세계적으로 지구온난화에 대한 관심이 증대되면서 농업분 야에도 저탄소 녹색성장에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 친 환경 유기 농산물에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 정 부에서도 Green Korea 정책 추진을 위하여 화학비료 사용량을 40% 감축목표를 설정하고, 이 목표달성을 위하여 녹비작물 재 배를 적극 권장하여 녹비작물 재배면적이 ‘98년에 4천 ha에서 '12년에는 22만5천 ha로 대폭 증가하였다. 온실가스 저감을 위 한 밭작물 재배기술로 제시된 무경운 재배 시 아산화질소 배 출량은 경운에 비해 고추에서 23.5%, 배추에서 24.6%, 콩에서 69.6% 감소하였다고 보고하였다(NIAST, 2011). 지속가능한 농 업기술로 부분경운 피복작물 재배기술체계가 농업의 생태계 원 리에 부응할 수 있으며(Choi et al., 2003), 부분경운 재배를 위해서는 유기물 피복이 필수이며, 유기물로 피복되는 재료로 주로 볏짚, 자운영, 호밀, 헤어리베치를 이용할 수 있다고 보고 하였다(Lee et al., 2009). 포도 과수원에서 경운방법별 온실가 스 분석결과에서 디스크해로우를 이용한 깊이 15 cm, 연 3회 의 관행경운과 녹비작물이 피복된 부분경운을 비교해 봤을 때 오히려 무경운 재배에서 온실가스 발생량이 증가하는 경향이 나타났는데 이러한 원인은 단기적으로는 피복작물 및 환경적 인 요인 등으로 온실가스 발생이 증가할 수 있으므로 온실가 스 분석은 장기적인 분석이 필요하다(Garland et al., 2011). 그럼에도 불구하고, 선진국에서는 녹비작물의 비료효과 뿐만 아니라 피복에 의한 제초 및 최소경운으로 토양유실을 저감할 수 있는 기술이 개발 보급되고 있다. 따라서 녹비작물을 피복 하고 파종할 부분만 경운하면서 파종하는 부분경운 기술 개발 이 요구되고 있다. 부분경운 이앙 및 직파에 관한 연구는 부 분경운직파기의 적합 로터리 설계를 위한 부분경운 특성시험 수행 연구에서 역회전 경운은 정회전 경운에 비하여 소요동력 이 적고 쇄토율이 높지만 흙의 비산으로 파종골 형성이 어려 워 관리기용 로터리 날은 부분경운에만 적합한 것으로 나타났 다(Park et al., 2002). 따라서, 본 연구에서는 녹비작물을 피 복한 후 파종할 부분만 경운 작업하는 동시에 콩 파종이 가능 한 파종기를 개발하여 성능시험을 실시하고 발아율을 분석하 였다.

재료 및 방법

부분경운 콩 파종기 설계

부분경운 콩 파종기는 비료와 종자의 근접살포로 인한 비료 피해로 발아율이 크게 저하되는 문제점을 해결하기 위하여 Fig. 1과 같이 시비구와 종자 파종구를 분리하는 방식으로 설 계하였다. 배종장치의 구동은 구동륜방식에서 슬립의 문제를 해소하기 위해 GPS 신호를 받아 구동모터의 회전수를 조절하 는 방식인 속도비례형 구동방식을 적용하였다.

시작기는 Fig. 2와 같이 트랙터부착 4조식이며, 조간은 70 cm로 고정이며, 부분경운 깊이는 시비구의 최대 15 cm까 지 파종구는 최대 6 cm까지 조절이 가능하고, 시비구 및 파종 구 부분경운 폭은 4 cm로 설계하였다. 시비용 배종장치는 조 파용으로 가장 널리 사용되는 홈롤러식 배종장치를 사용하였 다. 콩 파종기의 제원은 Table 1과 같으며, 파종용 배종장치는 Fig. 3과 같은 대립종자 점 파종에 많이 사용되는 경사 원판 식 배종장치를 적용하였다. 종자 배종장치 구동은 GPS 신호 를 받아 구동모터의 회전수를 조절하는 방식인 속도비례형 구 동방식이며, 파종부가 돌이나 요철부에 의해 상하로 움직이므 로 동력을 축으로 전달이 불가능하여, 배종장치를 개별적으로 구동하도록 모터 직결형으로 제작하였다.

배종 및 시비량 시험

종자배종 및 시비량 시험은 Table 2의 시험작물이 종자의 크기가 커서 점으로 파종하는 콩을 대상으로 시험하였다. 시 험에 사용한 종자의 물성인 백립중은 태광콩 32.08 g, 신기콩 19.09 g이었다. 시비량은 농가에서 주로 사용하는 복합비료(풍 농, 21-17-17)을 사용하였으며, 조출롤러의 열림량별(5, 10, 15, 20 mm) 4수준으로 시험하였다. 파종기준은 권장파종량 (RDA, 2011)을 적용하여 콩은 15 cm 당 2립으로 하였다 (Table 3).

시험에 적용한 배종판은 태광콩(Fig. 3(a)), 신기콩(Fig. 3(b)), 에 적합한 배종판을 부착하였다. 시험방법은 배종호스 끝부분 에 비닐팩을 설치하고, 주행속도별로 20 m 주행 후 배출된 종 자의 무게를 측정하였다.

