착용형 센서: 식물 표현형 분석을 위한 새로운 데이터 수집 도구

증가하는 세계 식량 수요에 대응하기 위해서는 효율적인 표현형 분석을 통해 작물 수확량을 향상시켜야 합니다. 광학 이미지 기반 표현형 분석은 식물 육종 및 작물 관리에 상당한 발전을 가져왔지만, 비접촉 방식으로 인해 공간 해상도와 정확도에 한계가 있습니다.
접촉식 측정을 이용한 웨어러블 센서는 식물 표현형과 그 주변 환경을 현장에서 모니터링하는 유망한 대안을 제시합니다. 식물 생장 및 미기후 모니터링 분야의 초기 발전에도 불구하고, 식물 표현형 분석을 위한 웨어러블 센서의 잠재력은 아직 크게 개발되지 않은 상태입니다.
2023년 7월, Plant Phenomics는 "웨어러블 센서: 식물 표현형 분석을 위한 새로운 데이터 수집 도구"라는 제목의 리뷰 논문을 발표했습니다. 본 논문의 목적은 웨어러블 센서가 다양한 식물 및 환경 요인을 모니터링할 수 있는 능력을 탐구하는 것입니다. 웨어러블 센서의 고해상도, 다재다능함, 그리고 최소 침습성을 강조하는 동시에 기존 문제를 해결하고 해결책을 제시하는 것입니다.
웨어러블 센서는 광학 이미징과 같은 기존 비접촉 방식의 한계를 극복하여 식물 표현형 분석에 혁신적인 접근법을 제공합니다. 높은 공간 분해능, 다재다능함, 그리고 최소 침습성을 제공하여 신장, 잎 온도, 수분, 생체 전위, 스트레스 반응 등 다양한 식물 표현형을 측정할 수 있습니다.
신축성 스트레인 게이지와 유연한 전극 센서와 같은 혁신적인 기술은 식물의 성장과 형태에 적응하여 실시간 현장 모니터링을 용이하게 합니다.
광학 이미징과 달리, 웨어러블 센서는 환경 요인의 영향을 덜 받고 더 정확한 데이터를 제공할 수 있습니다. 잎의 온도와 습도를 모니터링할 때, 웨어러블 센서는 무선 연결과 첨단 소재를 사용하여 안정적이고 정확한 측정값을 제공합니다.
유연한 전극을 갖춘 센서는 생체 전위 측정, 식물 손상 최소화, 그리고 지속적인 모니터링을 제공하는 데 있어 발전을 이룹니다. 자외선이나 오존 노출과 같은 질병이나 환경 스트레스의 조기 징후를 모니터링하는 센서를 사용하면 스트레스 반응 감지를 개선할 수 있습니다.
웨어러블 센서는 기온, 습도, 빛, 살충제 존재 여부 등의 환경 요인을 평가하는 환경 모니터링에도 탁월합니다. 가볍고 신축성 있는 플랫폼에 장착된 멀티모달 센서는 식물 성장에 영향을 미치는 미세 환경을 이해하는 데 중요한 실시간 데이터를 수집합니다.
웨어러블 센서는 식물 표현형 분석에 큰 가능성을 제공하지만, 식물 생장 방해, 약한 결합 계면, 제한된 신호 유형, 그리고 좁은 모니터링 범위와 같은 과제에 직면합니다. 이러한 과제를 해결하기 위한 솔루션으로는 가볍고 부드러우며 신축성이 있고 투명한 소재, 첨단 접합 기술, 그리고 다양한 측정 모드의 통합 등이 있습니다.
웨어러블 센서 기술이 계속 발전함에 따라 식물 표현형 분석을 가속화하고 식물-환경 상호작용에 대한 더 큰 통찰력을 제공하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.