코로나 바이러스의 확산이 본격화된 2020년 전 세계는 영향을 받았다. 특히 우리나라는 이동 제한, 내국인 농업 고용노동력 감소로 인한 농촌 일손 부족 현상이 크게 발생하였다. 또한 코로나 바이러스로 인해 제도권을 통해 입국하는 외국인 근로자 공급 규모가 감소해 농촌 일손 충원에 큰 어려움을 겪었다. 이와 더불어 2022년 2월 러시아-우크라이나 전쟁이 발발하고 우리나라에서 대부분 수입에 의존하는 밀 등의 수입에 차질이 생겨 우리나라의 식량 안보 문제가 대두된 바 있다.
2023년 5월, 우리나라는 코로나 바이러스 비상 상태 종식을 선언하며, 코로나 바이러스의 질병 분류 기준이 앤데믹으로 조정되어 농업 노동력 충원 가능성에 대해 기대감이 상승하였다. 그러나, 농업 노동력 인건비는 농업인의 고령·여성화, 국내 외국인 노동자의 감소 등의 사회적 요인, 물가 상승 등의 경제적 요인 등으로 코로나 팬데믹 이전의 농업 인건비에 비해 상승하였으며, 농민의 일손마저 부족해 적시에 농작업 수행이 어려운 상황에 이르렀다.
우리나라 농업의 발전 및 안정화에 대한 중요성이 대두되고 있으나, 코로나-19, 해외 국가 간 외교 문제 등 예상치 못한 사회 현상에 의해 생산 기반이 흔들리고 있는 실정이다. 이는 농산물 원자재 상승 및 사회·경제적 물가 상승 등으로 이어져 우리나라 국민에게 큰 피해가 발생할 수 있다. 이러한 피해가 발생하는 이유 중 하나는 벼 외의 작목 대부분은 경지정리가 미흡하고 밭농업기계를 개발·판매하는 업체 대부분이 영세해 농업 기계의 내수 시장의 활성화가 부족해 인적 노동력이 많이 필요로 하기 때문이다. 농업 기계적 측면에서 이러한 농업 피해를 최소화 할 수 있는 방법으로 생산지 적응성이 높은 농업 기계를 개발하고 농업 기계 내수시장의 활성화를 통해 부족한 농업 노동력을 대체하는 것이다. 이를 위해 국립농업과학원 밭농업기계화연구팀 수확·재배관리연구실에서는 마늘, 양파, 배추 등 주요 10개 작목을 대상으로 수확 작업의 기계화, 여성친화형 농기계 개발 및 정밀 농업 구현을 위한 첨단 자동화 기술 개발에 대한 연구를 수행하고 있다.
마늘은 우리나라의 중요한 조미 채소로써, 무더운 여름철 수확이 이루어져 수확 기술 보급 확산이 필요한 작물 중 하나이다. 기계화 재배모델에 따라 줄기절단 – 굴취 – 건조 – 수집 - 이송 작업 과정을 거쳐 수행된다. 이에 수확·재배관리기계 연구실에서는 수집, 이송작업을 위해 전자 제어형 승용 자주식 마늘 수집기를 개발, 마늘 수확 작업의 기계화 기술을 개발하였다. 이후 개발한 승용 자주식 마늘 수집기의 자동 제어 기술 개발을 통해 작업 편의성 향상과 수집 작업 시 발생하는 손상을 최소화하는 연구를 수행하고 있으며, 향후 지속적인 연구개발을 통해 마늘 수확 기계화 기술을 확립할 것이다.
양파는 마늘과 함께 우리나라의 중요한 조미 채소로 기계 수확 시 표면에 상처가 쉽게 발생해 수확 손실이 발생할 수 있다. 양파 기계 수확 과정은 기계화 재배모델에 따라 줄기절단 – 굴취 – 수집작업 순으로 이루어지나, 수확시기 양파 줄기는 지면에 누워있어 작업기 투입에 어려움이 있다. 이에 트랙터 부착형 줄기 절단기를 개발하였으며, 지면에 누워있는 줄기를 세운 후 절단, 기계 수확 작업 정밀도를 향상하였다. 이후 트랙터 부착형 줄기 절단기에 지면의 높이를 실시간으로 감지, 일정한 길이로 줄기를 절단하는 기술을 개발하고 있다. 줄기절단 – 굴취 이후 수집 작업 수행 시, 고령·여성 농민도 쉽게 사용 가능한 보행형 7kW급 양파 수집기를 개발하고 있으며, 고품질 양파 생산을 위한 자동 제어 시스템 기술 개발을 동시에 수행하고 있다.
