2019년 농촌 인구는 전년도보다 7만 명 감소하였으며, 60대 이상이 전체 농촌 인구의 69%를 차지하면서 노동력 부족이 심화되고 있다. 또한 기후 변화로 인한 폭염과 가뭄뿐만 아니라 농업 생산에도 큰 피해가 발생하고 있어, 농업용수 절감과 자원 낭비 감소가 필수적이다. 현재 농가에서는 파종 후 초기 육묘기에 분수 호스를, 성장기에는 점적 테이프를 사용하지만, 두 가지 장치를 함께 설치하면 노동력과 비용이 증가하고 관수 효율이 낮아 용수 낭비와 폐기물이 많아지는 문제가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 원거리 살수 기능을 가진 분수 호스와 직하 점적 기능을 수행하는 점적 테이프의 장점을 결합한 복합형 분수 호스를 개발하였다. 이를 위해 공급 압력만으로 두 가지 기능을 수행할 수 있도록 충돌형 Dripper를 설계하였으며, 내부 유로의 최적 설계를 통해 충돌각, 충돌율, 단면적의 형태 및 크기, 공급 압력 등의 요소를 조절하여 원거리 분사와 직하 점적을 동시에 수행할 수 있도록 하였다. 실험을 통해 충돌각 20° 및 30°에 대한 다양한 Dripper 설계 조건을 평가한 결과, 충돌각 30°에서 중첩율 30.0%(0.50×0.50 mm, 중첩 거리 0.15 mm)의 Dripper가 가장 우수한 성능을 나타냈다. 이 설계는 0.5 bar의 낮은 압력에서는 직하 점적 기능을 수행하고, 1.0~2.0 bar의 높은 압력에서는 원거리 확산 살수가 가능하여 기존의 분수 호스와 점적 테이프를 하나의 장치로 대체할 수 있다. 이 연구를 통해 농업 노동력 절감, 관수 비용 절감, 용수 절약 및 관수 폐기물 감소 등의 효과를 기대할 수 있으며, 복합형 분수 호스의 실용화를 위한 설계 기준을 제시하였다.

지중관수에 의한 밭작물의 농업용수는 30%이상 절감되고 가용용수량도 지표면 관수에 비해 2배 이상의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이것은 수분을 지중에 공급하므로 증발산으로 인한 손실을 줄일 뿐만 아니라 지중의 확산 체적을 넓혀 지표면에 비해 수분공급 효과를 높일 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 관수 노동력도 절감되므로 최근 지중관수 장치의 보급이 확산되고 있는 추세이다. 그러나 우리나라는 아직까지 지중관수 장치가 개발되지 않아 농민들은 수입품 자재에 의존하고 있는 실정이다. 지중관수 장치는 3가지 중요한 기능을 가지고 있다. 첫 번째는 공급압력 100-400 kPa 사이에 유량 오차가 5-10% 범위에서 균등해야 하고, 두 번째는 토양속에서 수분을 공급하므로 뿌리가 토출구 속으로 들어가 내부의 관수구가 막히지 않아야 한다. 세 번째는 용수 공급을 중단했을 때, 관수구에서 누수가 되지 않도록 설계⋅제작되어야 한다. 또한 지중에 수분을 공급하므로 지표면 관수와 달리 이상 유무에 대해 확인하기 어려운 점이 있기 때문에 장치의 신뢰성이 높아야 한다. 따라서 지중관수 장치의 핵심은 3가지 기능을 가진 드리퍼의 개발이 우선되어야 가능하다. 유량의 균등성을 유지하는 것은 드리퍼 내부에 압력보상 기술(pressure compensation technology)에 의해 좌우된다. 드리퍼는 outer, lower insert 및 upper insert의 구성요소로 이루어져 있고, 내부에 압력조정 기능 즉, 밸브의 역할을 하는 실리콘이 내장되어 있다. 드리퍼가 유량 균등성, 뿌리 막힘 및 역류방지 기능을 수행하기 위해서 약 10가지의 설계변수를 고려해야 한다. 특히 드리퍼에서 유량이 가장 먼저 통과하는 outer의 원추 높이와 실리콘 경도는 유량 균등성에 미치는 영향이 가장 클 뿐만 아니라 공급유량의 중지 시에는 역류방지의 기능도 동시에 하게 된다. 본 연구에서 개발된 지중관수용 드리퍼의 유량 균등성은 95%를 목표로 하였다. 또한 국내서 개발한 4종의 개발품과 2종의 해외 제품을 대상으로 뿌리 침투 장면도 확인하였고, 역류 방지기능에 대해서는 관수중단점 압력 29 kPa에서 관수가 중단되는 것으로 나타나 성능이 우수한 것으로 판단되었다.