서 론
배추(Brassica rapa L. ssp. pekinensis (Lour.) Hanelts)는 우리나라의 대표적인 발효식품인 김치의 주요 원료로, 연중 소비가 이루어지는 핵심 채소 작물이다. 그러나 최근 이상기후(고온, 폭우, 한파, 가뭄 등)로 인해 생산량과 가격의 변동성이 확대되고 있다. 동시에 농촌의 인구감소와 고령화로 노동력 부족이 심화되면서 생산안정성 확보와 작업 효율성 개선을 위해 밭작물 기계화의 필요성이 증가하고 있다. 2024년 기준 논농업의 기계화율은 99.7%에 달하나, 밭농업은 67.0% 수준이며 특히 배추의 전체 기계화율은 약 56.2%에 불과하다(KOSIS 2023). 파종·정식 및 수확 작업의 기계화율은 0%로 보고되고 있으며(Lee와 Kim 2023; RDA 2020) 이는 배추의 파종·정식, 수확작업이 100% 인력에 의존하고 있는 것으로 조사되는 것으로 배추정식 기계화 기술 도입이 시급한 상황이다(Jang 등, 2017).
Choi 등(2018)에 따르면 시판 중인 국산·외산 정식기 중 배추정식기로 따로 분리된 것은 없으며 채소 또는 다목적 정식기로 시판되고 있다. 이는 배추의 경우 다른 채소와 같이 묘 취출장치, 식부장치 등 주요 장치의 형태, 방식 등이 같기 때문인 걸로 판단되며 국내 T사의 반자동 다목적 정식기와 K사의 반자동 채소 정식기, 그리고 J사의 자동 채소정식기가 생산, 판매되었으나 현재는 정식기의 생산, 판매가 잠정적으로 중단된 상태로 국내 정식기개발이 시급하다.
기존 연구는 반자동 정식기 작업성능 분석(Moon 등, 1997), 다조식 정식기의 기구적 구조 해석(Kang 등, 2015), 자동 정식기 묘 취출 메커니즘 분석(Kang 등, 2017), 배추 정식작업 성능평가(Jeon 등, 2020) 등이 수행되었으나, 여전히 실용화 단계에 이르지 못했다. 이는 정식기 구조의 복잡성, 기계와 육묘 품질 간의 부조화, 표준화된 기계화 재배양식 부재 등이 주요 원인으로 지적된다. 특히, 자동 정식 시 육묘의 손상(잎, 뿌리, 상토 등)이 생육에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다.
이에 본 연구는 이러한 공백을 해소하고자, 배추 기계 정식 중 육묘 취출 시 발생하는 육묘의 손상(잎, 뿌리·상토)이 배추의 생육에 미치는 영향을 구명하여, 기계 정식기의 적용가능성을 검증하였다.
재료 및 방법
배추의 주요 재배 양식(Table 1)은 전국의 배추 주산지를 중심으로 두둑 형상, 두둑폭 및 고랑, 조간, 주간, 재배시기 등으로 현장조사가 시행되었다. 주산지별 재배 시기를 살펴보면 봄배추는 평택, 안동, 괴산이고, 가을배추는 나주, 해남이며, 겨울배추는 해남, 무안, 진도로 나타났다. 노지배추의 재배면적(ha)을 살펴보면, 봄배추는 3,495, 가을배추는 13,152, 겨울배추는 3,669, 고랭지배추는 3,995, 기타 2,475로 나타났다(KOSIS 2023).
배추시료는 냉해 저항성 특성이 있어 가을배추 재배에 보편적으로 이용되는 Beta-fresh 품종을 선정하였고 배추 정식 적기 육묘 일수인 약 25일의 묘령의 육묘(Jang 등, 2018)를 위해 3주간 주차 별 육묘 파종을 각각 실시하여 육묘 일수 19일, 26일, 33일인 배추 육묘를 준비하였다(Fig. 1).
Table 1.
Cabbage cultural method.
배추정식기를 이용한 기계정식 시, 반자동 정식기의 수동 묘 공급 방식 및 자동 정식기의 묘 취출 작업에서는 육묘의 잎, 뿌리, 상토의 손상이 각각 발생하기에, 실험 요인은 정상 묘, 잎 손상 묘, 뿌리·상토 손상 묘 3가지로 구분하였다. 배추 육묘(Jang 등, 2018)의 잎 손상 초장(40mm)을 기준으로 시험용 육묘 잎을 40mm 이하로 절단하였고, 뿌리·상토 하단부 손상 길이(10mm)를 기준으로 시험용 육묘 뿌리·상토 하단부로부터 10mm 이하로 절단하였다(Fig. 2).
