콩의 생육시기별 사질토의 지중관수 공급에 대한 연구

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae Wook Kim ),김설하 ( Seol Ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk Ho Eum ),이상훈 ( Sang Hun Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

토양 내부의 수분이동은 압력차(Matric Potential Energy)에 의해 이동하며 단위시간당 지중관수 공급 방법과 공급량에 따라 수분 이동양상도 달라진다. 뿐만 아니라 토양의 입자, 공극, 토양경도, 유기물 함량, 초기 함수비 등의 물리적 화학적 조건에 크게 영향을 받는다(김진현, 2020). 특히 노지의 밭작물인 경우에는 실험실의 토양조건과 매우 다르기 때문에 토양의 조건을 모두 고려한 지중 수분의 이동을 정의하는 것은 매우 어렵다. 물리적 조건 중에서 가장 영향을 많이 주는 것은 토양의 경도로 판단된다. 토양의 경도는 토양이 다져진 상태를 수치화 한 것으로 경도가 커지면 토양 내부의 공극이 줄어들게 된다. 뿐만 아니라 수분이 토양내에서 이동하는데 장애를 주므로 토양수분 확산성은 약해지고 반대로 수분 함량이 높아지게 된다. 반면에 경도가 낮은 경우에는 토양내부의 공극이 상대적으로 크고 공기가 많아 수분의 확산이 빠른 특징이 있다. 또한 모래 성분이 많은 경우에도 확산성이 좋은 반면에 등습선이 커지고 함수비는 상대적으로 낮아지는 경향이 있다. 특히 노지의 경우에는 경운에 의해 토양 표면 부분(깊이 20cm 내외)의 공극이 매우 커지므로 수분의 이동 특성을 예측하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 현장 토양의 문제점을 줄이기 위해 Soil bin을 이용하여 사질토에 토양 경도 조건을 균일하게 한 상태에서 수행하였다. 총 유량 공급을 6000mL로 하고 2L/hr의 관수기를 통하여 지중 30cm 아래에 3시간 공급 하였다. 사질토는 미사질양토와 달리 토양경도가 낮은 상태에서 실험하였고 공극도 상대적으로 큰 편이라 토양 함수비가 35% 이상 올라가지 않는 경향을 나타내었다.

복합형 분수호스 개발을 위한 4각형 18° 지그의 성능 평가

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김설하 ( Seol Ha Kim ),최락준 ( Rak Jun Choi ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk Ho Eum ),김태욱 ( Tae Wook Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

딸기, 토마토, 오이, 파프리카 등을 정식한 이후 수분을 공급하는 장치로는 분수호스와 점적 테이프를 많이 사용하고 있다. 분수호스는 수분을 폭넓고 멀리 날리는 특징을 가지므로 원거리 살포용으로 적합하다. 반면에 점적 테이프는 성장기 이후에 관수를 집중적으로 할 경우에 주로 사용하므로 작물의 뿌리에 직접 직하하는 장치이다. 이와 같이 한 종류의 채소를 재배하는데 사용되는 관수기가 2종이므로 설치비용뿐만 아니라 노동력과 물도 크게 소비되는 실정이다. 무엇보다 분수호스는 사용기간이 너무 짧아 한 작기가 끝나면 모두 폐기해야 하므로 년간 생산되는 5,000톤의 소재가 모두 폐기 된다. 또한 점적 테이프는 년간 4,000톤이 생산되고, 년간 폐기되는 량은 약 2,000톤으로 추정된다. 따라서 이 두 종류의 관수기가 년간 7,000톤이나 폐기되고 있다. 여기서 폐기되는 자재를 생산하는데만 년간 12.16백만 kWh가 소요되고, CO₂ 6,070톤이 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 관수기의 폐기량을 줄이고, 이를 생산하는데 소요되는 전기에너지 및 CO₂ 발생을 줄이기 위해 분수호스와 점적 테이프의 기능을 복합한 새로운 형태의 분수호스를 개발하고자 한다. 이와 같은 복합형 분수호스의 기능은 낮은 공급압력에서는 점적 테이프와 같이 직하 점적을 하고, 높은 공급압력에서는 분수호스의 기능을 달성해야 가능하므로 호스의 내부에 독특한 유로를 형성하는 Dripper를 설계하여 부착해야 한다. 복합형 분수호스의 구조는 내부에 부착되는 Dripper의 설계가 중요하며, 호스 내부에 두 개의 유로에서 분사되는 물을 충돌시켜 확산하는 방법을 적용하고자 한다. 두 개의 유로에는 경사를 이루는 고각, 유로의 단면적 및 유로의 충돌율이 공급압력에 따라 분사형태가 조절되어야 한다. 본 연구에서는 금형으로 제품을 제작하기 전에 지그에 의해 분사형태를 분석하였다. 분사구의 단면적을 사각으로 하고 경사각을 18°로 제작한 사각 지그를 통해 중첩율과 공급압력에 따른 최대거리를 찾고자 수행하였다.

