국내의 딸기(Fragaria × ananassa Duch.) 신품종 육성은 국립원예특작과학원 시설원예시험장에서 1970년대 중반에 시작되었고 최근에는 ‘매향(2001년)’이나 ‘설향(2005년)’ 등이 충남농업기술원 논산딸기시험자에서 육성되어 농가에 보급되었다. 국내에서 육성된 신품종이 보급되기 전까지는 일본 도입종인 ‘장희’나 ‘레드펄’이 국내에서 재배되는 주요 딸기품종이었지만 국내 육성종의 재배면적이 급속히 확대되어 전체 재배면적의 약 85%를 점유하게 되었다.
그 중 ‘매향’ 딸기는 촉성재배 품종으로 휴면 기간이 짧고 12월부터 4~5월까지 장기간 수확이 가능하여 수익성이 높지만, 다른 품종에 비해 시설하우스 내부의 환경변화에 민감하게 반응한다. 따라서 ‘매향’ 딸기의 수확량을 극대화하고 품질을 높이기 위해서는 시설 내부의 온도 등 지상부 환경과 양수분 등 근권환경을 정밀하게 관리해야 한다.
일반적으로 딸기는 재배기간이 길어 육묘, 수확 및 선별 등에 많은 노동력을 필요로하고 이들 노동력이 대부분 악성노동이다. 이러한 문제해결에 필요한 기술이 바로 ICT(정보통신기술, Information Communication Technology)기술이다. 딸기 재배를 위한 관수의 경우에도 최근 토경재배의 관비방법(fertigation)적용 그리고 고설양액재배면적의 급속한 확대가 이루러지고 있으며 노동력이 많이 요구되는 부분이다. 시설원예의 경우 주로 생산비 절감과 노동부담 절감 그리고 고품질 농산물 생산과 품질관리 등에 초점을 맞추어 ICT가 도입되고 있다.
ICT를 도입한 농작업 기계화는 생산 기반을 유지하면서도 생산비를 절감하고, 원격지에서 온실 내 환경을 실시간 모니터링하여 자동 제어할 수 있어 노동력 절감이 가능하다. 그리고 자동제어 장비를 통해 작물 생육에 적합하도록 환경조절이 가능하며 단위 면적당 생산량을 늘리고 생산물의 고품질화가 가능할 수 있다. 다양한 장점을 가짐에도 불구하고 ICT를 기반으로 한 온실 복합 환경제어기술 개발은 아직 미흡한 실정이다. 주로 개별 환경요소에 대한 단순 제어를 하는 수준이고, 근권환경을 제어하기 위한 기술개발 및 연구는 많이 이루어지지 않았다.
작물을 재배할 때 충분한 양의 수분이 공급되지 않으면 수분스트레스가 발생하고 양분흡수가 제한되어 작물 생산량이 뚜렷하게 감소한다. 그러나 관수량이 과다하여 근권부의 과습 상태가 지속되면 뿌리 생육에 좋지 않은 영향을 미치고, 병·충해 발생에 따른 생산물의 품질 저하와 수확량 감소의 원인이 된다(Nelson, 2011). 작물재배와 관련한 관수는 관수 횟수와 1회 관수량의 두 측면에서 접근이 가능하며, 관수횟수는 근권부의 O2, CO2 확산과 밀접한 관련이 있고, 1회 관수량은 근권부 화학성 변화에 큰 영향을 끼친다. 그럼에도 불구하고 관수횟수나 관수량과 관련하여 구체적인 기준이 제시되지 못하고 농가에서는 관행적 방법인 타이머(timer)에 의존한 관수량과 관수횟수 조절을 하고 있다. 근권부의 양·수분을 최적 수준으로 관리하기 위해서는 작물의 수분이용(availability)을 정확하게 측정하여 작물생장에 필요한 수분량을 필요시에 필요한 양만큼 투입하는 정밀관수(precision irrigation)기술이 긴요하다(Kim, 2013).
촉성재배를 위한 딸기 육묘는 3월-9월초에 이루어지며, 6월-8월에는 장마철이 포함되고 높은 상대습도 등 병 발생이 많은 환경 조건으로 인해 탄저병이 심각하게 문제된다(Jang 등, 2009; Nam 등, 2006). 관행적인 딸기 육묘는 시설하우스 내 토양에서 이루어져 토양 또는 관수를 통해 전염되는 딸기 탄저병 및 위황병 등의 피해가 해마다 증가하고 있다(Shin 등, 2008; Yun 등, 2009). 또한 육묘과정 중 8월 이후 모주로부터 런너를 절단하고 독립개체로써 생육할 때의 수분관리는 자묘의 근권발달 및 관부비대에 큰 영향을 미친다(Park 등, 2015). 이러한 경우에 정밀한 관수 조절로서 병 발생에 대한 피해를 줄이고 관부가 굵은 우량묘를 생산할 수 있을 것이다.
Kim(2014)에 따르면 토양수분함량 및 전기전도도(EC, electrical conductivity)를 실시간으로 동시에 측정가능한 FDR(Frequency Domain Reflecmetry)센서가 개발되어 시판되고 있다. 센서를 활용하여 작물 재배시 관수 및 관비를 효율적으로 제어할 수 있는 바, 센서를 활용한 자동관수가 가능하다고 하였다. 그는 또한 FDR센서를 활용할 때 혼합상토의 물리적 특성에 따라 센서의 올바른 계수설정 즉, calibration 수치가 필요하다고 지적한 바 있다.
이상과 같은 배경 하에 딸기재배를 위한 근권환경을 측정하고 제어하는 FDR 센서의 활용기술을 확립하기 위해 본 연구를 수행하였으며, 본 연구를 통해 도출된 근권부 환경제어 기술의 기초자료는 ICT 기술을 접목한 온실환경제어에 효율적으로 활용될 수 있다고 예상한다.