▲장익주 경북대학교 생물산업기계공학과 교수 ‘원예기계의 무인화 현황과 전망’ = 농작업의 무인화라고 하면 사람이 직접 작업을 행하지 않고 기계가 스스로 알아서 작업을 행하는 것을 뜻한다. 과거부터 자동화 로봇화 등의 용어로서 많이 사용돼 왔으며, 사람이 작업하면 수동이고 기계가 직접 하면 자동으로 분류되며, 로봇화도 자동화된 하나의 기계가 프로그램만 바꾸면 여러 가지 작업을 할 수 있는 것을 뜻한다.
최근 여러 분야에 로봇을 도입하려는 움직임이 활발하다. 로봇의 정의는 명확하지 않지만 이동성이라든가 자기판단성 등과 같은 것이 포함될 수 있다. 특히 이러한 이동성 또는 자기판단성에 대해서도 여러 종류의 레벨이 있지만 최종적으로 로봇의 역할과 밀접한 관계가 있다.
로봇이 실현해야 할 기능을 고도화하고, 그 성능을 향상시키기 위해서는 기능과 성능에 맞는 기구장치와 센서 및 제어기술 개발이 필요하다. 원예기계도 농업기계화 측면에서 보면 농업기계화란 Man-Machine 체계로서 존재하고 기계는 주로 인간의 근육부분의 역할만 담당해 왔다.
농업기계의 로봇화 자동화를 크게 분류하면 △소구획 다수 분산 포장인 평지농업의 기계화-수도작, 전작, 과수 △자본 집약 투자가 가능한 시설형 농업-하우스, 과수 △경사지 또는 산지농업의 기계화-채소, 과수 △소비자를 위한 농업생산의 자동화 시스템 등이 있다.
▲손정익 서울대학교 식물생산과학부 교수 ‘시설원예분야의 IT 기술 적용’ = 시설원예는 환경조절을 통해 계획 생산을 가능하게 하며 작물의 수량과 품질을 조절할 수 있는 농업 생산방식이다. 기존 단순 환경조절 기술에서 복합제어 및 생육제어로 발전해야 하며, 이를 위해서는 생육 데이터베이스화 및 생육 및 품질 모델링 등이 필요하다. 또한 집중형 환경조절 체계에서 자율 분산형 체계로 변화를 시도해야 한다. 대부분의 기존 네덜란드 시스템이 집중형에 속하며 배선의 복잡성, S/W의 비확장성, 낮은 작업성, 규모 의존성, 유지 관리의 어려움 등의 한계가 있다. 따라서 최근 다양한 분야에서 적용되고 있는 유비쿼터스 체계를 시설원예에 적용함으로써 자율 분산형 환경조절을 가능하게 했다. 추후 기존의 체계에서 국제 경쟁력을 확보하기 위해서는 상기에서 언급한 내용 이외에 글로벌 표준화가 중요하며 이를 위해서 시설원예 면적과 응용대상이 가장 큰 아시아를 중심으로 표준화 작업이 준비되고 있다.
▲구양규 원광대학교 원예학과 교수 ‘묘령에 따른 토경재배 토마토와 고추의 생장 특성과 수량에 미치는 영향’ = 채소 생산이 주년화되고 작목도 다양화돼 공정 묘 수요가 증가하고 있다. 그러나 공정 묘의 고품질 기준 설정이 미흡해 생산자와 소비자 간 분쟁이 빈번히 발생한다. 따라서 공정 육묘의 규격 설정을 위한 토마토와 고추의 묘령에 따라 정식 후 생육, 과실의 착과 특성, 수량 등에 미치는 영향을 알아보고자 실험을 수행했다.