배추 육묘 손상 요인별 실험은 국립농업과학원 농업공학부 시험 포장(전라북도 전주시)에서 실시하였다. 3가지 손상 요인(정상 묘, 잎 손상 묘, 뿌리·상토 손상 묘)은 파종 주차 별로 3개의 두둑(폭 4.1m, 길이 30.0m)으로 구분하였고 1개의 두둑에 각각 3개의 손상 요인을 적용하여 총 9구역으로 나누었다. 구역별로 13개씩 총 117개의 배추 묘를 인력으로 정식하였고 정식직후와 정식 후 3주차, 4주차에 생육 조사를 수행하였다(Figs. 3, 4).
결과 및 고찰
시험 포장에서 배추 정식을 위한 적정 육묘 일수를 규명하기 위해 정식일 기준으로 육묘 일수 19일, 26일, 33일의 3주간 주차 별 배추 육묘를 임의로 30개씩 선정하여 생육 조사를 수행하였다. 그 결과(Table 3)를 살펴보면, 육묘 일수가 증가할수록 배추 묘의 엽장 및 엽수가 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 33일 육묘와 26일 육묘의 엽장과 엽수의 차이는 각각 15.3mm 및 0.8개로 나타났고, 26일 육묘와 19일 육묘의 엽장과 엽수의 차이는 각각 30.7mm, 1.0개로 나타났다. 이를 통해, 19일과 26일 사이에서 더욱 생장이 진행되는 것을 확인할 수 있었다.
Table 2.
Growth status of seedlings before transplanting.
| Division | leaf length (mm) | No. of leaves |
| 33 days seedling | 83.8 | 7.0 |
| 26 days seedling | 68.5 | 6.2 |
| 19 days seedling | 37.8 | 5.2 |
또한 정식 후 3주차 및 4주차의 손상 요인별 생육 조사를 수행한 결과(Table 3, Fig. 5), 정상 묘 및 잎 손상 묘의 비교 시 정상 묘 처리구에서 엽장 17.6mm, 엽폭 9.0mm, 엽수 0.4장 우수하였으나, 유의한 생육차이는 없는 것으로 나타났다. (t-test, p ≥ 0.05). 하지만 정상 묘 및 뿌리·상토 손상 묘의 비교 시 뿌리·상토 손상 묘 처리구에서 엽장 6.9mm, 엽폭 6.2mm, 엽수 0.4장 우수하였으며, 오히려 엽장과 엽폭이 소폭 증가하는 경향을 나타냈다(t-test, p < 0.05). 이는 뿌리가 손상됨으로써 정식 후 뿌리의 신장 및 확산이 촉진된 결과로 해석된다. 이를 통해, 경미한 뿌리 손상은 오히려 활착 촉진에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 알 수 있다.
Table 3.
Data of growth damage factors in terms of growth after transplantation.
따라서 본 실험 결과 잎, 뿌리, 상토 손상이 배추 생육의 저해 요인이 아닌 것을 알 수 있으며, 기계 정식 중 발생하는 부분손상(육묘의 잎, 뿌리, 상토)이 반드시 생육 저하로 이어지지 않으며 기계 정식을 통한 배추의 정식이 가능할 것으로 판단된다.
결 론
자동정식기를 이용한 기계 정식과정에서 묘취출 시 묘의 손상을 수반할 수 있기 때문에, 본 연구에서는 배추 육묘의 손상 유형별(잎, 뿌리·상토) 생육 영향을 분석하여 자동 정식기의 적용 가능성을 평가하였다. 그 결과 뿌리·상토 손상은 오히려 생장 촉진 효과가 나타났으며(t-test, p < 0.05), 이는 제한된 공간인 플러그트레이 내에서 발생한 뿌리돌림이 상토에 구멍을 발생시키고 뿌리를 산개시킴으로써 노지에 신속히 퍼질 수 있도록 촉진한 효과에 기인한 결과로 판단된다.
따라서, 자동 정식과정 중 묘 손상이 일부 발생하더라도 배추 생육에는 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단되며, 기계 정식기술이 인력 정식을 대체할 수 있을 가능성을 확인하였다. 향후 연구에서는 추가실험을 통해 실제 농지에서의 자동정식기 성능을 검증할 예정이다.
