지중점적 관수･관비 시스템은 지구온난화로 인한 물 부족과 낮은 토양비옥도 문제에 대응하기 위한 효율적인 방법의 하나로 주목받고 있다. 그러나, 국내 식량작물에 대한 지중점적 관수 효과, 특히 지중점적 관비와의 결합에 대한 이해와 관련 시스템 개발은 여전히 미미하다. 본 연구에서는 기존의 표면 관수 및 시비(CF)와 비교하여 지중점적 관수 및 관비 처리(SSF)에 따른 감자(Solanum tuberosum L.)의 성장 및 수량 특성을 측정하였다. 지중점적 처리를 위해, 경상국립대학교 실험 포장(583 m2)에서 점적관(Ø 14.1 ㎜, 1.6 L h-1)을 80 ㎝ 간격으로 깊이 40 ㎝에 매설하였다. 감자의 표준 시비량(N-P-K: 100-88-130 ㎏ ha-1) 중 일정량 기비(N-P-K: 50-48-90 ㎏ ha-1) 후, 잔여 시비량인 N-P-K: 50-40-40 kg ha-1을 괴경형성기와 괴경비대기에 절반씩 나누어 관비하였다. 감자 생육 특성 중 초장은 지중점적 처리구에서 가장 길게 나타났으나, 경직경은 대조구에서 가장 두껍게 나타났다. 총 수량과 상서용 수량은 각각 대조구에서 38.6 Mg ha-1, 27.4 Mg ha-1로 지중점적처리구와 비교하여 총 수량은 14.0%, 상서용 수량은 20.8% 높게 나타났다. 지중점적 관수 후 깊이 80 ㎝까지의 토양 단면조사에 따른 수분 분포는 10~35%의 수분함량을 보였으며, 모세관 확산 현상에 의해 중력으로 인한 수분의 하강이 우세하게 나타났다. 따라서, 사양토 조건에서 지중점적관수･관비 처리에 따른 감자의 생육과 물의 이동은 투입비용과 에너지 효율성을 고려한 작물 생산성을 높기기 위해 지중점적 관수시스템, 매설 깊이나 관수방법 등에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 검색어 – 관비, 관수, 물관리, 식량작물, 지중점적

관수장치는 이상기후로 인한 농업의 용수절감 대책에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 우리나 라의 관수장치의 개발 역사나 기술은 관수 선진국에 비해 70~80% 수준으로 추정된다. 관수장치의 성능 개선은 수출 확대뿐만 아니라 수입대체 효과에서도 매우 시급한 실정이다. 관수장치의 기술 개발은 경험적 방법과 이론해석에 따른 설계의 개선으로 상당 부분 가능하다. 그러나 경질 미로를 구성한 경우에는 비교적 실험과 이론적 해석이 잘 나타나지만 연질의 실리콘이 동시에 결합된 경우에는 실험적인 방법이외의 해석은 매우 어렵다. 본 연구에서는 국내 PC 드리퍼 성능을 선진국 수준으로 개선하고자 수행하였다. 주요 내용은 실리콘의 경도의 문제점과 개선, 경질 미로의 성형물 재설계, 이를 통한 새로운 PC 드리퍼를 설계 제작하였고, 동시에 성능 평가를 실시하였다. 또한 국내외에서 가장 우수한 것으로 알려진 Euro PC 드리퍼와 성능 비교를 수행하였으며, 동시에 핵심 부품의 교차 조립에 의한 유량의 균등성을 평가함으 로서 국내 PC 드리퍼의 근원적 기술의 문제점을 파악하고 개선할 수 있었다.

