농업기술 2019년 7월통권 638호

농업 분야는 세계인구 수가 96억이 예상되는 2050년을 대비해 현재 생산량보다 약 30% 이상 효율을 개선할 수 있는 혁신적인 농업기술 개발에 빅데이터와 인공지능을 이용하고 있다. 농업에서 빅데이터가 두각을 나타내는 활용 부분은 현재 많지 않지만, 세계적인 농업 선진국 및 글로벌 종자회사(몬산토, 듀퐁 등)에서 관련 연구기술 개발에 심혈을 기울이고 있다. 정밀농업(Precision agriculture)은 위성 이미지, 날씨예측, 시비법, 병해충 방지 등 경작지에 축적된 다양한 빅데이터를 이용한 처방경작(Prescriptive planting)을 제시하고 맞춤식 경작을 유도하고 있다. 경작지의 토양정보와 위성위치 확인 시스템(GPS)을 활용해 경작 시 수분, 시비량, 농약 처리 등의 자료를 축적할 뿐 아니라 매년 생산성과 수확량을 측정해 정확한 시비량과 농약 처리량을 분석한 후 과잉 처리되는 비료와 농약 손실을 줄여 비용절감 효과를 높이고 있다. 정밀농업은 식물뿐 아니라 축산에서도 활용이 되고 있다. 한우의 개체별 관리를 위해서는 개체능력을 평가하는 기준이 필요하다. 우리나라의 경우 종축개량협회의 한우 개량 시스템과 축산물품질평가원의 이력 추적 시스템을 통해서 한우 개체능력에 대한 빅데이터 정보를 확보할 수 있다. 전국 도축장에서 출하되는 연간 약 70만 두의 도체정보와 가격정보 그리고 종축개량협회에 기록되는 혈통정보 등이 한우 산업에서 활용 가능한 빅데이터다. 국립축산과학원에서도 240여 마리 핵심 KPN(국가보증씨수소)의 게놈 유전체 정보(30억 개의 염기 서열 정보) 등이 공공 정보로 등록돼 있다. 이러한 한우의 유전정보와 도체정보가 통합되면 빅데이터 기반의 우수 한우 개체 선발 및 관리 등을 통해 지속가능한 정밀사양이 가능해질 것으로 예상된다. 한우 산업에서 정밀사양의 특징은 모든 한우 송아지가 동일한 조건에서 고급육 비육시스템을 적용받는 것이 아니라 개체의 유전적인 특징을 고려해 비육 프로그램을 적용받는 것이다. 수입 곡물 및 풀사료 등의 사료비를 부담하고 값싼 수입 소고기와 경쟁을 해야 하는 한우 산업에서 이러한 개체 유전능력별 정밀사양 시스템은 앞으로 우리나라 축산 발전에 큰 힘이 될 것이다. 유전체 육종가 선발에 의해 배치된 한우는 정밀사양을 적용했다. 높은 능력을 가진 개체는 고급육 사양 프로그램을 적용시켜 근내지방이 높은 육질의 한우를 생산하는 것을 목표로 비육하고, 비육후기에 육량 등급이 감소됐을 때는 육량을 강화하는 사료를 급여해 최고 등급 생산을 목표로 했다. 반면 저육질 개체의 경우 장기비육을 해도 고급육이 될 비율이 낮으므로 단기간 비육해 출하함으로써 사료비 및 노동비를 절감할 수 있도록 했다. 정밀사양 시험을 위해 한우 개체 160두의 혈액에서 50k 유전자 정보를 추가했다. 개체별 능력 예측 정확도를 높여 고능력과 저능력 그룹을 분리하고 각각 다른 우방에 배치해 단계별 사양을 시작했다. 육질형 유전체 육종가로 판별해 고에너지와 저에너지 영양사료를 급여하며 시험 사육한 결과 도체 성적 중에 1+등급 이상 출현율이 64.3%에서 81.8%로 17.5% 개선되는 것으로 나타났다. 이는 전축 평균 59.7%(’16)보다 높은 출현율이다. 성장형 선발집단의 육량 A등급 출현율은 5.2% 향상됐다. 육질 유전체 육종가 분류 시 조수입은 7.5% 늘어 1마리당 62만 원, 성장형의 경우 조수입 3.7% 향상으로 1마리당 약 30만 원의 소득이 증가했다. 과실의 크기나 껍질 색깔, 과육 품질 등은 소비자의 구매 욕구에 직접적인 영향을 미친다. 