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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.25 No.2 pp.134-144
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2013.25.2.134

일본의 과수 재배의 일반현황과 기계화 동향

이충근, 최 용, 강태경, 전현종, 최일수
농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부 생산자동화기계과
일본의 과수 재배 일반현황과 기계화 동향을 살펴본 결과, 일본의 과수 재배면적과 농가 수는 점점 줄고 있으나 호당 경지면적은 증가하고 있고, 특히 3 ha 이상의 대규모 재배농가가 증가하고 있었다. 주요 과수작목의 10 a 당 평균 노동시간은 300시간으로 벼 재배의 약 10배 이상을 보였으며, 포도가 가장 긴 455시간을 보였고, 감이 가장 짧은 186시간을 보였다.
과수 기계화율 향상을 위해서는 첫째로 재배측면에서 농기계가 자유롭게 작업할 수 있는 재배양식의 표준화, 저수고화를 포함한 수체의 콤팩트화, 수형의 규격화 등 재배환경의 최적화가 우선되어야 할 것으로 판단되었다.
재배양식의 표준화는 차세대형 기계화는 물론 이미 개발된 기술을 실용화함에 있어서 필수 불가결한 조건이기 때문이며, 재배양식 다양성이 기계의 보급대수를 제한하고 제조비용을 높게 만들어 보급이 진행되지 못하게 막는 방해 요인이 되기때문이다. 수체가 콤팩트하게 된다면 기계도 소형화 될 수 있고, 에너지와 기계 비용도 개선할 수 있는 장점이 있다. 또한 수체 피복형 작업기가 실현가능하게 되어 환경보전형 방제기와 각종 작업의 로봇화에도 크게 공헌 할 수 있기 때문이다. 더욱이 수형의 규격화가 진행됨으로서 기계개발의 가능성이크게 넓어질 것이다. 즉, 노력이 가장 많이 들고 있는 전정과 적과, 수확 등의 기계화 여부는 수형의 콤팩트화와 규격화에 달려 있다고 해도 과언이 아니기 때문이다.
둘째로 기계측면에서는 노동력 부족 해결을 위해 전정·제초로봇, 친환경 방제용 기계, 수확 운반기계의 개발이 추진되어야 할 것으로 판단되었다.
그리고, 고령 농업인들을 위한 농작업 부하경감을 위해 파워 어시스트 슈트의 개발과 허리, 손, 무릅에 부담이 가는 작업의 부담경감을 위해 동작 패턴을 기억하여 재현 가능한 기술의 개발 등이 이루어져야 할 것으로 판단되었다.

General Status and Trends in Mechanization of Fruit Growing in Japan

Choung-Keun Lee, Yong Choi, Tae-Kyoug Kang, Hyeon-Jong Jun, Il-Soo Choi
Department of Agricultural Engineering, National Academy of Agricultural Science, RDA, Suwon, 441-707, Korea
Received Mar. 19, 2013/Revised Jun. 18, 2013/Accepted Jun. 22, 2013

Abstract

As a result of examining fruit culture general status and mechanized trends in japan, fruitcultivation area and the number of farms is decreasing gradually. But arable land per household isincreasing; the proportion of large-scale farmers more than 3 ha is increasing significantly comparedwith 5 years ago. Average working hours are 300 hours per 10 a shows about 10 times more than the cultivationof rice. Grape has shown the longest time 455 hours, persimmon showed the shortest time as 186hours. Mechanization of fruit growing in Japan is about the same level as Korea, such as pesticides andweeds control work have been mechanized until now, however harvesting mechanization is morerequired. In order to promote the mechanization of fruit cultivation was required on a priority basisapproach from the side of cultivation. In other words, the standardization of cultivation method, thecompactification and patterning of a tree shape was considered to be the first. And, to resolve laborshortages the development of pruning-weeding robot, eco-control machinery and harvesting-conveyancemachinery was considered necessary in terms of the machine. To reduce agricultural work load for olderfarmers, the power assist suit and the reproduction technologies of behavior patterns need to be developed.

