자동 관개 시스템에서는 관수를 자동으로 개시하고 중지할 수 있는 기준값의 설정이 중요하다. 관수 기준값은 작물의 종류와 생육 시기, 토성, 용적 밀도 등에 따라 달라지는 포장 용수량의 토양 수분값으로 결정되기 때문에, 전문적인 지식과 분석 경험이 필요하여 현장 농업인이 직접 파악하는 것은 어렵다. 그래서 재배 작물의 명칭, 재배 지역 및 재배 토양의 토성 등을 조건 변수로 하여 적절한 토양 수분값을 데이터베이스로부터 추출하고, 작물의 종류 및 생육 시기별 토양수분 기준을 데이터베이스화하여 선택한 작물에 적합한 토양수분 장력값을 설정할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 이 알고리즘을 센서부, 제어부, 구동부로 구성되어 있는 시스템에 적용하여 토양 수분을 제어할 수 있는 시스템을 개발하였다. 실험구별로 수분 제어 기준값을 설정하여 측정한 수분값이 -33 kPa 실험구에서 부합률 97.3%, -25 kPa 실험구에서 부합률 96.6%의 결과를 나타내었다. 이 시스템을 이용하여 최근 농촌지역의 고령화와 노동인구 감소에 따른 생산성 감소를 억제하는데 기여할 것으로 사료된다.

비순환식 고형배지경에서 배액이 토양과 지하수 오염을 발생시키는 문제를 해결하고자 그동안 연구된 데이터를 바탕으로 배액 최소화 재배방식을 확립을 위해 본 연구는 토마토 코이어 수경재배농가 시설에서 FDR 센서, 적산일사량 센서 및 타이머를 이용하여 토마토를 재배하며 급배액량, 생육 및 생산량을 비교하였다. 정식 후 88일까지 일일 식물체당 평균 급액량은 처리구에 따른 큰 차이가 없었다. 하지만 정식 후 88일 이후 107일 까지 TIMER, FDR, IR 제어구 각각의 일일 식물체당 평균 급액량은 IR(2125mL) > TIMER(2063mL) > FDR(1983mL) 수준이었고 108일부터 120일 까지는 IR(2000mL) > TIMER(1664mL) > FDR(1500mL) 수준 이었다. 배액률은 TIMER 제어구의 경우 5~12%, FDR 센서 제어구의 경우 0~7%, IR 제어구의 경우 12~19% 수준으로 IR > TIMER > FDR 순이었다. 정식 후 88일 이후부터는 FDR과 IR 제어구가 급액량에 상이한 결과를 보였는데, 이는 재배 후기 즉, 5월 20일 이후 (정식 후 94일) 누적일사량의 증가로, IR 제어구에서는 급액이 증가된 반면 FDR 센서 처리구는 적심 이후 30일이 경과된 6월 2일경부터 IR 제어구 보다 일일 급액량이 평균 500mL 적게 공급된 결과이다. 식물체 생육 및 상품과 수량도 급액방식에 따른 통계적 유의차는 없었지만, 당도는 FDR 처리구에서 TIMER 처리구에 비해 약 11%, IR 처리구에 비해 약 18% 높았다.

본 연구는 환경오염과 양수분 손실을 주는 비순환식 수경재배에 FDR센서를 이용한 자동관수시스템을 적용할 때 관수효율을 높이기 위한 최적의 최소대기시간을 설정하고자 수행되었다. 실험은 가을과 겨울철에 봄과 여름철에 두 번 수행하였고 가을과 겨울철에는 3분 급액과 최소대기시간을 5분으로 한 3R5F 처리구, 3분 급액과 최소대기시간을 10분으로 한 3R10F 처리구, 5분 급액과 최소대기시간을 15분으로 한 5R15F 처리구를 설정하여 실험하였고 봄과 여름철에는 3분 급액과 최소대기시간을 5분으로 한 3R5F 처리구, 3분 급액과 최소 대기시간을 10분으로 한 3R10F 처리구를 설정하여 실험하였다. 3분 급액은 주당 60mL, 5분 급액은 주당 80mL가 공급되었다. 가을과 겨울철 재배에서 정식 후 62일 까지 주당 급액량은 3R5F (858mL) > 5R15F (409mL) > 3R10F (306mL) 처리 순으로 나타났고 배액률은 3R5F (44%) > 5R15F (23%) > 3R10F (14%) 순으로 나타났다. 정식 후 62일부터 102일 까지는 일일 주당 급액량이 5R15F (888mL)> 3R5F (695mL)> 3R10F (524mL) 순으로 나타났고 이 시기에 배액률은 5R15F에서 가장 높았다. 봄과 여름재배에서는 일일 주 당 급액량과 배액율이 3R5F 처리구에서 3R10F 처리구보다 높았다. 두 재배 모두에서 수분이용효율 (WUE)은 3R10F 처리에서 높았다. 따라서 FDR 센서를 활용한 자동화 관수 시스템에서 관수효율을 높이기 위한 최소대기시간은 10분으로 고찰된다.

