【현/장/인/터/뷰】 성제훈 국립농업과학원장

“일조량 조절로 수확량 23%↑...혁신기술 보급에 박차”

 

 

Q1= ‘광량 보상 동적 보광 시스템’이란? 기존 보광과 차이점은?

 

- 네, ‘광량 보상 동적 보광 시스템’은 흐린 날이나 저일조 기간에 딸기 등 시설재배 작물이 받는 빛이 부족할 때만 LED 보광등을 켜서 부족한 광량만큼 자동으로 보충해 주는 보광 기술입니다.▶본지 2월 24일 보도 참조

 

온실 안에 설치된 센서가 광의 세기(PPFD)를 실시간으로 측정하고, 사용자가 설정한 목표 광도(예: 130 μmol/m2/s)에 미치지 못하면 LED 보광등이 작동하도록 설계되어 있습니다.

 

햇빛이 충분할 때는 보광등이 꺼져있다가 일시적인 흐린 날이나 강우, 구름 등으로 광이 부족해질 때만 자동으로 켜지는 말 그대로 ‘필요할 때 자동으로 켜져 광을 보충하고 목표 광량을 채우면 전원이 알아서 꺼지는 보광 시스템’입니다.

 

Q2= 기존 방식과 비교했을 때 차이점과 장점은 무엇인가요?

 

- 기존 보광은 시간대 기준으로 전체 보광등을 일괄 켜고 끄는 방식이 많아 햇빛이 충분한 시간대에도 보광등이 불필요하게 커져 있는 경우가 적지 않았습니다.

 

반면 ‘광량 보상 동적 보광 시스템’은 실제 자연광 수준을 기준으로 부족한 부분만 보충하기 때문에 흐린 날이나 저일조 기간에는 필요한 만큼만 적극적으로 보광하고 맑은 날에는 보광을 최소화해 에너지 소비를 줄일 수 있는 점이 가장 큰 차이이자 장점입니다.

 

 

또한, 일출 직후와 일몰 전처럼 원래 광이 부족한 시간대에도 최소 광도를 유지해 줌으로써 딸기 생육에 유리한 환경을 조성하는 데 도움이 됩니다.

 

Q3= LED 보광등의 배치와 수량은 어떻게 결정하나요?

 

- 보광 시스템에 사용된 보광등의 배치와 수량은 조명 광학 설계프로그램을 이용하여 온실 구조와 베드 배치를 모델링한 뒤 광학 시뮬레이션을 통해 설계되었습니다.

 

LED 보광등의 광학 특성치(배광곡선, 파장분포특성, PPF)를 시뮬레이션 소프트웨어에 입력하고, 온실 안 작물 높이에서의 광도(PPFD) 분포를 계산합니다.

 

보광 시스템을 통해 LED 보광등을 100% 출력으로 켰을 때 보광등이 설치된 아래 전체 재배 구역에서 최대 목표값(예: 130 μmol/m2/s)을 고르게 받을 수 있도록 설치, 높이, 간격, 수량을 계산합니다.

논산 실증 온실은 이런 과정을 통해 길이 1.3m, 전력 200W LED 보광등이 재배구역에서 높이 1.7m, 간격 1.3m, 거리 2.3m으로 총 50개(2개/10m2)가 설치되었습니다.

 

Q4= 현장 실증에서는 어떤 효과가 나타났나요?

 

- 네, 충남 논산시 농업기술센터 실증온실에서 딸기 ‘설향’을 대상으로 시스템 적용 온실과 대조구를 비교·실증하였습니다.

 

먼저 온실 안 광 환경을 보면 12월 한 달 동안 하루 평균 광도는 시스템 적용 구역 243 μmol/m2/s, 대조구 168 μmol/m2/s로 시스템 적용 구역이 대조구보다 약 45% 높게 나타났습니다.

 

하루 동안 받은 광의 총량을 나타내는 일적산광량(DLI)도 시스템 적용 구역은 7.9 mol/m2/day, 대조구는 5.5 mol/m2/day로 시스템 적용 구역이 약 44% 더 많은 광량을 확보하였습니다.

 

 

온실 내 개선된 광 환경은 딸기의 개화·수확시기에도 영향을 주었습니다. 첫 개화는 시스템 적용 구역이 대조구보다 8일 빨랐고, 첫 수확 또한 시스템 적용 구역(12월 3일)이 대조구(12월 19일)보다로 16일 먼저 시작하는 결과가 나타났습니다.

 

생산량과 판매 가격 측면에도 차이가 확인되었습니다. 수확 기간(’25.12.3.∼’26.1.26.) 3.3제곱미터당 생산량은 시스템 적용 구역이 3.74kg으로 대조구(3.05 kg)보다 약 23% 증가하였습니다. 수확 기간 딸기의 판매 가격은 대조구 12,994원, 보광 처리구 14,409원으로 보광 처리구의 판매 가격이 약 11% 높았습니다.

 

요약하면 광량 보상 동적 보광 시스템을 적용함으로써 저일조 기간에도 온실 내 광 환경을 안정적으로 유지할 수 있었으며, 조기 출하를 비롯해 생산량과 판매 가격 증대 등의 효과를 볼 수 있었습니다.