5. 이충근.pdf3.97MB

 일본은 동북아시아 지역에서 우리나라와 함께 주요한 과실생산국가 중 하나이며, 지역과 기후특성 등에 따라 다양한 지역에서 다양한 품목들이 재배되고 있는데 대표적인 과종으로는 감귤, 사과, 포도, 배, 복숭아 등이 있다. 우리나라와 마찬가지로 일본에서도 과수재배는 지역발전에 중요한 역할을 담당하고 있고 농업인의 주 소득원으로 자리 잡고 있다.

 최근, 일본의 과수재배 농가들은 외국산 과일과 과즙의 수입 증가, 시장에 흘러넘치는 다양한 기호식품과의 경합 등에 의해 일본산 과일의 소비가 크게 늘지 않고 있어 고민하고 있다.

 또한 후계자 부족과 생산자의 고령화에 따라 감귤 재배면적을 중심으로 전체적인 과수 재배면적이 점진적으로 감소하는 추세를 보이고 있다.

 이와 같은 상황을 개선하기 위해 소비자 요구도에 맞는 과일을 생력적으로 생산하는 기술 확립이 요구되고 있고 과수 기계화 진전에 큰 기대를 걸고 있다.

 일본의 과수 기계화는 1950년대 후반부터 본격적으로 시작되어 1961년에 제정된 “과수농업진흥특별조치법”의 과수농업진흥기본방침에 따라 각종 사업이 확장되어 농로의 정비와 방제용 기계 및 선과시설 등의 도입이 본격적으로 진행되었다(1968, 1969, Yoshida, 1969, Obata).

 사과 과원의 경우 70%가 경사 5도 미만의 평탄지에서 운영되어 비교적 대형기계가 도입되기 시작하였으며, 스피드 스프레이어(이하 SS기)는 1955년에 도입되어 높은 작업능률과 방제효과를 인정받아 급속히 보급되었다. 초기에는 트랙터 견인형으로 도입되었으나, 1965년부터는 자주형이 주류를 이루었다. 또한, 왜성사과나무 재배에 의한 저수고화와 사다리 대체고소작업차 등이 도입되기 시작하면서, 1960년에 사과재배 노동투하시간이 10 a 당 421시간에서 1978년에는 272시간으로 35% 감소되는 효과를 얻었다(2000, Ogawa).

 이렇듯, 농촌 노동력의 부족과 과일가격의 침체 등은 생력화와 고품질 과일의 안정적인 생산을 위한 필요성을 제기하였다. 이에 따라 1993년부터 일본 농림수산성에서는 농작업의 기계화라는 관점에서 “농업기계 등 긴급개발사업(이하 긴프로)”을 시작하였는데 이로 인해 다양한 과수 재배용 기계가 개발되기 시작하였다.

 제 1차 긴프로 사업은 1993년부터 1997년까지 진행되었으며, 1998년부터는 제 2차 긴프로 사업인 “21세기형 농업기계 등 긴급 개발사업(21 긴프로)”이 그리고 2003년에는 “차세대 농업기계 등 긴급 개발사업(차세대 긴프로)”이 개시되는 등 2012년까지 “제 4차 농업기계 등 긴급 개발사업”이 진행되었다.

 본고에서는 일본의 과수 재배 일반현황과 긴프로 사업 등으로 개발된 기계 및 개발되고 있는 기계 등을 중심으로 기계화동향을 소개하여 일본 과수재배의 일반현황과 기계화 동향에 대한 이해를 높이고 조사 자료의 분석을 통해 한국의 과수 기계화 기술 개발에 기여하고자 한다.

과수재배 일반현황

재배현황 및 포장여건

 2010년 기준 일본의 과수재배면적은 156,874 ha로 5년 전에 비해 7.3% 감소했고, 과수 농가 1호당 평균 과수재배 면적은 0.65 ha로서 5년 전에 비해 5.7% 증가함을 보여 규모가 확대되고 있는 것으로 조사되었다. 즉 3 ha를 경계로 그 이상의 계층에서는 증가하고 있는데 5 ~ 10ha 계층에서는 22.5%, 10 ha이상의 계층에서는 35.9%로 대폭적으로 증가하고 있었다. 과수재배 농가 수는 2010년에 242,344 농가로서 5년 전에 비해 12.4% 감소했다(2012, CFPSSFA).

