서 론
인류의 먹거리를 해결한다는 것은 과거, 현재, 미래를 통털어 과학자들이 해결해야 할 가장 기본적인 인류 최 고의 지상과제이다. 세계인구는 1850년 11억 7,000만명, 1950년 24억 9,000만명, 2050년 92억명으로 증가하며 개발도상국 보다는 선진국에서 급속도로 증가(http://terms.naver.com/entry.nhn)한다고 한다. 인구가 증가함에 따라 먹거리는 필수적인 과제이고 이를 위해 세계에서 많은 농업연구가 진행되고 있다. 우리나라에서도 1970년 대 IR 667을 통한 녹색혁명, 1980년대에는 비닐하우스 를 통한 신선채소의 주년공급으로 백색혁명을 통해 국민 의 먹거리를 해결하였다. 참외, 멜론, 수박 등 과채류의 소비는 국민소득이 증가할수록 수요가 증가한다는 점을 감안하면 고품질 과채류 생산은 국민의 먹거리와 관계가 있다고 생각된다. 성주지역에서 재배되고 있는 성주참외 는 이른 봄철을 대표하는 가장 한국적인 채소이다. 참외 는 광 요구도가 높은 작물로 광 투과율이 저하하는 조 건에서는 엽면적, 근장, 생체중, 건물중 및 광합성율과 엽록소 함량이 감소하며 과중이 작아지고 sucrose의 축 적량이 감소한다(Lee 등, 2003; Sin 등, 1991). 또한 온 도가 낮으면 생육이 저해되고 품질이 떨어지고 수량이 감소하기 때문에 이를 극복하기 위한 많은 연구가 진행 되었다(Shin 등 2005b; Lee 등, 2003). 참외 보온 재배 시 야간의 방열을 억제하기 위하여 주간에 열을 많이 축적하는 것이 중요하며 이를 위해서 보온성이 우수한 필름으로 피복하는 것이 중요하다(Chun 등, 2006a; Choi 등, 2007). 최근 농림축산식품부 주관으로 실시하 고 있는 에너지절감사업단에서 추진하고 있는 패키지기 술 투입에서도 PO 필름피복이 메인으로 사용되고 있고 PO 필름의 효과에 대한 연구도 보고되고 있다(Lee 등, 2016a; Lee 등, 2016b). 이러한 연구는 플라스틱 하우스 피복필름의 하나인 Polyeolefin Film은 2006년 경북농업 기술원 성주과채류시험장, 농촌진흥청 원예연구소, 성주 군농업기술센터, 에이알티에스(주) 공동연구로 참외에 처 음 도입된 후 현재 우리나라 전역에 사용되고 있다 (Chun 등, 2006b; Choi 등, 2007; Shin 등, 2007a). 기 능성이 강화된 Polyolefin Film은 매년 교체하는 노동력 절감은 물론 소각에 따른 다이옥신 등 각종 유해물질 배 출을 줄일 수 있고, 저온기 참외 재배시 보온성, 방적성, 투광성 등이 향상되어 활착촉진, 숙기단축, 품질향상, 수 량증가 및 농가 소득증대에 획기적으로 기여하고 있다 (Lee 등, 2016a; Lee 등, 2016b). 특히 참외 생리장애의 대표적인 물찬참외 해결도 그 중 하나이다. Polyeolefin Film이 참외산업에 미친 영향을 구명하기 위해 시험연구 결과를 바탕으로 생산성 및 농가소득 향상과 환경개선 효과를 제시하고자 한다.
