서 론

만감류는 감귤보다 출하 시기가 늦으며 대체로 크기가 큰 감귤류이고, 대표 품종으로는 한라봉(부지화, C. hybrid ‘Shiranui’), 천혜향(세토카, C. hybrid ‘Setoka’), 황금향(C. reticulata ‘Blanco’), 레드향(감평, C. hybrid ‘Kanpei’) 등이 있다(RDA, 2020). 우리나라의 만감류 재배는 한라봉이 일본에서 도입되어 재배된 1990년대에 본격적으로 시작되었다(Park 등, 2018). 한편, 고품질 과실을 생산할 수 있는 만감류는 기본적으로 시설에서의 재배가 필요하다(Yun 등, 2016).

만감류 시설재배 면적은 제주특별자치도가 2017년 3,263ha에서 2022년 3,536ha로 약 8.4%(JSPCMSA, 2023), 내륙지역이 동일 기간에 89ha에서 141ha로 약 58.1% 각각 증가하고 있다(MAFRA, 2024). 제주특별자치도의 경우 2000년 전후로 온주밀감(C. ’Unshiu’)의 과잉 생산으로 폐원 지원 등이 이루어지고, 시설재배가 일반화되면서 온주밀감의 재배 면적은 감소하고 만감류의 면적이 증가하고 있다(NIHHS, 2021). 또한 내륙지역의 경우에는 시설원예 재배 농가의 고령화와 노동력 확보의 어려움, 아열대 작물에 대한 기대감 등으로 만감류의 재배면적이 증가하고 있다(JSPARES, 2022). 특히 만감류의 경우 전정, 가지 매달기 등과 같은 작업이 필요하지만, 시설원예 작물에 비해 수확 및 전반적인 재배 관리가 용이하여 작목 전환 및 재배 농가가 증가하고 있는 것으로 판단된다. 제주특별자치도의 농가에서는 원예특작시설 내재해형 규격 설계도 및 시방서(MAFRA와 RDA, 2014)에 등록되어 있는 08-감귤-1형과 유사한 기존 시설을 이용하여 만감류를 재배하고 있다. 그러나 온실의 폭이 좁아 만감류를 재배할 때 재식밀도가 증가하고 2열 재배 시 온실 측면으로 가지가 밀착되어 생육이 불량하다. 또한 내륙지역의 농가에서는 기존 작물 재배 온실을 만감류 재배에 사용하여 높이가 낮고, 환기가 불량하여 고온에 취약하다. 황금향(Shigematsu 등, 2005), 레드향(Shigematsu 등, 2008), 천혜향(Matsumoto 등, 2003)과 같은 품종육성 관련 연구에서는 시설재배가 적합하다고 보고하였다. 그러므로 이러한 연구 결과 및 현재 만감류를 재배하고 있는 온실의 문제점을 바탕으로, 구조 및 환경적으로 만감류 재배에 적합한 시설 개발이 필요하다. 그러나 만감류의 품종육성 관련 연구와 저장, 가공 및 추출물 관련 연구(Choi 등, 2002; Kang 등, 2001; Kim 등, 2015; Lee 등, 2014a; Lim 등, 2014)는 많으나 만감류 시설에 관한 연구는 부족한 실정이다. 반면, 과채류 재배용 시설 개발에 관한 연구(Choi 등, 2023, Lee 등, 2014b; Yu 등, 2012) 등은 수행되고 있으며, 딸기(고설재배, 10-단동-6형－9형), 참외(10-단동-10－13형), 수박(21-단동-1형－9형)은 해당 작물 재배 전용 온실로 내재해형 규격에 등록되어 있다. 작물 생육 특성 및 재배환경을 고려하여 적합한 온실구조를 설계하고, 이를 농가에 제공하는 것으로 판단된다. 그러나 만감류 생육 특성을 고려한 시설 개발에 관한 연구는 거의 없는 실정이며, 등록된 내재해형 규격도 없다. 따라서 본 연구에서는 만감류를 재배하는 비닐온실의 실태를 조사하고, 구조 형태에 따라 크게 단동형과 연동형으로 구분한 후, 재식거리, 과고, 과폭, 보온방법 등 재배환경을 분석하여 각 구조 형태에 적합한 만감류 재배용 비닐온실 모델 개발을 위한 기초자료로 제공하는 것을 목적으로 한다.