본 연구에서는 국내의 시설 내 작물재배에 적합한 자동관수 기술을 개발하기 위한 첫 단계로 전기저항의 변화원리를 이용하는 워터마크 센서를 장착한 소형 컨트롤러를 작물재배에 활용하여 자동관수기술의 효용성을 구명하고자 하였다. 이를 위해 비닐하우스 내에 다른 토성을 갖는 토양을 격리베드에 인공적으로 조성한 후 토마토를 정식하여 수분퍼텐셜을 -20kPa 수준으로 자동으로 조절하면서 재배하였다. 점적관수에 따른 토양 내 깊이별 수분변화는 Sentek 축전형 수분센서를 이용하여 측정하였다. 워터마크센서를 이용한 수분퍼텐셜 제어성능은 (-)20kPa 수준부근에서 유지되지 않고 반복적으로 0~(-)20kPa 대역에서 높은 변화 값을 나타내어 안정적이지 못한 것으로 나타났다. 특히, 물 공급은 관수시마다 약 50~60분 비교적 긴 시간동안 진행되어 수분공급이 과잉되는 문제가 나타났으며 건조시에도 수분퍼텐셜의 변화가 계단응답 반응의 형태로 변하는 불량한 측정해상도를 나타내었다. 이러한 문제는 워터마크센서의 토양과 전극 접촉형태가 다공컵식 수분장력계에 비해 수분값에 연속적으로 반응할 수 없는 구조이기 때문인 것으로 판단하였다. 자동관수에 따른 토양종류별 수분변화는 그 기울기가 토성별로 서로 달랐으며 양질사토의 경우 수분함량의 변화정도가 가장 높았다. 수분함량의 변화속도는 낮과 밤의 경우 시간에 따른 변화율이 달라서 변곡선의 형태를 나타내었다. 이러한 이유는 낮과 밤의 일교차와 태양광 유무에 의하여 수분증발량 차이가 발생하였기 때문인 것으로 판단하였다. 직물에서 20cm 떨어진 지점의 깊이별 수분함량은 작물에 인접한 위치와 비교하였을 때 세가지 토양 모두 관수에 의한 변화정도는 미미하여 직물에 인접한 곳만 수분공급이 효율적으로 이루어지는 것을 확인하였다. 추후 연구에서 양질사토 베드에서 관찰된 토마토 생육 불량 문제 개선과 관수멈춤 시간을 적용하여 물공급의 과잉 문제를 해결하는 보완실험이 요구되었다.

저면관수 방식인 C-형강 매트재배 시스템을 이용한 소형 분화 국화 재배 시 daminozide 농도에 따른 관 주처리, 저면공급 및 정식시기에 따른 생장억제 효과의 지속력 및 저면공급의 처리효과를 구명하고자 본 실험 을 수행하였다. 1차 정식처리구에서 4,000 mg·L-1 이상 의 관주 처리구에서 초장신장 억제효과가 있는 것으로 나타났다. 그러나 2차 정식처리구의 경우 5,000mg·L-1 에서 억제효과가 인정되었다. 분산분석 결과 정식시기도 초장 조절에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 양액과 저면 공급한 처리구에서 daminozide가 화뢰의 형성, 생 체중 및 건물중에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 실험을 통하여 정식시기를 조절하여도 초장을 조절 할 수 있음을 알 수 있었으며, 따라서, 초장신장 억제를 위한 생장조절제 처리 시 정식시기와 공급방법의 다양 화를 통해 분화 국화의 효율적인 초장 조절이 가능 할 것이다.

