콩과 같은 밭작물은 주로 토양으로부터 수분을 공급받으며 토양 수분 조건에 따라 생육 반응이 민감하게 반응한다. 작물의 생육과 재배 지역의 토양 조건, 기상 등에 따라 적정 토양 수분을 유지하는 것은 작물 생산량의 증가를 위해 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 머신러닝 기법을 이용하여 토양 수분 함량 예측 모델을 개발하였다. 깊이에 따른 토양 수분과 외기, 강수량 등 기상 변수와의 상관 관계를 구명하고, 깊이별 토양 수분예측을 위한 부분최소제곱회귀(PLSR) 모델을 알고리즘을 개발하였다. 콩 재배포장의 10cm, 20cm, 30cm 깊이의 토양수분은 FDR 방식의 센서로 측정하였 고, 콩 작물 주변 환경인자(재배환경의 기온, 상대습도, 풍속, 일사량, 일조시간)는 주변의 기상관측소에서 측정된 데이터를 이용하였다. 이를 이용하여 깊이별 미래의 토양수분함량 예측 모델을 개발한 결과, 10cm와 20cm깊이에서 주요 인자는 현재 토양수분함량과 기온이었으며, 30cm 깊이에서의 주요 인자는 현재 토양수분함량과 기온, 풍속으로 나타났다. 토양 깊이가 깊어짐에 따라 토양수분함량 예측 정확도가 향상되었으며, 이는 표면에 가까울수록 토양수분함량이 변화가 크기 때문으로 예상된다. 또한 미래의 토양 수분함량예측시 1시간 후 예측 정확도가 가장 우수하였으며, 이때의 Rv 2와 RMSEV가 10cm 깊이에서 0.993와 1.069%, 20cm 깊이에서 0.994와 0.821% 였으며, 30cm 깊이에서 0.999와 0.149% 였다. 본 연구 결과는 콩 생육환경 진단을 위해 재배 포장의 토양수분함량을 토양층별로 미래의 토양수분함량도 예측이 가능함을 보여준다.

참두메부추(Allium spirale Willd.)는 관상 및 식용식물로 서 가치가 높다. 그러나, 참두메부추의 육묘를 위한 생육조 건에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 육묘 플러그 셀 크기, 차광율 및 시비처리가 참두메부추의 유묘 성장에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과, 플러그 셀 크기는 용 적이 가장 큰 105셀에서 생육이 가장 우수하였다. 생육지표 중 초장과 근장은 60% 차광처리에서 상대적으로 높게 측정 되어 생육이 우수하였다. 속효성 고형비료[DO-Peters(N:P:K= 20:20:20)는 셀 당 100mg을 시비했을 때 근수와 근장의 수치 가 가장 높게 조사되었으며, 속효성 액체비료 Peters(N:P:K= 20:20:20)는 8mL씩 주 2회 시비한 처리구에서 초장과 엽수 의 수치가 가장 높았다. 따라서 참두메부추 유묘의 초기 생육 에 있어서 속효성 고형비료는 100mg, 액체비료는 8mL를 주 2회 시비하는 것이 적절하였다. 참두메부추는 원예상토가 충 진된 105셀 플러그 트레이에 종자를 파종한 후 DO-PRO 100mg 또는 Peters 8mL를 주 2회 엽면시비하면서 60% 차 광조건에서 재배하는 것이 효과적이었다.

