2.1 자주식 감자수확기 외형 및 사용 환경 정의

밭작물인 구근류들 중 주로 감자를 수확하는 자주식 감자수확기는 휠(Wheel) 타입으로 4개의 타이어가 고랑 사이를 이동하며 전방의 굴취부가 해당 작업 두둑의 토양 밑을 굴취하면서 지면 위로 올라오는 감자들을 끌어올려 수확하는 방식으로 작업을 한다.

자주식 감자수확기는 트랙터 뒷단의 PTO에 종속되어 사용되던 기존 모델들과 다르게 차체 내부에 엔진부를 탑재하여 자체적으로 구동 후 굴취부터 수확까지 모든 공정 작업을 일괄적으로 진행할 수 있게 제작된 농기계이다.

본 연구에 사용된 자주식 감자수확기의 외형과 작업 모습은 그림 2와 같다.

그림 2 자주식 감자수확기의 외형과 작업 모습

Fig. 2 The appearance and working form of the self-propelled potato harvester

2.1.2 두둑과 고랑 환경

자주식 감자수확기를 사용하는 밭 환경은 감자를 재배, 수확하는 두둑과 고랑으로 이루어진 오프로드 노면이다.

전국에 분포한 국내 감자 재배 지역들(충북, 강원, 전남, 전북 등)을 조사한 결과, 한 두둑에 한 줄씩 감자 심기 방식과 한 두둑에 두 줄씩 감자 심기 방식으로 크게 나뉘었으며 각각의 재배 방식에 따라 두둑과 고랑의 폭과 높이 등에서 약간의 차이가 났다⁽¹¹⁾.

본 논문에서는 자주식 감자수확기가 주로 사용되는 한 두둑에 한 줄씩 감자심기 방식에 맞춘 두둑과 고랑의 형태로 밭 환경을 조성하였고, 평지 노면을 기준으로 실험을 진행하였다.

두둑 높이 150mm, 두둑 폭 1,200mm, 고랑 폭 600mm, 작업 두둑에서 옆 두둑까지의 폭 3,000mm로 그림 3과 같은 형상으로 두둑과 고랑을 구성하였다.

그림 3 두둑과 고랑의 치수와 형상

Fig. 3 Dimension and shape of the ridge and furrow

이 때 전체 고랑 폭인 600mm에서 타이어 폭이 300mm이므로 남은 고랑 폭인 300mm 안에서 바퀴는 조향을 하며 옆 두둑을 침범하지 않고 향후 이동할 경로인 작업 두둑을 추종하며 주행하여야 한다.

2.2 Ackerman Steering Kinematics에 근거한 수학적 모델링

조향이란 이동 물체의 진행 방향을 조작하여 선회시킨다는 의미로 현재 가장 대표적인 조향 장치로는 Ackerman Steering(애커만 조향) 기구부가 있다^(12-16).

Ackerman Steering 기구부는 사다리꼴 모양을 가진 전륜 방식의 조향 구조로 구성되어 있다.

본 연구에 사용된 자주식 감자수확기 역시 전륜 방식의 Ackerman Steering 기구부에 근거하여 제작되었다.

Ackerman Steering Kinematics을 이용하여 자주식 감자수확기의 수학적 모델링을 설계하면 그림 4와 같이 표현된다.

그림 4 애커만 조향 기구학에 근거한 수학적 모델링

Fig. 4 Mathematical modeling based on Ackerman steering kinematics

여기서,

$\theta_{FL}$ : 전륜 바깥쪽 바퀴 조향 각도

$\theta_{FR}$ : 전륜 안쪽 바퀴 조향 각도

$\theta$ : Ackerman 조향 각도

$O$ : 회전 중심(터닝 센터)

$L$ : 앞 차축과 뒷 차축 사이의 거리인 휠베이스

$T$ : 조향 바퀴와 조향 축 사이 거리인 트랙

$R$ : 조향 차량의 회전 반지름(반경)

여기서 휠베이스 $L$과 트랙 $T$는 자주식 감자수확기의 운동학적 폭과 길이로 간주하며, $R$은 회전 반지름(조향 반경)이다.

이 때, 회전 중심 $O$를 기준으로 양 쪽 전륜 바퀴의 회전 각도 크기는 아래 식 (1)과 같다.