이러한 이유로 배 재배 농가에서는 배의 상품성을 높이고 병해충을 방제하기 위해 배에 봉지 씌우기를 하고 있다. 그러나 배에 봉지를 씌우는 작업은 전체 과수원 관리 노동 시간의 약 16%(23시간/10a)를 차지할 정도로 노동력이 많이 든다. 또한 최근 이상기후가 잦아지면서 우박이나 강풍으로 인한 배 낙과피해도 늘어나고 있다. 따라서 노동력 절감을 위한 무봉지 재배와 이상기후에 따른 낙과피해 감소를 위한 기술 개발이 필요한 실정이다. 이에 국립원예특작과학원 배연구소와 국립농업과학원 재해예방공학과에서 2018년부터 공동으로 연구해 개발한 ‘무봉지 재배 및 이상기후 대응을 위한 다목적 망시설 이용 기술’을 소개하고자 한다. 시설하우스 내부 온도 저감을 위한 시설로는 안개분무, 순환(유동)팬, 백색 차열망, 차광페인트 등이 있다. 안개분무 시설은 분무된 미세한 물이 증발하면서 주변의 열을 빼앗는다. 이때 시설 내부의 온도는 떨어지고 고온기 한낮에도 여름철 재배작물의 생육에 적합한 온도와 습도가 유지된다. 다만 과습하면 효율이 크게 떨어지므로 습하고 더운 공기가 밖으로 잘 빠져나가도록 철저히 환기시키는 것이 중요하다. 실제로 지난해 청양군 방울토마토 재배 농가에서는 안개분무와 강한 햇빛을 차광하는 차광막, 내부 공기를 강제적으로 순환시키는 유동팬을 복합설치해 시설 하우스 온도를 7.5~9.3℃ 떨어트렸다. 덕분에 온도 32℃ 이상에서 나타나는 생육 중지, 낙화, 수정불량 등의 생리장해를 극복할 수 있었다. 안개분무 시설은 고온기 시설하우스 온도저감뿐만 아니라 병해충 방제 및 비료 살포용으로도 활용돼 노동 시간 및 노동 강도를 낮추고, 보다 쾌적한 환경에서 일할 수 있어 농가 만족도가 높다. 토양병해의 전파 매개체는 흙이기 때문에 방제가 어려우며 효율 또한 낮다. 따라서 병해를 신속히 진단하고 발병 초기에 방제를 실시해 피해를 최소화하는 것이 가장 중요하다. 대표적 토양병해인 흰날개무늬병은 잎과 줄기로 증상이 나타날 때 나무 전체가 동시에 시드는 현상을 보인다. 다른 병해 및 생리장해도 비슷한 양상을 보이는 경우가 많기 때문에 헷갈리기 쉬운데, 시든 나무줄기에 가루 흔적이 있으면 나무좀에 의한 피해일 가능성이 크다. 그리고 토양 근처 줄기에 버섯이 생기는 경우에는 아밀라리아뿌리썩음병일 확률이 높다. 유사한 증세를 보이는 병해가 많기 때문에 오인으로 인한 잘못된 대처는 병의 확산 및 피해를 가속화한다. 흰날개무늬병 진단 기술로는 뽕나무 가지를 미끼로 사용해 탐지하는 방법이 있다. 의심 지역 토양에 뽕나무를 삽입해 병원균을 유인하고 생장시킨 뒤 형성된 균사체를 확인해 판별하는 것이다. 비교적 간편하게 시도할 수 있지만 시간이 30일가량 걸리며, 정확한 판단을 위해서 많은 반복이 필요하고, 결과 해석을 위한 전문 지식과 장비가 요구되기 때문에 현장에서 쉽게 적용할 수 없다. 종이포트 모종은 분형근이 미처 형성되지 않은 어린 모종 단계에서 모종을 옮겨도 분형근이 거의 부서지지 않는다. 그리고 모 기르기 단계에서 빈포기나 생육이 늦은 모종을 쉽게 분류할 수 있기 때문에 균일 모종의 생산이 가능하다. 또한 통기성과 배수성이 우수한 데다가 종이포트 표면 전체에서 수분이 증발해 모판흙의 열을 낮추기 때문에 뿌리둘레의 온도 상승을 막을 수 있어 지하부 환경을 개선하는 효과도 있다. 아주심기 시에는 용기를 제거하지 않아도 되기 때문에 모종의 뿌리 손상을 막을 수 있으며, 기계로 작업하는 것도 가능하다. 종이포트에 사용하는 생분해성 종이는 셀룰로오스 재질이라 아주심기 후 토양 속 미생물에 의해 분해되는데, 작물의 종류에 따라 분해 기간이 다른 종이를 이용하는 것이 좋다. 보통 채소 모종에는 분해 기간이 1~2개월인 종이가 이용되고 있다.