공시 품종인 토마토(도테랑다이아) 종자를 육묘용 상토배지에 파종했으며 정식일을 동일하게 하기 위해 60일 묘는 올해 2월23일, 55일 묘는 2월28일, 50일 묘(표준 묘)는 3월4일, 45일 묘는 3월9일, 40일 묘는 3월14일로 했다. 고추(베로타) 종자는 85일 묘는 올해 2월15일에서 10일 간격으로 75일 묘, 65일 묘(표준 묘), 55일 묘, 45일 묘로 했다. 토마토는 원광대학교 실습포장인 비가림 플라스틱 온실에서 고추는 원광대학교 실습포장인 노지 재배를 실시했다.
토마토와 고추는 정식 후 4주째부터 2주 간격으로 10주째까지 초장, 엽면적, 생체중, 건물중, 과실 개수 및 수량을 조사했다. 표준 육묘 일수인 50일보다 짧을수록 토마토 생장과 생육이 촉진된 반면에 50일보다 육묘 일수가 긴 묘는 생장과 생육이 감소했다. 고추는 토마토와 유사한 경향을 보였는데 표준 육묘 일수인 65일보다 짧을수록 초장, 엽면적, 줄기의 직경, 생체중, 건물중, 과실의 개수와 무게가 높게 나타났으나 65일보다 긴 육묘 일수는 생장과 생육이 감소했다. 토마토와 고추의 생장과 수량의 관점에서 토마토는 육묘 기간이 40~50일, 고추는 육묘 기간이 45~55일이 적합하다는 결과를 도출했다. 따라서 토마토와 고추를 토경재배할 경우 표준 묘령 일수보다 짧은 일수가 정식 후 생장과 생산성에서 유리할 뿐 아니라 육묘 시 발생되는 생산비의 절감에 유리할 것으로 사료된다.
▲최칠구 농진청 기술경영과 연구관 ‘친환경 마늘의 수익성과 농가의식 조사 분석’ = 친환경 마늘은 일반재배 마늘과 재배방식에서 차이가 있고 수익성에서도 일반재배와 차이가 있어 농가의 영농의사결정에 필요한 수익성을 분석했다. 조사대상은 생태형은 한지형 16농가, 난지형 14농가, 인증수준은 무농약 15농가, 유기농 15농가를 조사했다. 조사농가의 친환경 재배경력은 7년 미만이 33.3%, 7~11년 미만 40%, 11년 이상이 26.7%로 나타났다. 친환경 마늘 재배동기는 자발적인 참여가 63.3%로 가장 높고, 지자체와 인근농가의 권유가 16.7%, 단체활동 및 교육 10%, 소득창출을 위해서는 6.7%, 기타 3.3%로 나타났다.
마늘 판매처는 계약재배 53.3%, 직거래 10%, 계약 +직거래 36.7%로 나타났으며, 계약재배 비율은 유기농 재배 60%, 무농약 재배 46.7%로 유기농 재배가 높았다. 친환경 마늘 인증수분별 수익성은 kg당 수취가격은 무농약재배 5,054원, 유기재배 8,732원으로 유기재배가 3,678원 많았으며, 10a당 생산량은 무농약재배가 1,102.7kg으로 유기재배 915.6kg보다 187.1kg이 많았다.
10a당 조수입은 수량은 적으나 수취가격이 높은 유기재배가 763만원으로 무농약 재배 546만원보다 많았다. 10a당 경영비는 유기재배가 종자비, 비료비, 광열동력비, 고용노력비, 조성비 등이 상대적으로 많아 287만원이고, 무농약재배는 221만원으로 나타났다. 10a당 소득은 유기재배가 476만원으로 무농약재배 314만원보다 높았다.
▲박미영 농진청 채소과 박사 ‘브로콜리 품종과 부위에 따른 항세균력 및 항산화 효과’ = 브로콜리(Brassica oleracea var. italica)는 항산화 활성을 가진 ß-carotene, ascorbic acid 등이 다량 함유돼 있으며 고혈압 예방, 암세포의 증식 억제 등의 역할을 하는 sulforaphane이 함유된 기능성 채소이나 화뢰(floret) 부위만을 식용하기 때문에 잎은 모두 버려지고 있다. 이에 추후 고기능성 품종 선별과 폐기되는 잎 부위를 활용하기 위한 기초자료를 얻고자 브로콜리의 품종과 부위별 항세균력 및 항산화 효과를 비교했다.
