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노지 오이 스마트 재배를 위한 토양수분기반 자동제어시스템 개발 연구
김민영 ( Minyoung Kim ),박정훈 ( Jeonghun Park ),김용원 ( Yongwon Kim ),오우현 ( Woohyun Oh ),김대현 ( Deahyeon Kim ),최용훈 ( Yonghun Choi ),전종길 ( Jong-gil Jeon ),김영진 ( Young-jin Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
가뭄 등 기후변화에 대응한 노지 밭작물의 물관리 자동화 및 생산성 향상이 필요하며, 고품질 밭작물생산을 위해서는 무엇보다도 정확한 물관리가 중요하다. 이에 본 연구에서는 토양수분기반의 스마트 관개를 할 수 있는 자동제어 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 크게 4가지, 데이터 수집부(토양수분-EC-지온센서, 감우센서), 데이터 송수신부(데이터로거, CDMA 모뎀), 관개시스템 제어부(컨트롤러, 전자밸브), 원격 모니터링 및 제어부(휴대폰 어플리케이션),로 구성되어 있다. 시스템의 주요 기능은 토양정보를 기반으로 자동, 수동 및 타이머 방식의 관개 및 관비를 할 수 있다는 기능이 있으며, 환경변화를 고려해 돌발강우시 자동 시스템 정지 기능을 갖추고 있다. 휴대폰 어플리케이션을 통하여 과거 및 실시간 내 농장 정보를 언제 어디서나 확인 가능하고, 원격으로 관개시스템을 제어할 수도 있다. 비상시 알림 및 시스템원격 정지, 실시간 날씨 정보 제공, 강우 예보시 지체시간 설정 등 기능도 포함하고 있다. 시스템을 전북진안군 소재 노지 오이 재배지에 적용해 본 결과, 수확량의 경우 21.3% 증가하였으며, 품질 또한 ‘특’상품이 관행대비 33.7% 증가하는 결과가 나타났으며, 이는 농가 소득 증가로 이어져 약 25.1%의 수익이 증가 하였다. 관개 소요노동력의 경우 월 19.5시간 절감하였으며, 농업용수 사용량의 경우 약 11.0% 절약할 수 있는 결과를 확인할 수 있었다.
노지 오이 재배를 위한 작물 증발산량 기반의 적정 관개계획 활용 연구
김민영 ( Minyoung Kim ),박정훈 ( Jeonghun Park ),김용원 ( Yongwon Kim ),오우현 ( Woohyun Oh ),김대현 ( Deahyeon Kim ),최용훈 ( Yonghun Choi ),전종길 ( Jong-gil Jeon ),김영진 ( Young-jin Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
가뭄, 폭염 등 기후변화에 따른 물부족으로 농작물 피해에 선제적으로 대응하는 연구가 필요할 뿐만 아니라, 고령화, 여성화로 인해 부족해진 농촌 노동력 문제를 해결하기 위해 노지 밭작물의 적정 물관리의 자동화 기술 개발이 시급하다. 기존 토양수분정보 기반의 물관리의 경우 토양센서를 설치하여 실시간 토양수분값을 기반으로 관개를 실시하는데, 이는 센서가 설치된 부분에 국한되기 때문에 이질성이 강한 토양의 밭 전체에 대한 대표성이 결여된다는 문제점이 일부 제기된 바 있다. 이에 본 연구에서는 토양수분센서가 아닌, 기상자료를 기반으로 작물과 토양으로부터 소실되는 물의 양을 수학적인 방법으로 산정하고, 이를 기반으로 관개를 하는 기술을 개발하였다. 작물 생육시기별 증발산량은 Penman-Monteith 방정식(FAO 권고방법)을 이용해 작물 계수를 반영하여 산정하였으며, 본 연구에서는 전북 진안군에 소재하는 노지 오이 재배지를 대상으로 개발한 기법을 적용 · 평가해보았다. 시험 유역 내 간이 기상대를 설치하고, 작물 증발산량 산정에 필요한 6개의 일별 기상정보(최소-평균-최대 온도, 습도, 풍속, 일사량)을 수집하여 작물 증발산량을 산정한 후, 토양수분값 변화를 고려하여 1일 1회 관개하는 관개계획을 수립하였다. 적용 결과, 경험에 의존해 관개하던 관행 대비, 작물 증발산량을 고려한 관개계획의 경우 수확량 15.8% 증가(‘특’+‘상’상품), 품질향상에 따른 ‘특’상품 생산량이 34.6% 증가한 것으로 나타났다. 하지만 관행대비 관개용수량 사용량을 비교해 본 결과 큰 차이는 보이지 않아, 용수 절감차원에서의 효과는 다소 적은 것으로 연구결과 나타났다.