증가하는 세계 식량 수요에 대처하기 위해서는 효율적인 표현형 분석을 통해 작물 수확량을 향상시켜야 할 필요성이 대두되고 있습니다. 광학 이미지 기반 표현형 분석은 식물 육종 및 작물 관리에 상당한 발전을 가져왔지만, 비접촉 방식이라는 특성상 공간 해상도와 정확도 측면에서 한계가 있습니다.
접촉식 측정 방식을 사용하는 웨어러블 센서는 식물 표현형과 그 환경을 현장에서 모니터링하는 데 유망한 대안을 제시합니다. 식물 생장 및 미기후 모니터링 분야에서 초기 진전이 있었음에도 불구하고, 식물 표현형 분석을 위한 웨어러블 센서의 잠재력은 아직 충분히 활용되지 못하고 있습니다.
2023년 7월, Plant Phenomics 저널에 "웨어러블 센서: 식물 표현형 분석을 위한 새로운 데이터 수집 도구"라는 제목의 리뷰 논문이 게재되었습니다. 이 논문은 웨어러블 센서를 활용하여 다양한 식물 및 환경 요인을 모니터링하는 가능성을 탐구하고, 높은 해상도, 다용성, 최소 침습성 등의 장점을 강조하는 동시에 기존 문제점과 해결책을 제시합니다.
웨어러블 센서는 광학 이미징과 같은 기존의 비접촉식 방법의 한계를 극복하여 식물 표현형 분석에 혁신적인 접근 방식을 제공합니다. 높은 공간 해상도, 다용성 및 최소 침습성을 제공하는 웨어러블 센서는 식물의 신장, 잎 온도, 수분 함량, 생체 전위 및 스트레스 반응과 같은 다양한 표현형을 측정할 수 있도록 합니다.
신축성 있는 변형률 게이지 및 유연한 전극 센서와 같은 혁신적인 기술은 식물의 성장과 형태에 적응하여 실시간 현장 모니터링을 가능하게 합니다.
광학 이미징과 달리 웨어러블 센서는 환경 요인의 영향을 덜 받으며 더욱 정확한 데이터를 제공할 수 있습니다. 잎의 온도와 습도를 모니터링할 때, 웨어러블 센서는 무선 연결과 첨단 소재를 활용하여 신뢰할 수 있고 정확한 측정값을 제공합니다.
유연한 전극을 갖춘 센서는 생체 전위 측정에 진전을 가져와 식물 손상을 최소화하고 지속적인 모니터링을 가능하게 합니다. 자외선 및 오존 노출과 같은 질병이나 환경 스트레스의 초기 징후를 감지하는 센서를 사용하면 스트레스 반응 감지 기능을 향상시킬 수 있습니다.
웨어러블 센서는 환경 모니터링에도 탁월한 성능을 발휘하여 기온, 습도, 빛, 살충제 존재 여부와 같은 요소를 측정합니다. 가볍고 신축성 있는 플랫폼에 탑재된 다중 모드 센서는 식물 성장에 영향을 미치는 미세 환경을 이해하는 데 필수적인 실시간 데이터를 수집합니다.
웨어러블 센서는 식물 표현형 분석에 큰 가능성을 제시하지만, 식물 생장 방해, 약한 결합면, 제한된 신호 유형, 좁은 모니터링 범위와 같은 문제점도 안고 있습니다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로는 경량, 연질, 신축성, 투명 소재 개발, 첨단 접합 기술 도입, 다양한 측정 모드 통합 등이 있습니다.
웨어러블 센서 기술이 지속적으로 발전함에 따라, 식물 표현형 분석을 가속화하고 식물과 환경 간의 상호작용에 대한 더 깊은 통찰력을 제공하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.
게시 시간: 2024년 7월 24일