 Table 1은 주요 과수의 연도별품목별 재배면적과 수확량을 나타내고 있는데, 2011년 기준으로 감귤 재배면적이 45,300 ha로서 가장 많으며, 그 다음은 사과재배면적이 37,800 ha로서 두 번째로 많은 면적을 차지하고 있다. 감귤과 사과재배 면적을 합치면 일본 과수재배면적의 약 54%로서 절반이상을 차지하고 있다. 10 a당 수확량은 배가 2,090 kg을 보여 가장 많았으며, 그 다음이 감귤, 사과 순이었다. Table 2는 2011년도 주요 과수의 재배 경영부문 수지를 나타내고 있는데, 수익성은 평균적으로 배가 10 a 당 292천 엔으로 가장 높았으며, 그 다음이 포도, 복숭아, 감귤, 사과 순이었다. 면적규모별로 보면 복숭아를 0.5 ~ 1.0 ha를 재배하는 경영체가 가장 높은 352천 엔을 보여 품목별면적별 다소 차이를 보였다. 즉, 대규모 면적을 경영한다고 해서 수익성이 반드시 높은 것은 아니며, 재배면적 규모에 따라 품목의 수익성에 차이가 있었다.

Table 1. Cultivation area and yield of different types of fruit trees by year.

Table 2. Specifies the number of major cultivation management department.

 Table 3은 일본의 과수원 경사도별 면적 비율을 나타내고 있는데 감귤의 경우 일본에서 재배면적이 45,000 ha로서 가장 많은 품목임에도 불구하고 경사도 5도 미만 과수원이 22%에 불과하다. 감을 제외한 나머지 사과 등이 70% 이상인 점을 감안하면 기계화 여건이 매우 열악함을 알 수 있다. 상대적으로 배와 복숭아가 경사도 5도 미만이 77%로서 평지에서 많이 재배되고 있다고 할 수 있다. 경사도가 25도 이상인 과수원은 감귤이 10%를 보일 뿐 사과와 복숭아는 없으며, 타 품목은 4% 미만을 보이고 있다.

Table 3. The area ratio according to the degree of slope for orchard (2002).

 따라서, 단순히 과수원의 포장조건만을 두고 보았을 때 기계화 여건은 감귤이 가장 열악하고 복숭아, 배, 포도, 사과 순으로 좋은 것으로 판단 할 수 있다.

 Table 4는 과수원 내 정비가 필요한 비율을 나타낸 것으로 조건 정비가 필요한 과수원 비율은 전체평균이 53%로서 과수원 개조가 32%, 과수원 내 작업로가 20%를 보였다. 감귤의 경우 82%, 사과의 경우에는 27%가 조건정비가 필요한 것으로 나타났다. 따라서, 기계화를 위한 과수원 정비가 필요할 것으로 판단되었다.

Table 4. Requiring area ratio of readjustment in the orchard(1999).

작업체계와 노동시간

 과수 기계화 작업체계는 Fig. 1과 같이 크게 평탄지 사과재배와 경사지에서 많이 재배되고 있는 감귤 재배로 분류할 수 있다. 사과재배에 있어서 기계화 체계는 정지·전정, 추비살포(퇴비 살포기), 중경제초(예초기, 제초제 살포기), 시비(브로드캐스트), 수분(화분교배기), 적화적과(Speed Sprayer), 방제(SS), 봉지 씌우기봉지 제거 착색관리수확(고소 작업차), 과수원 내운반(4륜 경 트럭) 등으로 나눌 수 있다.

Fig. 1. Mechanization of cultivation system, Apple(left), Mandarin(right).

