본문내용
1. 서론
1.1. 수경재배의 정의와 중요성
수경재배는 토양 없이 인공배지와 배양액을 이용해 작물을 재배하는 가장 정밀한 양수분 방법이며 디지털 농업의 핵심 기반 기술이다. 우리나라 수경재배 면적은 2019년 기준 3,785ha이며 딸기, 토마토, 파프리카 등 과채류가 전체 수경재배 면적의 90.3%를 차지하고 있다. 수경재배는 배지사용 여부에 따라 순수수경과 고형배지경으로 나뉘며, 우리나라는 주로 고형배지경을 사용하고 있다. 수경재배는 연작장해 방지, 안정적 수확, 청결한 생산 환경 등의 장점으로 인해 디지털 농업으로의 발전을 위한 핵심 기술로 주목받고 있다.
1.2. 스마트팜의 필요성 및 장점
스마트팜의 필요성 및 장점은 다음과 같다.
첫째, 스마트팜 기술은 고령화로 인한 농촌의 노동력 부족 문제를 해결할 수 있다. 소규모 고령농의 경우 외부 인력 고용이 어려운데, 스마트팜 기술을 활용하면 자가 노동력을 최소화할 수 있다. 따라서 스마트팜은 노동력 문제를 겪고 있는 우리나라 농업에 중요한 솔루션이 될 수 있다.
둘째, 스마트팜 기술을 통해 농업의 효율성과 생산성을 높일 수 있다. 스마트팜 기술을 활용하면 비료, 농약 등 투입재의 효율적 사용이 가능하고, 작물 생육 데이터 분석을 통해 최적의 재배 시기와 출하 시점을 선택할 수 있다. 이를 통해 농가의 수익성 향상으로 이어질 수 있다. 대규모 농장의 경우 생산에서부터 유통, 판매까지 전 과정에 스마트팜 기술을 접목하여 부가가치를 높일 수 있다.
셋째, 스마트팜 기술은 기후변화에 따른 농업환경 변화에 보다 효과적으로 대응할 수 있게 해준다. 기온 상승, 잦은 기상이변 등으로 인한 작물 생육 환경 변화에 실시간 모니터링과 자동 제어를 통해 대응할 수 있다. 이를 통해 기후변화에 따른 농업 생산성 저하와 같은 위험을 낮출 수 있다.
이처럼 스마트팜 기술은 고령화와 기술 인력 부족, 기후변화 등으로 어려움을 겪고 있는 우리나라 농업에 새로운 활력을 줄 것으로 기대된다. 특히 생산성 향상과 비용 절감을 통해 농가의 수익성을 높일 수 있어 미래 농업의 핵심 기술로 주목받고 있다.
2. 수경재배 기술
2.1. 수경재배 방식의 종류
수경재배 방식은 배지사용 여부에 따라 순수수경과 고형배지경으로 나뉜다. 순수수경은 식물의 뿌리를 지지하는 물질로 고형배지가 없는 배양액에서 재배하는 방식으로, 담액수경, 박수경, 분무경, 모관수경 등이 있다. 고형배지경은 뿌리를 지지하는 물질로 고형배지를 이용하여 배양액을 공급하는 방식으로, 무기물배지와 유기물배지로 나뉜다. 무기물배지는 펄라이트, 암면, 모래, 자갈, 폴리우레탄, 버미큘라이트 등이, 유기물배지는 피트모스, 코이어, 왕겨, 훈탄 등이 이용된다. 또한 이들 배지를 혼합하여 사용하는 혼합배지경도 있다. 우리나라의 수경재배 방식은 대부분 고형배지경이며, 코이어, 암면, 펄라이트, 혼합배지 등을 주로 사용하고 있다. 최근에는 환경부담 경감을 위해 유기배지로의 전환 추세에 있다.
2.2. 수경재배 시설 및 장비
수경재배에서는 작물의 생육을 최적화하기 위해 다양한 시설 및 장비들이 사용된다. 먼저 베드는 식물체의 지지, 뿌리보호, 양분 및 수분 공급 등의 역할을 하므로 가장 중요한 시설 중 하나이다. 베드의 재료로는 콘크리트, 압축 스티로폼, 경질 플라스틱, 플라스틱 필름 등이 이용된다. 콘크리트 베드는 내구성이 좋고 부식되지 않지만 설치 시 노력과 비용이 많이 드는 반면, 압축 스티로폼 베드는 단열효과가 우수하나 가격이 비싸다는 단점이 있다.
배양액 탱크는 배양액을 저장하고 순환시키는 장소로, 재배면적 100평당 0.3~3t 정도의 용량을 기준으로 한다. 배양액의 이송을 위해 급액 배관에는 40mm 이상의 고밀도 PE관이나 PVC관을 사용하며, 배액 배관에는 75mm PVC 하수관을 사용한다. 배양액 공급을 위해 여과기, 급액펌프, 전자밸브 등을 설치하며 순환식의 경우 양액 살균장치도 필요하다.
수경재배에서는 병원균이 배양액을 통해 침입할 수 있으므로 자외선 살균장치, 오존 살균장치, 모래 여과장치 등의 배양액 살균 장치가 필요하다. 또한 양액 자동 공급장치를 통해 작물의 생육에 적합한 배양액을 자동으로 조제하여 공급한다. 이를 위해 비료농축액 탱크, 산·알칼리 탱크, 배양액 혼합 및 희석장치, 산도 조절장치 등이 포함된다.
작물의 생육에 중요한 광환경 조절을 위해서는 피복재, 골조, 보광등 등이 사용된다. 피복재는 물방울이 맺히지 않는 유적필름을 사용하며, 골조는 풍하중과 적설하중을 견딜 수 있도록 강도가 높은 자재를 선택한다. 인공광이 필요한 경우 광질과 광량에 따라 적절한 보광등을 선택하여 사용한다.
이처럼 수경재배에서는 작물의 건강한 생육을 위해 다양한 첨단 시설과 장비들이 활용되며, 이들은 상호 유기적으로 연계되어 최적의 재배환경을 조성하는 데 기여한다."
2.3. 배양액 관리
배양액 관리는 수경재배에서 가장 중요한 요소이다. 배양액은 작물의 생육에 필요한 무기 양분, 수분, 산소 등을 작물 뿌리에 공급하는 역할을 한다. 따라서 배양액의 관리가 수경재배의 성패를 좌우한다고 해도 과언이 아니다.
수경재배에서 사용되는 배양액은 기본적으로 다음과 같은 조건을 구비해야 한다. 첫째, 작물 생육에 필요한 무기양분을 모두 포함해야 한다. 둘째, 무기양분이 뿌리에 흡수되기 쉬운 이온상태로 존재해야 한다. 셋째...
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