브로콜리 11개 품종에 대해 화뢰, 잎 부분으로 나눠 동결건조한 후 그람 양성균 S. aureus, L. monocytogenes 2종과 그람 음성균 E. coli O157:H7, S. enteritidis 2종에 대한 항세균력을 조사했다. AMG품종에서 화뢰 12.83mm, 잎 13.00mm로 S. aureus에 대해 가장 높은 항균활성을 보였으나 부위별로는 큰 차이를 보이지 않았다. L. monocyto-genes의 경우, 저해환의 평균값이 화뢰는 12.85mm, 잎은 13.17mm로 다른 4종의 균 중에서 가장 높은 값을 보였다.
E. coli O157:H7에 대해서는 Grd품종의 화뢰와 잎 부위 모두 가장 높은 항균활성을 나타냈으며, S. enteritidis는 잎부위가 화뢰부위에 비해 높은 항균활성을 보여주었다. 품종별 항산화 효과를 살펴보면, 화뢰 부위는 NJ품종이 39.90%, 잎 부위에서는 0c품종이 43.64%로 가장 높았으며, 부위별 평균값은 화뢰는 23.35%, 잎 부위는 35.91%를 나타내 잎 부위의 항산화 효과가 약 1.5배 높게 나타났다. 품종별로 차이를 보이지만, 브로콜리의 화뢰뿐만 아니라 잎 부위의 항세균력, 항산화 효과가 뛰어나 잎 또한 인체 건강 및 농가의 새로운 부수입원으로서 소득에 기여 가능할 것으로 기대된다.
▲김대현 경북대학교 원예과학과 박사 ‘후지 품종에 적용가능한 적화제 및 적과제 효과’ = 지난해부터 올해에 걸쳐 ‘후지’품종에 안정적으로 적용 가능한 적화제 및 적과제의 효과를 분석했다. 지난해에는 적화제로서 석회유황합제(LS, 100배액) 3회 처리구와 꽃떠리(국내 개발품, 1,000배액)를 중심화 만개기와 전체 만개 시에 각각 살포했고, 적과제는 중심과 직경 6mm일 때 BA(50mgL-1), NAA(0.1mgL-1), BA+NAA(50+0.1mgL-1), 카스케이트(CS, 1,000배액)를 살포하는 처리구, 중심화만개 7일, 14일 후에 시마진(SM 400mg·L-1)을 살포하는 처리구, 중심과 10mm일 때 JU(국내 개발품, BA 50mg·L-1)를 살포하는 처리구를 두었으며, 대조구로 카바릴(CB, 800배액)를 중심과 직경 10mm에 살포했다. 올해에는 꽃떠리의 처리시기를 중심화 만개 4일 후에 처리했다, BA, BA+전착제(에탄올 2,500배, 레이트론 2,000배), NAA, BA+NAA, JU 및 카바릴 처리는 지난해와 동일하게 처리했다. 그 결과 작년 정화아 과총당 과실수는 LS(1.81개), BA(1.76개), NAA(1.60개), BA+NAA(1.29개) 처리구가 무처리구(2.55개)보다 적었고, 액화아의 경우 NAA(0.34개), BA+NAA(0.35개) 처리구가 무처리구(1.34개)보다 적었다. 올해 정화아 과총당 과실수는 BA+에탄올(2.28개), BA+레이트론(2.33개) 처리구가 무처리구(3.12개)보다 적었으며, 액화아는 SM(1.60개), BA+레이트론(1.79개), JU(1.72개) 처리구가 무처리구(2.27개)보다 적었다. 따라서 ‘후지’사과에 NAA, BA+NAA, BA+에탄올, BA+레이트론 처리구들에서 적과효과가 인정됐다.