 경사지 감귤류 재배에 있어서 작업체계는 정지전정(모노레일), 추비살포(모노레일 +화물대차), 중경제초(예초기, 제초제살포기), 시비(모노레일), 적화적과, 방제(모노레일 방제기, 스프링쿨러), 수확, 과원 내 운반(모노레일+화물대차) 등으로 나눌 수 있다.

 Table 5는 과일생산에 필요한 노동시간을 작업별로 표시한 것이다. 과수는 영년작물이며, 작물 용적도 크기 때문에 이것들의 작업은 한정된 공간에서 수행되어야만 한다. 그리고, 전정과 적과, 수확과 같이 인간이 가진 고도의 기능에 의존하는 작업이 많이 있다는 것이 우리와 같은 공통점이다.

Table 5. Labor hours for working process in main fruit (2007, 10a).

 예를 들어 전정에서는 작업자가 지식과 경험에 기초해 전정할 가지를 판단하고 가지가 교차하는 가운데 치밀하게 전정가위를 조작해 작업을 한다.

 따라서, 작업별 노동시간은 품목별, 품종별, 작업별, 작업자의 숙련도, 포장조건, 과목의 수령, 재배방법 등에 따라 많은 차이를 보인다.

 주요과종 중에 10 a 당 노동시간이 가장 긴 것은 포도로서 455시간을 보였으며, 감이 상대적으로 가장 적은 186시간을 보였다. 주요과종 전체의 평균 작업시간은 300시간을 보였다. 작업공정별로 보면 평균적으로 수분적과에 가장 많은 노력이 소요되고 있고, 그 다음으로 수확조제, 정지전정 작업 순이었다.

 상대적으로 시비기가 많이 보급되어 있는 관계로 기비·추비 살포에 평균적인 작업시간이 가장 짧게 걸리는 것으로 나타났으며, 방제 작업의 경우에도 SS기가 많이 보급되어 평균 노동시간이 짧게 걸리는 것으로 나타났다.

 Table 6은 2000년도와 2007년도 작업별 노동시간을 비교하여 나타낸 것으로서 노동시간 추이를 살펴보면, 복숭아의 경우에는 작업시간이 32시간 절감되었으며, 포도의 경우에는 큰 변화가 없었다. 그러나, 배, 감귤, 사과, 감 순으로 노동시간은 오히려 많게는 53시간, 적게는 17시간 증가된 것으로 나타났다.

Table 6. Labor hours comparison for working process in main fruit (10a)

 이것은 과일시장의 개방화에 따라 경쟁력 제고를 위한 고품질화와 친환경 안전농산물을 원하는 소비자들의 기호에 맞는 맞춤형 과일을 생산하기 위해 더 많은 재배관리 노력을 기울이고 있기 때문으로 판단된다.

 즉, 감귤의 경우에는 품질 및 상품성 향상과 관계가 있다고 판단되는 수확조제, 출하, 기타 작업에 38시간이 증가되어 총 증가된 시간의 약 80%를 차지하였다. 사과의 경우에도 수분적과, 출하, 기타 작업에 21.6시간이 증가하여 총 증가시간의 약 65%를 차지하였다.

 배의 경우는 정지·전정작업에 26.7시간을 차지하여 전체 증가시간의 50% 이상을 차지하였고, 출하 및 기타 작업에 25.9시간을 차지하여 전체 증가시간의 약 절반을 차지하였다.

 2010년 기준 벼 재배에 있어서 노동시간이 10 a 당 약 25시간 전후라는 점을 감안하면 과수재배는 벼 재배의 10배 이상의 노력이 소요되고 있음을 알 수 있다.

 따라서, 이러한 점은 과수 재배에 있어서 기계화 할 부분이 아직 많이 남아 있다는 것을 간접적으로 보여 주는 것이며, 우리나라와도 매우 유사한 형태로 판단되며, 특히, 가장 많은 노력이 소요되고 있는 수분적과, 수확조제, 정지·전정 작업등의 기계화가 시급함을 알 수 있다.

과수재배 기계화 동향

정지·전정기계

 전정 작업은 인간의 지식에 바탕을 둔 판단력과 세심한 손기술을 필요로 하는 고도의 작업이기 때문에 주로 전정가위와 톱을 이용한 인력작업에 의존하고 있다.