멜론의 관비재배시 고품질 과실을 생산하기 위해 과실비대기 이후 관수시점을 20~25#, 30~35 그리고 45~50(-kPa)로 각각 설정하여 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 관수량은 관수개시점 45~50(-kPaa)구가 115mm로 20~25(-kPa)구보다 2배 적었다. 줄기의 길이는 45~50(-kPa)구에서 144cm로 다른 처리구에 비해 다소 짧았으나 절간장은 처리 간에 차이가 없었다. 잎 생체중 및 건물중은 45~-50(-kPa)구에서 각각 512, 58.3g으로 다른 처리구에 비해 가벼웠다. 과중은 관수량이 적은 45~50(-kPa) 처리구가 1,634g로 관수량이 많은 20~25(-kPa)구에 비해 다소 가벼웠다. 괴경은 처리 간에 차이가 없었으나 과고는 유의성 있게 작았다. 총수량은 관수량이 많은 처리구에서 다소 많으나 상등품수량은 관수량이 적은 45~50(-kPa)구가 2,531kg/10a로 가장 많았다. 과실의 당도는 관수량이 적은 45~50(kPa)구가 15.2˚Bx 20~25(-kPa)구보다 0.9˚Bx 정도 높았다. 이상의 결과에서 멜론의 관비재배시 개화 후부터 과실비대기 까지는 관수개시점을 15~20(-kPa)으로 설정하여 과실의 비대에 수분이 부족하지 않게 관리하고 과실비대기 이후에는 관수량을 줄여 45~50(kPa)로 관리하면 당도가 높은 과실을 생산할 수 있을 것으로 판단되었다.

자루재배에서의 효율적인 급액관리법을 규명하기 위해서, 배액 전극법, Timer법 및 적산일사량법으로 토마토 펄라이트 자루재배를 하였다. 배지의 무게변화는 배액 전극법의 경우 일사량이나 생육단계에 관계없이 일정한 범위 내에서 매우 안정적으로 유지되었다. 반면에 일사량법과 Timer법에서는 일사량과 생육단계 등에 따라 매우 변동이 심해서 안정적인 급액관리로 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 총수량은 배액 전극법에서 가장 많았으나, 상품수량은 일사량법 이외에는 차이가 없었고, 당도에도 유의한 차이가 보이지 않았다. 생육은 배액전극법이 가장 좋았고, 일사량법과 Timer법에서 낮았다. 이상의 결과에서, 일사량법은 적절한 Timer 제어를 병행하고, 부단히 보정을 해주어야 안정적인 급액이 가능한 반면 식물의 요구에 수동적으로 대응하는 배액전극법은 급액횟수에 관계없이 안정적인 급액방법으로 나타났다.

펄라이트 재배시 타이머 및 적산일사량에 의한 관수가 멜론의 과실 품질 및 생육에 미치는 영향에 대하여 연구하였다 과육부분의 당도는 타이머의 경우 6：00부터 17：00까지 한시간마다 급액하고 12：00 이후에 3회(12：30, 13：30, 14：30) 급액해 준 처리구(T-2)에서 약간 놀았다. 적산 일사량 처리에서는 1회 적산값이 240Wh.m-2 이었을 때 15.7로 가장 높았다. 경도는 타이머 처리의 경우 T-2 처리구에서 낮게 나타났고, 적산일사량 처리에서는 적산값이 200Wh.m-2 일때 낮았다 과실의 크기는 타이머 처리 보다 적산일사량 처리에서 작았다. 과실의 무게는 처리간에 큰 차이를 보이지 않았다. 과실을 제외한 지상부중은 타이머 처리에서는 6：00부터 18：00 사이에 한시간 간격으로 급액한 처리구에서 높았고, 적산일사량 처리에서는 적산값이 200, 240Wh.m-2 때 약간 낮았다. 따라서, 생육초기에는 적산일사량을 180~200Wh.m-2 로 낮추어 주거나 1회 급액시간을 변경하고, 네트 발현이 완성되고 과폭 생장까지 마친 후(수확전 20일)부터 적산값을 240Wh.m-2 로 처리하고 1회 급액량을 초기보다 줄여나가는 방식이 바람직할 것으로 사료된다.

This study is performed to develop an automatic irrigation control of system for effective water management in greenhouse. The automatic irrigation control system is composed of an IR-RED optical sensor in tensiometer and an One-chip micro controller. The following results are obtained : 1. A practical IR-RED optical sensor in tensiometer, which shows the starting point of irrigation, was developed. 2. The automatic irrigation system with the optical sensor and One-chip micro controller was developed and also designed to be able to combine with the control system for temperature, curtain opening, etc. 3. A multiple irrigation control system for several greenhouses were suggested. 4. The results of the system test with the driving program for automatic water management were excellent.