노지 밭토양의 자동 물관리 및 토양수분 모니터링 시스템

권순홍 ( Soon Hong Kwon ),서정덕 ( Jung Duck So ),정기열 ( Ki-yeol Jung ),이상훈 ( Sanghun Lee ),김종순 ( Jongsoon Kim ),김동현 ( Dong-hyun Kim ),김준한 ( Jun-han Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

밭작물은 생육초기 한발에 의한 출아불량이나 토양과습에 의한 습해로 생산성 저하가 심각하다. 따라서 안정적 밭작물 생산을 위한 물관리 작업의 자동화 및 생력화가 시급하다. 본 연구에서는 밭작물의 생산성 향상을 위해 지표 및 지중의 용·배수를 자동으로 구현할 수 있는 물관리 시스템을 구축하고 관개방법 별 토양수분을 측정하였다. 토양의 지중관개는 30m×9m 크기의 4개 처리구 토양에 이랑 및 고랑 하부 20cm 깊이로 70cm 및 140cm 간격으로 점적관을 각각 매설하였으며. 지중점적관 유출량은 2.3L/hr로 하였고, 관개한 물이 지하로 유출되는 것을 방지하기 위해 지중에 차단막을 설치하였다. 지표관개는 68m×13.5m 크기의 토양에 지표점적관개, 스프링클러살수관개, 분수살수관개를 하였고, 설치간격은 각각 1.2m, 10m, 3m로 하였으며, 일평균 관개량은 각각 2550L, 1915L, 4909L로 하였다. 지중점적관개 및 지표관개에 의한 토양수분 함량은 토양 깊이 10, 20, 30, 40 cm 별로 토양 수분센서를 이용하여 측정하였다. 토양수분 센서에 나타난 측정치는 실시간으로 모니터링하였으며, 토양수분은 지표 및 지중관개 방법 별 토양 깊이에 따라 1일 평균값으로 비교 분석하였다. 지표관개의 경우 분수살수, 지표점적, 스프링클러 살수관개 순으로 토양의 깊이에 관계없이 토양수분함량이 높았고, 지중점적관개의 경우 점적관 설치 위치 및 간격에 관계없이 토양이 깊을수록 수분함량이 높게 나타났으며, 지표와 토양깊이 40cm에서의 토양수분의차이는 약 20%정도로 나타났다. 관개방법의 차이에 따른 토양수분의 변화는 크게 나타나지 않았다. 이러한 밭작물의 최적 물관리 시스템은 작물 생산성 향상 및 식량 자급률 향상에도 기여할 것이다.

ICT기반 지표관개 토양 수분 모니터링 시스템 개발

권순홍 ( Soon Hong Kwon ),서정덕 ( Jung Duck So ),정기열 ( Ki-yeol Jung ),이상훈 ( Sanghun Lee ),김종순 ( Jongsoon Kim ),박종민 ( Jong Min Park ),권순구 ( Soon Gu Kwon ),김동현 ( Dong-hyun Kim ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

생산성이 낮은 밭작물의 안정적인 생산을 위해서는 정보통신기술(ICT)을 이용한 자동물관리 시스템의 구축이 필요하다. 본 연구에서는 밭작물의 생산성 향상을 위해 지표의 관·배수를 자동으로 구현하도록 관개방법 별 토양수분을 측정할 수 있는 모니터링 시스템을 구축하였다. 지표관개에 의한 토양수분 함량은 68m×13.5m 크기의 토양에 토양 깊이(10, 20, 30, 40cm)별로 토양 수분센서를 관개방법(점적관개, 살수관개(스프링클러, 분수호스))에 따라 설치하였다. 설치간격은 각각 1.2m, 10m, 3m로 하였다. 근권층(토양 표면으로부터 10cm 깊이)의 토양수분 함량을 기준으로 관개시점의 수분함량을 30%로 설정하여, 이보다 낮으면 자동으로 관개되도록 시스템을 구축하고 제어 프로그램화 하였다. 지표관개 방법별 생육기간중의 토양 수분함량을 분석한 결과 평균 수분함량은 점적관개 30.61%, 살수관개(분수호스) 32.91%, 살수관개(스프링클러)32.73%로 무관개 16.55%에 비해 높았으며 전 생육기간 동안의 변이도 적게 나타났다. 지표관개 방법별 관개특성을 분석한 결과, 총 누적 관개량은 점적관개가 100.2톤/10a으로 살수관개(분수호스) 628.7톤/10a, 살수관개(스프링클러) 151.6톤/10a과 비교하여 각각 84.1%, 34.0% 작게 나타나 관개에 필요한 물 공급량을 절약할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 ICT기반 물관리 시스템은 밭작물의 작물 생산성 및 식량 자급률 향상에 기여할 것으로 기대된다.