▲정상학 경북대학교 원예과학과 석사 ‘한발 및 침수에 대한 감홍 사과품종의 생리 반응’ = 45리터 플라스틱 용기에서 재배하고 있는 재식 3년차 ‘감홍’/M9 사과나무를 이용해 한발처리의 경우 6월3일부터 관수중단과 강우유입차단을 통해 새벽엽수분포텐셜이 -2.5MPa까지 떨어지는 극단적인 스트레스를 유발한 다음 6월15일부터 충분하게 관수했다. 침수처리는 6월16일부터 물을 채운 90리터 용기에 사과나무가 심긴 용기를 넣어 뿌리 전체가 물에 잠기도록해 7월3일까지 처리했다. 대조구로 생육기간 적정수준으로 수분을 관하는 구를 두었다. 한발처리의 경우 처리가 시작되면서부터 수분이동이 떨어지기 시작해 단수 2일부터 13일까지 하루 수액이동량이 13.40리터로 대조구의 30.49리터에 비해 현저히 낮게 유지됐다. 따라서 광합성, 엽록소 형광반응 등 생리작용이 급격히 떨어져 처리 4일부터 과실비대 역시 현저하게 저하됐다. 충분한 관수를 재개한 다음 정상적인 수준으로 생리기능이 회복되는데는 광합성의 경우 8일, 엽록소 형관반응 8일, 수분흡수는 9일이 소요됐고 과실비대는 10일이 경과한 다음에야 대조구 수준으로 회복됐다. 침수처리의 경우 처리가 시작되면서부터 수분이동이 서서히 감소해 침수 13일부터 대조구보다 낮게 유지됐다.
따라서 광합성, 엽록소 형광반응, 과실비대 등 생리작용도 서서히 떨어져 대조구에 비해 현저히 저하됐다. 침수처리 종료 후 생리기능이 회복되는 데는 광합성의 경우 17일, 엽록소 형광반응 24일, 수분 흡수는 10일 소요됐고 과실비대는 종료 후에도 현저히 차이를 보였다.
▲정성민 농진청 과수과 연구사 ‘포도 신품종의 수확 시기별 과실 특성’ = 포도 신품종의 과실 특성을 개화 후 1개월이 경과된 뒤 일주일 단위로 과실을 수확해 총가용성당함량(total soluble solid, TSS), 적정 산도(titratable acidity, TA), 과립중 경도를 측정하였고, 그중 당 함량은 fructose, glucose를 산 함량은 malic acid와 tartaric acid의 함량을 HPLC를 이용해 조사했다. 조사 품종은 2배체 품종 ‘진옥’, ‘청수’ 4배체 품종 ‘흑구슬’, ‘흑보석’, ‘수옥’을 대상으로 시기별 과실 특성을 대조 품종인 ‘캠벨얼리’ ‘거봉’과 비교해 조사했다. TSS와 TA는 2배체 품종의 경우 모두 만개 51일을 기점으로 큰 폭으로 변화했다. 그러나 대립계 품종의 경우 TSS는 조사기간 모두 지속적인 증가 양상을 나타냈다. 과립의 무게는 모든 품종 공히 조사가 끝나는 시점인 만개 후 93일까지 완만한 증가 양상을 나타냈다. 과실의 경도는 2배체 품종에서는 만개 후 51일부터 급격하게 감소했고 4배체 품종에서는 만개 후 44일부터 급격히 감소하는 차이를 나타냈다. Fructose, glucose 함량은 ‘진옥’과 ‘캠벨얼리’품종은 비슷했으나 ‘청수’품종의 경우 만개 후 65일 경에 함량이 최고에 이르렀다가 감소하는 양상을 나타냈다. 4배체의 경우에는 ‘흑보석’의 경우에만 ‘거봉’, ‘흑구슬’, ‘수옥’과 비교해 함량이 낮게 조사됐으나 만개 후 86일에는 차이를 보이지 않았다.
