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[전문가 기고] 밭농업기계 연구성과 및 첨단·고도화 연구- 김영근 농촌진흥청 밭농업기계화연구팀장
밭농업기계 연구성과 및 첨단·고도화 연구
- 김영근 농촌진흥청 밭농업기계화연구팀장
 
 
“노지 스마트농업 실현에 철저 대비해야”
 
미래 노지 디지털농업 기초·요소기술&첨단 밭농업기계 개발추진
10대 작물 전과정기계화·수확량 측정기술·비산저감 드론 현장보급
 

일반현황

농업인구의 감소 및 고령화 등 농촌현장의 일손부족 특히 밭농업의 노동력 부족은 점점 심화되고 있는 실정이고, 코로나19 영향으로 외국인 노동력의 활용도 쉽지 않은 상황이다.

이와 같은 농촌현장의 문제점을 개선하고 지속가능한 영농을 위해서는 노동력을 최소화하고 대체할 수 있는 방안마련이 필요하다. 대표적인 방안으로 농업현장의 의견이 반영된 밭농업기계의 개발 및 신속한 현장적응을 꼽을 수 있다. 또한 이미 개발된 밭농업기계의 활용도를 제고하기 위해서는 밭농업기계의 현장맞춤화 다시 말해 고도화·고성화 연구가 지속적으로 확대·강화돼야 한다. 고도화·고성능화 연구와 병행해서 나날이 발전하는 ICT 등 첨단기술을 융·복합한 스마트 밭농업기계의 연구개발도 꾸준히 추진해 노지 스마트농업 실현에 대비해야 할 것이다.

밭작물을 포함한 농산물 재배·생산에 있어 생력기계화 및 자동화는 생산효율을 극대화하는데 매우 중요한 역할을 하고 있다. 밭농업의 기계화는 단순한 농촌 일손부족을 해결하는 것뿐만 아니라, 노동력과 생산비를 절감해 우리 밭작물의 생산성과 경쟁력을 높이고 대부분 수입에 의존하는 콩, 밀, 잡곡 등 우리나라 밭작물의 자급률제고에 지대한 영향을 미치고 있다. 이와 함께 농촌의 고령화·여성화가 급격히 진행되는 상황에서 밭농업 기계화의 중요성은 더욱 커지고 있다.

 

밭농업 기계화 개발 및 연구현황

밭농업은 상대적으로 논농업에 비해 소규모 면적, 다양한 작물 등 기계화 여건이 열악해 논농업(98.6%, 2020년) 보다 기계화율이 미흡하며(61.9%, 2020년), 주로 고령·여성 농업인 및 고된 농작업이 많다고 할 수 있다.

이에 농촌진흥청에서는 밭농업기계화율을 제고하기 위한 대책으로 연구개발은 농기계(농과원)와 기계화 재배양식의 표준화 및 품종(식량원, 원예원 등)을 작목기관과 협업으로 개발하고 있으며, 고된 농작업이며 가장 기계화가 미흡한 파종·정식·수확작업의 기계화를 중점적으로 추진하고, 이미 개발된 농기계의 활용성을 높이기 위해 복합농작업 및 범용화 연구를 확대하고 있다. 또한 미래의 노지 스마트농업 실현을 위해 노지 디지털농업 기초·요소기술 및 첨단 스마트 밭농업기계 개발을 강화하고 있다. 한편 신개발 농기계의 현장적응성 강화 측면에서는 주산지를 중심으로 현장실증 및 연·전시회를 적극 확대하고 있다.

지금까지의 성과로서는 현장의 의견을 반영해 마늘, 양파, 고구마, 감자, 콩 등 주요작물의 전과정기계화 기술을 개발했다. 이와 같은 전과정기계화 기술개발로 마늘의 경우 관행대비 노동력은 67%, 비용은 47%, 양파는 노동력 69%, 비용 47%, 고구마는 노동력 30%, 비용 29%, 감자는 노동력 54%, 비용 23%, 콩은 노동력 95%, 비용 84% 절감효과가 나타났다.

이와 함께 배추, 무, 참깨, 들깨, 옥수수 등 주요작물에 대한 현장맞춤형 농기계의 개발과 고도화·고성능화 연구가 진행 중에 있다. 특히 풋옥수수 수확기는 유공압 자동제어 기술을 적용해 각 주요장치를 가변제어할 수 있도록 개발하고 있다. 우리나라 강원도, 충청북도 지역에서 주로 재배하는 풋옥수수는 간식과 식사대용으로 최근 많은 인기를 얻고 있어 생산량이 점차 증가하고 있다. 이처럼 풋옥수수의 수요량은 점차 늘어가고 있으나, 수확작업이 무더운 여름에 인력에 의존하고 있어 수확기 개발요구가 높은 상황이다.

이 풋옥수수 수확기는 트랙터 측면에 부착해 작동하는 방식이다. 줄기에서 열매가 열리는 위치가 다른 찰옥수수와 단옥수수의 특성을 감안해 줄기를 베는 예취부와 줄기이송 컨베이어의 높이를 조절할 수 있게 했다. 수확 시, 다량의 수분을 포함하고 있어 상처가 나기 쉬운 풋옥수수를 안전하게 줄기로부터 떨어뜨리기 위해 회전식 롤러를 적용했다. 그리고 작업의 효율성 증대를 위해 연속 수확작업이 가능하도록 후방에 톤백을 설치했다. 수확기의 보급이 이뤄진다면 무더운 여름날 고된 풋옥수수의 수확작업의 노력 및 비용절감이 이뤄질 것으로 기대된다.