콩의 생육시기별 미사질양토의 지중관수 공급에 대한 연구

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae Wook Kim ),김설하 ( Seol Ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk Ho Eum ),이상훈 ( Sang Hun Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

현재의 밭작물 재배는 대부분 지표면에 용수를 공급하는 지표관수 방법에 의존하고 있어 작물의 뿌리에 이용되는 유효수분이 상대적으로 매우 낮은 편이다. 통상 증발산량과 기타 손실 등을 고려하면 작물의 뿌리가 이용하는 용수는 약 50% 정도 달하는 것으로 보고되고 있다(지중관수 연구, 2005년). 우리나라도 기후변화의 영향뿐만 아니라 물 빈곤지수(UN-WWAP)에서도 OECD 평균치 이하이고 147개국 중 43위(환경부)에 달하므로 농업에서도 용수의 절감은 국가적으로 매우 긴급한 실정이다. 특히 농업에 사용되는 용수는 전체 물 사용량의 약 50%로 알려져 있어 농업용수의 절감은 수자원의 확보 계획에도 큰 영향을 줄 수 있다. 최근 노지 밭작물 재배에서 지중관수 기술을 보급하기 위한 정부의 시범단지 시험도 추진 중에 있다. 지중관수는 토양의 30cm 지중에 적은 량의 용수를 공급하여 주변으로 확산시킴으로서 뿌리가 수분 이용을 쉽게 하도록 하는 방법이다. 농업선진국에서는 이미 이러한 방법을 상용화하여 적용하고 있으나 아직 우리나라에서는 초기 단계에 머물고 있다. 본 연구에서는 미사질양토에 6000mL의 용수를 2L/hr의 관수기를 통하여 3시간 공급하였다. 이때 수분 함수비의 등습선 영역을 통하여 뿌리가 이용할 수 있는 함수비의 영역을 중심으로 수분 공급 설계를 하고자 하였다. 토양의 적정 수분은 토양과 재배 작물에 따라 다르지만 보통 관수개시점은 -15kpa(±5kpa), 관수중단점은 -30kpa(±5kpa)로 알려져 있다. 이때 미사질양토의 함수비는 15~50%로 판단된다. 따라서 노지 밭작물인 콩(대찬)을 재배할 경우, 생육시기별 지중관수의 확산 형태를 통하여 지중관수의 적정 공급량을 설계하고 이를 실제 농가에서도 적용할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다.

사질토양의 콩 재배 생육 초기 지중관수량 설계

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae-wook Kim ),김설하 ( Seol-ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk-ho Eum ),이상훈 ( Sang-Hun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