이에 조향하는 이동 물체의 조향 각도 $\theta$는 Ackerman Steering 원리에 따라 다음과 같이 정리할 수 있다.

식 (2)를 근거로,

또한 식 (2)는 다음과 같이 변형될 수 있다.

이에 식 (5)를 근거로 식 (3)과 식 (4)에 대입하여, 전륜 조향을 위한 양쪽 바퀴의 조향 각도 $\theta_{FL}$ 과 $\theta_{FR}$ 은 다음과 같이 구할 수 있다.

그러므로 Ackerman 조향 각도 $\theta$는 전륜 바깥쪽 바퀴와 전륜 안쪽 바퀴의 조향 각도의 평균으로 식 (10)과 같이 근사할 수 있다^(17-18).

2.3 이동 속도에 따른 허용 가능한 조향 각도 결정

2.3.2 이동 속도 별 고랑 내 회전 조향 각도

지금까지 정리한 Ackerman 조향 원리와 이동 속도에 따른 이동 거리 및 회전 시간 등의 정보들을 근거로 회전 중심 방향의 안쪽 앞바퀴가 고랑 내에서 옆 두둑을 침범하지 않고 허용 가능한 조향 각도를 구할 수 있다.

여기서 회전 중심 방향의 바깥쪽 앞바퀴는 회전 시 현재 작업 중인 두둑을 지나가게 되므로, 옆 두둑의 침범을 막기 위해서는 회전 중심 방향의 안쪽 앞바퀴 방향의 허용 가능한 조향 각도를 구하는 것이 중요하다.

이 때 허용 가능한 조향 각도를 구할 시 주의해야 되는 점은 안쪽 앞바퀴만의 조향 각도가 아닌 전면부에 장착된 굴취부의 조향 각도까지 포함된 결과 값을 구해야 된다는 점이다.

이를 도식적으로 표현하면 그림 5와 같다.

그림 5 이동 속도에 따른 허용 가능한 조향 각도의 도식화

Fig. 5 Schematic of the allowable steering angle by moving speed

여기서,

$A$ : 회전 중심 안쪽 방향의 허용 가능한 조향 각도

$h$ : 초당 이동 거리 + 타이어 지름 + 굴취부 길이

$a$ : 조향 시, 굴취부 바깥면의 두둑과의 이격 거리

$i$ : 조향 시, 굴취부 안면의 고랑 침범 거리

$d$ : 남은 고랑 폭 (30cm-a)

이 때, 조향에 따른 회전 방향의 굴취부 바깥면의 이격 거리 $a$는 고랑을 침범한 굴취부 안면의 침범 거리 $i$와 동일하므로, 아래 식 (11)과 같다.

(11)

$a = i$

그러므로 $d$는 남은 고랑 폭인 30cm에서 $a$만큼의 거리를 뺀 값과 같으며, 이동 속도에 따른 허용 가능한 조향 각도 범위는 $d$의 길이와 같다.

즉, $d$를 넘어서는 순간부터는 옆 두둑을 침범하기 시작하기 때문이다.

그리고 본 장비를 기준으로 $h$를 구할 때 필요한 초당 이동 거리는 이동 속도에 따라 가변되지만, 타이어 지름은 100.5cm, 굴취부 길이는 209.75cm로 고정되어 있다.

이에 조향 각도에 따른 $a$의 길이를 구하기 위해서는 아래 식 (12)와 같이 정리할 수 있다.

(12)

$\sin A=\dfrac{a}{h}$

지금까지의 내용들을 바탕으로 바퀴와 두둑과의 이격 거리 및 조향 가능한 남은 고랑 폭을 작업 속도인 1km/h에서 최대 주행 속도인 5km/h까지 총 5단계의 이동속도에 따라 회전 방향 안쪽 바퀴 최대 조향 각도인 10˚까지의 초당 허용 가능한 조향 각도를 계산하여 아래 표 2부터 표 6까지 구하였다.