ICT기반 관개 방법에 따른 콩의 Soil Moisture Monitoring System 개발

권순홍 ( Soon Hong Kwon ),서정덕 ( Jung Duck So ),정기열 ( Ki-yeol Jung ),이상훈 ( Sanghun Lee ),김종순 ( Jongsoon Kim ),박종민 ( Jong Min Park ),권순구 ( Soon Gu Kwon ),김동현 ( Dong-hyun Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

생산성이 낮은 밭작물의 안정적인 생산을 위해서는 정보통신기술(ICT)을 이용한 자동물관리 시스템의 구축이 필요하다. 본 연구에서는 콩의 생산성 향상을 위해 지표 및 지중의 용 · 배수를 자동으로 구현하도록 관개방법 별 토양수분을 측정할 수 있는 모니터링 시스템을 구축하였다. 지표관개에 의한 토양수분 함량은 68×13.5 m 크기의 토양에 토양 깊이(10, 20, 30, 40 cm)별로 토양 수분센서를 관개방법(지표점적, 스프링클러, 분수살수)에 따라 설치하였다. 설치간격은 각각 1.2 m, 10 m, 3 m로 하였다. 근권층(토양10 cm)의 토양수분 함량을 기준으로 관개시점의 수분함량을 30%로 설정하여, 이보다 낮으면 자동으로 관개되도록 시스템을 구축하고 제어 프로그램화 하였다. 지중점적관개는 30×9 m 크기의 토양에 이랑 및 고랑 하부에 20 cm 깊이로 70 cm 및 140 cm 간격으로 점적관을 각각 매설하고 토양 수분의 모니터링이 가능하도록 하였다. 지하수위제어관개는 지하수위 높이를 0.3 m와 0.6 m, 암거관 간격을 3 m와 6 m로 하여 토양수분센서를 각각 설치하여 모니터링 하였다. 지표관개의 경우 분수살수, 지표점적, 스프링클러관개 순으로 토양의 깊이에 관계없이 토양수분함량이 높았다. 지중점적관개의 경우 점적관 설치 위치 및 간격에 관계없이 토양이 깊을수록 수분함량이 높게 나타났다. 지하수위제어관개는 지하수위가 높을수록 토양수분의 변동이 적은 것으로 나타났다. 이러한 ICT기반 관개 방법에 따른 콩의 최적 물관리 시스템은 작물 생산성 향상 및 식량 자급률 향상에 기여할 것이다.

농업생산기반시설 설계기준 개정에 관한 연구: 농지관개 밭관개계획 편을 대상으로

장태일 ( Taeil Jang ),신용철 ( Yong-chul Shin ),유승환 ( Seung-hwan Yoo ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

농림축산식품부는 국가건설기준센터를 통해서 농업용댐, 용배수로, 양배수장, 농지관개, 농지배수, 경지보전, 농업수질 및 환경 등 농업생산기반시설에 대한 설계기준을 개정하고 있다. 이러한 설계기준은 2018년 국토교통부 고시(제2013-640호) 중 “건설공사기준 코드체계” 전환에 따른 건설기준을 코드로 정비함에 따른 후속 초치로 기존 농업생산기반정비사업의 계획설계기준을 바탕으로 제정되었다. 본 설계기준은 코드체계 개편에 따른 기존 설계기준 간의 중복 및 상충되는 내용을 비교·검토하여 정비하여야 하나 일반 토목 분야의 교량, 터널, 도로, 하천, 댐 등의 설계기준과 상이한 농업토목 고유의 특성이 제대로 반영되지 못하였고, 일부 항목이 누락이 된 상태로 설계기준으로 제·개정이 이루어졌다. 국가건설기준 내 농업생산기반시설 설계기준 중 밭관개는 1969년에 농지개량사업 계획설계기준의 관개편으로 제정되었으며, 이후 1998년에 농업생산기반정비사업의 계획설계기준 관개편으로 개정되었다. 그리고 최근 국가건설기준의 KDS 67 40 30으로 2018년에 다시 제정되어, 국가건설기준센터를 통해 배포되고 있다. 본 기준은 밭관개에 대한 사업계획을 수립하는데 필요한 개발, 이용 및 관리 등 기본적인 사항과 관련 기준을 제시하는 것을 목적으로 하며, 내용상 계획을 중심으로 기준을 제시하고 있어 기존 ‘밭관개’에서 ‘밭관개계획’으로 중분류 코드명을 수정하여 재정작업을 진행하였다. 기존 설계기준은 적용범위 및 참고 관련 기준(법규 등) 등에 대한 구체적인 내용이 부족하여 이를 보완하였다. 또한 국가설계기준에 따른 타 분야에서의 이해를 돕기 위하여 용어의 정의 부분을 이번 개정작업에 포함하였다. 조사 및 계획 부분에서는 기존 내용과 ‘관개편 논관개계획’ 등과의 관계를 고려하여 통일성과 밭 특성에 따른 차별성을 고려하여 설계기준을 보완하였다. 기존 밭관개 설계기준은 가장 주요한 내용 중 하나인 설계 분야가 기술되어 있지 않아 실제 사업계획을 수립하는데 일부 한계가 있을 수 있어 ‘밭기반 계획 설계요령’ 등을 참고하여 본 내용을 추가하여 개정작업을 수행하였다.