지중관수는 작물의 생육과 수자원의 절감 및 노동력 부족을 해소할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 그러나 구체적으로 노지에서 지중관수량을 얼마로 설정해야 하는지에 대한 기준은 명확하게 설정되어 있지 않다. 노지에서 지중관수를 통한 수분을 공급할 경우는 강우의 영향을 받을 수 있기 때문에 실제로 지중관수 공급량을 정하는 데는 어려움이 있다. 오히려 충분한 연구가 되지 않을 경우에는 수자원을 낭비하거나 명확한 결론을 얻기가 쉽지 않다. 따라서 지중관수량의 설계는 강우의 영향을 배재한 상태에서 충분한 연구를 통하여 기본적인 수분확산의 영역과 작물 뿌리의 성장을 고려한 연구가 이루어져야 한다. 종전에 지중관수 장치가 개발되기 이전에는 지중에 가는 세관을 꽂아 일정량의 관수량을 공급하고 수분이 수평 또는 수직으로 확산되는 형태를 분석하였다. 그러나 이런 경우에는 수분의 확산 중심점이 Matric potential에 따라 이동하므로 실제 수평으로 지중관수 장치가 매설되는 경우와는 다르게 나타난다. 최근에 유량 균등성이 확보된 지중관수용 Dripper가 개발되어 실제 지중관수장치의 매설과 동일한 실험이 가능하였다. 실제 지중관수 장치에 수분을 공급할 경우에는 습윤 특성이 달라지므로 작물의 뿌리 성장을 고려한 설계가 가능할 것으로 판단된다. 지중관수 장치가 개발되기 이전의 공급량을 2 L/h로 하였을 때, 지중 습윤 중심이 토양 표면 쪽으로 약 30 mm 상승하는 결과로 나타났다. 그러나 유량을 균등하게 공급하고 뿌리가 침투되지 않는 Dripper가 국내에서는 최초로 개발됨에 따라 지중관수 실험 방법이 노지 현장에서 적용하는 방법과 동일하게 매설할 수 있어 수분의 확산 형태도 달라짐을 알게 되었다. 즉, 지중관수로 인한 토양 내부의 수분확산은 관수라인 자체가 수분의 흐름을 방해하는 요인이 되기 때문에 실제 토양 내부의 수분 확산으로 종전의 연구와는 다른 형태로 나타났다. 뿐만 아니라 지중관수 라인을 매설할 때, 유출구를 상방향으로 유지시키도록 노력하지만 실제 연구의 결과에서는 무의미한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 개발된 지중관수 장치를 사질토에 적용하여 수분이 확산되는 형태를 분석하고 콩의 생육 초기 공급량을 설계하고자 하였다.

사질토양의 콩 재배 생육 초기 지중관수량 설계

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae-wook Kim ),김설하 ( Seol-ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk-ho Eum ),이상훈 ( Sang-Hun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

지중관수는 작물의 생육과 수자원의 절감 및 노동력 부족을 해소할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 그러나 구체적으로 노지에서 지중관수량을 얼마로 설정해야 하는지에 대한 기준은 명확하게 설정되어 있지 않다. 노지에서 지중관수를 통한 수분을 공급할 경우는 강우의 영향을 받을 수 있기 때문에 실제로 지중관수 공급량을 정하는 데는 어려움이 있다. 오히려 충분한 연구가 되지 않을 경우에는 수자원을 낭비하거나 명확한 결론을 얻기가 쉽지 않다. 따라서 지중관수량의 설계는 강우의 영향을 배재한 상태에서 충분한 연구를 통하여 기본적인 수분확산의 영역과 작물 뿌리의 성장을 고려한 연구가 이루어져야 한다. 종전에 지중관수 장치가 개발되기 이전에는 지중에 가는 세관을 꽂아 일정량의 관수량을 공급하고 수분이 수평 또는 수직으로 확산되는 형태를 분석하였다. 그러나 이런 경우에는 수분의 확산 중심점이 Matric potential에 따라 이동하므로 실제 수평으로 지중관수 장치가 매설되는 경우와는 다르게 나타난다. 최근에 유량 균등성이 확보된 지중관수용 Dripper가 개발되어 실제 지중관수장치의 매설과 동일한 실험이 가능하였다. 실제 지중관수 장치에 수분을 공급할 경우에는 습윤 특성이 달라지므로 작물의 뿌리 성장을 고려한 설계가 가능할 것으로 판단된다. 지중관수 장치가 개발되기 이전의 공급량을 2 L/h로 하였을 때, 지중 습윤 중심이 토양 표면 쪽으로 약 30 mm 상승하는 결과로 나타났다. 그러나 유량을 균등하게 공급하고 뿌리가 침투되지 않는 Dripper가 국내에서는 최초로 개발됨에 따라 지중관수 실험 방법이 노지 현장에서 적용하는 방법과 동일하게 매설할 수 있어 수분의 확산 형태도 달라짐을 알게 되었다. 즉, 지중관수로 인한 토양 내부의 수분확산은 관수라인 자체가 수분의 흐름을 방해하는 요인이 되기 때문에 실제 토양 내부의 수분 확산으로 종전의 연구와는 다른 형태로 나타났다. 뿐만 아니라 지중관수 라인을 매설할 때, 유출구를 상방향으로 유지시키도록 노력하지만 실제 연구의 결과에서는 무의미한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 개발된 지중관수 장치를 사질토에 적용하여 수분이 확산되는 형태를 분석하고 콩의 생육 초기 공급량을 설계하고자 하였다.