▲ 최선경 경북대학교 원예학과 석사 ‘사과 탄저병 저항성 검정방법 연구를 통한 유전자원 평가’ = 사과 탄저병(Colletotrichum gloeosporioides)은 주로 사과의 과실에 발생하며 심각한 경제적 손실을 초래하는 병 가운데 하나이다. 특히 탄저병에 약한 것으로 알려져 있는 ‘홍로’품종의 재배면적이 증가하면서 탄저병에 의한 재배농가의 손실이 커지고 있는 실정이다. 따라서 탄저병에 강한 사과 품종 육성이 시급한 실정이나 아직까지 저항성 판별기술 및 유전자원 선발 등 기초적인 연구가 부족하다. 본 연구에서는 탄저병 저항성 검정 방법 확립을 위하여 유묘기 때 조기에 저항성을 판별하고자 과실과 잎에 인공접종을 실시했다. 그 결과 유상접종에 의해서는 모든 품종에서 발병해 저항성 구분이 불가능했고 무상접종의 경우 접종 5일차 발병률 조사가 저항성 구분에 효과적이었다. 과실과 잎 조사 결과 저항성이 강한 유전자원은 ‘적성’, ‘쓰가루’, ‘Melrose’, ‘Idajon’, ‘화홍’, ‘알프스오토메’ 등이었으며 ‘시나노골드’, ‘Yellow Bellflower’, ‘홍로’등은 감수성 품종으로 나타났다.
▲이가연 충남대학교 원예학과 석사 ‘절화 백합의 개화 단계별 에틸렌 발생 및 생합성 유전자들의 발현 분석’ = 화훼식물의 대부분은 내생 호르몬인 에틸렌에 민감해 노출 시 꽃의 노화촉진 및 황화현상 등으로 품질하락을 일으킨다. 이와 같이 에틸렌에 의한 절화의 피해를 줄이기 위해 최근 에틸렌 생합성계의 효소들의 생합성 및 유전자 발현 조절을 이용한 실험이 진행되고 있다. 본 연구에서는 에틸렌 생성에 작용하는 유전자 발현 양상과 백합 개화기 발단단계에 따른 에틸렌 생성량을 비교함으로써 유전자 발현조절을 통한 절화수명의 연장 가능성을 알아보고자 했다. 실험에 사용된 백합은 아시아틱 계통 ‘Bodre’였고 첫 번째 소화서를 실험에 사용했다. 개화기 발단 단계는 small bud, mature bud, blooming 및 관상가치가 상실되는 단계인 senescing까지 4단계로 나누어 백합의 잎과 꽃 기관에서 에틸렌 발생 정도를 gas chromatograph로 측정했다. 에틸렌 발생량은 leaf, small bud 및 mature bud 각각 0.952, 0.606, 1.195μL·h-1·kg-1로 크게 차이를 보이지 않았으나, blooming 단계에서 14.878μL·h-1·kg-1으로 현저한 증가를 보였으며 senescing 단계에서 25.347μL·h-1·kg-1으로 지속적인 증가 추세를 보였다. 그리고 에틸렌 생합성에 관여하는 ACC oxidase(ACO)의 발현 양상을 알아보기 위해 각 단계별 조직으로부터 total RNA를 추출한 후 reverse transcriptase polymerase chain reaction(RT-PCR)을 수행했다. RT-PCR 후 전기영동을 통해 확인해 본 결과 노화가 진행될수록 ACO의 발현이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 절화 백합에서의 에틸렌 발생 경향과 ACO의 관련성은 앞으로 에틸렌 생합성 및 에틸렌 수용체를 대상으로 절화 수명의 조절을 위한 연구에 중요한 지표 유전자가 될 것이라고 사료된다.
