[농촌진흥청]일조량 따라 온실 광량 자동 보충 … '보광 기술' 효과 입증

농촌진흥청(이승돈 청장)은 일조량 부족으로 어려움을 겪는 딸기 시설재배 농가를 위해 부족한 온실 안 광량을 자동으로 채워주는 '광량 보상 동적 보광 시스템(이하 보광 시스템)'을 개발하고, 현장 실증으로 효과를 확인했다고 밝혔다.

최근 이상기상으로 비와 흐린 날이 잦아지면서 온실 안으로 유입되는 자연광이 줄어들고 있다. 특히 딸기는 개화기와 초기 생육 단계에 일조량이 부족하면 수확이 늦어지는데, 이는 출하 물량과 농가 소득 감소로 이어질 수 있다.

실제로 2023년 12월부터 2024년 2월까지 딸기 주산지 중 한 곳인 담양의 일조시간은 411.1시간으로 평년(509시간)보다 약 20% 감소하면서 딸기 출하량도 약 37% 줄어든 적이 있다.

이번에 농촌진흥청이 개발한 보광 시스템은 온실 안의 광도(광의 세기)*를 감지기(센서)로 실시간 측정하고 부족한 광량을 자동으로 보충하는 기술이다. 딸기 생육에 필요한 목표 광도를 설정해 두면, 온실 안 광도가 이 기준에 미치지 못하는 시간대에 발광다이오드(엘이디, LED) 보광등을 작동시키도록 설계됐다.

* 광도(PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density): 광합성유효광양자속밀도, 광합성에 쓸 수 있는 파장대(400~700nm)의 빛의 세기

낮 또는 설정한 시간 동안 온실 안 광 환경을 목표 수준 이상으로 유지하되, 자연광이 충분하면 보광등이 자동으로 꺼져 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있는 것이 특징이다.

농촌진흥청은 논산시 농업기술센터 실증 온실에 이 보광 시스템을 설치하고 '설향' 딸기를 대상으로 지난해 9월부터 올해 1월까지 현장 실증했다. 논산 지역은 작년 12월 한 달 동안 흐린 날이 총 21일이나 됐고, 연속적으로 흐린 날이 7일간 계속된 적도 있었다. 특히 이곳 실증 온실은 딸기 생육 저하를 초래하는 날(하루 누적 광량(DLI*) 5mol/m2/day 미만)이 12월에 총 14일이었다.

* 일적산광량(DLI, Daily Light Integral): 식물이 하루 동안 받은 광합성 유효광의 총량

매우 심한 저일조 환경(DLI < 5mol/m2/day): 원예작물의 생육 및 개화 저하 초래(Goldammer T., 2025. Greenhouse Management.)

실증 기간 보광 시스템 목표 광도를 아침 8시부터 오후 5시까지 130μmol/m2/s*로 설정하고 자연광이 이 값에 이르지 못하면 엘이디(LED) 보광등이 켜지도록 했다.

* 마이크로몰 퍼 제곱미터 퍼 초: 1초 동안 1평방미터에 도달하는 광자(빛 입자)의 개수를 나타내는 단위

딸기 재배에 적용되는 LED 등의 전형적인 광도는 100~200μmol/m2/s 범위로 알려져 있음(Ohio State Univ., 2023; https://u.osu.edu/indoorberry/photosynthetic-lighting/)

그 결과, 12월 한 달 동안 시스템 적용 구역의 하루 평균 광도는 243μmol/m2/s로 대조 구역(168μmol/m2/s)보다 약 45% 높았다. 일적산광량도 시스템 적용 구역(7.9mol/m2/s)이 대조 구역(5.5mol/m2/s)보다 약 44% 많았다.

상대적으로 더 흐린 날에는 효과가 뚜렷했다. 지난해 12월 16일 대조 구역의 일적산광량은 1.7mol/m2/s이었으나 시스템 적용 구역은 그 3배에 달하는 5.0mol/m2/s의 광을 확보했다.

온실 안 광 환경이 개선됨에 따라 딸기 생육과 수확 시기, 생산량에도 긍정적인 효과가 나타났다. 지난해 9월 13일 시스템 적용 구역에 아주심기 한 딸기의 첫 개화는 10월 15일로, 대조 구역보다 8일 앞섰다. 첫 수확 시점도 시스템 적용 구역 딸기가 12월 3일로 대조 구역(12월 19일)보다 16일 빨랐다.

딸기 생산량도 증가했다. 12월부터 1월까지 총 누적 생산량을 비교해 보면 시스템 적용 구역은 3.3m2당 3.74kg으로 대조 구역(3.05kg)보다 약 23% 많았다. 시스템 적용 온실은 상대적으로 높은 가격이 형성된 시기에 딸기를 조기 출하*하는 등 출하량 수급 조절로 농가 소득 증대에 도움이 될 것으로 기대된다.

* 시스템 적용 구역 수확 기간(12.3.~1.8.) 딸기 1kg당 평균 가격은 14,409원으로 대조 구역 수확 기간(12.19.~1.29.) 12,994원보다 판매 가격이 약 11% 정도 높았음(전국도매시장 최근 5년간('22~'26) 겨울철(12.1~1.22) 딸기(설향, 논산) 가격(농산물유통 종합정보시스템)

이번 현장 실증으로 보광 시스템이 흐린 날이나 저 일조 환경에서도 온실 안 광 환경을 안정적으로 유지함으로써 딸기 조기 출하 등 수급 조절이 가능해 생산성과 농가 소득을 함께 높일 수 있는 기술임을 확인했다.

농촌진흥청은 이 보광 시스템을 특허 출원*해 산업체 기술이전 했으며, 올해 신기술 시범 보급 사업을 통해 전국 20개소에 설치할 계획이다. 이를 바탕으로 지역별·농가별 다양한 조건에서 지속적인 현장 검증을 하고, 현장 의견을 반영해 기술을 고도화할 방침이다.

* 특허 출원명: 보광을 위한 온실 광원 제어 장치 및 그 동작 방법(10-2023-0183616)

농촌진흥청 국립농업과학원 성제훈 원장은 "이번에 개발한 '보광 시스템'은 저 일조 현상으로 어려움을 겪고 있는 딸기 시설재배 농가에 광 환경 개선, 조기 출하, 생산성 향상이라는 세 가지 효과를 줄 기술"이라며, "앞으로도 농가 현장에서 바로 활용할 수 있고, 농가가 효과를 직접 느낄 수 있는 기술 개발과 보급에 최선을 다하겠다."라고 말했다.