영농인의 길잡이 디티하이 시스템 > 저서

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2015년 11월 13일 발행

총 쪽수 129

저자 김중열, 황인호, 김유성

발행처 도서출판 이화

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일찍이 식물의 생육환경을 조절하고자 하는 생각은 기원전 로마시대에서 찾을 수 있었다. 로마황제인 네로는 오이와 같은 채소를 매일 즐겨 먹었다. 네로황제의 식탁에 매일 오이를 올리기 위해 로마의 정원사들은 지금의 온실과 유사한 인공적인 방법을 사용하였다. 오이를 손수레에 키워서, 낮 동안에는 항상 해를 받을 수 있도록 하고, 밤에는 따뜻한 실내에 옮겨놓은 것이다. 13세기 무렵 이탈리아에서는 탐험가들이 열대에서 가져온 식물을 키우기 위해 온실이 등장하였다. 처음에는 이를 식물정원이라고 불렀다. 이로부터 수동으로 온도를 높이거나 낮추게 한 온실은 훨씬 이후에 나타났다. 우리나라의 경우 1450년경 기록된 산가요록은 식물이나 곡물의 온도와 습도를 조절하도록 설계된 온실에 대해 서술하고 있다. 좀 더 이른 1438년경 조선왕조실록에 의하면 겨울동안 한국 전통 온실에서 귤을 재배하였다는 기록이 있다. 그 이후 네덜란드나 영국 등 유럽 각국에서는 다양하면서도 대규모의 온실들이 개발되었다. 이들은 처음에는 모두 수동으로 온실의 생육환경을 조절하였으며 그러기 위해서는 무엇보다 많은 인력이 온실에 얽매어 있어야 하였다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 최근에는 고도로 발달된 센서 및 컴퓨터 기술에 의해 온실의 환경을 센서가 감시하고 재배하고 있는 식물의 생육조건에 따라 설비들을 자동으로 제어하는 첨단온실이 등장하게 되었다.

1990년대 우리나라 농촌에는 젊은 사람들이 아닌 할머니, 할아버지들만이 들녘에서 김을 매는 장면을 쉽게 찾아 볼 수 있었다. 기후이상으로 인해 농작물 피해가 속출하고 있는 상황에서 노지를 이용한 농작물 경작은 제한되고 더구나 도시 문화와 격리된 농촌실정으로 인해 그나마 남은 젊은 농민들이 이농하는 사례가 늘게 되어 당시 국내 농업분야의 암담함을 엿보는 것이 되었다. 그런데 우리 민족은 어떠한 어려움이 닥치더라도 그것을 극복할 수 있는 남다른 큰 잠재력을 갖고 있는 것을 또다시 실감할 수 있었다. 어느 때인가 농촌 가는 곳마다 비닐하우스가 즐비하고 더구나 젊은 귀농인들이 늘고 있음을 알게 되었다. 그들은 농작물 재배에서 저비용/고효율로 생산성 향상을 도모할 수 있는 방법을 찾고 있었던 것이다. 즉, 이전의 하늘에 맡겨놓았던 영농을 소위 과학영농으로 탈바꿈하는 노력을 경주하고 있었다. 2010년에 접어들면서 이러한 과학영농은 해마다 약 11만동(1동의 크기가 약 220m  )에 적용하기에 이르렀다. 나아가 이러한 노력은 축사에도 큰 변화를 불러일으키게 되었다. 예를 들어 최근 유행병으로 인해 많은 축산물(닭, 돼지 등)이 폐사되고 그에 따라 지하수 오염 같은 큰 환경오염을 불러오게 됨에 따라 최적의 생육환경을 갖춘 대규모 양돈시설을 건립하여 각종 병해충에 대한 저항력을 기르고 동시에 배출되는 분뇨를 동시에 처리하는 방향으로 발전하고 있는 것이다.

2013년 9월 농림축산식품부는 농식품 ICT 융복합 모델 개발 및 확산 등에 수천억을 투자하고 그로인해 생산성 향상 및 노동력 절감효과를 도모하고자 하는 내용을 보도하였다. 이에 부응하여 최근 스마트 그린하우스, 지능형 축사, ICT 융복합 모델, 시설원예 복합환경제어 시스템, 지능형 축사관리시스템 등 여러 가지 용어가 만들어지고 있다. 이들 온실의 대부분은 중앙에 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 등의 센서를 하나씩만 배치하여 온실의 환경을 감시(일명 점형 환경인자 감시)하고 또한 그에 따른 설비 시설을 제어하는 소위 시설재배 복합환경제어시스템 개발로 이어지고 있으며 불과 2년도 채지나지 않은 지금 이들을 보급하는 기업들이 속속 등장하고 있는 실정이다.

식물이나 동물이나 온도와 습도는 기본 생육환경이다. 그린하우스에서 농작물이 성장하여 결실을 맺는 과정에는 그 때마다 적정한 온도와 습도가 요구된다. 그러나 온실의 규모가 대형화됨에 따라 이러한 단일 센서만으로 온실 내 넓은 공간의 환경을 감시하고 제어하는 데에는 상당한 불확실성이 뒤따를 수밖에 없다는 것이다. 특히 일정한 면적의 온실에서 보다 많은 작물을 재배하기 위해 여러 단의 선반을 제작하여 작물을 재배하는 경우(흔히 식물공장이라 함)에는 더욱 그러하며 그로인해 재배 위치마다 생산량 및 품질이 다르게 나타나는 것이 현실적으로 지적되고 있는 실정이다. 따라서 많은 양의 다양한 센서를 온실 내에 골고루 분포시켜 온실 내 공간 전체의 환경을 측정(일명 분포형 환경인자 감시)하고 그에 따라 설비를 제어함으로써 온실 내 모든 작물에게 최적의 생육환경을 균등하게 주고자 하는 착상이 바로 그의 기술개발로 이어지게 되었다. 그에 따른 개발품인 디티하이(DTHi)시스템은 바로 분포형 계측에 바탕을 둔 세계적인 기술수준에서 하나의 혁신적인 시설재배 복합환경제어 시스템이라 할 수 있다. 본문에는 우선 디티하이 시스템의 바탕이 되는 분포형 계측기술을 소개하고 나아가서 그 결과가 기존 점형 계측기술과는 성과 면에서 근원적으로 차별화되고 있음을 현장사례를 통하여 예시하고 있다. 만약 우리 농민들이 상기 디티하이 기술로 무장한다면 확실히 농축산 분야 국제경쟁에서도 우위를 점할 것이 기대되며 특히 최근 급격히 증가하는 귀농인들에게는 훌륭한 길잡이가 될 것으로 본다.

2015년 10월

저자대표 김중열

목차

제 1장 서론

제 2장 환경인자 감시를 위한 점형 및 분포형 계측기법의 효율성 상대비교

2.1 개요

2.2 식물공장형 재배사

2.3 일반 재배사

2.4 결언

제 3장 분포형 환경인자 계측기법의 실현

3.1 개요

3.2 분포형 온도계측 기법

3.3 분포형 습도계측 기법

3.4 분포형 조도계측 기법

3.5 분포형 CO  계측기법

3.6 결언

제 4장 디티하이(DTHi) 시스템 개발

4.1 개요

4.2 LD(Local Device)

4.3 MD(Main Device)

4.4 통합정보 데이터서버

4.5 PC 통합계측시스템

4.6 모바일시스템

4.6.1 개요

4.6.2 디티하이 모바일 기능 및 차별화

4.6.3 결언

4.7 결언

제 5장 결론

참고문헌