새만금 간척지에서 지표 및 지중관개에 따른 토양수분변화 연구

송재도 ( Jaedo Song ),손재권 ( Jaegwon Son ),조재영 ( Jaeyoung Cho ),고대희 ( Daehee Ko ),이성찬 ( Seongchan Lee ),이수환,( Kyuyoung No ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

우리나라는 2020년까지 약 13만ha에 달하는 간척지 조성계획이 진행중이며, 이는 총 경지면적(약 168만ha)의 13%에 해당되는 면적으로 준공 후 미 처분 간척지의 다원적 활용을 위해 지구별 특성화 방안을 구상하여 고시하였으며, 다양한 밭작물 재배가 시도되고 있다(농촌진흥청, 2015). 일반적으로 간척지는 주로 배수 불량에 의한 습해와 토지·노동 생산력의 효율적인 활용 관점에서 연구되어 왔다(농촌진흥청, 2014). 그러나, 간척지 토양에서 밭작물의 정상적인 작물생육을 위해서는 지하부로부터 염분상승을 차단하여 효율적으로 제어할 수 있는 관개기술 개발이 필요하며, 관개방법별로 현장중심의 효과분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 새만금 농생명용지 5공구 첨단농업시험부지 내 시험포에서 강우량, 지하수위의 변화를 분석하였고, 지표 및 지중관개를 실시하여 관개방식별 토양수분함량 변화를 분석하였다. 향후 본 연구결과는 간척농지에서 적용가능하도록 밭 관개 시설의 안정성, 기능성, 경제성 등 주변 자연환경에 부합한 관개기법 제시에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

새만금 간척지에서 관개방식별 토양수분변화 연구

송재도 ( Jaedo Song ),손재권 ( Jaegwon Son ),조재영 ( Jaeyoung Cho ),김종남 ( Jongnam Kim ),노규영 ( Kyuyoung No ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

최근 식량생산을 위해 조성된 간척지는 쌀 수입개방 및 쌀 생산량의 지속적 증가, 쌀 소비량 감소 등에 따라 벼 재배 이외에 고소득 작물생산 기지로의 전환 필요성이 증대됨에 따라 정부에서는 간척사업을 진행 중이거나 준공 후 미 처분 간척지의 다원적 활용을 위해 지구별 특성화 방안을 구상하여 고시하였으며, 현재 다양한 밭 작물 재배가 시도되고 있다(농촌진흥청, 2015). 그러나, 간척지 토양에서 밭작물의 정상적인 작물생육을 위해서는 지하부로부터 염분상승을 효율적으로 제어할 수 있는 시험연구, 물관리 기술 개발이 필요한 실정이고, 숙답화 이전 간척지에서도 간척토양의 이화학적 특성이나 기상조건에 따라 효율적인 물 관리 방법을 통해 농작물에 대한 염해를 조절하는 사전예방 기술이 요구되고 있다. 이러한 현장 실증연구 등을 통해 간척농지에서 적용 가능하도록 밭 관개 시설의 안정성, 기능성, 경제성 등 주변 자연환경에 부합한 관개기법 제시가 필요하다. 이에 본 연구에서는 새만금 농생명용지 5공구 내 시험포에서 지중관개, 지표관개 등 관개방식별 토양수분함량 등 토양환경변화를 분석하였다.

밭작물 자동 관개시스템 구축을 위한 작물별 관개현황 연구

김민영 ( Minyoung Kim ),김승희 ( Seounghee Kim ),김영진 ( Youngjin Kim ),최용훈 ( Yonghun Choi ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