재료 및 방법

조사대상 지역은 JSPCMSA(2023)와 MAFRA(2024) 자료를 참고하여 선정하였다. 선정기준은 전국의 모든 만감류 재배 농가를 조사하는 것이 현실적으로 어려우므로, 재배 면적이 큰 지역을 중심으로 조사대상 지역을 한정하여 해당 지역의 온실 실태를 파악하고자 하였다. 이를 위해 2022년 만감류 시설재배 면적이 10ha 이상인 지역을 선정하였으며, 선정된 지역은 제주특별자치도(3,536ha), 전라남도(83ha), 전라북도(20ha), 경상북도(17ha), 경상남도(11ha)등 5개 지역이다(Fig. 1). 지역별 조사대상 농가는 지역의 농업기술원 또는 농업기술센터에 만감류를 단동형 또는 연동형 비닐온실에서 재배하며 재배 경력이 5년 이상인 농가를 의뢰하였고, 조건에 맞는 농가를 추천받아 선정하였다. 이를 통해 제주특별자치도 8농가, 전라남도 5농가, 전라북도 3농가, 경상북도 6농가 그리고 경상남도 6농가를 선정하여 총 28농가를 대상으로 조사를 진행하였다(Shin 등, 2024).

Fig. 1.

Greenhouse cultivation area of late maturing citrus by province in Korea.

조사 기간은 2023년 3월부터 11월까지이며, 만감류 비닐온실 모델 설계를 위해 실측과 청취조사를 통해 자료를 수집하였다. 주요 조사내용은 온실의 구조, 환경조절 설비, 재배환경과 관련된 사항들을 포함하였다. 온실구조와 관련해서는 온실의 규격, 부재, 기초 종류 및 깊이를 조사하였으며, 환경조절 설비로는 피복 및 보온재 형태, 관수 방식, 환기 방식 등을 조사하였다. 이는 온실의 내구성과 유지관리 효율성을 높이기 위한 중요한 기준이 될 수 있다. 또한, 작물의 생육과 수확량에 직접적인 영향을 미치는 재배환경에 관한 사항으로는 수령, 과고, 과폭, 만감류 가지 매달기를 위한 끈 설치 위치, 재식거리 등을 중점적으로 조사하였다. 이러한 세부 조사 항목들은 Table 1에서 자세히 확인할 수 있다.

만감류 비닐온실 모델 설계를 위해 조사한 데이터를 분석하는 데는 Microsoft Excel(Microsoft Corporation, 2016)과 RStudio(RStudio Team, 2023)을 활용하였다. Excel을 통해 크게 단동형과 연동형으로 구분한 후, 분석 항목의 범위 또는 단일 항목에 따라 평균, 백분율 등을 산출하였고, RStudio를 통해 데이터의 상관관계가 좀 더 직관적이고, 명확하게 전달될 수 있도록 시각화를 진행하였다.

결과 및 고찰

1. 만감류 재배시설의 구조실태

온실의 구조형태와 외부피복재로 분류하였을 때 피복재는 조사농가 모두 비닐형태로 조사되으며, 구조적인 형태로 분류하면 총 28개 농가 중 단동형 온실이 11농가, 연동형 온실은 17농가로 조사되었다(Fig. 2). 이중 제주도 8농가는 모두 연동형으로 조사되었는데 이는 기존 온주밀감 재배를 위해 시설지원이 이루어진 내재해형 규격 08-감귤-1형(연동하우스)에 만감류 재배가 많이 이루어졌기 때문으로 판단된다.

Fig. 2.

Proportion of single-span and multi-span greenhouses.

온실 규격을 조사한 결과는 Table 2와 같다. 단동온실의 폭은 8.0m 이상이 63.6%로 가장 많았으며 7.0－7.9m도 18.2%로 나타났다. 단동온실의 폭은 과폭 등을 고려하면 넓은 폭이 필요하지만 기존 과채류 온실 조사결과(Nam과 Kim, 2009)와 큰 차이는 없었다. 그 이유는 단동온실 구조에서 폭을 넓히려면 중간 기둥 없이 구조적 안전성을 유지하기 어렵기 때문에, 폭을 넓히는 데 한계가 있기 때문이다. 연동 온실의 폭은 6.0m 미만이 52.9%로 가장 높은 비율을 차지했다. 이는 제주도 농가에 폭 5.5m 내재해형 규격 온실이 많이 보급되었고. 내륙의 경우, 2000년대에 많이 보급된 폭 7.0m 보급형 연동 온실을 사용하여 작목을 만감류로 전환해 재배하는 농가가 많아 폭 6.0m 미만이 높은 비율을 차지하였다.