 최근, 직접적인 기계화는 아니지만 농용 고소 작업차의 보급에 따라 고소작업이 개선됨으로서 전정 작업의 효율화와 노력절감이 이루어지고 있다.

 더욱이 우리나라처럼 공기압과 전기를 이용한 동력식 전정가위 보급이 늘어나고 있다. 고소 작업차와 동력가위의 혼합사용으로 작업노력이 절감되었고 관행작업과 비교해 2배 정도의 능률 향상이 가능하다는 결론을 얻었다. Fig. 2는 전정 작업의 기계화를 위해 높은 위치에 있는 가지를 전정하고자 할 때 사다리 작업에 의한 위험부담과 위쪽을 쳐다보면서 작업하기 때문에 목과 허리 등에 부하가 많이 걸리는 문제점을 해결하고자 전정로봇을 개발하고 있다(2013, Kobatake). 시작기는 고무 크롤러 주행대차에 발전기, 유압펌프, 유압모터 및 유압실린더를 탑재하고 유압실린더의 선단에 핸드부를 부착하였고, 그 핸드부 하단부에 카메라를 탑재한 형태이다. 작업원리는 핸드부에 장착된 카메라를 통해서 전정 대상 가지를 인식하고 유압에 의해 제어되는 발과 팔 부분을 이동시켜, 핸드부에 있는 모터에 의해 작동하는 가위를 통해 가지를 전정하는 원리이다. 자유도는 팔 부분의 회전, 상하, 신축 운동 및 핸드부의 회전과 가위 개폐 등 5개로 구성되어져 있다. DC모터에 의한 전정가위의 개폐시간은 평균 4초, 시계 방향으로 30o 회전하는 경우는 0.65초, 반시계 방향은 0.98초 걸리는 것으로 나타났다.

Fig. 2. Prototype of pruning robot.

 이러한 작업시간은 당장 현장에 적용되기 어려운 것으로 앞으로 더 많은 시간과 기술개발 노력이 필요할 것으로 판단되며, 우선적으로 로봇이 자유자재로 움직일 수 있는 과원 정비와 재배양식의 표준화 등이 선행된다면 좀 더 손쉽게 전정작업의 기계화가 촉진될 것으로 판단되었다.

시비관리기계

 과수재배에서 시비작업은 주로 지표면에 전면살포를 하는 것이 일반적이나, 대규모 재배에서는 브로드 캐스터와 퇴비 살포기를 이용하는 경우도 있다. 일반적으로는 동력운반차 등을 이용한 인력살포가 가장 많이 이루어지고 있다. 그러나, 표면 살포는 생력적인 작업법이긴 하지만 시비량 절감에 의한 비용삭감과 환경부하 경감을 꾀하기 위해서는 시비방법의 개선이 필요하였다.

 그래서 개발한 것이 Fig. 3에 표시한 것과 같은 국소시비기인데 비료를 과수의 뿌리영역 토양 중에 시용함으로서 이용효율이 향상되고 시비량의 절감이 가능하다는 점에 착안하여 개발된 기종이다(NARO, 2002). 그렇게 함으로서 하천으로의 비료 유출방지에도 도움이 되기 때문에 생산비용 절감과 동시에 환경부하를 경감하는 효과를 기대할 수 있는 것이다. 21긴프로 사업으로 진행된 과제이며, 토양을 국소적으로 구굴하여 토양 중에 입상 비료를 시용하는 원리로서, 2개의 코일형날로 80 cm 간격으로 20 cm 깊이에 원호상의 구덩이를 파서 비료를 살포하는 방식이다. 이렇게 함으로서 시비량 절감은 물론 토양의 물리성 개선효과도 있는 것으로 보였다. 1인 작업이 가능하며 작업능률은 시비량 기준을 10 a 당 85 kg으로 했을 경우, 1시간에 10 a정도를 작업할 수 있는 것으로 나타났다. 표면살포에 비해 작업시간이 많이 소요되는 단점이 있지만 환경부하 경감 차원에서 과원용 정밀 시비기 개발에 대한 검토는 필요할 것으로 판단되었다.