본 연구는 새만금 간척지에서 비닐하우스 작물 재배 가능성 검토를 위해 녹색꽃양배추를 대상으로 일일 관수량을 달리하여 관수량에 따른 토양 염농도 및 생육특성 등을 조사하여 관수량에 의한 재염화 억제효과를 알아보고자 수행하였다. 수확기의 표토의 평균 토양 EC 는 1.5 및 3.0mm·day-1 처리구에서 각각 10.9 및 11.5dS·m-1 였으며 6.0mm·day-1 처리구에서 5.1dS·m-1로 1.5 및 3.0mm·day-1 처리구보다 52~56% 낮게 나타나 점적관수 량에 따른 제염효과를 확인할 수 있었다. 화뢰의 무게는 6.0mm·day-1 처리구에서 주당 371.3g으로 1.5 및 3.0mm·day-1 처리구의 60.9g 및 129.1g보다 높은 값을 나타냈다. 50%의 수량감소를 보이는 토양 EC는 7.6dS·m-1였으며 점적관수에 의한 토양 제염효과는 6.0mm·day-1 처리에서 30~40cm 깊이까지 나타났다. 따라서 새만금간척지에서 녹색꽃양배추 재배시 점적관수에 의한 토양 재염화 억제를 위해서는 6.0mm·day-1 수준의 관수량으로 총 422mm의 물량이 필요할 것으로 예측된다. 그러나 염류의 이동은 토양 이화학적 특성 및 계절적 요인 등 여러 가지 환경요인에 영향을 받으므로 간척지 비닐하우스에서 점적관수에 따른 염류의 이동특성에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 토성에 따른 물의 이용효율을 높이면서 재배 작물의 생산성을 최대화하기 위한 효율적인 자동관개 로직을 개발하고자, 수분장력값을 관수 개시점으로 하여 물 공급 유지와 멈춤을 간헐적으로 수행하는 펄스형 관개방식과 측정한 수분장력값을 이용하여 토양수분량을 예측해 재배작물에 적합한 물량을 추가 투입하는 필요물량계산 관수방식을 적용하여 토성이 다른 실험베드에서 2년간 토마토 작물을 재배하면서 토양수분 함량과 장력의 변화를 측정비교하였다. 물공급 30초와 멈춤 30분 및 15분 조건을 이용한 펄스형 관수방식과 필요물 량계산 방식에서 얻어진 수분장력값은 목표한 −20kPa 조건에 비해 각각 −42~−8kPa, −20~−10kPa로 나타나 필요물량 계산방식이 균일한 수분장력을 유지하는 측면에서는 유리하였으나 토양수분상태는 상대적으로 습하였다. 공시 토성 모두에서 수분함량은 수분장력에 비해 시간 반응이 빠르면서 물공급에 따라 비례적으로 증가하는 경향이 뚜렷하였다. 수분변화 값은 펄스형 관수와 필요물 량계산 관수방식의 경우 사양토 기준으로 각각 17~ 24%, 19~31%로서 펄스형 관수방식이 수분변화 값이 작으면서 시간에 따라 안정적인 값을 유지한 것으로 나타났는데 이는 물공급에 따른 수분함량의 시간변화가 수분 장력에 비해 뚜렷하게 빠름과 관계가 있는 것으로 판단하였다. 이러한 결과로부터 펄스형 관수방식은 수분함량 값을 이용하여 수분을 조절하는 것이 유리함을 의미한다.

멜론 관비재배시 질소 및 칼륨의 관비농도를 설정하기 위한 실험결과가 다음과 같다. 엽면적과 식물체의 생체중은 질소의 농도가 높을수록 크고 무거웠으나 칼륨의 농도에 따른 차이는 없었다. 과중은 질소와 칼륨의 농도가 높을수록 무거웠으며 과고는 질소 1/2 농도에서 15.9mm로 가장 컸다. 과실의 네트지수는 질소 1/4 농도에서 3.6으로 가장 높았으나 칼륨의 농도는 통계적인 유의차가 없었다. 상품수량은 질소 1/2농도에서 5,086kg/10a으로 가장 높았고 질소 농도에 따라 증가하는 경향을 보였다. 과실의 당도는 질소 1/2농도 이하에서 15.5˚Bx 이상이었고 과실의 균열률은 질소의 농도가 낮을수록 감소하는 경향을 보였다 작물재배 후 토양의 양분함량은 질소와 칼륨의 시비농도가 높을수록 각각의 함량이 많았으며 칼슘함량도 두 농도가 높을수록 많았다. 이상의 결과에서 멜론의 관비재배에서 영양생장기에는 질소와 칼륨의 시비수준은 표준농도의 1/4로 하고 과실 착과 후에는 질소를 1/2농도, 그리고 칼륨은 1/4 농도로 관리하는 것이 적합한 것으로 나타났다.