온실의 측고는 단동온실의 경우 2.0－2.4m 사이가 54.5%를 차지하였으며, 2.0m 미만인 농가도 45.5%나 되는 것으로 조사되었다. 연동온실의 경우에는 3.5m－3.9m 사이가 52.9% 가장 많았으며 2.5－2.9m가 두 번째로 많았다. 이는 내재해형 규격으로 등록된 단동온실 중 측고가 높은 편에 속하는 12-단동-1형(측고 2.0m)과 비슷하며, 연동 온실의 경우 내재해형으로 등록된 감귤하우스(측고 3.3m)보다 더 높다는 것을 알 수 있었다. 이는 만감류의 과고를 고려해 측고를 높게 설치한 것으로 판단된다.

온실의 길이는 단동온실의 경우 70m 이상이 100%였고, 연동온실의 경우는 70m 미만이 70.6%로 조사되어 단동온실이 연동온실에 비하여 상대적으로 더 길게 설치된 것으로 나타났다. 온실 관리 및 환기에 유리한 50m 이하의 단동온실(Kim 등, 2000)은 없었으며, 연동온실의 경우는 35.3%로 나타났다.

골조재의 규격을 조사한 결과는 Table 3과 같다. 온실의 구조 부재는 일반적으로 서까래, 도리, 기둥, 중방 등으로 구분된다. 온실의 형태와 크기에 따라 만감류를 재배하고 있는 시설은 다양한 규격이 사용되고 있었다. 서까래 규격은 단동온실의 경우 Φ42.2×2.1mm가 45.5%로 가장 많았고, Φ31.8×1.7mm가 27.3%를 차지하였다. 연동온실의 경우 Φ48.1×2.1mm가 52.9%이었고 Φ31.8×1.5mm가 29.4%로 나타났다. 서까래 간격은 단동온실에서 70－80cm가 81.9%로 내재해형 규격에 많이 사용되는 폭 60cm보다 넓게 설치하는 것으로 나타났다. 이는 서까래 부재로 많이 사용하는 Φ31.8×1.5mm보다 더 큰 직경과 두께를 적용함으로써 폭을 더 넓게 설계할 수 있었던 것으로 판단된다. 연동온실에서 주 서까래 간격은 2.0m가 58.8%, 보조서까래 간격은 60cm가 35.3%로 내재해형 규격 08-감귤-1형 규격과 가장 동일하게 설치된 것으로 나타났다. 도리의 규격은 단동 및 연동온실 모두 Φ25.4×1.5mm가 각각 45.5%, 94.1%로 가장 많은 비율을 차지하였다. 도리의 설치 개수는 단동온실의 경우 3개 이하가 81.8%로 가장 많았으며, 연동온실의 경우 5개 이상이 88.2%를 차지하였다. 단동온실의 경우 피복재의 처침을 방지하고 눈이 쌓였을 때 원활하게 흘러내리게 하도록 도리의 추가 설치가 필요할 것으로 판단되었다(Nam과 Kim, 2009). 단동온실의 기둥 규격은 다양한 부재와 간격으로 설치되었으며 중앙에 기둥을 설치하여 공간의 활용성을 높인 구조를 설치하는 것으로 나타났다. 연동온실의 기둥 규격은 Φ60.5×3.65mm가 47.1%로 가장 많은 비율을 차지하였고, 간격은 1.6－2.0m 사이가 가장 많았다. 내재해형 규격인 08-감귤-1형은 Φ60.5×3.65mm와 2.0m로 설치하도록 되어있다. 대부분의 연동온실 농가는 내재해형 규격의 기둥과 간격을 준수하여 설치하였다. 단동온실의 경우 구조의 안전성과 작물 유인을 위해 중방을 설치하였는데, 작물하중을 고려할 경우 25.4×1.5mm 규격은 구조적인 안전성에 대한 검토가 필요할 것으로 판단되었다. 연동온실은 주로 Φ48.1×2.1mm 규격의 중방을 사용하며, 일부는 󰋪60.0× 60.0mm 규격으로 설치되었다. 이는 연동온실이 주로 일정한 규격의 중방을 사용하여 구조적 안정성을 높이고, 필요에 따라 다양한 규격을 추가로 사용하는 것을 보여준다.