부분경운 콩 파종기 포장성능시험

시험포장

시험포장은 농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업연구소 (강원도 평창군 대관령면 소재)의 시험포장으로 호밀과 헤어리 베치를 피복한 후 콩과 옥수수가 재배되었던 포장으로 별도의 경운작업을 하지 않은 상태로 토양의 경도는 Table 4와 같은 조건이었다. 시험포장 1 ~ 10 위치별 10, 15 cm 깊이의 평균은 각각 610.1, 1200.7로 나타났고 11 ~ 20에서는 각각 2362.6, 2548.3로 나타났다. 시험 결과 표준편차는 240.1 ~ 448.1로 나 타나 깊이에 따른 경도의 차이가 있음을 알 수 있었다.

시험방법

부분경운파종기를 Fig. 4와 같이 공시 트랙터(T6080, LS 엠트론, Korea)에 부착하고, 시비호퍼에는 비료(풍농, 21-17- 17) 종자호퍼에 콩을 파종하는 조건으로 시험하였다. 조사내용 은 주행속도, 회행시간 등 작업성능, 시비구 및 파종구 성형 상태 등 작업정밀도 및 입모율 등을 분석하였다. 연료통에 연 료(경유)를 가득 채우고 연료의 최고점을 표시한 다음 1시간 작업 후 연료의 보충량으로 연료소모량을 분석하였다.

연구 결과 및 고찰

배종량 시험결과

배종량 시험결과 20 m 주행 후 배종된 종자의 무게를 정밀 전자저울(MWII-3000B, CAS LTD., 대한민국)로 측정한 결과 Table 5와 같이 태광콩은 및 신기콩은 파종기준 67 g, 42 g에 비하여 0.5 및 0.6 차이로 오차범위 내에 있었고, 표준편차도 2.4로 균일하게 배종되는 것으로 나타났다. 배출롤러의 개도량 을 4구간 내에서 적용한 결과, 조출롤러 열림량별 시비량은 Fig. 5와 같이 R²=0.99로 1에 가까운 값을 보이며 선형적으로 상승 하는 경향으로 토양의 비옥도에 따라 비료량을 선택적으로 살 포할 수 있을 것으로 사료된다.

작업성능

포장성능 시험결과 시작기의 작업성능은 Table 6과 같이 피복 작물 진압, 종자공급, 주행 및 회행시간 등 파종작업 시간을 종 합한 결과 총 작업시간은 3.0시간/ha으로 나타나, 관행 경운(1.5 시간/ha), 시비(1.0), 두둑성형(1.0) 및 파종(인력파종기, 6.0)시간 을 합한 9.5 시간/ha에 비하여 69% 절감되는 것으로 나타났다.

작업정밀도

시비구 및 파종구 성형정도인 작업정밀도 조사결과 Fig. 6 및 Table 7과 같다. 콩 파종깊이는 평균 3.2 cm 표준편차 0.7, 비료 시비 깊이는 7.0 ~ 9.2 cm, 표준편차는 1.2로 나타났 으며, 비료와 종자사이의 간격은 평균 4.9 cm에 표준편차 1.0로 비교적 균일한 간격으로 파종 및 시비가 이루어 졌음을 알 수 있었다. 따라서 비료와 종자가 완전히 분리되어 비료에 의한 종자의 발아율 저하에 우려가 없을 것으로 판단되었다.

발아율

발아율 조사는 파종 20일 후 콩이 완전히 발아되어 입모가 형성된 후 조사하였다. Fig. 6(a)와 비료가 종자에 근접하였을 경우에는 입모가 극히 불량하여 발아율 조사가 불가능하였다. 부분경운파종기의 경우 생육조사는 콩 종자의 개수, 작물의 초 장, 비료의 깊이 및 입모간격 등을 조사하였으며, 그에 따른 결과는 Table 8과 같다. 각각의 입모간격 2, 4, 6 cm에 비료 의 깊이는 12, 9, 6 cm, 콩 종자의 개수는 3 ~ 7 사이로 하여 수행한 결과 비료의 깊이가 가장 얕은 6 cm에서 발아율이 70 ~ 90%, 가장 깊은 12 m에서는 80 ~ 90%로 나타났다. 비료 에 깊이에 따른 10%정도의 차이가 발생하였지만, 전반적으로 84%정도로 높은 발아율을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 또 한 Fig. 7에서 볼 수 있듯이 관행으로 비료를 시비하였을 경 우 세균의 감염으로 인하여 발아율이 좋지 못한 반면(a), 개선 된 방법으로 비료를 시비하였을 경우 콩의 발아 상태가 더 나 음을 알 수 있었다(b).

연료소모량

연료소모량은 관행작업인 트랙터를 이용한 경운정지, 시비, 두둑성형 작업과 시작기의 경우 트랙터 부착형 진압기를 이용 한 녹비작물 진압과 부분경운 파종작업을 비교하여 분석한 결 과 Table 9와 같이 관행의 31.8 L/ha에 비하여 시작기는 25 L/ha로 22% 저감되는 것으로 나타났다.

경제성분석

경제성분석결과 관행작업인 트랙터를 이용한 경운정지, 시 비, 두둑성형 작업과 시작기의 경우 트랙터 부착형 진압기를 이용한 녹비작물 진압과 부분경운 파종작업을 비교하여 분석 한 결과 Table 10과 같이 관행 경운재배 675천원/ha에 비해 부분경운 파종은 412천원/ha로 37% 비용이 절감되는 것으로 나타났다.

결 론

녹비작물의 비료효과 뿐 아니라 피복에 의한 제초 및 최소 경운으로 토양유실을 저감과 경운에너지를 절감할 수 있는 경 운 기술 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 농법을 충족할 수 있는 부분경운파종기술을 개발한 결과를 요 약하면 다음과 같다.