기상정보 활용 ‘자동 땅속 물대기’ 기술 개발

기상정보 활용 ‘자동 땅속 물대기’ 기술 개발

2024.04.18 농촌진흥청

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기상정보 활용 ‘자동 땅속 물대기’ 기술 개발

- 노지재배 물관리 편하고 쉬워, 농업용수 절약 효과도 - 기반 조성 비용 헥타르당 150만 원↓, 유지·관리 비용 연간 45만 원↓

 

농촌진흥청(청장 조재호)은 노지 밭작물을 재배할 때 물관리를 편하고 쉽게 할 수 있도록 기상정보를 활용한 자동 땅속 물대기 기술을 개발*했다고 밝혔다.

* ‘기상정보를 활용한 관개 스케줄링 프로그램’(C-2023-0594701호)

 

기상정보를 활용한 물대기 기술은 토양 지표면에서 증발하거나 작물의 증산작용*으로 소모되는 물양을 증발산량**으로 측정해 토양에서 없어진 만큼의 물을 공급하는 스마트농업 기반 기술이다.

*증산작용: 작물의 기공을 통해 수분을 대기로 방출하는 과정

**증발산량: 토양 표면에서 증발하는 물양과 작물에 의해 증산되는 물양의 합

 

농업인이 관개 스케줄링 프로그램에 파종 날짜, 재배지 등 정보를 입력하면, 기상청 또는 간이기상관측소에서 제공하는 온도, 습도, 풍속 등의 기상정보를 토대로 생육 단계별 작물 증발산량이 계산된다. 이렇게 필요한 물양이 정해지면 관수시설 전자밸브를 원격으로 열고 땅속 물관으로 물을 공급하는 방식이다.

 

지금까지는 수분 감지기(센서)를 활용해 토양의 수분 함량을 측정하거나 토양의 장력 감지기를 이용해 물대기 시기를 설정했다.

 

기상정보를 활용하는 물대기 기술은 구역마다 토양 감지기를 설치할 필요가 없어 헥타르당 150만 원 정도 기반 조성 비용을 절감할 수 있다. 또한 감지기 설치와 철거 비용 등 유지·관리 비용을 매년 헥타르당 45만 원 절약할 수 있다. 들녘 경영체와 같은 대규모 생산단지의 경우 비용 절감 효과는 더욱 클 것으로 예상된다.

 

농촌진흥청이 지난해 경북 안동 밭콩 재배지에서 기술을 실증한 결과, 토양 수분 감지기를 활용했을 때보다 관개량*이 최대 35% 절감됐다. 콩 수확량 차이는 없었다.

*관개량(mm) 비교: (수분 센서 활용) 41.7 (증발산량 활용) 27.1

 

농촌진흥청은 기상정보를 활용한 자동 물대기 기술을 스마트농업 관련 산업체에 기술이전하고, 2025년도 신기술 시범사업에 반영해 현장 확산과 보급을 신속하게 추진할 계획이다.

 

농촌진흥청 생산기술개발과 고지연 과장은 “정밀 물대기 관리는 물 부족 상황에서 수분 이용 효율을 높일 수 있는 노지 스마트농업의 핵심기술이다.”라며 “기반 조성 비용을 절감할 수 있고 편의성 높은 기상정보 활용 물대기 기술을 농가에 신속히 보급, 확산하도록 노력하겠다.”라고 말했다.

 

 

 

 

붙임. 기상정보를 활용한 땅속 자동 물대기 기술

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붙 임

기상정보를 활용한 땅속 자동 물대기 기술

 증발산량 산출 및 물대기 시스템 제어 프로그램

 

 토양 깊이별 토양수분함량 변화

 

깊이 (cm)	관개 기준
	수분센서	증발산량1)	증발산량2)	자연강우구
10cm	23.2±3.2	21.4±2.7	21.1±3.5	19.3±3.0
20cm	30.7±2.0	25.3±2.0	23.4±3.2	22.4±4.0
30cm	32.2±1.9	27.7±1.9	27.5±1.6	25.8±1.7

1)증발산량 처리구: 익일 강수확률 60%로 설정하여 이를 넘으면 금일 관개하지 않음

2)증발산량 처리구: 익일 강수확률 30%로 설정하여 이를 넘으면 금일 관개하지 않음

 

 증발산량을 활용한 물대기 스케줄링에 의한 토양 수분 변화

 

 증발산량을 활용한 물대기 시스템에 의한 콩 생육 및 수량

관개 기준	콩 생육 및 수량
	경장(cm)	경태(mm)	분지수(개)	꼬투리수(개)	콩수량 (kg/10a)
수분센서	42.4b	8.49b	4.88b	89.6a	362a
증발산량1)	42.0b	9.47a	5.55a	91.7a	347a
증발산량2)	44.0a	7.33c	4.62b	71.5b	335a
자연강우구	33.4c	6.79d	4.48b	62.5c	255b
p-value	<0.0001	<0.0001	<0.0001	<0.0001	<0.0001

1)증발산량 처리구: 익일 강수확률 60%로 설정하여 이를 넘으면 금일 관개하지 않음

2)증발산량 처리구: 익일 강수확률 30%로 설정하여 이를 넘으면 금일 관개하지 않음

 

 

 증발산량을 활용한 물대기 시스템에 의한 총 관개량 및 관개 수분 이용 효율

관개 기준	관개량(mm)
	수분센서	증발산량1)	증발산량2)
관개량(mm)	41.7	34.7	27.1
관개수분이용효율(kg/m3)	8.68	10.0	12.36

1)증발산량 처리구: 익일 강수확률 60%로 설정하여 이를 넘으면 금일 관개하지 않음

2)증발산량 처리구: 익일 강수확률 30%로 설정하여 이를 넘으면 금일 관개하지 않음

 

 

 기상정보를 활용한 자동 물대기 기술에 의한 콩 생육 전경