[플리어 제공] 일본은 농업 종사자의 고령화, 신규 노동력 부족 등 극심한 인력난 늪에 빠져 있다. 최근까지도 일본은 세계 톱5 안에 드는 ‘농업 강국’으로 알려졌지만, 농업 인구의 60% 이상이 65세 이상이고, 35세 미만은 5%에 불과한 실정이다. 더욱이, 환태평양 경제 동반자 협정(TPP)에 따른 무역 자유화 기류까지 가세하며 농업의 번영을 구가하기가 녹록치 않은 상황에서 일본은 자동화에 초점을 맞추고 있다.

일본의 한 연구단은 최근 농작물 재배 과정에서 변화하는 작물의 온도를 측정·수집해 농업 프로세스를 자동화하고, 최적화할 수 있는 방안을 연구하는데 FLIR(플리어) AX8 열화상카메라를 활용하고 있다. 이 연구단은 새로 개발된 시계열 기술로 작물의 표면 온도를 시각화해, 데이터 기반의 농업 발전의 길을 트는데 주안점을 두고 있다. 

도쿄 대학(공학 대학원) 소속 료 미야케 교수, 아키타 현립 대학(생물 자원 과학부)의 아츠시 오가와 교수, 히로시마 대학(나노 디바이스 및 바이오 시스템 연구 연구소)의 테츠시 코이데 부교수 등으로 구성된 이 연구단은 JST CREST에서 ‘강력한 현장 모니터링 설비 및 식물 관다발 시스템 유사 미세 유체 모델과 결합된 식물 생장 추정 기술 개발’ 사업을 진행 중에 있다. 그 가운데, 코이데 부교수의 팀은 농작물 재배 과정에 대한 데이터 수집 및 분석을 담당하고 있다. 

코이데 부교수는 “숙련된 농부가 지닌 기술과 노하우를 후대에 전수하기 위해서는 다양한 데이터 수집이 요구된다”라고 설명했다. 그 중에서도 비료와 영양소 준비를 강조한다. 그는 “일본은 지역에 따라 기후가 정말 다양하다. 일본 내 기후 환경은 앞으로 다양한 요인에 의해 지각변동이 불가피 할 것으로 전망된다. 예를 들어 동북 지방은 평년을 기준으로 다른 지역에 비해 일조량이 부족한 것이 특징이었다”라고 덧붙였다.

연간 기상예보의 경우, 데이터가 정확하지 않다. 이에 반해 고정 카메라는 실시간 온도 데이터, 열화상, 실화상을 정기적으로 수집해, 비료와 영양소의 양을 적절히 조절함으로써 환경 변화에 적응할 수 있다. 

연구단은 FLIR AX8을 사용해 작물의 생장을 24시간 관찰하며, 농작물의 표면 온도를 확인한다. 온도 데이터를 축적함으로써 연구단 소속 연구원들은 미동없어 보이는 농작물의 성장을 시각화해, 특정 지역의 일조량을 계산하거나 일반적인 온도 분포를 식별하는 등 새로운 기술을 개발하고 있다.

한편, 일본은 쌀의 품종을 증가시키며 품종 개량에 주력하고 있다. 현재 800여 종의 품종이 등록돼 있다. 

적외선카메라는 이러한 품종 개량에 숨은 공신 역할을 하고 있다. 최근 일본에는 기온 상승과 이상 기후이 지속 발생하고 있다. 기온 상승은 사람과 동물의 건강뿐만 아니라, 농작물의 생장에도 악영향을 미친다. 숙성기에 온도 상승으로 고온 피해를 입게 되면 미숙한 흰 벼 이삭이 나온다. 미숙한 벼 이삭은 과도하게 높은 온도 뿐만 아니라, 물과 비료 등의 관리 과정에서 기인하기도 한다.

벼의 등급에도 영향을 주는 이상 고온을 사전에 포착하기 위해 연구원들은 AX8 적외선카메라 기능을 이용해 고온 피해의 발생 추세와 온도 분포 데이터, 열화상의 연관성을 실시간으로 분석한다. 농사 초기에 열화상카메라를 활용하면, 더욱 제반 피해를 최소화할 수 있다.

또한, 온도 데이터를 축적해 벼와 잎의 일조량과 온도 분포를 확인할 수 있어, 적정 수분량을 파악하고 미연에 리스크를 모면할 수 있다. 데이터를 꾸준히 축적하면, 농업인들이 다음해에 특정 작물의 재배를 늘릴지 줄일지 결정하는데도 기여한다. 기존에 의존하던 경험칙만으로는 불가능한 일도 가능케 하는 것이다.

적외선카메라의 경우, 잎의 온도 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있기 때문에 특히 효과적이다. 기존의 방법은 식물을 특수 챔버에 수시로 넣어 봄으로써 광합성을 측정해야 했지만, 적외선을 사용하면 잎에 스트레스를 주지 않고 잎의 온도를 측정해, 온도와 증산의 상관 관계도 추적할 수 있다.

이러한 상태 관찰을 통한 벼의 관리는 쌀의 품질을 향상시키고 고온 피해 및 기타 요인으로 인한 벼의 등급 저하를 방지해줄 가능성이 높다. 코이데 부교수는 “앞으로 연구를 더욱 진전시켜, 히로시마 현 관내 작물에 적외선카메라를 속도감 있게 적용하는 것이 목표이다”라고 전했다.

최정훈 기자 다른기사 보기