재료 및 방법
PO 피복필름의 효과를 검토하기 위하여 2014년 11월 20일 경북농업기술원 성주과채류시험장의 폭 6m, 길이 50m 터널형 하우스에 PO 필름(0.1mm, 크린알파-S, 에이알티에스)을 피복한 처리구와 PE 필름(0.1mm)처리 구를 대조구로 하여 비교하였다. 시험구의 환기는 하우 스내 작물이 재배되고 있는 지표면의 온도가 30 이상이 면 자동으로 환기가 되도록 관리하였다. 시험에 사용된 품종은 참사랑꿀참외(농우바이오)를 슈퍼매직(농우바이오 )대목에 편엽합접한 모종을 2014년 12월 31일 정식하여 무가온으로 재배하였다. 정식 1개월 전에 10a당 우분 발 효퇴비 1,500kg, 고토석회 200kg, 질소, 인산, 칼리를 18.7, 6.3, 10.9kg을 시비하였으며, 질소와 칼리는 60%를 추비로 5회 분시하고 나머지는 전량 기비로 시용한 후 경운하였다. 야간에 보온을 위하여 하우스 내에 길이 2.4m 강선으로 소형터널을 설치하여 두께 0.03mm의 터 널용 비닐과 12온스 보온 부직포를 피복하여 무가온 재 배하였다. 적심은 정식 전에 주지 4번째 마디에서 실시 하여 그 후 2개의 아들덩굴을 유인하여 17마디에서 적 심하였다. 착과는 아들덩굴 5마디 이상에서 나온 손자덩 굴에 착과시켜 한 포기에 4~5개의 과실이 달리도록 한 후, 도마도톤(4-chlorophenoxy acetic acid, 4-CPA) 50배 액과 GA3(gibberellic acid) 50mg·L-1를 개화 당일 자방 에 분무처리 하였다. 2015년 1월부터 온도, 조도, 참외 생육, 품질, 수량성 등을 조사하였다. 광투과율과 기온 및 조도는 하우스 입구로부터 50m지점의 중간부분 1개 소에서 북쪽과 남쪽 이랑의 중앙에 분광광도계(LI-1800, EKO)와 온도 기록계(TR-71S, Japan) 및 조도계(PHR- 51, Japan)를 이용하여 측정하였다. 당도는 정상과의 과 육 및 태좌부를 착즙한 후 당도계(Atago N1, Taiwan)로 가용성 고형물 함량을 측정하였고, 색도는 과실 중앙부 의 과피를 색도계(NR-3000 Denshoku Ind. Co., Japan) 로 측정하였고, 기타사항은 농촌진흥청 조사기준에 의해 조사하였다. 2010년과 2014년 PO 및 PE 필름의 보급면 적은 농림축산식품부와 에이알티에스의 자료를 이용하였 고, 재배면적, 농가수, 생산량, 조수입, 소득 등은 성주군 홈페이지 자료를 이용하여 분석하였다.
결과 및 고찰
PO 필름은 회사별, 두께별 종류가 다양하지만 국내에 서 생산되는 PE 필름 0.1mm와 유사한 두께를 가진 크 린알파-S(에이알티에스)와 필름특성을 검토한 결과, 광 투과율은 93%로 동일하지만 PE 필름에 비해 PO 필름 이 자외선 투과율은 23%P 낮고 적외선 흡수율은 25%P 높아 PO 필름이 자외선에 안정적이어서 장기간 사용이 가능하고 열선 방출이 적어 보온력이 우수한 것을 알 수 있었다(Table 1). 피복필름 후 2015년 2월 18~19일 기온 및 조도를 조사한 결과, 14시경 최고온도는 PE 필 름 처리구의 33.8에 비해 PO 필름처리구에서 36.9로 3.1 더 높았고, 일평균 온도도 PE 필름 처리구의 19.5에 비해 PO 필름처리구에서 21.6로 2.1 더 높았다. 일평균 조도도 14시경 PE 필름 처리구의 54.1klux에 비해 PO 필름처리구에서 59.7klux로 5.6klux 더 높았다(Fig. 1). 이러한 결과는 Table 1과 Fig. 1의 결과에서도 알 수 있 듯이 polyolefin계 필름이 polyethylene계 필름에 비해 투명도가 높고 필름두께가 두꺼워 기온과 적외선 흡수율 이 높았다고 보고한 연구결과(Chun 등, 2006b; Shin 등, 2009)와 일치하고 있다.
Table 1.
