고구마 정식기·비닐피복복토기·줄기파쇄기 개발
본밭준비에서 수확까지 전체공정 기계화 완성

고구마생산 전과정기계화 기술개발로 농가소득에 앞장서고 있는 최일수 농촌진흥청 농업공학부 연구사

◇ 농가 주요 소득작물 고구마

고구마는 현대인들의 산성화된 몸을 중화시키는데 도움을 주는 대표적인 알칼리 식품으로, 열대 및 아열대지방에서 재배되는 메꽃과의 쌍떡잎 식용작물로 일반적인 식량자원에 비해 척박한 땅에서도 잘 자라며 단위면적당 수확량이 많고 수분을 제외한 대부분이 전분으로 쌀, 보리 등의 곡류와 함께 주요 식량자원으로 이용되어 왔다. 또한 주황색 및 황색 고구마에 함유된 베타카로틴이나 자색 고구마의 안토시아닌 색소 등은 항산화 물질로 밝혀져 고구마가 건강기능성 식품으로 부각되고 있으며, 최근 잎, 잎자루에 대한 우수한 영양 성분 등이 밝혀지면서 영양적 가치도 높아 미래 식량위기에 대처할 수 있는 작물로 인식되고 있다. 국내 고구마 재배면적은 간식 및 다이어트 식품으로 소비가 늘어 2000년 1만6149ha에서 2014년 2만515ha으로 증가하고 있으며, 생산량은 33만톤에서 32만2000톤 수준이다. 농가소득의 경우 10a 기준 2012년 157만3000원에서 2014년에는 169만3000원으로 7.6% 증가했으며, 현재 밭작물 중 소득이 높은 작물로 자리매김하고 있다.

◇ 고구마 생산 기계화 현황

국내 고구마재배는 주산단지를 형성하고 있으며, 농가당 재배면적이 17∼80ha로 대규모 재배농가가 늘어나고 있으나, 농촌노동력의 고령화 및 감소로 인해 고구마재배 전과정에 기계화 기술개발 요구가 높아지고 있다. 2016년 기준 고구마재배 기계화율은 경운·정지 99%, 정식 0%, 비닐피복 68%, 방제 82%, 수확 52%로 정식과 수확작업은 여전히 인력에 의존하고 있는 실정이다.
이에 농촌진흥청은 고구마생산 생력화를 위해 기계화 재배양식과 고구마 정식기, 비닐피복·복토기 및 수확작업 중 기계화가 미흡한 줄기파쇄기를 개발하고, 고구마생산 전체공정에 신개발기종 및 보급기종을 투입한 전과정 기계화 작업체계를 확립했다.

◇ 고구마생산 전과정기계화 기술 및 효과

고구마재배 생산비 및 노동력절감을 위해 기계화 표준재배양식을 설정하고, 기계화가 미흡한 정식, 비닐피복·복토, 줄기처리 작업기계를 개발했다. 기계화에 적합한 재배양식설정을 위해 고구마 표준재배양식은 이랑 폭 70㎝, 포기사이 간격은 20~25㎝로 설정했다.

고구마재배의 주요 농작업은 본밭준비, 고구마순 심기, 비닐피복, 줄기처리, 수확 등으로, 이번 기술개발을 통해 그동안 인력에 의존했던 고구마순 심기작업을 대신할 정식기와, 비닐멀칭한 후 인력으로 고랑 흙을 퍼 올려 복토하던 작업을 동시에 할 수 있는 비닐피복·복토기, 고구마수확 전 인력에 의존했던 고구마 줄기처리작업을 수행하는 줄기파쇄기를 개발했다.

고구마정식기는 트랙터부착형으로 사람이 탑승해 고구마모를 공급하면 기계가 자동으로 사람이 심는 것처럼 수평심기방법으로 고구마순을 2이랑씩 심으며, 두둑성형과 정식, 관수를 동시에 수행할 수 있도록 개발했다. 성능은 2조식 기준으로 1.8시간/10a으로 관행의 인력정식과 비교해 약 88%의 노력절감과 29%의 비용절감효과가 있는 것으로 나타났다.

비닐피복·복토기는 트랙터부착형으로 4이랑을 동시에 비닐로 덮어 주면서 고랑의 흙을 덮어진 비닐위로 퍼 올려 토양보온과 수분유지 능력을 높일 수 있도록 개발했다. 기존의 비닐피복작업과 복토작업을 동시에 1대의 기계로 처리할 수 있어 효율적이며, 성능은 0.2시간/10a으로 관행방법과 비교해 약 93%의 노력절감과 94%의 비용절감효과가 있는 것으로 나타났다.

줄기파쇄기는 수확 전 비닐피복된 두둑위와 고랑에 생육하는 고구마줄기를 효율적으로 제거하기 위해 줄기를 걷어 올려 회전하는 칼날로 잘게 파쇄하는 방식의 트랙터부착형으로 개발했다. 두둑형상과 높이를 고려한 파쇄날 배열로 고구마에 상처를 주지 않으며, 성능은 2조식 기준으로 1.1시간/10a으로 관행방법과 비교해 약 73%의 노력절감과 23%의 비용절감효과가 있는 것으로 나타났다.

기계화 재배양식과, 본답준비, 정식, 비닐피복, 줄기처리, 수확작업에 신개발 농기계 및 보급이 활발한 농기계를 투입한 전과정기계화 작업체계(로터베이터-정식기-비닐피복·복토기-줄기파쇄기-굴취기)를 확립했다. 본밭준비에서 수확까지 전체공정에 농기계를 투입한 고구마생산 전과정기계화 기술은 고구마생산 노력을 28%, 비용을 22% 절감하는 것으로 나타났다. 또한 생육 및 수량분석 결과, 고구마 지상부 생육은 줄기길이, 지상부 무게, 상품가치가 있는 주당 상저수 3.3개 등으로 관행재배와 차이가 없는 것으로 분석됐고, 6% 수량증수 효과가 있는 것으로 나타났다.

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