Fig. 3. Orchard local fertilizer application machinery.

중경제초기계

 과수 재베에 있어서 예초작업은 가장 빈번하게 이루어지고 있는 작업가운데 하나이며, 예초기의 형태는 보행형부터 트랙터 부착형 까지 다양하게 이용되고 있다. 최근 들어 승용형 예취기의 급속한 보급이 이루어지고 있는 것이 특징이었다. 예취기의 전고를 낮게 하여 수관 아래로의 진입을 용이하게 하고, 유압식 무단변속기를 채택하여 속도조절과 전·후진 절환조작을 간단히 할 수 있게 하여 제한된 이동공간에서의 기동성을 향상시켰기 때문으로 판단되었다. 동시에 이러한 조작성 향상이 여성과 고령자 층에게 인기를 끌면서 급속한 보급 확산으로 이어졌다고 판단되었다. 그러나 이 기종도 왜성대목 사과의 수관 밑과 가지를 지지하는 기둥이 있는 경우에는 미 예취된 풀이 남는 문제점이 있었다.

 그래서 Fig. 4에 표시한 것과 같이 옵셋형의 트랙터용 작업기로 작업부의 전고를 낮게 해 나무 아래로의 진입이 용이한 과수용 중경제초기를 개발하게 되었다(BRAIN, 1997). 작업에 따라 프레일(flail) 날을 사용하는 모어 또는 로터리 중경기를 선택해 공구를 사용하지 않고 간단하게 교환 가능한 방식으로 되어 있다. 더욱이 작업부에 간주모어를 장착함으로서 나무 아래 부분에 예초하고 남은 면적을 최소화 하는 것이 가능 하였다.

Fig. 4. Orchard cultivating machinery.

 긴프로 프로젝트를 통해 개발되었고, 상용화를 위해 제조비용을 저감하는 노력을 지속하고 있으며, 제초기 작업능률은 10 a 당 41.2분이며, 평균 작업속도는 0.43 ~ 0.63 m/s이며, 중경기로서의 작업능률은 10 a 당 12.1분이며, 작업속도는 0.63 m/s였다.

 최근에는 Fig. 5와 같이 과수원에서 사용이 가능한 제초로봇을 개발하고 있다(2012. PTRD). 자율주행부, 시각센서, 레이져 길이측정센서, 작업부, 엔진부 등으로 구성되어 있다. 제초원리는 시각센서를 통해 잡초를 인지하고, 레이져 길이측정센서를 통해 거리를 측정한 후 다관절 제초기구를 통해 잡초를 제거하는 방식이다. 제초로봇 기술은 아직 걸음마 단계로서 자율주행, 잡초 인식 및 제초 기술 분야 등에서 기술적 완성도를 높여야 하며 현장에 접목되기 위해서는 더 많은 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

Fig. 5. Orchard weeding robot.

수분적과기계

 사과 수분작업은 방화곤충을 이용한 경우가 많았지만, 타 품종의 화분을 수분하지 않는다는 확실한 보장을 할 수 없기 때문에 단일 품종을 식재한 과수원에서는 인공수분이 실시되고 있었다. 익모 회전식 인공수분기와 동력살분무기 형태의 수분기를 이용해 생력화를 꾀하고 있지만 화분 확보 등의 문제가 남아 있었다.

 또한 적과에 관해서는 단기간에 노력이 집중되기 때문에 생력화가 요구되고 있지만, 전정과 똑같이 직접적인 기계화가 힘들고 고소 작업차에 의한 작업의 노력절감을 꾀하고 있었다. 한편 주로 대규모 사과 과수원에서 적화제와 적과제가 이용되고 그 생력효과가 보고되기도 하였다. 그러나, 살포시기와 기상조건, 사과품종 등에 의해 효과가 변동하고 사용방법도 어렵기 때문에 한정된 범위에서만 이용하고 있었다. Fig. 6은 인공수분기와 작업광경을 나타내고 있는데 익모 회전식 수분기의 호퍼 용량은 250 cc이며, 화분 토출량은 60 ~ 250 cc이며, 작업능률은 10 a당 3 ~ 5시간 정도이다. 국내에서도 이와 유사한 수분기가 개발되어 보급되고 있으며, 일부 시군 농업기술센터에서 농업인을 대상으로 임대를 하고 있다.

