다분광 영상 활용, 쪼개지 않고도 배추 생육 진단

엽록소, 루테인 등 색소 정밀 분석… 칼슘 결핍 배추 쉽게 찾아내

연구 성과, 올 10월 국제 학술지 게재… 다른 작물로 연구 확대할 것

농촌진흥청(청장 이승돈)은 배추 생육 상태 진단에 효과적인 근적외선 분석 기술을 개발, 가능성을 확인했다고 밝혔다.

배추는 온도, 햇빛양, 수분, 비료량 등에 민감해 재배 관리가 중요하다. 특히 이상기상에 따라 생산량과 품질이 달라지므로, 수확량 예측과 가격 안정화를 위한 생육 진단 기술이 필요했다.

연구진은 인공조명이 있는 실험실 안에서 다분광 카메라*로 배춧잎을 찍은 뒤, 적색과 근적외선 파장의 변동성을 매개변수로 반영해 정밀 분석을 시도했다.

* 전자기 스펙트럼의 특정 파장 대역만을 선택적으로 감지해 이미지를 촬영하는 카메라. 일반(RGB) 카메라는 사람이 볼 수 있는 가시광선 영역만 촬영하지만, 다분광 카메라는 근적외선 등 눈에 보이지 않는 파장의 이미지를 동시에 얻을 수 있음

참고로 배추 등 식물은 건강할수록 잎에서 적색 빛을 흡수하고, 근적외선을 많이 반사한다. 이에 근적외선 분석 기술(NDVI)*이 이용됐지만, 물이 부족한지, 비료가 부족한지까지는 정밀하게 알 수 없었다.

* 식생지수(NDVI)는 가시광선과 근적외선 반사율의 차이를 이용해 식생의 건강성과 분포를 수치로 나타내는 지표

새로 개발한 매개변수 적용 결과, 기존 근적외선 분석(NDVI) 때보다 색소 함량 예측 정확도가 엽록소a는 8%, 엽록소b는 15.8%, 루테인은 33% 더 향상됐다. 이 색소 성분 변화는 식물 생육의 이상 신호를 확인할 수 있는 중요한 요소다.

특히, 칼슘 결핍 배추를 찾아내는 데 효과적일 것으로 기대한다. 배춧잎 끝이 타는 칼슘결핍증(팁번*)은 해마다 문제시되는 장해로, 초기 발견이 쉽지 않다.

* 배춧잎 중에서도 어린 잎끝이 노랗게 되고 그 잎은 더 이상 자라지 못하며, 결구(속들이)가 형성되지 않거나 일명 ‘꿀통배추’가 되어 못 팔게 됨

이번 기술은 배추를 훼손하지 않고도 수분, 엽록소, 당도, 질소 함량 등 생리적 정보를 정밀하게 실시간으로 분석할 수 있어 재배 관리 효율을 높일 것으로 보인다. 농촌진흥청은 앞으로 육종 현장에서 활용하거나 재배 현장에서 활용할 수 있는 기술을 추가 개발할 계획이다.

농촌진흥청 국립원예특작과학원 채소기초기반과 옥현충 과장은 “이번 연구는 채소 작물의 생육 상태를 영상 자료로 해석한 기초 단계의 연구 성과”라며 “앞으로 주요 배추 품종과 재배 환경에서의 정보를 축적해 농가에서 쉽게 활용할 수 있는 진단 기술로 발전시킬 예정이다.”라고 밝혔다.

한편, 연구 결과는 올해 10월호 농업 분야 국제학술지 ‘컴퓨터스 앤 일렉트로닉스 인 애그리컬쳐(Computers and Electronics in Agriculture)(논문인용지수 8.9)’에 실려 학술적으로 인정받았다.