표 2 이동 속도 1km/h일 때, 허용 가능한 조향각도 범위

Table 2 Allowable steering angle range at moving speed 1km/h

바퀴 선회 각도 (˚)	바퀴와 두둑 이격 거리 (cm)	남은 고랑 폭 넓이 (cm)	상태
0	0	30
1	5.89	24.11
2	11.77	18.23
3	17.65	12.35
4	23.53	6.47
5	29.39	0.61	허용
6	35.25	-5.25	침범
7	41.10	-11.10
8	46.94	-16.94
9	52.76	-22.76
10	58.56	-28.56
결론	- 고랑 내 허용 가능한 조향 각도 : 0˚~5˚ - 옆 두둑 침범 각도 : 6˚~10˚

표 3 이동 속도 2km/h일 때, 허용 가능한 조향각도 범위

Table 3 Allowable steering angle range at moving speed 2km/h

바퀴 선회 각도 (˚)	바퀴와 두둑 이격 거리 (cm)	남은 고랑 폭 넓이 (cm)	상태
0	0	30
1	6.37	23.63
2	12.75	17.25
3	19.12	10.88
4	25.48	4.52	허용
5	31.83	-1.83	침범
6	38.18	-8.18
7	44.51	-14.51
8	50.83	-20.83
9	57.14	-27.14
10	63.42	-33.42
결론	- 고랑 내 허용 가능한 조향 각도 : 0˚~4˚ - 옆 두둑 침범 각도 : 5˚~10˚

표 4 이동 속도 3km/h일 때, 허용 가능한 조향각도 범위

Table 4 Allowable steering angle range at moving speed 3km/h

바퀴 선회 각도 (˚)	바퀴와 두둑 이격 거리 (cm)	남은 고랑 폭 넓이 (cm)	상태
0	0	30
1	6.86	23.14
2	13.72	16.28
3	20.58	9.42
4	27.43	2.57	허용
5	34.27	-4.27	침범
6	41.11	-11.11
7	47.93	-17.93
8	54.73	-24.73
9	61.52	-31.52
10	68.29	-38.29
결론	- 고랑 내 허용 가능한 조향 각도 : 0˚~4˚ - 옆 두둑 침범 각도 : 5˚~10˚

표 5 이동 속도 4km/h일 때, 허용 가능한 조향각도 범위

Table 5 Allowable steering angle range at moving speed 4km/h

바퀴 선회 각도 (˚)	바퀴와 두둑 이격 거리 (cm)	남은 고랑 폭 넓이 (cm)	상태
0	0	30
1	7.35	22.65
2	14.70	15.30
3	22.05	7.95
4	29.38	0.62	허용
5	36.71	-6.71	침범
6	44.03	-14.03
7	51.34	-21.34
8	58.63	-28.63
9	65.90	-35.90
10	73.15	-43.15
결론	- 고랑 내 허용 가능한 조향 각도 : 0˚~4˚ - 옆 두둑 침범 각도 : 5˚~10˚

표 6 이동 속도 5km/h일 때, 허용 가능한 조향각도 범위

Table 6 Allowable steering angle range at moving speed 5km/h

바퀴 선회 각도 (˚)	바퀴와 두둑 이격 거리 (cm)	남은 고랑 폭 넓이 (cm)	상태
0	0	30
1	7.82	22.18
2	15.64	14.36
3	23.46	6.54	허용
4	31.27	-1.27	침범
5	39.07	-9.07
6	46.85	-16.85
7	54.63	-24.63
8	62.38	-32.38
9	70.12	-40.12
10	77.84	-47.84
결론	- 고랑 내 허용 가능한 조향 각도 : 0˚~3˚ - 옆 두둑 침범 각도 : 4˚~10˚

자주식 감자수확기의 5가지 이동 속도에 따른 허용 가능한 최대 조향 각도 범위를 모두 구해보았다.

이를 그래프로 정리하면 아래 그림 6과 같다.

그림 6 이동 속도 별 조향 및 침범 각도 범위 그래프

Fig. 6 Steering and invasion angle range graph by moving speed

본 연구에 적용할 작업 속도 1km/h를 기준으로 하였을 때, 허용 가능한 최대 조향 각도는 5˚까지로 나왔으며, 옆 두둑을 침범하기 시작하는 각도는 6˚부터인 것을 확인하였다.

3.1 두둑 감지 센서 원리와 시스템 구성

농기계 조향 제어 및 경로 추종과 관련된 기존 연구 논문들에서는 일반적으로 복잡하고 값비싼 GPS, Lidar, 카메라 비전류 등을 사용하고 있다^(19-25).

하지만 본 연구에서는 저속으로 작업을 하는 밭 작업용 농기계류에서 기존 연구 대비 더 단순하고 저렴한 방식으로 조향 제어를 할 수 있는 방법을 개발하고자 한다.