음식물류폐기물 직매립, 해양투기 등이 금지됨에 따라 음식물류폐기물은 대부분 자원화를 통해 처리되며 퇴비화하여 생산한 음식물류혼합퇴비(이 하, 음폐퇴비)는 작물 생산성을 향상 등을 위하여 농경지에 퇴비로 사용한다. 하지만, 염분 집적에 의한 작물 생육이 우려되며 이에 따른 피해를 줄이기 위하여 음폐퇴비와 블랙카본, 유용 미생물을 함께 사용하면 염분에 의한 피해를 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이에 본 연구는 음폐퇴비와 바이오차의 한 종류인 블랙카본, 유용 미생물을 처리 시 상추의 수량과 토양 특성 변화를 알아보고자 하였다. 처리구는 무비구(NF), 무기질 비료 (NPK), 무기질 비료 + 음폐퇴비 (NPKF, 대조구), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 블랙 카본 (NPKFC), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 미생물 (NPKFB), 무기질 비료 + 음폐퇴비 + 블랙카본 + 미생물 (NPKFCB)이다. 상추 생육 조사 결과, 생육 후기인 21일째에 NPKFCB 처리구에서 엽장 20.7 cm, 엽폭 20.2 cm, SPAD-502 32.0으로 가장 생육이 좋았으며, 수량 조사 결과 또한 NPKFCB 처리구에서 주당 총 엽수가 28.8개로 가장 많았다. 수량지수는 무처리가 84.1로 가장 낮았고 NPKFCB 처리구에서 128.7로 가장 높았다. 이는 블랙카본에서 공급되는 K, P, Ca 등의 양분과 미생물 활성화가 작물 생산성 향상에 도움을 준 것으로 판단된다. 토양 화학성 분석 결과 pH는 NPKFB 처리구에서 6.9로 가장 높았으며, EC는 NPKF에서 1.7 dS m-1로 가장 높았다.

본 연구에서는 ‘설향’ 딸기를 두 작기(2020－2021년, 2021 －2022년)에 걸쳐 재배하면서 외부 광환경과 생육도일온도 가 작물 생산량에 미치는 영향을 분석하였다. 2년 동안 온실 내 환경 관리, 양액 관리 등은 동일하게 하였다. 재배기간 중 주 간의 온실 온습도는 두 작기에서 유사하게 관리되었고, 야간 의 온습도는 통계적으로 차이가 있었으나 작물 생육 범위를 벗어나지 않았다. 일사량은 9월과 10월에 첫 번째 작기의 일 평균 일사량이 많아 누적일사량도 많았으며, 11월부터는 2월 까지는 두 번째 작기의 일사량, 3월에는 다시 첫 번째 작기의 일사량이 많은 것으로 나타나 1월부터의 누적일사량은 두 번 째 작기에서 많은 것으로 나타났다. 딸기의 최적 일장 조건인 8시간 이상의 일장이 나타난 일은 두 작기 간 큰 차이가 없었고, 변화 양상은 누적일사량의 변화와 유사하게 나타났다. 누 적일사량과 생육도일온도는 상관관계가 커 생육도일온도가 딸기의 생산량과 당도에 미치는 영향을 조사해 본 결과의 초 기의 누적일사량과 생육도일온도가 적었던 두 번째 작기에서 초기 수확량은 적었으나 누적일사량 및 생육도일온도가 증가 함에 따라 후기에 수확량이 첫 번째 작기보다 많았으며 잠재 적 최대 생산량도 큰 것으로 나타났다. 당도는 생육도일온도 가 증가함에 따라 감소하였으며, 이는 촉성딸기의 특성으로 판단된다. 추후 연구를 통해 단순 수확량뿐만 아니라 작물 생 육, 꽃눈분화 및 출뢰시기를 조사, 분석하여 생육도일온도가 작 물 생육에 미치는 영향을 다각도로 분석하는 연구도 필요하다 고 판단된다.

이끼의 분쇄번식 시, 가장 적합한 배양토, 광, 온도를 구명 하기 위해 날개양털이끼(Brachythecium plumosum)와 쥐꼬리이끼(Myuroclada maximowiczii)를 이용하여 실험을 수행하였다. 실험 개시 4주 후에 사진을 찍어 Photoshop에서 이끼 면적과 녹색 평균값을 구하여 이끼의 생육 정도를 나타내었다. 배양토의 경우, 두 이끼 모두 다스란 상토에서 생육이 가장 좋았고, 상토:마사토(50:50), 원예상토, 마사토:피트모스(50:50) 에서는 비슷한 수준이었다. 버미큘라이트 단용에서는 생육이 부진하였다. 광도실험에서는 날개양털이끼는 25umol･m-2･s-1 에서 100umol･m-2･s-1까지 광도가 높아질수록 생육이 조금씩 좋아지는 경향이었으나, 쥐꼬리이끼는 3개의 광환경에서 비슷한 수준이었다. 온도 실험에서는 두 이끼 모두 23℃에서 면적과 녹색값이 가장 높아 생육도 좋았다. 이러한 결과를 종합 하면, 건조한 이끼를 분쇄하여 번식할 때, 배양토로는 보습력이 좋은 다스란 상토나 원예용 상토가 무난하며, 광도는 25~100umol･m-2･s-1 범위, 온도는 20~23℃가 적당할 것으로 판단된다.