밭작물의 생육에 있어서 적정 토양수분유지는 안정적인 식량생산 및 건강한 먹거리를 위해 중요하다. 토양이 과습 또는 건조상태가 되면 뿌리 생육이 빈약해지고, 산소가 결핍되며, 물질 전류와 양분이용 효율이 감소하며, 심지어 작물의 병해가 생기기 쉽다. 따라서 밭에서는 생리적으로 필요한 물을 적기에 적당량 공급하여 이러한 습해 및 한발 피해를 방지하고 생육을 조장함으로써 작물의 수량 및 품질을 향상시키는 것이 중요하다. 본 연구는 기존의 시설재배지를 대상으로 했던 ICT기반 기술들을 노지 밭작물, 특히 수분조건에 민감하고 소득이 높은 작물을 대상으로 해서 자동관개시스템을 구축하고자 한다. 시스템 개발에 앞서서 현재 재배작물 및 재배 조건에 따른 관개현황을 조사하였다. 양파, 마늘, 생강, 부추 등 양념채소 뿐만 아니라 최근 각광을 받고 있는 소과류, 블루베리, 오미자, 오디 등을 포함해서 총 10여 가지 작물을 대상으로 평탄지 및 경사지 재배를 하고 있는 농가의 관개 현황, 즉 재배이력, 관개시기 및 관개량 산정을 위한 판단기준, 농업수원 등을 조사하였다. Farm irrigation systems must supply water at rates, in quantities, and at times needed to meet farm irrigation requirements and schedules. The functions of farm irrigation systems include not only crop water supply but crop and soil cooling, protecting crops from frost damage, delaying fruit and bud development, controlling wind erosion, providing water for seed germination, application of chemicals and land application of wastes. This study aims at developing the automated irrigation system for farm products to protect the crops, maximize the yield and reduce water and natural resources usage. Prior to the system development, this study conducted a case study on the present irrigation condition depending upon a type of crop and water resource, cultivation area, farmers’ experience and so on. Targeting for the economic crops, for examples, seasoning vegetable (chives, ginger, garlic, etc.) and fruits (pear, blueberry, schizandra, mulberry, etc.). Depending upon a type of crop and cultivation method, various irrigation methods (single vs. mix-and-match) were used. The findings of this study will contribute to the development of automated irrigation system for upland crops.

직파재배 논의 지표관개 수리특성 -건답휴립직파 논은 중심으로-

정하우 ( Chung Ha Woo ),최진용 ( Choi Jin Yong ),김대식 ( Kim Dae Sik ),박기욱 ( Park Ki Uk ),배승종 ( Bae Seung Jong ) 한국농공학회 1997 韓國農工學會誌 : 전원과 자원 Vol.39 No.4

The purpose of this study is to analyze hydraulic characteristics of surface irrigation in a paddy field of direct seeding culture. Field experiment was performed in the paddy field of ridge direct dry seeding. Simulation by a numerical model was also accomplished with the data obtained from the field experiment. The model was developed by one dimensional zero-inertia equation and finite difference method. From the result of the field observation, the furrows of the experimental field were found to have various geometric characteristics. Advance distance and time were measured both in the field and by the model simulation for various furrow lengths and irrigation discharges. Roughness coefficients of each furrow were also estimated by the model.

겨울 밀 재배포장에서의 관개조건에 따른 토양수분 및 작물생육 영향 모니터링

김동현 ( Dong-hyeon Kim ),청리광 ( Liguang Cheng ),박현수 ( Hyunsu Park ),안지원 ( Jiwon An ),장태일 ( Taeil Jang ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

국내 밀 재배는 10월에 파종하여 겨울철 월동기를 지나 봄철부터 출수하여 초여름 성숙기까지 단계별로 생육되기 때문에 봄철 관개관리가 밀 생산량 및 품질에 중요하다. 하지만 봄철 습해와 건조해(가뭄 또는 한발) 등으로 인해 국내 밀의 연도별, 지역별, 품종별 생산 및 품질 관리의 어려움이 증가하는 상황이다. 따라서 본 연구에서는 ICT 기반의 토양수분 모니터링 시스템을 구축하여 국산밀의 안정적 생산과 봄철 가뭄에 대한 체계적 대응을 위한 다양한 관개조건에 따른 밀 생산량을 평가하고자 한다. 대상지역은 전라북도 남원시 운봉읍에 위치한 국립식량과학원 운봉시험지이며, 시험포장은 수분처리 조건에 따라 총 4개(A: 한발(비닐하우스), B: 무처리, C: 적정수분, D: 습해)로 3개 블록을 구분하여 3반복으로 구성하였다. 10개의 층위별 토양수분센서 및 매트릭포텐셜 센서를 처리구별 대표지점에 설치하여 실시간으로 자료를 수집하였으며, 이 밖에 밀 생육조사(LAI, 수확량 등)를 수행하였다. 처리구별 표토 토양수분은 적정수분 -244±341kPa, 습해 -616±839kPa, 무처리 -968±954kPa, 한발 -1,520±1,179kPa 순으로 나타났으며, 수확량은 무처리 처리구 기준으로 적정 122%, 습해 97%, 한발 18% 수준으로 나타났다. 본 연구는 봄가뭄을 대응하기 위한 토양수분 및 관개 관리방안을 수립하기 위한 것으로 향후 ICT 기반의 토양수분 스마트관리 플랫폼을 개발하여 국내 밀 작황 진단 및 예측을 통해 생산성을 제고하고자 하며, 국내 기상상황에 대한 선제적 대응 및 물 관리 영농방법의 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

벼 논의 지표 플럭스와 수온의 매개화

임희정,이영희 한국기상학회 2022 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.10