점적관수 자재 및 분수호스의 관수균일도 실험결과 사용압력과 배관길이에 따라 유출량의 차이가 큰 것으로 나타났다. 점적관수 중에서는 점적단추의 관수 균일도가 가장 높았고, 점적테잎, 점적호스의 순으로 나타났다. 관의 직경과 길이 및 유량에 따라 다르지만 마찰에 의한 압력손실이 상당히 크므로 점적관수의 사용압력과 배관길이 선택에 주의할 필요가 있다. 제품에 따라 약간의 차이는 있었지만 대체로 점적호스는 50m, 점적테잎은 70m 정도를 최대 배관길이로 제한하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다. 점적단추는 실험에서 설정한 최대길이인 100m까지도 사용이 가능한 것으로 사료된다. 그러나 관수시스템의 압력을 체크하여 충분한 압력을 확보하고 있는지 검토할 필요가 있고, 부족시 별도의 가압펌프를 설치하여 적정압력 범위를 만족할 수 있도록 하며 물구멍이 막히지 않도록 필터를 설치하고 수질을 관리하는 등의 유지관리가 필요한 것으로 판단되었다. 분수호스의 경우에는 균등계수가 매우 낮아 균일한 관수를 기대할 수 없는 것으로 나타났다. 따라서 균일한 관수 제어를 필요로 하는 높은 수준의 시설재배에서는 가능한 한 점적관수를 사용하고, 비교적 낮은 수준의 배지수분 관리가 이루어지는 시설재배에서도 분수호스를 이용할 경우 배관길이를 30~35m이내로 제한하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

세라믹의 종류와 두께 그리고 소성온도를 달리하여 제작한 세라믹 자동점적센서의 점적성능을 비교 분석하였다. 자체제작 세라믹센서에 가장 많이 함유된 조성성분은 SiO2로 54.17~71.62wt.%였으며 다음이 A12O로 15.42~33.79 wt.%였다. 두 성분의 합계는 백자토 92.34 wt.%, 옹기토 89.18 wt.%, 미립분청토 88.17 wt.%, 세립분청토 87.96 wt.%, 대조구(시판수입제품) 87.04 wt.%였다. SiO2：A12O의 비율은 백자토 73.2：26.8, 옹기토 80.2：19.8, 미립분청토 68.9：31.1, 세립분청토 61.6：38.4, 재조구 82.3：17.7이었다 기타 Fe2 O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Ti O2, P2 O5 등이 10wt.%내외 함유되어 있었다. 공극율은 세립분청토에서 가장 높았고 백자토, 옹기토 순이었으며 소성온도가 높을수록 두께가 두꺼울수록 공극율이 높았다. 두께 2.5mm로 성형한 세라믹의 점토종류에 따른 공극율은 세립분청토 37.47%, 세립분청토와 옹기토의 혼합토 34.82%, 백자토 34.71%, 옹기토 32.5% 순이었다. 세라믹의 점토종류, 소성온도에 관계없이 자동점적이 가능하였으나 점적센서의 반응주기와 점적량의 집중도는 차이가 있었으며, 세라믹의 두께나 상부 플라스틱 개폐장치의 탄력성에 따라서도 점적패턴과 점적량의 집중도에 큰 차이가 있었다. 세립분청토나 백자토에서는 점적지속시간이 짧았으며 백자토의 경우 점적량의 증가가 급격하지만 감소는 서서히 이루어졌다. 또한 세라믹의 두께가 두꺼울수록 점적지속시간이 짧았으며 점적량의 증가는 급격하였고 감소는 완만하였다. 그러나 두께 1mm로 얇은 경우는 백자토를 제외하고는 정상적인 급액이 이루어지지 못하였다. 세라믹 센서를 500℃에서 소성한 경우 점적지속시간이나 단위시간당 점적량이 불안정하였으며 600℃ 및 700℃에서는 비교적 안정된 양상을 보였으나 점적지속시간이 길어졌으며 800℃ 또는 900℃에서 소성한 경우는 점적지속시간이 짧은 반면 단위시간당 점적량이 커지면서 점적의 개시와 종료가 뚜렷하였다.

점적관수(點滴灌水) 재배(栽培)가 양파의 채종량(採種量)에 미치는 영향(영향)을 구명(究明)코자 시험(試驗)하였던바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1 생육형질(생육혈질)로서 분약수(分藥數), 엽수(葉數), 초장(草長), 엽견장(葉堅長) 관화율(關花率)은 2월(月)-3월(月) 비닐하우스피복구(被覆區)와 3월(月) 비닐하우스 피복구(被覆區)에서 점적관수(點滴灌水)로 재배(栽培)할때에 가장 양호(良好)하였다. 2. 채종량(採種量)의 구성형질(構成形質)로서 화륜경(花輪梗핵), 화경당(花梗當) 소화수(小花數), 임실율(稔實率)은 2월(月)-3월(月) 비닐하우스 피복구(被覆區)나 3월(月) 비닐하우스 피복구(被覆區)에서 점적관수(點滴灌水)로 재배(栽培)할때에 가장 양호(良好)하였기에 채종량(採種量)도 가장 많았다.