본 연구에서는 스트레인 게이지를 이용해서 회전력에 의한 압력을 정령화하여 이를 식을 통해서 나타냈다. 또한 본 연구에서 일차 단순 분쇄된 들께시료를 이용하여 착유시 초음파의 영향을 정량화했고, 초음파의 주기에 따른 변화는 착유효율증가에 더욱 더 효율적임을 확인 할 수 있다. 그림 11을 통해 전기입력 신호로 구동하는 초음파 트랜스듀서를 구동하여 초음파의 방사시간율 변화시켜 가며 착유효율을 측정한 결과를 나타냈고, 초음파를 가하는 시간이 증가함에 따라 내수적인 증가를 보이고 있으며 11분 이상의 범위에서는 효율의 증가율은 포화되어 일정한 착유효율을 보임을 확인했다.
<h2>3.4. 회전력의 압력으로의 변환</h2> <p>본 연구에서는 스트레인 게이지 (Strain gauge)를 사용하여 회전력에 의한 압력을 정량와 하였다. \( 120 \Omega \) 의 스트레인 게이지소자를 두께 \( 3.4 \mathrm{~mm} \), 직경 \( 40 \mathrm{~mm} \) 인 베이클라이트 판에 접착하여 고정하고 같은 크기의 베이클라이트 판을 덮어 에폭시 접착제로 접착하였다. 이렇게 만든 압력센서를 그림 4에 나타낸 휘스톤브리지 회로에 연결하였다. 또한 압력애 의한 스트레인게이지의 굴곡변위를 생성시키기 위하여 속이 빈 알루미늄 원통 위에 압력센서를 놓고 중앙부가 돌출되어 있는 덮개를 올려놓아 상부에서의 수직 압력을 압력센서의 굴곡변형으로 바꾸어주게 한다. 이와 같은 압력센서, 알루미늄원통 그리고 돌출부가 있는 덮개를 하나의 조합으로 변형 압력변환기라 부르기로 한다. 이 변형-압력 변환기를 그림 5 에 나타낸 것과 같이 착유기의 시료 대신에 장착하고 회전력에 의한 압력을 측정한다. 착유기의 회전손잡이에 토크 렌치 (Torque Wrench, 3/8" DRIVE 2.8 22.0 Nm, TORQUEWORLD)를 부착하고 회전력을 증가시켜가며 이때 나타나는 휘스톤브리지 회로의 전류계를 읽어 변형에 의한 전류의 변화롤 측정한다. 이 결과를 그림 6 에 나타내었다. 그림 6의 결과를 보면 토크렌치에 의해 가해준 회전력의 변화에 따라 휘스톤브리지의 전류는 선형적으로 증가함을 나타내고 있으며 이는 회전력에 의한 압력센서부의 스트레인 게이지의 변형도 증가함을 알 수 있다. 그리고 전류변화와 직접적인 입력변화와의 상관관계를 알아보기 위하여 압력계를 이용하여 압력의 변화에 따른 변형의 변화를 측정하였다. 앞서 설명한 변형-압력 변환기를 압력계에 장착하고 압력을 가해가며 휘스톤브리지의 전류변화를 측정하였다. 이 때 앞서 착유기의 회전력 변화에 따른 전류변화를 기준으로 동일한 전류변화가 나타나도록 하는 압력 변화를 찾는다. 그 측정결과를 그림 7에 나타내었다. 이 결과를 보면 앞서 회전력의 변화에 의해 나타났던 휘스톤브리지 회로의 전류변화를나타내기 위해서는 \( 0 \sim 1000 \mathrm{lb} / \mathrm{in}^{2} \) 의 압력변화를 주어야만 된다는 것을 나타내고 있다. 이상의 결과로부터 회전력의 변화에 의한 압력변화로 환산한 결과를 그림 8에 나타내었다. 착유기에 가해주는 회전력의 증가에 따라 압력이 선형적으로 증가함을 확인할 수 있으며 회전력이 약 10 \( \mathrm{Nm} \)인 경우 가해지는 압력은 약 \( 6.9 \times 10^{6} \mathrm{~Pa} \)임을 알 수 있다. 