<연간기획>농기계개발 전문연구실

국내 농업기계 연구개발을 전담으로 하는 국가연구조직으로는 국립농업과학원 내의 농업공학부가 있다. 농업 생산작업의 자동화‧로봇화 기술, 농가경영안정을 위한 에너지절감기술, 농산물 부가가치향상을 위한 수확후 품질관리‧가공‧유통기계기술, 농업재해 예방관리기술 개발업무를 수행하고 있다. 농업기계개발의 산실인 농업공학부의 16개 전문연구실의 주요기능과 실적, 계획 등에 대해 연간기획으로 살펴본다.

⑧ 시설환경공학연구실

“활착성공률 95% 이상으로 높여”

시설농업규모 5조7000억원, 환경관리 기술요구 높아져

다겹보온커튼‧접목자동화‧종이포트제조장치 등 개발성과

시설원예농가의 최적 환경관리시스템 연구에 앞장서고 있는 국립농업과학원 시설환경공학연구실 연구원들

◇ 시설농업의 수요증가

우리나라 시설농업은 안전하고 안정된 먹거리에 대한 수요증가로 농업전체 생산액의 13%인 5조7000억원을 차지할 만큼 큰 산업으로 성장했다. 최근 과채류를 중심으로 수출이 늘면서 시설온실의 대규모화가 진행되고 있어 환경관리에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 함께 온실내부의 온도, 광, 습도 등을 정밀제어할 수 있는 기술의 연구개발 필요성이 절실한 실정이다.

시설환경공학연구실은 지구온난화, 미세먼지 등 환경변화에 대응하여 시설재배에 필요한 최적의 환경관리 시스템 및 제어시스템, ICT 기술을 접목한 시설 내 장치개발 등을 중점 연구하고 있다.

◇ 시설온실 기초연구 및 다겹보온커튼

시설온실을 설치하기 위해서는 지반특성, 구조설계, 환경관리, 작물재배기준 등에 대한 설계기준이 필요하다. 기초설계기준은 온실구조물이 땅 위에 안전하게 지탱하고 보호하기 위한 기준, 태풍이나 폭설 등과 같은 자연재해로부터 피해를 입지 않도록 경제성과 내구성을 고려한 기준, 작물재배에 필요한 광량확보, 냉난방설계, 환기조절, 관수 등 재배설비에 대한 기준을 제공한다. 이렇게 마련된 온실설계기준의 설정은 고시화를 위해 농식품부와 협의가 진행중이다.

우리나라 온실에서 에너지 절감을 위해 가장 많이 사용되는 자재는 최대 40% 이상의 에너지 절감율을 기대할 수 있는 다겹보온커튼이다. 다겹보온커튼은 그 특성상 예인식, 권취식 등 개폐방식에 따라 사용환경이 달라지고, 온실의 광환경 및 높은 습도 환경에 의해 사용 기간에 따라 보온성 및 내구성이 크게 저하될 수 있다. 대부분의 연구가 다겹보온자재의 보온성과 그 개선효과에만 집중돼 있으며, 내구성판단 및 교체기간 등의 기준은 없는 실정이다. 이러한 문제점을 개선하고자 다겹보온자재의 사용기간 및 사용환경에 따른 보온성 및 내구성변화를 규명해 교체주기 및 관리방안에 대한 연구를 진행하고 있다.

◇ 환경친화적 단지조성 연구개발

우리나라 시설원예단지의 대부분은 논에 설치됐다. 그러나 주위환경을 고려하지 않고 건설되면서 논의 다양한 정화기능을 방해하고 있는 경우가 많다. 특히 지하수함양은 기존 토지이용 논 대비 약 99%의 손실이 확인되고 있다. 이에 따라 지하수함양, 홍수조절, 탄소배출저감방안 등을 고려한 환경친화적인 시설원예단지 조성방안을 제시하기 위한 연구를 수행하고 있다.

기후변화로 인해 이상고온 증가로 온실냉방에 따른 농가 비용부담을 저감하기 위해 효율적인 환기는 매우 중요하다. 환기는 외부 공기와의 공기교환을 통해 습도 및 온도의 조절뿐만 아니라 이산화탄소 등의 가스농도를 조절함으로써 온실내 기류를 형성해 작물의 생육촉진에 중요한 영향을 미치는 중요한 요소이다. 온실의 환기창 형태에 따른 자연환기 효과분석을 통해 작물이 잘 자랄 수 있는 최적 환경을 조성하기 위한 연구를 수행 중에 있다.

◇ 접목자동화 및 종이포트 제조장치개발

우리가 소비하고 있는 채소의 약 60%이상이 접붙이기로 육묘해 재배되고 있으며 수박, 참외, 오이 등의 품목은 90%이상이 접붙이기 작업을 거치고 있다. 접목작업은 여러단계의 단순한 작업을 반복적으로 수행하고 있고, 육묘과정 중 가장 많은 작업자를 필요로 하는 정밀한 작업으로써 전문성을 갖춘 인력이 필요하다. 이러한 접목작업 자동화를 위해 접수(열매모종) 및 대목(뿌리모종)을 접목시스템에 자동으로 공급하는 장치와 영상인식기술을 이용한 접목시스템을 개발했다. 개발된 접목시스템은 접수 및 대목의 절단부위를 인식한 후 줄기의 휨 상태를 고려한 회전각 조절을 통해 접수와 대목의 절단면이 정확하게 접합될 수 있도록 했다. 또한 접붙이기 후 열흘 정도의 활착과정이 필요한데 활착될 때까지 차광, 보습, 물주기 등의 자동화 공정으로 활착과정을 7~8일 정도로 앞당기고, 활착성공률도 계절에 따라 70~90%의 성공률을 환경제어를 통해 95% 이상으로 높이고 있다.

이와 함께 육묘에 이용되는 생분해성 종이포트를 만드는 제조장치를 농가단위에서 사용할 수 있도록 소형화하고, 간단한 장치변경으로 직경 20, 30, 40, 50㎜, 길이 30~80㎜로 필요에 따라 변경할 수 있는 종이포트 제조장치를 개발했다.

향후 시설환경공학연구실에서는 에너지절감과 부가가치 높은 농산물생산에 적합한 농업시설의 최적 환경관리 및 제어시스템, 장치개발연구에 최선을 다할 계획이다.

정상진  jsj1234@alnews.co.kr

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