풋옥수수는 논 이용 밭작물 재배 확대를 위해 경쟁력이 뛰어난 품목으로 국내에서는 주로 찰옥수수와 단옥수수 품종이 유통되고 있다. 재배현황의 경우, 파종 기계화기술이 개발·보급되고 있는 것과 반대로 국내 보급 중인 수확작업은 인력에 의존하고 있는 실정이다. 이에 풋옥수수 수확기를 개발하고, 지역 적응성 향상 연구를 수행 중이다. 옥수수는 품종에 따라 이삭이 열리는 높이가 달라 개발 옥수수 수확기는 범용성 확보를 위해 줄기를 베는 예취부와 이송 컨베이어의 높이를 조절 가능하게 개발하였다. 풋옥수수 수확기는 수확시기에 많은 수분을 함유하는 풋옥수수의 상처 발생을 최소화하며, 줄기로부터 분리를 위해 회전식 원형 롤러를 적용하였다. 본 수확기가 실용화된다면 고된 풋옥수수 수확작업에 필요한 노력 및 비용이 절감 될 것으로 기대된다.
배추는 우리나라 주요 반찬인 김치의 주재료로 이용되는 채소로 경운·정지 비닐 피복, 시비, 제초, 방제작업이 기계화되어 수행되고 있으나, 정식, 수확 및 운반 작업은 인력에 의존하고 있다. 특히 인력에 의한 수확 및 운반 작업은 노동강도가 높고 작업능률이 낮은 실정이다. 이에 배추 수확 작업의 자동화를 위해 자주식 수확기 개발 연구를 수행하고 있다. 비교적 작업이 수월한 배추 밑동 절단을 인력으로 작업한 다음 외엽에 상처가 발생하지 않도록 설계된 이송벨트를 통해 배추 수집 및 수납부 적재를 일관적으로 수행할 수 있도록 설계하였다.
수확·재배관리 기계 연구실에서는 작물 수확 메커니즘 및 기계 개발 등에 관한 연구 외에도 생력화 및 생산성 최대화가 가능한 정밀 농업기술을 위한 기계 기술 연구를 수행하고 있다.
쌀과 감자는 밀, 옥수수와 더불어 세계 4대 식량자원 중 하나로 국내 주요 밭작물 중 하나이다. 그러나 FTA 등 시장개방 가속화로 수입 농산물의 증가로 국내 농가의 경쟁력 확보가 필요하다. 이에 수확·재배관리연구실에서는 감자 수확기와 벼 수확용 콤바인을 대상으로 영상 촬영 장치 및 딥러닝 기술과, 실시간 수확량 모니터링 기술을 개발하였으며, 정밀·디지털 농업 기술 구현을 위한 기초 기반 연구를 수행하고 있다.
이처럼 수확·재배관리 기계 연구실은 지속적인 기계 기술 개발을 통해 농업 과학 기술 발전을 이루고자 하며, 이를 통해 우리나라 농산물 생산성 및 농업기술 경쟁력을 향상하고자 한다. 오늘날 시설 농업은 빅데이터 기반의 스마트팜, 농업용 로봇, 디지털 기술 접목 등 비약적으로 발전하고 있다. 이에 노지 농업은 시설 농업에 대비 잦은 기후 변화, 다양한 작업환경 등 변수가 많은 외부 환경에서 이루어지기 때문에 첨단 기술 개발에 어려움이 있지만, 미래의 첨단 디지털 노지 농업을 위해 도전정신과 지속적인 기술 연구가 필요하다. 또한 농가 인력 부족 및 식량 안보 등의 문제를 극복하고, 안정적인 농업 기반 구축을 위해 인력 수준의 정밀함과 자동화 등 첨단 기술과 융복합을 통한 고성능 농업기계 개발이 필요한 실정이다. 수확·재배관리기계 연구실은 지속적인 농업 기계 기술 개발을 필두로 국제 시장에서 우리나라 농업 및 농업 기계 기술의 경쟁력 제고에 크게 이바지하고자 한다.