점점 더 부족해지는 토지와 수자원은 정밀 농업의 발전을 촉진했습니다. 정밀 농업은 원격 감지 기술을 활용하여 대기 및 토양 환경 데이터를 실시간으로 모니터링하여 작물 수확량을 최적화하는 기술입니다. 이러한 기술의 지속가능성을 극대화하는 것은 환경을 적절히 관리하고 비용을 절감하는 데 매우 중요합니다.
최근 Advanced Sustainable Systems 저널에 게재된 연구에서 오사카 대학교 연구진은 대부분 생분해되는 무선 토양 수분 감지 기술을 개발했습니다. 이 연구는 정밀 농업의 남은 기술적 병목 현상, 예를 들어 중고 센서 장비의 안전한 폐기 문제를 해결하는 데 중요한 이정표입니다.
세계 인구가 계속 증가함에 따라 농업 수확량을 최적화하고 토지와 물 사용량을 최소화하는 것이 필수적입니다. 정밀 농업은 센서 네트워크를 활용하여 환경 정보를 수집함으로써 이러한 상충되는 요구를 해결하고, 필요한 시기에 필요한 곳에 자원을 농지에 적절하게 분배하는 것을 목표로 합니다.
드론과 위성은 풍부한 정보를 수집할 수 있지만, 토양 수분 및 수분 함량을 측정하는 데는 적합하지 않습니다. 최적의 데이터 수집을 위해서는 수분 측정 장치를 지상에 고밀도로 설치해야 합니다. 센서가 생분해되지 않는 경우, 수명이 다한 후 수거해야 하는데, 이는 노동 집약적이고 비실용적일 수 있습니다. 본 연구의 목표는 하나의 기술로 전자적 기능과 생분해성을 동시에 달성하는 것입니다.
"저희 시스템은 감지 및 위치 데이터를 수집하고 전송하기 위해 여러 개의 센서, 무선 전원 공급 장치, 그리고 열화상 카메라를 포함합니다."라고 이 연구의 주저자인 카스가 타카아키는 설명합니다. "토양의 구성 요소는 대부분 친환경적이며 나노페이퍼, 기질, 천연 왁스 보호 코팅, 탄소 히터, 그리고 주석 도선으로 이루어져 있습니다."
이 기술은 센서로의 무선 에너지 전달 효율이 센서 히터의 온도와 주변 토양의 습도에 따라 달라진다는 사실에 기반합니다. 예를 들어, 평활한 토양에서 센서 위치와 각도를 최적화할 때 토양 수분을 5%에서 30%로 높이면 전달 효율이 약 46%에서 약 3%로 감소합니다. 열화상 카메라는 해당 지역의 이미지를 촬영하여 토양 수분과 센서 위치 데이터를 동시에 수집합니다. 수확기가 끝나면 센서를 토양에 매립하여 생분해시킬 수 있습니다.
"0.4m x 0.6m 크기의 시범 포장에 12개의 센서를 사용하여 토양 수분이 부족한 지역의 이미지를 성공적으로 촬영했습니다."라고 가스가는 말했습니다. "결과적으로 저희 시스템은 정밀 농업에 필요한 높은 센서 밀도를 처리할 수 있습니다."
이 연구는 자원이 점점 부족해지는 세상에서 정밀 농업을 최적화할 잠재력을 가지고 있습니다. 센서 배치가 불량하거나 토양의 경사각이 거친 경우, 그리고 토양 수분 수준을 넘어 토양 환경을 나타내는 다른 지표들과 같은 비이상적인 조건에서 연구진의 기술의 효과를 극대화한다면, 전 세계 농업계에서 이 기술이 널리 활용될 수 있을 것입니다.
게시 시간: 2024년 4월 30일