농촌진흥청(청장 허태웅)은 지속적인 농촌 노동인구 감소와 이상기상에 대응하기 위해 정보통신기술(ICT) 기반의 디지털농업기술인 자동물관리시스템과 자동관비시스템을 개발, 보급에 힘쓰고 있다.
자동물관리시스템은 수분 감지기(센서)와 제어기, 배수관 등을 이용해 자동으로 물을 공급하거나 빼는 기술이다. 자동관비시스템은 땅속 관으로 물과 비료를 동시에 공급하는 기술이다.
이 시스템들은 설치와 관리가 간단하며, 현장에 적용했을 때 노동력과 농업용수, 비료 사용량을 줄일 수 있다.
농촌진흥청은 자동물관리시스템 실행을 위해 물을 주는 ‘지중점적 자동관개제어시스템’(2018년), 물을 빼는 ‘저비용 무굴착 땅속배수기술’(2017년)을 개발했으며, 물주기와 물빼기가 동시에 가능한 ‘관·배수 통합 자동제어 물관리기술’은 개발 중이다.
지중점적 자동관개제어시스템은 땅 속에 관을 묻고 작물이 필요로 하는 양만큼 물을 공급하는 방식으로, 스마트폰을 활용해 실시간 토양 속 수분 관리가 가능하다. 이 시스템을 적용하면, 콩 수량은 26% 늘고 농업용수는 22% 절약하는 효과가 있다.
저비용 무굴착 땅속배수기술은 일반 트랙터에 매설기를 연결해 주행과 동시에 배수관과 충전재를 묻는 기술이다. 사용자는 저렴1) 하고 손쉽게 배수시설을 설치할 수 있으며, 콩 수량이 27% 느는 효과가 있다.
지금까지 신기술 시범사업을 통해 지중점적 자동관개제어기술은 전국에 44헥타르(22개소), 저비용 무굴착 땅속배수기술은 42헥타르(21개소)에 적용, 설치돼 있다.
- 지중점적 자동관개제어시스템은 지중점적관 매설기 제작업체 3곳, 지중점적관개 기반조성 업체 5곳, 지중점적관개 제어기 관련 2곳 등 총 10곳에 기술이전 됐고, 저비용 무굴착 땅속배수 기술은 총 2곳에 기술이전, 시범사업에 지원되고 있다.
자동관비시스템은 땅속에 묻은 관으로 물과 비료를 동시에 공급하는 기술로, 개발이 완료돼 보급을 앞두고 있다. 현재까지 연구에서 자동관비시스템을 적용하면, 노동력은 41%, 비료 투입량은 17% 줄일 수 있는 것으로 확인됐다.
자동관비시스템이 보급되면, 적정량 비료주기로 기후변화 대응을 위한 탄소저감 정책에도 부응할 수 있을 것으로 기대된다. 앞으로 양분감지기를 개발해 실시간으로 토양 양분상태를 확인하고, 자동으로 필요한 만큼 비료를 주는 체계를 확립할 계획이다.
농촌진흥청 생산기술개발과 박기도 과장은 “자동물관리시스템과 자동관비시스템 등 노지 디지털농업기술을 농가에 빠르게 보급해 노동력과 농업용수, 비료 사용량을 줄이고 생산량을 높일 수 있도록 최선을 다하겠다.”라고 전했다.
무굴착 땅속배수 시범사업에 참여한 경기도 평택의 옥수수 농가 박건화 씨는 “논에 땅속배수 시설을 설치한 후 물고임 현상이 줄었고, 편리한 물 관리로 노동력도 줄일 수 있었다.”라고 말했다.
□ 자동물관리시스템 연구결과
❍ 지중점적 자동관개의 관개효율 및 밭작물의 생육반응 평가
- 관개량: 스프링클러 관개 대비 22% 물 절약(지중점적 47천톤 < 스프링쿨러 60톤)
- 관개효율: 스프링클러 관개 대비 2.6%p 향상(지중점적 91.9% > 스프링쿨러 89.3%)
: - 수량성: 콩(지중점적 356kg/10a > 무관개 282), 참깨(지중점적 142kg/10a > 무관개 104)
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구 분 |
기술적용 전 |
기술적용 후 |
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밭작물 생산성 |
콩 수량: 282kg/10a |
콩 수량: 356kg/10a(26% 증수) |
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농업용수 절감 |
스프링클러: 60톤/10a |
지중점적관개: 47톤/10a(22% 절약) |
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관수 노동력 |
스프링클러: 130만원/ha |
지중점적관개: 추가노동력 없음 |
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지중점적 시스템 구성도 |
지중점적관개 콩 생육 |
스마트폰 앱 |
❍ 트랙터 부착형 무굴착 땅속배수 기술의 배수개선 효과
- 일평균 지하 투수량 : 굴착식 63.3mm/d (100%) → 무굴착 69.8mm/d (110%)
- 일평균 배수량 : 굴착식 155.6천ℓ/ha → 무굴착(3m 간격) 153.6천ℓ/ha
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배수방법 |
일평균 지하 투수량(mm/d) |
일평균 총 배수량(천ℓ/ha) |
단위 시간당 배수량(ℓ/ha) |
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굴착식(관행) |
63.3 |
155.6 |
6,484.4 |
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무굴착 땅속배수 |
69.8 |
153.6 |
6,399.2 |
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일평균 배수량 |
시공 후 토양 상태 |
관행(1년 후) |
무굴착 땅속배수(1년 후) |
❍ 논 콩의 생산성 향상 효과: 관행 291kg/10a → 무굴착 땅속배수 371kg/10a, 27% 증수
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관행 |
무굴착 땅속배수 |
사양토 |
식양토 |
□ 자동관비시스템 연구결과
❍ 옥수수 비료 시용 시간 및 투입량 증감 비교
- 비료 시용시간: 관행 시비 대비 41% 감소 (관행 3.4시간 → 관비 2시간)
- 비료 투입량: 관행 시비 대비 비료 투입량 17% 감소 (관행 14.5kg → 관비 12kg)
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구분 |
관행 시비 |
관비 시비 |
절감률 |
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비료 시용시간(h/ha) |
3.4 |
2 |
41.2 |
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비료 투입량(kg/10a) |
14.5 |
12 |
17.3 |
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지중관비시스템 구성도 |
자동관비시스템 |
지중관비시스템 옥수수 생육 |
＊2020년 2년차 연구실험 결과
비료 살포(기비) 노동투입시간: 3.4h/ha, 영농활용 자료
1) 설치 비용은 헥타르(ha)당 약 650만 원으로, 땅을 파고 관을 묻는 굴착식 땅속배수(1,370만 원)에 비해 53.5% 이상 비용을 줄일 수 있다.