이에 기존 고가의 Lidar나 카메라 외에 저가의 센서 기반으로 두둑을 감지할 수 있는 시스템에 대해 연구를 하였다.

자주식 감자수확기가 작업을 하며 조향과 주행을 해야 되는 밭두둑은 전반적인 모양과 형상은 일정한 형태로 비슷하며 큰 차이는 없지만, 자세히 살펴보면 각각의 두둑들의 높이나 폭은 약간씩 다르며 균일하지 못한 걸 알 수 있다.

이러한 불규칙하고 균일하지 않은 특성을 반영하여 수확기 굴취폭 내에 들어갈 수 있는 모든 두둑의 중앙값을 원활하게 측정하기 위하여 그림 7과 같이 사다리꼴 형태로 두둑 감지 센서 기구부를 설계하였다.

그림 7 두둑 감지 센서 기구부(좌)와 두둑 감지 원리(우)

Fig. 7 Ridge detection sensor mechanism(L) and ridge detection principle(R)

본 논문에서 제안한 사다리꼴 형태로 배치한 센서 방식이 두둑을 감지하여 중앙값을 찾는 원리는 균일하지 않은 두둑들의 높이에 따라 좌/우에 배치된 센서 더듬이부(L, R)가 두둑 측면 위부분에 걸쳐지고 그로 인해 센서 감지 영역이 달라지며 그 차이로 두둑의 폭을 가늠할 수 있게 된다.

좌/우 센서 더듬이부가 두둑을 지나갈 때마다 결과 값들이 나오고 이 좌/우의 두 값을 뺀 두둑의 위치 편차 즉, 변위차를 통해 두둑의 중앙을 추종할 수 있게 된다.

변위차가 0에 가깝게 수렴할수록 직선 형태로 두둑 중앙을 지나간다고 판단하여 전륜부의 조향을 덜 하게 되고, 변위차가 크게 발생할수록 해당 경로인 두둑을 벗어나고 있다고 판단하여 0에 수렴하도록 전륜부 휠을 조향하며 주행하는 방식이다.

자주식 감자수확기의 조향 제어 시스템에는 크게 2종류의 포텐셔미터 센서가 사용된다.

첫 번째로 굴취부 전방 좌/우에 장착되어 두둑을 감지하며 변위차를 도출하는 센서로 COSMOS TOKYO社의 RV30YN 20S 포텐셔미터 2개를 철재 더듬이부와 스프링으로 연결하고 사다리꼴 형태로 부착하여 두둑의 측상부를 감지할 수 있도록 배치하였으며, 센서가 부착된 기구부의 굴취 폭을 벗어나지 않는 한 모든 두둑에 적용 가능하다⁽²⁶⁾.

두 번째로 전륜축의 우측 앞바퀴 실린더 밑에는 CALT社의 CWP-S1000A 와이어 포텐셔미터 1개를 부착하여 앞바퀴의 조향 각도를 측정할 수 있게 하였다⁽²⁷⁾.

이 두 종류의 포텐셔미터 센서를 통하여 타겟 조향 각도와 실제 조향 각도를 확인할 수 있고 제어기를 통해 두 가지 조향 각도 사이의 각도 에러를 보정할 수 있다.

그리고 본 조향 제어 시스템의 제어기에 사용된 MCU는 STM社의 STM32F4 모델을 사용하여 10ms의 속도로 굴취부 센서들에서 데이터를 받아 제어 연산을 하고, 유압 밸브로 명령을 전달하여 전륜 바퀴의 조향을 가능하게 하였다⁽²⁸⁾.

또한 유압 회로에는 ON/OFF 밸브로 양방향 솔레노이드 밸브를 사용하였고, 저속제어 밸브로 3way 유량제어 솔레노이드 밸브를 사용하여 조향 제어 시스템을 구성하였다.

3.2 센서 변위차를 활용한 조향 각도 생성 알고리즘

본 연구에서 두둑의 중앙을 따라가기 위한 조향 각도를 어떻게 계산하여 두둑을 이탈하지 않고 추종할 수 있게 하느냐가 가장 중요한 제어 부분 중 하나이다.