Characteristics of the plastic films used in greenhouse covering.
| Covering materials | Film thickness (mm) | Light transmittance (%) | Ultra violet transmittance (%) | Infrared ray absorption (%) |
|---|---|---|---|---|
| PO filmz | 0.1 | 93 | 52 | 80 |
| PE filmy | 0.1 | 93 | 75 | 55 |
피복필름 처리별 수확 소요일수, 과실의 특성과 품질 을 조사한 결과, PE 필름 처리구에 비해 PO 필름 처리 구에서 첫 수확 소요일수가 7일 촉진되었고, 과중이 43.6g 더 무거워 통계적 유의성이 인정되었으나 당도 및 과피의 색도는 처리간 차이가 없었다(Table 2). 과실품질 및 수량을 조사한 결과, PE 필름 처리구에 비해 PO 필 름 처리구에서 발효과율은 5.1%P, 기형과율은 3.2%P 감 소하여 상품과율이 8.3%P 증가하였고 수확 초기(3월 19 일~26일)의 상품과 수량도 28% 증가하였다(Table 3). polyethylene계 film 처리에 비하여 polyolefin계 film 처 리에서 과중이 무겁고 품질이 우수한 것은 저온기 지중 가온 재배시 기온 및 지온이 높을수록 당도가 증가한다 는 Shin(2005a)과 Sin 등(1991)의 보고와 같이 적외선 흡수율이 향상되어 보온효과가 우수하여 발효과율이 감 소하고 상품과율이 증가하는 등 품질이 향상되고 이로 인하여 상품수량이 증가되었다고 생각된다.
Table 2.
Effect of covering materials on fruit characteristics in Korean melon.
| Treatments | Harvesting time (day)z | Fruit weight (g) | Soluble solids (°Brix) | Color characteristicsy | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Flesh | Placenta | L | a | |||
| PO film | 75 | 385.4 ax | 14.3 a | 18.2 a | 72.4 a | 18.5 a |
| PE filmy | 82 | 341.8 b | 14.2 a | 18.1 a | 71.8 a | 17.3 a |
Table 3.
Effect of covering materials on fruit quality and yield in Korean melon.
| Treatments | Fermented fruit rate (%) | Malformed fruit rate (%) | Marketable fruit rate (%) | Marketable yield (kg/10a)z | Marketable yield Index |
|---|---|---|---|---|---|
| PO film | 3.2 ay | 5.7 a | 91.1 a | 1,643.7 a | 228 |
| PE film | 8.3 b | 8.9 a | 82.8 b | 721.5 b | 100 |
2015년 3월 19일부터 7월 31일까지의 10a당 상품과수 량을 조사한 결과, PE 필름 처리구의 6,340kg에 비해 PO 필름 처리구에서 6,643kg으로 5% 정도 증가하여 큰 차이는 없었으나, 참외 재배시 소득과 직결되는 3월 19 일부터 26일까지 10a당 초기의 상품과 수량은 PE 필름 처리구의 722kg에 비해 PO 필름 처리구에서 228% 증 가하였다(Fig. 2). 이러한 결과는 필름두께가 얇고 적외 선 흡수율이 낮은 polyethylene계 필름처리구에 비해 필 름두께가 두꺼울 수록 적외선 흡수율이 높을수록 온도가 높아 품질이 우수하고 초기 수량이 증가한다는 연구결과 와 일치하고 있다(Choi 등, 2006; Choi 등, 2007; Chun 등, 2006a; Shin 등, 2007a; Shin 등 2007b).
PO 필름 연구가 시작된 이후 본격적으로 공급된 2010 년을 기준으로 2014년과 비교해 보면, 2010년 PE 필름 전국 피복면적은 48,835ha에서 2014년 44,667ha로 8.5%, 경북 9,668ha에서 9,170ha로 5.4%, 성주군 4,200ha에서 4,000ha로 4.8% 각각 감소하였다. 이에 비 해 PO 필름은 2010년 전국 피복면적은 730ha에서 2014 년 2,500ha로 343%, 경북 110ha에서 550ha로 500%, 성 주군 40ha에서 330ha로 825% 각각 증가하였다. 이와 같이 PE 필름은 2010년에 비해 2014년도에는 전국, 경 북 성주 지역에서 각각 91.5%, 94.9%, 95.2%로 감소한 반면, PO 필름은 각각 342.5%, 500%, 825%로 매우 큰 증가를 보였다(Table 4).
