[농축환경신문] 농촌진흥청(청장 이승돈)은 광운대학교 김양래 교수팀과 공동으로 토양 속 양분을 성분별로 실시간 측정할 수 있는 양분 감지기(센서)를 개발했다. 이번 연구는 ‘밭작물 토양양분 정밀 관리를 위한 스마트센싱 개발’ 프로젝트의 일환이다.

개발된 양분 감지기는 다채널 스크린프린트형 이온 선택성 전극을 적용해 토양에 꽂기만 하면 질소, 인산, 칼륨 등 작물이 실제 흡수할 수 있는 양분을 실시간으로 측정할 수 있다. 특히 토양에서 인산을 직접 특정할 수 있는 기술은 세계 최초다.

기존 센서는 용액에서만 측정 가능하거나 일정 기간마다 전체를 교체하거나 보정해야 해 비용 부담이 컸다. 반면 새 센서는 토양 수분이 30% 이상이면 높은 정확도를 유지하며, 전극만 교체하면 반영구적으로 사용할 수 있다. 전극 교체 비용은 1~2만 원으로 저렴하며, 측정 데이터는 스마트폰이나 컴퓨터로 실시간 확인이 가능하다.

밭 토양 모사 시험에서는 성분별 정확도가 83~96%로 나타났으며, 벼 재배 논 토양 시험에서는 92~99%, 들깨 수경재배 양액기 시험에서는 평균 90% 이상으로 확인됐다. 이를 통해 작물에 필요한 최적의 양분을 제공하고 불필요한 비료 사용을 줄여 환경오염을 방지할 수 있다. 양액 시스템이나 관비 시스템과 연계하면 스마트농업 실현에도 도움이 된다.

농촌진흥청은 이번 성과와 관련해 국내 특허 3건과 국제 특허 1건 등 총 4건을 출원·등록했으며, 연구 결과는 국내외 전문 학술지에도 게재됐다. 현재는 다양한 환경과 토양 조건에서도 안정적인 성능을 발휘하도록 추가 연구를 진행 중이며, 내구성 강화, 유효기간 연장, 염(Na)과 전기전도도(EC) 측정 기능 추가도 계획하고 있다.

앞으로는 트랙터 부착형이나 휴대용 등 다양한 형태로 개발해 활용도를 높이고, 인공지능 기반 양분 모델을 접목해 계측 정확도를 높이는 한편 상용화도 앞당길 예정이다. 농촌진흥청은 이번 양분 감지기가 비료 과다 사용을 줄이고 토양검정 정책 확대에 기여하며 온실가스 감소에도 도움을 줄 것으로 기대하고 있다.

국립식량과학원 곽도연 원장은 “이번 센서는 실시간 양분 상태 확인이 가능해 스마트농업을 위한 정밀 양분 관리 기반을 마련한 것이다. 필요한 만큼만 비료를 사용해 환경오염을 줄이고 농작업 효율과 작물 생육 향상에도 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.

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