사질토에서 지중관수 방법에 따른 습윤특성에 관한 연구

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae-wook Kim ),김설하 ( Seol-ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk-ho Eum ),이상훈 ( Sang-Hun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

최근 기후변화로 인해 물 부족현상이 심각하므로 농업용수를 절감할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다. 노지에서 밭작물을 재배할 경우 대부분 지표관수 방법을 사용하지만 지표관수는 증발로 인한 용수 손실이 30-40% 정도로 알려져 있다. 따라서 물 부족과 노동력 절감 및 생산성 향상을 위해 지중관수 방법이 농가에서 확대되고 있다. 그러나 지중관수는 지표면 관수와 달리 수분의 공급을 육안으로 확인하기 어려운 단점이 있다. 지중관수는 토양 표면의 300-400 mm 하단에 관을 매설해야 하므로 용수의 공급에 대한 수분확산 확인이 매우 어렵다. 따라서 지중관수량을 설정하기 위해서는 작물의 생육시기에 따른 뿌리의 생장과 토양 내부의 수분확산 영역 및 함수비 등이 구명되어야만 가능하다. 본 연구에서는 국내 최초로 지중관수용 2.0 L/h 드리퍼를 개발하여 해외 제품(1.6 L/h용)과 비교분석하기 위해 수행하였다. 토양은 사질토를 대상으로 하였고 지중관수 장치를 200 mm 깊이에 매설하고 용수를 공급하였다. 이때 공급량은 3000 mL로 하고 단위시간당 2 L(N-type)와 1.6 L(T-type)를 사용하여 공급하였다. 공급 간격은 농가에서 많이 사용하고 있는 300 mm로 정했다. 그리고 토양의 200 mm 깊이를 수평으로 절개하고 수평 확산 거리를 측정하였다. 종전에 지중관수 장치가 개발되기 이전에는 지중에 가는 세관을 꽂아 일정량의 관수량을 공급하고 수분이 수평 또는 수직으로 확산되는 형태를 분석하였다. 그러나 최근에 유량 균등성이 확보된 지중관수용 Dripper가 개발되어 실제 지중관수장치의 매설과 동일하게 실험이 가능하였다. 실제 지중관수 장치에 수분을 공급할 경우에는 습윤특성이 달라지므로 이를 통한 설계를 하고자 하였다.

사질토에서 지중관수 방법에 따른 습윤특성에 관한 연구

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae-wook Kim ),김설하 ( Seol-ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk-ho Eum ),이상훈 ( Sang-Hun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

최근 기후변화로 인해 물 부족현상이 심각하므로 농업용수를 절감할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다. 노지에서 밭작물을 재배할 경우 대부분 지표관수 방법을 사용하지만 지표관수는 증발로 인한 용수 손실이 30-40% 정도로 알려져 있다. 따라서 물 부족과 노동력 절감 및 생산성 향상을 위해 지중관수 방법이 농가에서 확대되고 있다. 그러나 지중관수는 지표면 관수와 달리 수분의 공급을 육안으로 확인하기 어려운 단점이 있다. 지중관수는 토양 표면의 300-400 mm 하단에 관을 매설해야 하므로 용수의 공급에 대한 수분확산 확인이 매우 어렵다. 따라서 지중관수량을 설정하기 위해서는 작물의 생육시기에 따른 뿌리의 생장과 토양 내부의 수분확산 영역 및 함수비 등이 구명되어야만 가능하다. 본 연구에서는 국내 최초로 지중관수용 2.0 L/h 드리퍼를 개발하여 해외 제품(1.6 L/h용)과 비교분석하기 위해 수행하였다. 토양은 사질토를 대상으로 하였고 지중관수 장치를 200 mm 깊이에 매설하고 용수를 공급하였다. 이때 공급량은 3000 mL로 하고 단위시간당 2 L(N-type)와 1.6 L(T-type)를 사용하여 공급하였다. 공급 간격은 농가에서 많이 사용하고 있는 300 mm로 정했다. 그리고 토양의 200 mm 깊이를 수평으로 절개하고 수평 확산 거리를 측정하였다. 종전에 지중관수 장치가 개발되기 이전에는 지중에 가는 세관을 꽂아 일정량의 관수량을 공급하고 수분이 수평 또는 수직으로 확산되는 형태를 분석하였다. 그러나 최근에 유량 균등성이 확보된 지중관수용 Dripper가 개발되어 실제 지중관수장치의 매설과 동일하게 실험이 가능하였다. 실제 지중관수 장치에 수분을 공급할 경우에는 습윤특성이 달라지므로 이를 통한 설계를 하고자 하였다.