절화 국화 ‘백마’를 재배하고 있는 관행농가와 스마트팜의 시설현황, 재배환경, 절화생육 및 경영성과를 비교 분석하였 다. 관행농가는 비닐하우스에서 토경으로, 스마트팜은 유리온 실에서 양액재배하고 있었다. 스마트팜은 광량, 온도, 습도, CO2, 풍속, 강우, 양액 pH와 EC 측정을 위한 센서들을 갖추어 자동제어하고 있었으며, 실시간으로 컴퓨터와 휴대전화 어플 리케이션을 이용하여 온실을 관리하고 있었다. 반면에 관행농 가는 환경 측정용 센서와 관비재배용 pH와 EC 센서들이 전혀 없었고, 모든 시스템들을 수동으로 작동하고 있었다. 시설 내의 주간과 야간온도는 관행농가에서 생육 적온보다 낮게 관리되고 있었다. 관행농가의 토양 EC는 3.2dS･m-1로 높게 나타나 절화 생육에 적합하지 않은 것으로 나타났고, 스마트팜은 1.1dS･m-1 로 적절하게 관리하고 있었다. 재배방법에 있어서 토양소독은 관행농가에서는 실시하지 않았으며, 스마트팜에서는 과산화수 소를 이용하여 토양소독을 실시하고 있었다. 그 외에 재배방 법은 큰 차이가 없었으나, 관행농가에서 응애가 많이 발생하 여 피해증상이 나타났다. 절화장, 화폭, 생체중, 엽록소 함량 등과 같은 절화 생육은 관행농가보다 스마트팜에서 더 양호한 것으로 나타났다. 경영성과 측면에서 1,000m2 기준으로 순이 익은 관행농가에서 -419천원이었고, 스마트팜은 4,484천원이 었으며, 생산량과 수취가격이 관행농가보다 스마트팜에서 각 각 22%와 52% 더 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 절화의 생육과 경영성과의 차이는 스마트팜의 자동화 설비에 의해 정 밀 생육관리가 가능했기 때문이라고 판단되었다.

기후 변화에 따른 이상기상 등 농업환경변화에 따른 농작물의 생산성 및 품질 저하 등의 문제가 발생하고 있다. 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 정보통신기술(Information & Communications Technology; ICT), 사물인터넷 (Internet of Things; IoT) 및 인공지능(Artificial Intelligence; AI) 등을 이용한 지능한 작물 모델 개발과 정보화 자원 구축 등의 연구가 진행되고 있다. 국내의 ICT를 적용한 스마트팜은 비닐하우스와 같은 시설 내부 환경을 제어하는 기술로 구성되어 있으나 국내 농경지 면적의 95%는 노지로 되어 있어 노지에 쉽게 적용할 수 있는 농업 ICT 기술 이 필요하다. 따라서 본 연구는 노지 작물의 지능형 생육 환경 모델 개발을 위한 IoT 기반 환경 데이터 획득 시스 템을 구축하고 시계열 계측을 통해 농작물 생육의 주요 인자인 토양 수분과 토양 온도의 변화 특성을 파악하고자 한다. 본 실험은 전북 완주군 소재 국립식량과학원 풍산나물콩 및 대풍콩 재배 포장에 환경데이터 획득 시스템을 구축하였으며 IoT 기반 토양센서(Sentek Drill&Drop, Australia)을 통해 토양의 수분 및 온도를 측정하였다. 토양 센 서는 서로 간섭을 최소화하기 위해 일정 간격으로 설치하고 지면으로부터 전극을 깊이 30 cm 까지 삽입시킨 후 20년 07월 04일부터 20년 10월 07일까지 깊이 10 cm, 20 cm, 30 cm의 토양 수분 및 온도의 시계열 변화를 비교 분 석하였다. 토양 수분 및 온도 변화는 지면으로부터 깊이 10 cm, 20 cm, 30 cm 순으로 크게 나타났다. 본 연구의 결 과는 4차 산업 기술의 농업적 적용성을 높이기 위한 빅데이터 구축 및 노지 스마트팜 기술 기반 확보를 위한 자료 로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