Table 4.
Estimated covering area of polyethylene and polyolefin film for protected cultivation in Korea.
| Division | 2010 (A) | 2014 (B) | B/A (%) | |
|---|---|---|---|---|
| PO film areaz (ha) | Total | 730 | 2,500 | 342.5 |
| Gyeongbuk | 110 | 550 | 500.0 | |
| Seongju | 40 | 330 | 825.0 | |
| PE film areay (ha) | Total | 48,835 | 44,667 | 91.5 |
| Gyeongbuk | 9,668 | 9,170 | 94.9 | |
| Seongju | 4,200 | 4,000 | 95.9 | |
PO 필름 공급이 경북 성주지역 참외 산업에 미치는 영향을 분석하기 위하여 경북 성주군의 참외 재배면적, 재배 농가수, 수량 및 소득 등을 분석한 결과, 2010년에 비해 2015년 재배면적과 농가수는 각각 8.8%, 11.9% 감소하였지만, 10a당 수량과 생산량은 각각 38.2%, 25.9% 증가하였다. 조수입은 2010년 3,051 억원에서 2015년 4,020 억원으로 1.3배 증가하였고 소득도 2010 년 1,936 억원에서 2015년 4,020 억으로 2.7배 증가하였 다(Table 5). 이와 같이 PO 필름이 급속하게 공급된 것 은 위에서 살펴본 연구결과와 기존의 연구결과(Choi 등, 2006; Choi 등, 2007; Chun 등, 2006a; Shin 등, 2007a; Shin 등 2007b)로 인해 참외 주산지 성주지역 참외의 품질 향상과 수량 증가로 인해 소득 증가에 크게 영향 을 미쳤기 때문으로 생각된다. PO 필름 피복면적이 2010년에 비해 2014년 3.4배 증가함에 따라 상품과율 및 상품수량이 각각 8.3%P, 2.3배 증가하고(Table 3), 재 배면적이 8.8% 감소함에도 불구하고 소득이 27% 증가 한(Table 5) 점을 감안해 볼 때, PO 필름으로의 피복 확 대가 더욱 필요한 것으로 생각된다. 하지만 보온력 향상 에 따른 토양수분 및 환기관리 등에 대한 추가적인 연 구와 피복 교체에 따른 작업노동력 절감, 폐비닐 저감에 따른 환경오염 분석에 대한 추가적인 연구도 필요한 것 으로 생각된다.
Table 5.
The cultivation area, production and net income of Korean melon in Seongjuz.
이상의 결과를 종합하면 국내에서 사용하고 있는 PO 필름(크린알파-S, 에이알티에스)은 PE 필름과 비교하여 광 투과율은 93%로 동일하지만 자외선 투과율은 23%P 낮고 적외선 흡수율은 25%P 높아 장기간 사용이 가능 하고 열선 방출이 적어 보온력이 우수한 것을 알 수 있 었다. 피복필름 후 2015년 2월 18~19일 동안 기온 및 조도를 측정한 결과, 일평균 온도는 PE 필름의 19.5에 비해 PO 필름 처리구에서는 21.6로 2.1 더 높았다. 일평 균 조도는 PE 필름이 54.1klux 이었으며 PO 필름에서 는 59.7klux 이었다. PE 필름에 비해 PO 필름에서 참외 첫 수확 소요일수가 7일 빨랐고, 과중이 43.6g 무거웠다 . PE 필름에 비해 PO 필름에서 발효 과율 및 기형 과율 이 각각 5.1%P, 3.2%P 감소하였다. 초기 상품과 수량은 PE 필름에 비해 PO 필름에서 228% 증가하였다. 또한 PO 필름으로 교체가 많아지면서, 폐비닐 수거 등 노동 력 절감, 폐비닐 소각에 따른 유해물질 배출 경감, 광, 기온, 지온 등 시설환경 개선으로 무가온으로 재배하는 참외에 있어 재배면적과 농가수가 감소하였어도 수량이 증가하고 품질이 향상되어 생산성 향상으로 소득이 증가 하여 우리나라 참외생산 및 주변산업 발전에 기여가 큰 것으로 생각되었다.
