온도와 시간, 중량을 셋팅해 주고 시작버튼을 누르면, 건조가 진행되며 건조가 종료되면 경보음으로 종료를 알려주고 함수율을 표시해 준다. | |||||||||||||||
| 다. 직류저항식 수분계 | |||||||||||||||
| 곡물시료를 분쇄기로 일정량 분쇄한 후에 수분계 위에 놓고 압쇄시킨 후 수분을 읽는다. | |||||||||||||||
| 라. 단립수분계 | |||||||||||||||
| 단립수분계는 시험할 입자를 셋팅한 후 시료를 투입구에 투입한 후 시작버튼을 누르면 한 알씩 전극롤러를 통과하면서 분쇄되어 평균 함수율이 표시된다. | |||||||||||||||
| 마. 고주파용량식 수분계 | |||||||||||||||
| 실린더형으로 전 시료용기에 일정량의 시료를 투입한 후 측정버튼을 누르면 함수율이 표시된다. | |||||||||||||||
| 참 고 문 헌 | |||||||||||||||
| 고학균 외. 1996. 농산가공기계학. 향문사 ASAE Standards. 1997. 44th ed. Dielectric properties of rice at frequences from 50㎐ to 12㎓. Transaction of ASAE. 32(3). | |||||||||||||||