This study was conducted to investigate cucumber plants response to greenhouse environments by solar shading in greenhouse in the summer. In order to estimate heat stress reduction of cucumber plants by solar shading in greenhouse, we measured and analyzed physiological conditions of cucumber plants, such as leaf temperature, leaf-air temperature, rubisco maximum carboxylation rate, maximum electron transport rate, thermal breakdown, light leaf respiration, etc. Shading levels were 90% mobile shading of full sunlight, 40% mobile shading of full sunlight and no shading(full sunlight). The 90% shading screen was operated when the external solar radiation is greater than 650 W·m-2. Air temperature, solar radiation, leaf temperature, leaf-air temperature and light leaf respiration in the 90% shading of full sunlight was lower than those of 40% shading and no shading. Rubisco maximum carboxylation rate, arrhenius function value and light leaf respiration of the 90% shading were significantly lower than those of 40% shading and no shading. The thermal breakdown, high temperature inhibition, of 90% shading was significantly higher than that of 40% shading and no shading. Therefore, these results suggest that 90% mobile shading made a less stressful growth environment for cucumber crops.

최근 ICT기반 스마트팜이 급속도로 증가추세이다. 버섯의 생육환경요인은 온도, 습도, CO2, 광이 주요인이지만 그동안 온도 위주의 자동제어가 사용되어왔다. 큰느타리버섯의 생육환경 조절은 온도는 자동제어하지만 가습과 환기는 경험을 기준으로 한 타이머 사용을 하고 있었다. 이에 본 연구에서는 온도, 습도, 환기까지 자동제어를 통해 큰느타리버섯의 1세대 스마트팜 모델을 설정하기 위한 시험을 진행하였다. 환경제어시스템 및 모니터링 장비를 설치 한 후 기존의 방법으로 재배하고 있는 상태에서 생육실의 조건과 자실체의 생육조사를 실시하였으며 그 결과를 소개하고자 한다. A농가의 경우 온도는 약 17 ̊ C에서 발이시키고 자실체 생육기에는 약 16도로 관리하였다. 습도는 초기 95%로 유지하다가 초발이 이후에는 가습을 하지 않는 경향이었다. CO2 관리는 센서도 없었으며 갓과 대의 모양을 보면서 관행적으로 환기하고 있었고 700 ppm에서 최고 2,500 ppm까지 유지하는 경향이었다. 이 농가의 자실체 품질은 평균 개체중 125g, 대굵기 53 mm, 대길이/대굵기 비율은 1.8, 갓직경/대굵기 1.25 수준으로 A등급(특품)~B등급(상품) 사이에 해당하였다. B농가의 경우는 온도는 약 19~17 ̊C에서 발이시키고 자실체 생육기에는 약 17 ̊C로 관리하였고 생육후기에는 13~15 ̊C였다. 습도는 83~95% 로 육안관찰하면서 관행적으로 조절하는 경향이었다. CO2 관리는 센서는 있었으나 제어는 하지 않았고 갓과 대의 모양을 보면서 관행적으로 환기하고 있었고 640 ppm에서 최고 4,500 ppm까지 유지하는 경향이었다. 이 농가의 자실체 형태는 평균 개체중 102 g, 대굵기 48 mm, 대 길이/대굵기 비율은 2.2, 갓직경/대굵기 1.2 수준이었다. 이러한 결과는 환경조건 특히 CO2 농도에 따라 큰느타리 버섯의 품질이 결정됨을 알 수 있었으며 A농가의 환경조절 방법을 개선하면서 DB화하면 정밀한 스마트팜 모델로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 병재배 팽이버섯 ‘치쿠마쉬 T-011’의 정밀재배를 위한 최적 생육모델 개발하기 위하여 팽이버섯 병재배 농가를 대상으로 스마트팜 기술을 적용하여 생육환경을 분석한 결과를 보고하고자 한다. 실험농가의 균상면적은 60 m 2 , 균상형태는 4열 13단, 냉동기는 20마력, 단열은 샌드위치 판넬 100 T, 가습dms 초음파 가습기 6대, 난방은 12 kW를 사용하였고, 20,000병을 입병하여 재배하고 있었다. 팽이버섯 재배농가에서 생육환경 데이터를 수집하기 위하여 설치한 환경센서부로부터 버섯의 생육에 직접적으로 영향을 미치는 온도, 습도, CO2농도를 수집 분석하였다. 온도는 발이단계에서 배양이 완료된 병을 균 긁기한 후 입상 시 14.5oC에서 시작하여 10일차까지 14~15oC를 유지하였고, 억제단계에서는 4oC에서 시작하여 15일차까지 2~3oC를 유지하였다. 생육단계에서는 7.5~9.5oC를 유지하면서 버섯을 수확하였다. 습도는 균긁 기한 후 입상 시 거의 100%에 가까웠고, 팽이버섯 발생 단계에서 습도는 88∼98%의 범위를 유지하였고, 억제단 계에서는 77~96%, 생육단계에서는 75~83% 범위를 유지 하였다. CO2농도는 발생단계에서 입상 시 3,500 ppm에서 시작하여 10일차까지는 3,500~6,000 ppm을 유지하였고, 억제단계에서는 6,000 ppm 수준이었으며 생육단계에서는 6,000 ppm 이상을 유지하였다. 농가에 재배하고 있는 ‘치쿠마쉬티-011’의 자실체 특성은 갓 직경 7.5 mm, 갓 두께 4.1 mm이며, 대 굵기 3.3 mm, 대 길이 154.2 mm 였다. 병 당 유효경수는 1,048개, 개체중은 0.71 g/unit이었으며 수량은 402.8 g/1,400 ml로 나타났다.