 

Q5= 시스템의 에너지 소비량 및 효율은 어떤가요?

 

- 이번 실증 온실에는 200W LED 보광등 50대를 설치하였습니다. 이를 아침 8시부터 오후 5시까지 9시간 동안 100%로 점등한다고 가정하면 이론상 하루 최대 전력 사용량은 약 90kWh 수준입니다.

 

그러나 ‘광량 보상 동적 보광 시스템’은 온실 안의 광도를 실시간 확인하면서 딸기 생육에 필요한 목표 광량(130 μmol/m2/s)에 미치지 못하는 시간대에만 부족한 부분을 보광하도록 설계되어 있습니다.

 

저일조 기간인 11∼12월 실증 기간의 광량 데이터를 분석하고, 실증에 사용한 LED의 광학 효율(560 μmol/s, 200W)을 적용해 추정한 결과, 같은 설비를 하루 종일 최대 출력으로 켠 경우(이론상 최대치)와 비교했을 때 실제 전력 사용량은 대략 그 절반에서 3분의 2 수준에서 운전된 것으로 예상되었습니다.

 

 

다만, 에너지 소비량 비교는 계절·기상 조건 등에 따라 결과가 크게 달라질 수 있어 향후 다양한 환경 조건에서 추가 실증이 필요합니다.

 

Q6= 어떤 온실과 작물에 적용할 수 있나요?

 

- 연구개발 단계에서는 딸기 단동형 온실을 대상으로 기술을 개발하였고, 2026년 신기술 시범보급사업에서 주요 대상도 단동형 온실입니다.

 

그러나 온실 구조(단동, 연동)에 크게 구애받지 않고, 광센서 설치 위치와 보광등 배치, 작물의 광보상점과 경제성을 고려하여 목표 광도와 운전 조건을 조정하면 딸기뿐만 아니라 토마토, 파프리카 등 다른 시설원예 작물로도 확대 적용이 가능합니다.

 

작물마다 필요 광도가 다르므로 시범사업은 딸기 중심으로 이뤄졌으나 향후 적용할 수 있는 작물을 확대해 나갈 계획입니다.

 

Q7= 설치 비용과 경제성은 어떻게 되나요?

 

- 광량 보상 동적 보광 시스템은 크게 보광 제어기, 광센서, 그리고 보광 제어기에 연동된 LED 보광등으로 구성됩니다. 이 중 농촌진흥청이 개발한 핵심기술은 보광 제어기 부분입니다.

 

 

이 보광 제어기의 비용은 온실 면적·형태와 관계없이 600만 원 수준으로 예상합니다.

 

전체 설치비용은 온실 크기와 이에 따른 LED 보광등 수량 및 사양에 따라 크게 달라지며, LED 보광등 단가는 민간 시장 상황에 따라 결정됩니다.

 

이번 현장 실증 온실은 연구용으로 시스템을 구축한 사례이기 때문에 이를 기준으로 실제 농가에 적용할 설치비를 단정하기는 어렵습니다.

 

올해 2026년부터 2028년까지 추진되는 신기술 시범보급사업을 통해 관련 산업이 활성화되면 향후 농가 보급형 표준 설치비와 투자비 회수 기간 등을 기술이전 업체들과 협력하여 구체화해 나갈 계획입니다.

 

Q8= 농업인들이 사용하기에는 조작이 어렵지 않나요?

 

- 스마트폰이나 간단한 환경제어 화면에 익숙한 농업인이라면 별도의 복잡한 교육이 없이도 사용할 수 있도록 설계하였습니다.

 

보광 시스템에 설치된 터치스크린 패널을 통해 운전 시간대(예: 08:00∼17:00)와 목표 광도(예: 130 μmol/m2/s) 정도만 설정해 두면 시스템이 자동으로 센서값을 읽고 LED 보광등을 제어합니다.

 

현장에서는 이 터치스크린 화면을 통해 온실 안의 현재 광도, 보광 시간, 일부 환경 데이터(온·습도) 등을 한눈에 확인할 수 있어 농업인이 운영 상태를 직관적으로 파악할 수 있습니다.

 

Q9= 향후 보급 계획과 지원 방안은 어떻게 되나요?

 

- 네, 2026년에는 신기술 시범보급사업을 통해 전국 20개소 온실에 시스템을 설치·보급할 계획입니다.

 

 

해당 사업은 2028년까지 단계적으로 추진되며, 설치·보급 농가는 점차 확대될 예정입니다.

 

시범보급 중 다양한 지역·시설·기상 조건에서의 추가 실증이 자연스럽게 이루어질 것이며, 이를 바탕으로 기술의 경제성, 적용 모델, 운영 기준을 구체화할 예정입니다.

 

그리고 향후 신기술 시범보급사업의 결과를 바탕으로 농림축산식품부 등 관계 부처와 전국 보급 사업으로 확대할 방안을 협의해 나가겠습니다. <논산= 나남길 kenews.co.kr>