▲유용권 목포대학교 원예과학과 교수 ‘시설내 습도조건에 따른 국화 백마의 생육과 흰녹병 발생’ = 절화 국화의 품질은 절화무게, 줄기직경, 개화상태, 절화의 전체적인 균형, 화형과 화색, 채화시기 및 병충해 감염 등에 의해 결정된다. 국화에서 주로 발생하는 병해에는 흰녹병, 잿빛곰팡이병, 균핵병, 목잘록병, 위조병 등이 있는데 이 중에서 흰녹병이 가장 큰 문제가 된다. 흰녹병은 오직 국화에만 발생하는 곰팡이병으로 Pucinia horiana에 의해 유발되며, 잎의 뒷면에 황갈색의 포자덩어리가 형성돼 관상가치를 저하시켜 품질을 크게 떨어뜨린다. 흰녹병 발생은 재배환경이 큰 영향을 미치는데, Puccinia. spp 동포자는 16~22°C에서 가장 잘 발아하므로 시설 내에서 국화 재배 시 3~6월과 9~10월 사이에 주로 발병한다. 그러나 시설 내의 상대습도의 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 시설 내의 상대 습도에 따른 흰녹병의 발생 정도를 알아보기 위해서 스탠다드 국화 ‘백마’품종의 삽목묘를 4 × 4m의 소형 비닐하우스 내 4월5일 1m × 3m 이랑에 8줄씩 정식하였고, 하우스별로 가습장치 및 제습기를 설치해 야간(18:00~06:00) 상대습도가 70, 80, 90, 95%가 되도록 습도 처리를 했다. 주간에는 하우스를 개폐하여 환기를 실시했고, 시설 내의 온도가 25°C 이상일 때는 환기팬을 이용해 온도가 유지될 수 있도록 관리하였다. 정식 35일 후에 흰녹병 발생 정도를 조사를 실시했다. 흰녹병 발생정도는 상대습도 90%와 95%에서는 발병율이 100%였으며, 상대습도가 낮은 70%에서는 발병율이 가장 낮았다. 줄기당 흰녹병 발병잎수는 상대습도 70%와 80%는 2개 이하로 발생 정도가 적었으며, 상대습도가 높아질수록 발생 잎 수는 증가했다. 국화 재배 시 시설 내의 상대 습도를 70% 이하로 유지해 주는 것이 흰녹병 발생을 억제할 수 있을 것으로 판단됐다.
▲이영분 서울시립대학교 환경원예학과 석사 ‘Chlorine Dioxide을 이용한 절화장미의 잿빛곰팡이 포자발아 억제효과’ = 장미의 절화수명을 단축시키는 주요 요인인 잿빛곰팡이병을 억제시키기 위해 살균제인 이산화염소(ClO2)를 이용하여 잿빛곰팡이 포자발아 실험을 실시했다. 온실 내에서 자연적으로 발병한 병원균 Botrytis cinerea을 장미줄기에 재접종하여 병원성을 확인한 후 배지상에 생장한 콜로니를 취하여 멸균수에 1.0 × 104spores·mL-1로 조절하여 포자현탁액을 만들어 사용했다. ClO2 용액은 0, 0.5, 1, 2, 5, 10μL·L-1으로 처리했다. 24시간 20°C에서 저장한 후 잿빛 곰팡이 포자발아율을 분석한 결과, 대조구와 ClO2 0.5μL·L-1 처리구에서는 100% 발아했다. ClO2 1, 2μL·L-1 처리구에서는 각각 4.6%, 7.8% 발아한 반면, ClO2 5, 10μL·L-1 처리구에서는 0% 발아했다.
따라서 잿빛곰팡이 포자 발아를 억제시켰던 ClO2 5-10μL·L-1 처리는 장미의 잿빛곰팡이 포자 발아 억제에 효과적인 것으로 나타났다.
/이경한 기자