내재해형 규격 단동온실의 경우 풍속과 적설에 의한 인발과 침하에 저항하도록 서까래를 약 50cm 매설하고, 땅속 25cm 지점에 길이 방향으로 도리를 설치하는 파이프 줄기초를 시공하게 되어 있다. 그러나 27.3%만 줄기초 파이프가 설치되어 있어 서까래 매립형과 지면에 설치한 줄기초는 강풍에 대한 인발과 적설에 의한 침하에 대해서 불안정할 것으로 판단된다(Fig. 3(a)). 모든 연동형 온실에서 기둥에 콘크리트 기초 및 근가를 설치한 것으로 나타나 온실의 기초는 대체로 안전할 것으로 판단되었다(Fig. 3(b), Nam과 Kim, 2009).

Fig. 3.

Type of greenhouse footing.

2. 만감류 재배시설의 환경조절 설비 실태

Table 4는 단동온실과 연동온실에 사용되는 다양한 종류의 피복재 및 보온커튼 설치 형태를 나타낸 것이다. 단동온실의 경우 이중 비닐 피복 형태를 주로 사용하며(54.5%), 삼중 비닐 피복재도 상당히 사용되었다(36.4%). 보온커튼은 대부분 사용하지 않았으며(72.7%), 만약 사용한다면 일중 보온커튼(18.2%)과 이중 보온커튼(9.1%)을 일부 사용하였다. 삼중 보온커튼을 사용하는 농가는 없었다. 삼중 비닐 피복과 일중 보온커튼은 작물 광합성에 필요한 광투과가 줄어들어도 겨울철 난방비를 절감하기 위해서 설치하는 것으로 판단된다. Lee 등(2007)은 다겹보온커튼을 사용할 경우 부직포 커튼을 사용한 온실에 비해 경유 온풍기 난방연료 소모량이 46.0% 정도 절감된다고 연구 결과를 제시하였다. 또한 Park과 Kim(2019)은 다겹보온커튼 등 에너지 절감 시설의 보급을 통해 난방비 절감과 생산성 증대로 농가소득을 제고하고 경제적 성과도 높다고 하였다. 따라서 비닐 피복과 보온커튼은 난방에너지 절감에 영향을 미치는 것으로 볼 수 있다. 연동 온실의 경우, 일중 비닐 피복재가 주로 사용되며(82.4%), 이중 피복재(17.6%)와 삼중 피복재(0%)의 사용 비율은 낮았다. 보온커튼의 경우 일중 보온커튼이 가장 많이 사용되며(29.4%), 이중 보온커튼(23.5%)과 삼중 보온커튼(5.9%)도 사용되었다. 보온커튼을 사용하지 않는 경우는 41.2%였다. 단동온실은 골조와 삼중 피복으로 인해 광투과율이 저하되므로, 단열 성능을 높이면서도 광투과율을 확보할 수 있는 자재를 사용하여 보온 효과를 높이는 방안이 필요하다. 그리고 연동온실은 보온커튼을 사용하지 않는 농가가 많았다. 한라봉, 레드향, 황금향 같은 만감류의 경우 생육기별에 따라 온도관리가 다르지만, 수확시기에는 야간 최저온도를 2.0°C 내외로 유지해야(JSPARES, 2023a, 2023b, 2023c) 저온피해를 보지 않기 때문에 난방설계 외기온(TAC 1.0%)이 0.0℃인 제주도(Nam 등, 2018)와 같은 난방 수요가 크지 않는 지역은 보온커튼 사용에 대한 맞춤형 지원 프로그램이 필요해 보였다.

