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[농기계기술] 영상인식 자동접목로봇“영상인식기술 적용 성공률 95%”

[연간기획] 농기계 최신기술

농업분야 생산성을 확대하고 부가가치를 높이는데 있어서 농기계의 중요성은 더욱 강조되고 있다. 특히 스마트팜·ICT융복합·정밀농업 등 첨단기술 확장을 통한 농기계 연구개발이 지속적으로 이뤄지고 있다. 농업 생산작업의 자동화·로봇화기술, 농가경영안정을 위한 에너지절감기술, 농산물 부가가치향상을 위한 수확후 품질관리·가공·유통기계기술, 농업재해 예방관리기술 등 국내 농업기계 연구개발을 전담하고 있는 국립농업과학원 농업공학부의 최신기술을 연간기획으로 살펴본다.<마지막회>

 

⑩영상인식 자동접목로봇

 

“영상인식기술 적용 성공률 95%”

두 개의 카메라 이용 중심선 정밀계산으로 오차줄여

박과(수박·오이), 가지과(토마토·가지) 모종생산 탁월

 

◇ 모종농사가 농사의 반

‘모종농사가 반 농사다’라는 말이 있듯이 좋은 모종을 키우는 것은 중요한 일이다. 좋은 모종을 생산하기 위해서는 전문가가 씨앗의 파종부터 이식할 때까지 관리해 키우는 것이 가장 좋다.

이러한 좋은 모종을 기르는 육묘는 1992년 우리나라에 연구목적으로 도입된 후 꾸준히 증가하고 있다.

2017년에는 종자산업법의 개정으로 육묘시설 기준 등에 대한 법적근거도 마련됐다. 모종은 농가가 직접 생산하던 방식에서 전문육묘공장에서 구매하는 방식으로 변화하고 있는데, 그 비율은 과채류가 57%, 엽채류가 45%로 비중이 계속 높아지고 있는 추세다.

이러한 육묘과정은 비교적 짧은 기간 동안 모종을 키우기 때문에 전문인력의 노력이 집중적으로 투입된다. 이러한 육묘는 파종, 관수, 발아, 1차육묘, 접목, 활착, 2차육묘, 포장 등 여러 작업으로 구성돼 있어 자동화에 대한 관심이 높다.

 

◇ 우량묘를 키우는 접목작업

접붙이기(접목) 작업은 토양으로부터 영양분을 잘 흡수하고 병충해에 강한 뿌리모종(대목)과 맛있는 열매를 많이 수확할 수 있는 열매모종(접수)의 줄기를 잘라서 서로 붙여주는 것을 말한다. 이러한 접붙이기를 한 모종은 본포에서 튼튼하게 자라고, 맛있는 열매를 수확할 수 있게 하는 밑거름이 된다.

접붙이기는 1920년에 수박의 덩굴 쪼김병을 없애기 위해 일본에서 최초로 시작됐지만, 최근에는 병충해 뿐 아니라 맛있는 과채류를 재배하기 위한 방법으로 널리 이용되고 있다. 이러한 접붙이기 작업은 줄기의 직경이 2∼5mm 정도로 아주 얇은 줄기를 절단해 열매모종과 뿌리모종의 절단면을 붙여 집게로 고정하는 단순하지만 고난이도의 작업으로서 우리나라 사람과 같이 손기술이 좋지 않으면 아주 어려운 작업이다.

현재 재배되고 있는 채소묘 전체의 60%는 접목작업을 통해 생산되는 모종으로 특히 수박, 참외, 오이 모종은 90%이상, 가지와 토마토 모종은 60%이상이 접목작업을 거친 모종이 재배되고 있다.

접목로봇 영상인식부

◇ 정밀한 접붙이기 과정

접붙이기 방법으로는 합접, 핀접 등 다양한 방법이 있으나, 우리나라에서는 주로 열매모종과 뿌리모종의 줄기부분을 45∼50° 경사로 자른 후 서로 붙여서 집게로 고정시키는 합접방식을 많이 이용한다.

이러한 합접방식은 박과를 대상으로 떡잎하나를 남기고 절단해 접붙이는 방식과 열매모종과 뿌리모종의 줄기부분을 잘라 붙이는 방식이 있다.

접붙이기는 모종 준비작업, 열매 및 뿌리모종 줄기절단, 접합 및 집게고정, 모종이식, 활착실 이동 등 여러 가지 작업이 필요하며, 이 중 줄기절단, 접합 및 집게 고정작업은 숙련된 전문인력이 필요하지만, 농촌인구의 감소 등으로 안정적 고용확보가 어려운 실정이다.

초정밀 접목로봇

◇ 접목작업 해결사 ‘초정밀 접목로봇’

로봇이 접붙이기 작업을 대신하는 접목로봇이 개발됐다. 수박, 오이 등 박과모종은 파종 후 10일 전후, 토마토, 가지 등 가지과모종은 파종 후 20일 전후의 어린 모종을 이용해 접붙이기 작업을 한다. 모종은 생육하는 동안의 육묘온실 환경, 태양의 방향 등으로 인해 줄기가 휘어지는 경우가 많아 기계적으로 자동화하기가 쉽지 않았다.

이러한 생육환경 차로 인해 발생하는 휘어진 줄기는 접목로봇에 설치돼 있는 두 개의 카메라를 이용해 절단부를 촬영하고 분석해, 절단부를 정확하게 접합시키도록 했다. 영상분석은 모종줄기의 절단면이 가상으로 설정된 중심선에서 얼마나 벗어났는지를 정밀하게 계산했고, 이를 이용해 열매와 뿌리모종의 절단면은 서로 한치의 오차없이 완벽하게 붙을 수 있도록 했다.

본 시스템은 간단한 스위치 조작을 통해 박과 및 가지과 모종 모두에서 작업 가능하도록 했다. 영상인식 기술을 이용한 접목시스템은 성공률 95%이상의 접목작업 성능을 갖고 있다.

 

편집부  alnews@alnews.co.kr

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