지중관수용 Dripper의 정밀 설계에 따른 유량 특성 연구

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae Wook Kim ),김설하 ( Seol Ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk Ho Eum ),이상훈 ( Sang Hun Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

지중관수기의 개발은 토양 내부에서 수분이 균등하게 공급되어야 하고, 뿌리가 내부로 침투되지 않으며 동시에 펌프 압력이 중지된 후에는 수분의 공급이 완전히 멈추어야 하는 몇 가지의 주요한 기술이 요구된다. 세계적으로 최고의 기술을 보유한 제품은 이러한 요구를 충족하고 있으나 아직 우리나라에서는 개발단계에 있어 지중관수 장치의 개발에 박차가 필요한 상태이다. 지중관수 장치에서 가장 중요한 부분은 유량이 균등(5% 오차 범위내)하게 유지되어야 하는 Dripper의 정밀 설계로 판단된다. Dripper의 설계는 크게 3개의 부품과 약 10가지의 설계요인이 복합적으로 작동되어 희망하는 단위시간당 유량이 공급되어야 한다. 따라서 실제로 전체의 설계인자가 교차할 경우 수백가지의 요인이 발생되어 최적의 상태를 찾아가는 과정이 매우 복잡하고 어려운 기술에 해당한다. 선진국의 기술 중에 가장 앞선 제품은 이러한 과정을 거쳐 축척된 기술을 바탕으로 제품을 생산하므로 후발주자가 성능의 차이를 줄이고 시장에서 경쟁하는 것이 쉽지 않은 실정이다. 본 연구 개발에서는 Dripper를 구성하는 Outer, Insert low 및 Insert upper의 부분 중에 유량 균등성을 결정하는 핵심 요인이 서로 교차하게 된다. 이들 요인들 간에는 유량에 미치는 영향이 서로 복잡하게 미치게 진다. 이 부분의 주요 인자는 원뿔밸브의 높이, 실리콘 경도, 디스크 홈 깊이, 디스크 높이, 미로의 깊이, 미로의 개수, 미로 간격, 접촉면 높이 및 단면적 등으로 볼 수 있다. 여기서 유량 균등성에 영향을 크게 미치는 주요 인자를 우선적으로 결정하고, 유량 측정을 반복적으로 수행하는 과정을 거쳐 가능성이 높은 Dripper을 최종적으로 설계 제작하였다. 설계의 과정에서 공급압력은 1.0bar에서 4.0bar까지로 설정하고 유량은 균등성 부분을 우선 고려하여 설계인자를 결정해 나갔다. 본 연구에서 지금까지 연구된 Dripper의 성능은 세계최고 제품의 70~80% 정도로 판단된다.

복합형 분수호스 개발을 위한 원형 45° 지그의 성능 평가

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김설하 ( Seol Ha Kim ),최락준 ( Rak Jun Choi ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk Ho Eum ),김태욱 ( Tae Wook Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

