새전북신문

(미래 농업을 말하다)손끝으로 병해충 방제하는 사과원 무인약제 살포 시스템 개발

사과 병해충 방제시간 절약과 농업인 안전에 기여
농촌진흥청 국립원예특작과학원 조영식 농업연구관

기사 작성: 박상래 - 2023년 07월 16일 14시15분

농촌진흥청이 지속 가능한 농업을 위한 사과 스마트 농업 기술 요구가 증대되고 있는 가운데 ‘손끝으로 병해충 방제하는 사과원 무인약제 살포 시스템 개발’에 성공했다. 그 연구 중심에 농촌진흥청 국립원예특작과학원 조영식 농업연구관이 있다. 조 연구관은‘스마트 농업기술을 통한 지속 가능한 농업 실현’에 앞장섰다는 평가를 받고 있다.

조 연구관이 자체 개발한 무인 약제 살포시스템은 사과나무 사이사이에 분무 노즐이 있으면 작물보호제 살포가 가능하다는 생각에서 시작됐다. 농약 희석 탱크와 동력분무기, 노즐의 구성은 고속분무기 등 모든 방제 장치의 기본 동작 원리를 활용했다. 대신 과원 내에서 주행하는 부분을 제거하고, 작물보호제를 분무하는 노즐을 사과나무 사이사이에 지주식으로 설치해 과수원 내에서 방제 기기와 작업자가 없어도 작업이 이뤄지도록 했다. 이를 위해서 열별로 사과나무를 심고 구역별로 전자밸브를 설치해 전자밸브 on/off 시간으로 작물보호제가 분무 되도록 했다. 무인 약제 살포시스템에서 가장 중요한 부분은 노즐부에서 분무된 입자들이 목표가 되는 사과의 잎과 과실 등에 잘 부착되도록 하는 것이다. 농업인이 사용하는 기기는 단순하며 고장이 없고 목적에 맞는 효과를 제공해야 한다. 무인약제 살포 시스템에 사용된 동력분무기, 공기압축기는 고장이 거의 없는 기기이며, 노즐의 막힘을 방지를 위한공기압축기, 약액의 살포 잔액을 배출하는 두 가지 밸브를 사용해 동파 우려를 해소했다. 또한, 제어반은 자동 또는 수동으로 전자밸브 on/off 동작을 제어하므로 고장이 거의 없다. 최근 개발된 방제로봇은 방제의 무인화를 실현한 기기로 LiDar 활용으로 농약사용량 일부 절감 가능하고, GPS 기반으로 제한된 자율 주행이 가능하지만 방제작업 시간은 기존 고속분무기와 유사하다. 여기에, 사용할 과원에 대한 사전 맵핑(지도 자료) 작업도 필요하다. 무인 약제 살포시스템은 과수원에 많은 수의 노즐, 배관, 동력분무기, 공기압축기 등을 설치해야 하기 때문에 비용이 현재 고속분무기보다 많이 소요되나 구성 요소별로 보면 단순하다. 살포시스템의 효과성을 극대화하기 위해서 사과 식재열간 나무의 폭을 줄이는 수형으로 변화 시 시스템의 방제 효과를 높일 수 있을 것으로 기대한다. 수체(나무) 관리 변화 시 방제작업 이외의 농작업에 투입되는 비용과 노력 절감이 가능하고 노즐부 형상을 달리하면 다른 과수에도 적용이 가능하다.

농촌 인구의 감소, 고령화, 긴 작업시간을 줄이기 위한 방안으로 떠오르는 것이 가지치기와 열매 관리, 토양 양·수분 관리, 수확 후 관리 등 사과 재배와 병해충 진단, 방제 과정에 데이터, 네트워크, 인공지능 같은 4차 산업혁명 기반의 디지털 기술을 활용하는 것이다. 사과 농작업 시간 중 병해충 방제는 약 6.8%인 10.3시간을 차지한다. 작업시간 비중은 크지 않아 보이나, 연간 15회 이상 방제를 하고, 방제 시 고속분무기(Speed sprayer; SS기) 등을 운행하면서 사고의 위험과 함께 작물보호제에 지속적인 노출 등으로 농업인의 안전이 우려되는 상황이다. 이번 연구는 농업인의 안전을 지키고, 더불어 방제 시간을 절약할 수 있도록 사과나무 사이사이에 작물보호제를 살포할 수 있는 노즐을 설치하고, 작업자는 멀리서 방제기를 작동시켜 방제할 수 있는 시스템을 구축해 안전한 방제가 이뤄지도록 하는 데 목적이 있다. 무인 농약 살포 시스템은 1ha 사과 재배 시 1회 방제 시간을 3분의 1에서 6분의 1까지 절감할 수 있다(3~6시간 → 1시간 이내). 이를 금액으로 환산하면 방제에 소요되는 인건비 약 65~130억 원을 절감할 수 있다. 게다가 과원 농작업 시, 농기계·작업기 전복 사고, 유해성 농약 흡입으로 인한 농작업자 피해 등이 꾸준히 발생하고 있는데, 이번 기술은 이를 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

조영식 농업연구관은 “앞으로도 개발한 기술이 농업 현장에 활용될 수 있도록 현장 실증을 통해 기술을 고도화할 예정”이라며, “더불어 농업 현장에 대해 지속적으로 고민할 계획”이라고 말했다. /박상래 기자

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