Fig. 6. Pollen pollination equipment.

약제살포기계

 SS기가 최초로 도입된 곳은 사과 과수원이었으며, 현재 재배면적의 80% 이상이 이용하고 있는 것으로 파악되었다. SS기의 도입에 의해 방제작업이 대폭적으로 생력화되었으며, 캐빈 부착 SS기와 긴프로 사업으로 개발된 무인 SS기에 의해 작업자의 농약피폭도 회피할 수 있게 되었다.

 그러나, SS기에 의한 농약살포로 인해 과수원 밖으로 농약이 표류 비산하여 환경에 악영향을 미치고 있는 점과 송풍기에서 발생하는 소음 등이 해결해야할 과제로 남아 있었다. Fig. 7은 이러한 문제점을 해결하기 위해 덕식 재배를 하고 있는 과수원에 적합하게 개발하고 있는 SS기를 나타내고 있다(2013. Yeon). 관행 SS기의 노즐을 덕에서 20 ~ 40 cm 떨어진 지점까지 이동시켜 농약을 살포할 수 있도록 개량한 것이다. 농약 살포 시 비산량과 소음발생을 최소화 한 것이 특징이다. 개발기를 이용하여 포장시험을 한 결과, 과수원 끝단에서 10 ~ 25 m 벗어난 지점에서 검출한 비산액의 농도는 0.01 ppm 미만이었지만, 관행 SS기는 10, 15 m지점에서 각각 0.11, 0.03 ppm을 보여 비산저감 효과를 보였다. 또한, 밀착 살포가 가능하기 때문에 엔진 회전수를 2,500 ~ 3,000 rpm보다 낮은 1,800 rpm으로 설정하여 작업함으로서 송풍기 회전수를 낮출 수 있게 되었다. 개발기의 소음저감 효과를 측정한 결과, 관행 SS기는 사방 20 m에서 소음이 85 dB 이상의 매우 높은 부분이 50 ~ 210 m2을 나타낸 반면 개발기는 85 dB 이상의 소음을 보인 지역이 없었다. 또한, 관행 SS기에서는 덕식 재배 약액부착에 필요한 송풍량이 290 ~ 465m3/min인데 비해 개발기에서는 필요한 송풍량이 190 m3/min로 약 30 ~ 60% 절감할 수 있는 것이 특징이었다.

Fig. 7. Practice and new speed sprayer.

 개발기가 약액 비산량 절감과 소음저감에는 효과가 있는 것으로 판단되지만, 국내 과원에 적용하기 위해서는 돌출된 노즐과 지주대, 유인줄 등 과원의 설치물과의 충돌을 회피하기 위한 몇 가지 요소들이 고려되어야 할 것으로 판단되었다.

수확 및 운반기계

 수확작업은 수분적과 작업과 함께 많은 노력을 필요로 하고 있고 그 기계화는 생력적인 재배를 실현함에 있어서 중요한 포인트로 되고 있다. 과일의 대부분을 생식용으로 생산하고 있는 일본에서는 수확 시에 숙도를 적절하게 판정해 상품가치를 떨어뜨리지 않게 하기 위해 매우 조심스러운 취급이 필요하기 때문에 기계화가 가장 어려운 작업이라고 하였다. 가공용 매실에서는 우리와 같이 진동수확기가 이용되고 있지만 과일의 기계수확은 실현되고 있지 않다. 다만, 전정과 적과와 같이 고소작업차를 도입해 작업의 효율화를 꾀하고 있었다.