농업용수는 년간 약 152억톤이 소요되고 이 중 가용용수량은 41%로 추정하고 있다. 그러나 최근 기후변화에 따른 가뭄이 불규칙하게 발생함에 따라 가뭄빈도가 최근 15년 사이 86% 증가하고, 따라서 피해면적도 점차 증가하고 있다. 뿐만 아니라 강수량에 비해 증발산량이 더 큰 경우에는 소규모 밭작물의 가뭄피해는 더욱 심해진다. 그러나 밭작물 재배에서 용수를 절감할 수 있는 기술은 시급성에 비해 속도는 상대적으로 매우 느린편이다. 본 연구에서는 밭작물 재배에서 가장 많이 사용되고 있는 분수호스와 점적 테이프의 두 기능을 합친 한 개의 복합형 분수 호스를 개발하고자 한다. 분수 호스는 오이, 딸기, 토마토, 파프리카 등의 채소류에 정식 후, 직접 수분을 공급하는 용도로 사용하며, 특징은 원거리에 살포하는 기능을 가지고 있다. 반면에 점적 테이프는 성장기 및 수확기에 뿌리 부근에 집중적으로 관수를 하는 장치이므로 직하점적을 기본으로 하고 있다. 한 개의 묘종을 재배하는데 2가지의 관수기를 사용하므로 노동력과 설치비용뿐만 아니라 용수의 사용에서도 낭비적인 요소가 매우 크다. 본 연구에서는 분수 호스와 점적테이프의 주기능인원거리와 근거리 살수할 수 있는 복합형 분수호스를 개발하고자 한다. 그러나 분수의 거리를 조정할 수 있는 변수는 공급압력으로만 조절해야 하므로 공급압력 조절로 원거리와 근거리를 모두 충족할 수 있는 핵심장치인 Dripper가 개발되어야 가능한 기술로 생각된다. 세부적인 방법으로는 호스의 내부에 2개의 유로를 가진 유체를 서로 충돌시켜 유체의 입자와 거리 및 유량을 조절하는 Dripper를 1차적으로 개발함에 있다. 이에 기초적인 연구로 수행한 방법은 2개의 원형 유로로부터 중첩율과 고각 및 압력의 변화에 따른 최대거리를 측정하고 그 결과를 통하여 복합형 분수호스의 개발 가능성을 찾고자 수행하였다. 본 연구에서는 45° 원형지그를 통해 중첩율과 공급압력에 따른 최대거리를 찾고자 하였고, 또한 유로가 원형일 경우 Dripper로 적절한지에 대한 평가를 수행하고자 하였다.

분수호스의 종류와 공급 압력에 따른 유량 균등성 분석

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김설하 ( Seol Ha Kim ),최락준 ( Rak Jun Choi ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk Ho Eum ),김태욱 ( Tae Wook Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

분수호스는 채소 작물의 재배에 가장 많이 사용되고 있는 관수기로써 년간 약 5,000톤이 생산되고 있다. 뿐만 아니라 사용기간이 약 6개월로 짧기 때문에 전량 폐기되고 있는 실정이다. 이것은 최근 이산화탄소 과다 배출로 인한 기후변화의 영향을 미치는 현상과 무관하지 않다. 탄소중립 · 녹색성장 기본법(`22.3월 시행)의 추진전략에는 혁신적인 기술개발을 통한 “ICT활용 에너지 효율 최적화 추진”을 강조하고 있어 자재를 생산하는 전기에너지의 절감과 수자원의 절감기술은 시기적으로도 매우 필요한 연구로 생각된다. 특히 2030년 NDC(온실가스 감축)과 2050년까지 탄소중립 목표를 실현하기 위한 실질적인 기술의 개발에도 적용이 가능하다. 무엇보다 우리나라의 농축산 분야 온실가스 배출량은 2,220만톤(2018년 기준)으로 전체의 3%에 해당한다. 그러나 지난 10년간 농업부분에서 감축한 온실가스는 1%도 못미치므로 남은 2030년까지 감축해야 할 목표인 585만 8000톤 CO2eq에는 크게 모자란 실정이다. 따라서 지금의 분수호스를 생산하는데 소요되는 전기에너지를 줄이거나 수명을 늘리기 위한 기술의 개발이 필요하다. 또한 전량 폐기되는 분수호스의 폐기물량을 줄임과 동시에 유량의 균등성 확보를 통한 수자원의 절감도 동시에 이루어야 하는 어려움이 있다. 우리나라에서 사용되는 농업용수는 년간 약 152억톤이 소요되는 것으로 추정하며 이 중 가용용수량은 41%로 보고 있다. 그러나 최근 기후변화로 인한 가뭄의 빈도를 고려하면 최근 15년 사이 86%나 증가하였다. 이러한 기후변화는 소규모 밭작물에 더 큰 피해를 주고 있다. 본 연구에서는 현재 우리나라에서 사용되고 있는 분수호스가 유량을 적절하고 균등 살포하는지에 대한 의문을 가지고 이에 대한 검증을 하고자 수행하였다. 실제로 분수호스는 관수기에서 용수를 가장 많이 낭비하는 장치로 알려져 있다. 따라서 우리나라 분수호스 중 대표적인 제품을 대상으로 1) 유량을 균등하게 살포하는지, 2) 분수호스의 설계상의 문제점이 무엇인지 그리고 개선사항 등을 제안하고자 하였다.