“토양에 꽂자, 비료 처방이 실시간으로”

농진청·광운대, 세계 최초 인산 감지 센서 개발
양분별 농도 자동 측정…스마트농업 속도 낸다

토양 속 질소·인산·칼륨 등 양분 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 양분 감지기(센서·왼쪽)와 밭에 설치된 모습. 농촌진흥청 제공

토양 속 비료 성분을 실시간으로 감지해 작물의 ‘맞춤형 영양관리’를 돕는 센서가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

농촌진흥청은 광운대학교 김양래 교수팀과 공동으로 토양 속 질소·인산·칼륨 등 양분 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 양분 감지기(센서)를 개발했다고 22일 밝혔다.

이 센서는 다채널 스크린프린트형 이온 선택성 전극을 적용해 토양에 꽂기만 하면 작물이 실제 흡수할 수 있는 양분 농도를 바로 확인할 수 있다. 특히 토양 내 인산을 직접 측정하는 기술은 세계 최초로, 농업 현장에서 비료 사용량을 정확하게 조절할 수 있는 기반을 마련했다. 지금까지는 토양 속 양분의 총량만 알 수 있었지만, 이번 기술로 성분별 농도를 실시간 분석할 수 있게 된 것이다.

또 기존 EC(전기전도도) 방식 센서는 주기적 교체가 필요해 비용이 높았던 반면, 이번 감지기는 전극만 교체하면 반영구적으로 사용할 수 있어 경제성도 뛰어나다. 교체 비용은 1~2만 원 수준이다.

정확도도 입증됐다. 밭 토양 시험에서는 성분별 정확도가 83~96%, 논 토양에서는 92~99%로 측정됐다. 이 데이터는 스마트폰·컴퓨터로 전송돼 농가가 현장에서 바로 비료 투입량을 조정할 수 있다.

개발된 센서를 이용해 논의 토양 속 양분을 측정하고 있는 모습. 농촌진흥청 제공

농진청은 이번 기술이 비료 과다 사용을 줄여 온실가스 배출 감소와 환경보전 효과를 높이는 동시에 양액·관비시스템과 연계해 정밀 스마트농업 실현을 한 단계 앞당길 것으로 내다봤다.

연구진은 이번 기술로 국내 특허 3건, 해외 특허 1건을 등록했으며, 추가로 내구성 강화와 염분(나트륨) 측정 기능도 개발 중이다. 향후에는 트랙터 부착형·휴대용 모델로 확장하고, 인공지능(AI) 기반 양분모델을 결합해 현장 자동화 수준을 높일 계획이다.

향후에는 트랙터 부착형·휴대용 모델로 확장하고, 인공지능(AI) 기반 양분모델을 결합해 현장 자동화 수준을 높일 계획이다.

곽도연 국립식량과학원장은 “토양 양분 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 정밀 양분관리 기술의 전환점이 될 것”이라며

“필요한 만큼만 비료를 사용하는 ‘스마트 농법’이 보편화되는 계기가 될 것”이라고 말했다.

장상민 기자