이를 위해서는 두 가지의 조향 각도를 알아야만 하는데, 장비 앞단의 굴취부에 장착된 좌/우 센서 값의 차이를 나타내는 두둑의 위치 편차 상태와 전륜 바퀴부에 장착된 센서를 통해 측정된 바퀴의 조향 각도 값을 확인하면 실제로 본 장비가 두둑을 추종하며 조향 제어가 잘 되고 있는지 검증한다.

두둑의 위치 편차, 즉 변위차가 조향각 변환 제어기를 거치게 되면 타겟 조향 각도(TA)가 나오게 된다.

그리고 바퀴의 조향 각도 값을 통해 실제 조향 각도(RA)를 알 수 있게 된다.

이에 타겟 조향 각도와 실제 조향 각도를 생성하는 조향 각도 생성 알고리즘을 다음과 같이 정리하였다.

먼저 타겟 조향 각도를 도출하기 위해 받아들이는 조향 제어 시스템의 입력 값인 굴취부의 좌/우 센서가 두둑의 측상부를 감지할 때 값을 받아들이는 과정은 다음과 같다.

① 포텐셔미터 센서 저항 값 생성

② 저항 값이 전압(V)값으로 변환

③ 전압 값은 12bit AD 컨버터에서 변환

④ AD 컨버터 내에서 Median Filter를 거침

⑤ Median Filter를 거친 Data 값이 센서 값으로 나옴

이 때, Median Filter를 거치는 이유는 자주식 감자수확기가 주행하는 밭 환경은 오프로드 노면이므로 돌, 이물질, 움푹 패인 곳 등 다양한 노이즈들이 센서에 전달될 수 있으므로 이 때 발생될 수 있는 최대값과 최소값 등의 노이즈를 제거하고 안정적인 중간값만을 도출하기 위해 사용된다.

이렇게 나온 좌/우 두둑 감지 센서 값은 연산을 거쳐 두둑의 위치 편차 값으로 도출되고 조향각 변환 제어기에서 최적의 Gain 값과 결합하여 타겟 조향 각도(TA)로 나오게 된다.

이를 수식으로 정리하면 아래 식 (13)과 같다.

여기서,

$L$ : 굴취부 포텐셔미터 좌측 센서 값

$R$ : 굴취부 포텐셔미터 우측 센서 값

$K_{P}$ : 조향 각도로 변환하기 위한 P Gain 값

$TA$ : 타겟 조향 각도( ˚ )

그리고 수확기의 앞바퀴 조향 각도 값인 실제 조향 각도는 전륜부의 최대 조향 각도인 좌/우 10˚ 내에서 결정이 된다.

이는 전륜부에 장착해놓은 와이어 포텐셔미터(WPS)를 통해 측정하여 확인할 수 있다.

지금까지의 내용들을 바탕으로 설계한 자주식 감자수확기의 조향 제어 시스템 블럭도는 아래 그림 8과 같다.

그림 8 조향 제어 시스템 블럭도

Fig. 8 Steering control system block diagram

4.1 Gain값 변화에 따른 조향 제어 성능 그래프

본 실험은 두둑 감지 센서의 변위차를 활용하여 밭두둑을 가장 잘 추종하며 주행할 수 있는 최적의 Gain 값을 찾기 위하여 진행되었으며, 아래 그림 10부터 그림 14까지 직선 두둑에서의 주요 Gain 값의 조향 성능 및 결과들이 그래프로 나와 있다.

그래프는 총 3개의 결과 값으로 구성되어 있는데, 첫 번째 칸은 조향 제어 데이터, 두 번째 칸은 변위차(두둑의 위치편차), 세 번째 칸은 조향 각도(˚)에 대한 결과를 나타낸다.

여기서 모든 그래프들의 x축은 시간축(100msec)으로 정의되며, 조향 제어 데이터와 변위차의 y축은 센서 변위량(%)을, 조향 각도의 y축은 Degree(˚)로 정의된다.

그림 10 Gain 1일 때의 조향 제어 성능 그래프

Fig. 10 Steering control performance graph at Gain 1

그림 11 Gain 4일 때의 조향 제어 성능 그래프

Fig. 11 Steering control performance graph at Gain 4

그림 12 Gain 5일 때의 조향 제어 성능 그래프

Fig. 12 Steering control performance graph at Gain 5

그림 13 Gain 6일 때의 조향 제어 성능 그래프

Fig. 13 Steering control performance graph at Gain 6

그림 14 Gain 10일 때의 조향 제어 성능 그래프

Fig. 14 Steering control performance graph at Gain 10

4.2 조향 제어 성능 분석

지금까지의 실험들을 통해 나온 그래프들로 조향 제어 성능을 분석하기 위해서는 두둑의 위치 편차 상태와 조향 각도 형태를 분석하여야 한다.