Table 5는 단동온실과 연동온실에 사용되는 환기방식과 난방시시스템을 조사한 결과이다. 단동온실은 천창 환기는 대부분 없었고 측면 자연환기를 이용해 내부 온도를 낮추고 있었으며, 모든 농가는 온수난방보다 저가인 온풍 난방기를 사용하여 난방을 하고 있었다. 이러한 단동온실 환기 시설은 여름철 고온으로 인한 열과 등 작물피해가 우려된다. 연동온실은 모두 측면과 천창에 롤업 방식의 환기 시스템을 사용하여 내부 온도환기를 관리하고 있어 롤업 방식의 환기 시스템의 개선이 필요하다는 농가의견이 있었다. 따라서 온실의 환기 효율이 높이기 위해서는 환기 면적을 늘리거나 곡부 천창환기 시스템 도입이 필요할 것으로 판단된다(Rasheed 등, 2019). 난방 시스템은 주로 온풍난방기가 사용되지만, 라디에이터와 온수 난방을 사용하는 경우도 있었다. 만감류는 겨울철에 저온피해를 입지 않는 최저기온 이상으로만 유지하면 되기 때문에 난방 성능에는 문제가 없을 것으로 판단된다.

3. 만감류 재배시설의 재배환경 실태

Table 6은 단동온실와 연동온실의 재배 방법과 성장 환경에 대한 정보를 제공한다. 단동온실에서 과고는 1.8m에서 2.7m, 과폭은 2.0m에서 2.7m까지 다양하며, 각 온실에는 2－5그루의 나무가 횡방향으로 재식되어 있었다. 조간 거리는 2.1m에서 3.1m, 주간 거리는 1.5m에서 3.6m까지 다양하였다. 농가에서는 만감류 재배 시 온실 폭의 효율적인 활용과 과실 수확의 편리성을 고려하여 과폭과 과고를 결정하였다. 만감류 유인줄 설치 위치는 서까래, 중방, 기둥에 설치하였다. 나무의 수령은 5년에서 21년까지 다양하였으며, 내륙지역에서도 만감류 시설 재배가 상당히 오래전부터 행해지고 있었음을 알 수 있었다. 연동온실에서 과고는 1.6m에서 2.8m, 과폭은 1.2m에서 4.0m까지 다양하며, 각 온실에서 횡방향으로 2－3그루의 나무가 재식되어 있었다. 조간 거리는 2.2m에서 3.7m, 주간 거리는 1.7m에서 4.0m까지 다양하여 효율적인 공간 활용을 반영하였다. 유인 줄 설치 위치는 주로 중방에 설치하며, 일부 농가에서 기둥에 설치하였다. 기둥에 설치한 농가는 작물하중이 기둥의 구조안전성에 영향이 미치는지 검토가 필요할 것으로 판단된다. 나무의 수령도 4년에서 30년까지 단동온실과 마찬가지로 다양하였다. 단동온실과 연동온실에 횡방향으로 각각 3그루, 2그루를 심을 경우, 만감류 재배에 적절한 재배환경을 위해 과폭과 과고, 환기 등을 고려해 폭은 넓히고, 측고는 높여야 할 것으로 판단되었다.

대부분의 만감류 재배 농가는 다른 작물을 재배하다가 고령화 및 일손 부족으로 기존 시설에 작목을 전환하여 재배하고 있었다. 이러한 기존 재배시설은 폭이 과도하게 넓거나 좁고, 측고가 너무 낮아 만감류 재배 환경에는 적합한 규격이 아니었다. 그리고 환기시설, 보온커튼 등 환경설비를 추가하기 위해선 기존 시설의 개선이 필요하였다. 따라서 만감류 재배 환경을 고려한 새로운 모델 개발이 필요하다고 판단되었다. 단동온실과 연동온실에 횡방향으로 각각 3그루, 2그루를 심을 경우, 단동온실은 과폭, 과고 및 보온커튼 설치를 고려해 폭 10.0m, 동고 4.5m, 측고 2.5m 이상 규격이 필요하며, 연동온실은 내재해형 규격 08-감귤-1형(MAFRA와 RDA, 2014)과 비교해 폭은 6.0m로 넓히고 동고는 5.5m, 측고는 3.9m 이상으로 개선이 필요할 것으로 판단된다. 이러한 데이터는 단동 및 연동 온실의 구조적 특성과 관리 방식을 이해하고, 최적의 구조설계와 재배 환경을 조성하기 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.