이상의 결관와 상술한 식 (3) 및 식 (12)의 결과를 식 (2)에 적용하여 초음파를 사용한 착유기로부터 착유시료에 가해지는 총 압력을 나타내면 다음과 같이 나타낼 수 있다.</p> <p>\( p_{t}=6.9+0.196 e^{j \omega t} \mathrm{MPa} \)<caption>(13)</caption></p> <h2>3.5. 착유결과</h2> <p>본 연구에서는 일차 단순 분쇄된 들께시료를 이용하여 착유시 초음파의 영향을 정량적으로 평가하였다. 초음파 트랜스듀서의 공진주파수는 \( 29.812 \mathrm{kHz} \)이었으며 인가 전압 및 전류는 \( 70 \mathrm{Vrms}, 100 \mathrm{~mA} \)이었다. 초음파를 지속적으로 가하며 매 1분마다 착유기의 실린더를 토크렌치를 이용하여 회전시켜 \( 10 \mathrm{Nm} \)의 회전력을 가하였다. 이 때 시료로부터 액즙이 금속 실린더의 그물망을 통해 배출 되며 남은 시료의 질량을 측정한 후 초음파 트랜스듀서를 구동하여 남은 시료에 초음파를 3분간 가한다. 이 때 초음파의 부가 압력에 의해 남은 시료는 다시 압착되어 액즙이 배출되고 그 질량은 감소하게 된다. 이러한 초읍파 유무에 따른 남은 시료의 질량변화를 그림 9에 나타내었다. 그림에서 횡축은 착유대상 시료의 질량을 나타내고 있으며 종축은 남은 시료의 질량을 나타내고 있다. 그림으로부터 착유대상 시료의 질량이 많을수록 초음파에 의한 영향이 크다는 것을 알 수 있다. 이 결과를 바탕으로 초음파의 유무에 따른 착유효율을 나타내면 그림 10과 같다. 즉, 초음파에 의한 효율의 변화는 입력시료의 질량 이 \( 60 \mathrm{~g} \) 이상이 되면 약 \( 10 \% \) 전후의 효율증가를 기대할 수 있음을 확인할 수 있다. 상술한 식 (13)의 결과에서 회전력에 의해 가해지는 정압에 대하여 초음파에 의해 부가되는 압력의 진폭은 약 \( 2.8 \% \)에 불과하나 이 부가압 력의 초음파의 주기에 따른 변화는 착유효율증가에 더욱 더 효율적임을 확인 할 수 있다. 이는 압력의 주기적인 변화에 따른 착유매질 입자의 재배열에 의한 효과로 사료 되며 향후 과제로 진행할 것이다.</p> <p>초음파의 조사시간에 따른 착유효과를 확인하기 위하여 입력시료 \( 70 \mathrm{~g} \)일 때에 대하여 상술한 조건의 전기입력 신호로 구동하는 초음파 트랜스듀서를 구동하여 초음파의 방사시간율 변화시켜 가며 착유효율을 측정한 결과를 그 림 11에 나타내었다. 측정방법으로는 동일한 질량의 시료를 장착하고 토크렌치를 이용하여 착유기에 \( 10 \mathrm{Nm} \)의 회전력을 가하여 착유된 효율을 측정한다. 여기에 초음파를 가하면 부가 착유가 진행되어 \( 10 \mathrm{Nm} \) 의 회전력을 가하기 위해서는 다시 토크렌치를 회전하여 피스톤을 진행시켜 주어야 한다. 이러한 과정을 매 1분마다 반복하여 초음파의 조사시간에 따른 잔여 시료의 잘량을 측정하여 효율을 산출하였다. 그림 11의 결과를 보면 초음파를 가하지 않은 경우로부터 초음파를 가하는 시간이 증가함에 따라 내수적인 증가를 보이고 있으며 11분 이상의 범위에서는 효율의 증가율은 포화되어 일정한 착유효율을 보이고 있다.</p>