두둑의 위치 편차 값이 0에 수렴하는지의 여부를 통해 두둑의 추종 성능을 확인할 수 있으며, 전륜부에 부착된 와이어 포텐셔미터 센서(WPS)에서 감지된 허용 조향 각도 값을 통하여 조향 시 옆 두둑으로의 침범 여부를 확인할 수 있다.

각 그래프들이 나타내는 raw data들의 상세 의미는 다음과 같다.

Gain 값에 따른 조향 제어 그래프를 살펴보면, 그림 10의 Gain 1부터 그림 11의 Gain 4까지는 언더슈트 현상으로 인하여 초기에 좌측 센서와 우측 센서의 폭이 넓다가 서서히 좁아지며 수렴하는 형태로 나타난다.

또한 두 번째 칸에 녹색으로 표시된 두둑의 위치 편차 역시 0에 수렴하는 속도가 느린 것이 확인된다.

다만 세 번째 칸에 파란색으로 표시된 허용 조향각도 값은 ±5˚를 넘지 않는 것으로 나타난다.

즉, 타겟 조향 각도에 비해 실제 조향 각도 값이 둔감하게 작동하였다고 볼 수 있다.

그림 12의 Gain 5는 좌측 센서와 우측 센서의 폭이 거의 일치하며 수렴하는 형태로 나타난다.

또한 두 번째 칸에 녹색으로 표시된 두둑의 위치 편차 역시 거의 0에 수렴하는 형태로 나타나며 안정적으로 두둑의 센터를 추종하며 주행한 것으로 확인된다.

그리고 세 번째 칸에 파란색으로 표시된 허용 조향각도 값도 ±5˚를 넘지 않는 것으로 나타난다.

즉, 타겟 조향 각도 대비 실제 조향 각도 값이 거의 일치하며 두둑을 안정적으로 추종하며 작동하였다고 볼 수 있다.

그림 13의 Gain 6부터 그림 14의 Gain 10까지는 오버슈트 현상으로 인하여 좌측 센서와 우측 센서의 값이 서로 역전되며 좌우로 심하게 움직이고 조향이 빈번하게 발생되는 형태로 나타난다.

또한 두 번째 칸에 녹색으로 표시된 두둑의 위치 편차 역시 0에 수렴하지 못하며 두둑의 센터를 안정적으로 추종하지 못하는 것으로 확인된다.

그리고 세 번째 칸에 파란색으로 표시된 허용 조향각도 값도 ±5˚를 넘어서며 옆 두둑을 침범하는 사례가 증가하는 것으로 나타난다.

즉, 타겟 조향 각도에 비해 실제 조향 각도 값이 민감하게 작동하였다고 볼 수 있다.

지금까지 분석한 작업 속도에 따른 5가지 Gain 값에 대한 두둑의 위치 편차, 즉 변위차에 대한 표준편차 그래프는 아래 그림 15와 같다.

또한 이론적 수식으로 구하였던 작업 속도 1km/h에서 고랑 내 허용 가능한 조향 각도인 0˚~5˚의 범위는 실제 실험 결과들을 근거로 아래 표 7에서처럼 비교 및 검증되었다.

그림 15 Gain 별 변위차에 따른 표준편차

Fig. 15 Standard deviation according to the displacement difference by gain

표 7의 결과를 통하여 Gain 1과 Gain 5일 때 허용 조향 각도 범위 내에서 조향이 되었음을 확인할 수 있다.

하지만 Gain 1은 변위차 그래프 결과를 통해 언더슈트 현상으로 인해 두둑의 센터를 추종하는 반응 속도가 매우 느리고 둔감하게 작동함을 알 수 있다.

이를 통하여 지금까지 비교 정리한 그림 15의 변위차 데이터와 표 7의 조향 각도 데이터 결과를 통하여 자주식 감자 수확기의 작업 속도인 1km/h에서 Gain 5일 때, 가장 안정적이고 정밀하게 두둑의 센터를 추종하며 최적의 조향 제어 성능을 구현할 수 있음을 확인 및 검증하였다.