또한 첨단기술을 접목해 농기계를 고도화 및 고성능화해 노지 스마트농업을 실현하기 위한 첨단 농작업기계 개발을 추진하고 있다. 현재의 생력형 농기계에서 첨단 디지털기술을 적용해 농작물의 생육량, 수확량 등의 정보를 측정하고 동시에 농작업을 수행하는 기술을 개발하고 있다.

스마트농업은 포장 내 생육 및 수확량 등 정보를 파악·분석해 작업자에게 맞춤처방을 내림으로써 비료, 농약 등 투입자원은 최소화하면서 농산물 생산성은 높여주는 기술이다. 그중에서도 포장 내 수확량 변이정보는 당해연도 영농결과에 대한 평가와 차년도 영농계획 수립을 위한 기초적이면서도 필수적인 정보이다. 농촌진흥청에서는 수확과 동시에 실시간으로 위치별 수확량을 측정하는 기술을 벼와 감자를 대상으로 개발 중이다.

먼저 벼 수확량 모니터링 시스템의 경우 자탈형 콤바인 내부에 수확량 측정용 센서를 설치해 콤바인 수확작업 중 실시간으로 수확량을 측정하며, GPS의 위치정보와 결합해 포장 내 수확량 변이를 가시화하는 기술이다. 감자의 경우 수확기에 설치된 카메라를 통해 수확 중 실시간 영상을 획득하고 획득된 영상에서 인공지능을 활용해 감자를 판별하고 크기를 측정해 무게를 추정하는 시스템이다. 이와 같이 개발한 실시간 수확량 모니터링시스템을 기반으로 다양한 농작물을 대상으로 범용화 연구가 완성되면 다른 수확용 농기계에도 응용할 수 있을 것으로 생각된다.

마지막으로, 최근 농업현장에서 주로 농약살포에 활발히 사용하고 있는 드론은 종자파종, 비료살포, 입제농약 살포, 액비살포 등 다른 농작업으로 이용을 확대할 수 있다. 현재 드론방제기는 주로 벼에 많이 활용되고 있으며, 점차적으로 밭작물에도 사용이 증가하고 있다. 점차 증가하는 이용도에 비해 드론에 적합하고 효과적으로 병해충을 방제하는 기술은 미흡한 수준이었다.

이에 농촌진흥청에서는 PLS제도에 따른 비의도적오염을 최소화하고 살포되는 농약비산을 줄이고 병해충 방제효과는 높일 수 있는 비산저감형 드론방제기를 개발했고 현장실증을 거쳐 영농현장에 보급하고 있다. 이 드론방제기의 핵심기술은 기존의 물방울 형태로 분무되는 액적을 공기방울 형태로 만들어 동일한 농약 살포량으로 액적 크기를 4배 이상 키우는 공기흡입형 노즐기술과 드론의 하향풍에 적합하게 분무시스템을 개선한 것이다. 이 비산저감형 드론방제기는 비산을 최소 30% 이상 줄이고, 병해충 방제 효과는 40% 이상 높일 수 있으며, 주요 농작물 방제뿐만 아니라 액비살포에도 효과적으로 사용할 수 있다.

또한 기존의 드론살포기의 문제점을 개선 보완한 드론용 정밀파종기도 개발 중에 있다. 개발 중인 드론용 파종기는 균일하게 흩어뿌림하며, 수직강하 방식을 적용해 종자의 토양 침투성능이 향상돼 종자의 입모율과 생육을 향상할 수 있도록 했다. 이 균일살포식 드론파종기는 간척지 대규모 농지의 벼와 조사료를 대상으로 현장시험 중에 있으며, 종자뿐만 아니라 비료나 입제농약 살포에도 사용할 수가 있어 범용성이 크고 매우 효과적이다.

이와 함께 농업용 드론은 다른 분야에도 활용하고 있는데 최근 양봉농가에 매우 위협적이며 외래종인 등검은말벌을 퇴치하기 위한 드론퇴치기를 개발하고 있다. 등검은말벌은 주로 양봉장 인근의 높은 나무꼭대기에 집을 짓는 습성이 있어 말벌집 제거에 큰 어려움이 있다. 사람이 직접 나무에 올라가 제거하는 위험 없이 이를 해결하기 위해 드론을 활용해 말벌집에 직접 살포제 살포가 가능한 말벌집 드론 퇴치기를 개발했다. 이 드론 퇴치기는 말벌집 표면에 옥수수 전분 소재인 친환경 탄환을 쏘아 구멍을 뚫고 동시에 살충 약액을 살포해 벌집 내부까지 살충액이 침투하게 해 말벌은 물론 여왕벌, 유충까지 모두 사멸할 수 있어 말벌집 퇴치에 매우 효과적이다.

농촌진흥청에서는 급격한 글로벌 농업환경 변화에 따라 ICT 등 디지털기술을 융·복합해 농작업을 고성능 자동화한 미래형 첨단스마트 밭농업기계를 지속적으로 개발하고 보급해 나갈 것이다. 또한 농업경쟁력 제고를 위한 여성 및 고령자 친화형 농기계, 파종·정식기 및 수확기의 고효율·고성능화, 농업용 드론의 활용성 확대연구 등 밭농업 기계 개발을 확대할 계획이다.

이와 같이 밭농업 기계화를 지속적으로 개발 연구함으로써 농업·농촌의 변화와 혁신을 주도해 농업인을 편하고 행복하게 할 수 있도록 기여하고자 한다. 

농축산기계신문  webmaster@alnews.co.kr

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