 현재, 농용 고소작업차에는 붐 끝에 1인이 탑승할 수 있는 곤돌라를 갖춘 붐형과 운반차 화물 적재칸과 같은 작업대가 수직으로 승강하는 가위형(Scissor type)이 있다. Fig. 8의 왼쪽은 양 형식의 장점을 가져와 수확과일의 취급기능과 과수원내에서의 기동성 향상을 목표로 개발된 기종이다(MAFF, 2011). 붐 끝단부의 곤돌라가 승강, 선회함과 동시에 곤돌라부 및 수확상자 적재용 수확상자 갑판이 일체로 수직으로 승강하는 기구로 되어 있다. 주행장치에는 좌우 독립구동의 유압무단변속기가 장착되어 있고 T자형의 주행 레바 조작에 의해 변속, 전후진 변환, 선회가 가능하게 되어 있다. 주행속도는 0 ~ 1.2m/s이며, 곤돌라 높이는 43 ~ 315 cm 범위에서 조절이 가능하며, 선회 범위는 좌우 각각 135 cm이다. 이 작업기를 사용함으로서 수확작업에서 13%, 적과작업에서 약 10%의 능률이 향상되는 것으로 나타났다. 오른쪽 고소작업차의 경우에는 지면의 경사에 대응이 가능하도록 개발된 것으로 고소작업차의 수평제어 기능이 부착된 소형 전동 고소작업차를 나타내고 있다. 국내에서도 다양한 고소작업차가 개발되어 농가가 활용하고 있으며, 경사지 대응능력과 주행성 향상 그리고 밧테리 기술의 발전에 따라 전기를 구동원으로 하는 고소 작업차의 개발도 이루어지고 있다.

Fig. 8. High place operation car.

 수확작업의 생력화에 있어서 한 가지 더 큰 문제점은 수확상자 취급을 손쉽게 하는 것인데, 수확작업에는 통상의 플라스틱 수확상자가 이용되었고 일정량의 과일을 담으면 20 kg정도의 중량이 되었다. 과일을 담은 수확상자는 트레일러와 동력운반차에 의해 과수원 외로 반출되고 트럭에 옮겨 싣고 농가의 창고와 선과장으로 운반되었다. 특히, 대량의 수확물을 취급하는 대규모 과수원과 고령자, 여성에 의한 부담이 많기 때문에 노력절감이 요망되고 있었다.

 이를 해결하기 위해 과실 수확작업에 있어서 수확상자 취급의 용이성과 노력절감을 목적으로 Fig. 9와 같은 운반차를 개발하게 되었다(NARO, 1998). 운반차는 Fig. 9에 표시한 것과 같이 기본적으로는 4륜식이며, 기체의 후단부에 포크 리프트와 똑같은 기능을 가진 승강장치와 공기압식 밸런스를 이용한 수확상자 적재 장치를 갖추고 있다.

Fig. 9. Transport vehicle for fruit harvest in orchard.

 과수원 내로부터의 반출작업에서는 적재장치를 이용한 승강장치 위의 팔레트에 수확상자를 적재하고 만재가 된 단계에서 승강장치를 화물대차 높이에 맞추어 롤 컨베어를 이용하여 화물대차 위에 팔레트를 이동시키는 방식이다. 최대 적재량은 3개 팔레트 분, 수확상자로는 36개였다. 승차운전석은 기체 앞 부분에 있지만 기체 뒷부분의 작업위치에 보행 운전장치를 설치해 작업 효율화를 꾀하고자 한 것이 특징이다. 이 기계를 이용하면 관행작업보다 작업능률이 3 ~ 27% 향상되었지만, 오히려 파지장치를 이용한 수확상자를 적재를 할 경우에는 8 ~ 41% 저하했다. 하지만, 심박수 증가율이 관행보다 훨씬 낮기 때문에 노동 강도는 많이 경감시키는 것으로 나타났다. 국내에서도 수확 작업의 부하 경감을 위한 장치 개발에 노력을 해야 할 것으로 판단되었다.

사 사

 본 연구는 농촌진흥청 국립농업과학원 농업과학기술 연구개발사업(과제번호: PJ907120)의 지원에 의해 이루어진 것임.

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