본 연구를 통해 병 재배 느타리버섯 ‘춘추2호’의 정밀 재배를 위한 최적 생육모델 개발하기 위하여 느타리 농가를 대상으로 스마트팜 기술을 적용하여 생육환경을 분석한 결과를 보고하고자 한다. 실험 농가의 균상면적은 114 m 2 , 균상형태는 2열 5단, 냉동기는 10마력, 단열은 샌드위치 판넬 100T, 가습기는 초음파 가습기 2대, 난방은 10KW를 사용하였고, 5,500병을 입병하여 재배하고 있었다. 느타리버섯 재배농가에서 생육환경 데이터를 수집하기 위하여 설치한 환경센서부로 부터 버섯의 생육에 직접적으로 영향을 미치는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 조도 등을 수집 분석하였다. 온도는 균 긁기한 후 입상시 19.5 o C에서 시작하여 버섯이 발생되어 병을 뒤집기 후 5 일차까지 거의 21 o C를 유지하고 자실체가 자라서 수확기에 가까워지면 18 o C에서 14 o C를 유지하면서 버섯을 수확 하였다. 습도는 균 긁기한 후 입상시 거의 100%에 가까 웠고, 버섯 발생 및 생육과정 중에도 습도는 거의 95~100%를 유지하였다. 이산화탄소농도는 입상후 5일까 지는 최고 5,500 ppm까지 증가하였고, 6일차부터는 환기를 통해 단계적으로 농도를 낮추어 수확기에는 1,600 ppm 을 유지하였다. 조도는 입상후 6일차까지는 8 lux의 빛을 조사하였고, 그 이후 주기적으로 4 lux의 빛을 조사하면서 생육을 진행하였다. 농가에 재배하고 있는 ‘춘추2호’의 자실체 특성은 갓 직경은 26.5 mm, 갓 두께는 4.9 mm이며, 대 굵기는 8.9 mm, 대 길이는 68.7 mm였다. 대 경도 는 3.9 g/mm, 갓 경도는 0.9 g/mm였고, 대와 갓의 L값은 78.2와 60.5이였다. 자실체 수량은 166.8 g/850 ml였고, 개체중은 12.8 g/10 unit였다.