[논문]병재배 느타리버섯 '수한'의 정밀재배관리를 위한 생육환경 분석

이찬중; 이성현; 이은지; 박혜성; 공원식

doi:10.14480/jm.2018.16.3.155

병재배 느타리버섯 '수한'의 정밀재배관리를 위한 생육환경 분석
Analysis of growth environment for precision cultivation management of the oyster mushroom 'Suhan' 원문보기

Journal of mushrooms = 한국버섯학회지, v.16 no.3, 2018년, pp.155 - 161

이찬중 (국립원예특작과학원 버섯과) , 이성현 (국립농업과학원 스마트팜개발과) , 이은지 (국립원예특작과학원 버섯과) , 박혜성 (국립원예특작과학원 버섯과) , 공원식 (국립원예특작과학원 버섯과)

초록
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본 연구는 병 재배 느타리버섯 정밀재배를 위한 최적 생육모델 개발을 위하여 느타리 '수한1호' 농가를 대상으로 스마트팜 기술을 적용하여 생육환경을 분석한 결과를 보고하고자 한다. 실험 농가의 균상면적은 $88m^2$, 균상형태는 2열 5단, 냉동기는 5마력, 단열은 샌드위치 판넬 100T, 가습기는 초음파 가습기 2대, 난방은 12KW를 사용하였고, 5,000병을 입병하여 재배하고 있었다. 느타리버섯재배농가에서 생육환경 데이터를 수집하기 위하여 설치한 환경센서부로부터 버섯의 생육에 직접적으로 영향을 미치는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 조도 등을 수집 분석하였다. 수집한 온도자료를 분석한 결과, 균 긁기한 후 입상시 온도는 $22^{\circ}C$에서 시작하여 버섯이 발생되어 병을 뒤집기를 할때까지 거의 $25^{\circ}C$를 유지하고 자실체가 자라서 수확기에 가까워지면 $13^{\circ}C$에서 $15^{\circ}C$를 유지하면서 버섯을 수확하였다. 습도자료를 분석한 결과, 습도는 입상에서 생육전 과정동안 거의 100%를 유지하였다. 이산화탄소농도 자료를 분석한 결과, 입상후 3일까지는 서서히 증가하였으나, 그 이후 급격히 증가하여 거의 2,600 ppm 까지 증가하였고, 6일차부터는 환기를 통해 단계적으로 농도를 낮추어 수확기에는 1,000 ppm을 유지하였다. 조도 자료를 분석한 결과, 느타리버섯 입상후 초기에는 거의 빛을 주지 않았고 3~4일차에 17 lux의 빛을 조사하였으며, 그 이후 주기적으로 115~120 lux의 빛을 조사하면서 생육을 진행하였다. 농가에 재배하고 있는 '수한1호'의 자실체 특성은 갓 직경은 30.9 mm, 갓 두께는 4.5 mm이며, 대 두께는 11.0 mm, 대 길이는 76.0 mm였다. 대 경도는 0.8 g/mm, 갓 경도는 2.8 g/mm였고, 대와 갓의 L값은 79.9와 52.3이였다. 자실체 수량은 160.2 g/850 ml였고, 개체중은 12.8 g/10 unit였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we analyze the growth environment using smart farm technology in order to develop the optimal growth model for the precision cultivation of the bottle-grown oyster mushroom 'Suhan'. Experimental farmers used $88m^2$ of bed area, 2 rows and 5 columns of shelf shape, 5 hp refrigerator, 100T of sandwich panel for insulation, 2 ultrasonic humidifiers, 12 kW of heating, and 5,000 bottles for cultivation. Data on parameters such as temperature, humidity, carbon dioxide concentration, and illumination, which directly affect mushroom growth, were collected from the environmental sensor part installed at the oyster mushroom cultivator and analyzed. It was found that the initial temperature at the time of granulation was $22^{\circ}C$ after the scraping, and the mushroom was produced and maintained at about $25^{\circ}C$ until the bottle was flipped. On fruiting body formation, mushrooms were harvested while maintaining the temperature between $13^{\circ}C$ and $15^{\circ}C$. Humidity was approximately 100% throughout the growth stage. Carbon dioxide concentration gradually increased until 3 days after the beginning of cultivation, and then increased rapidly to approximately 2,600 ppm. From the 6th day, $CO_2$ concentration was gradually decreased through ventilation and maintained at 1,000 ppm during the harvest. Light was not provided at the initial stage of oyster mushroom cultivation. On the $3^{rd}$ and $4^{th}$ day, mushrooms were irradiated by 17 lux light. Subsequently, the light intensity was increased to 115-120 lux as the growth progressed. Fruiting body characteristics of 'Suhan' cultivated in a farmhouse were as follows: Pileus diameter was 30.9 mm and thickness was 4.5 mm; stipe thickness was 11.0 mm and length was 76.0 mm; stipe and pileus hardness was 0.8 g/mm and 2.8 g/mm, respectively; L values of the stipe and pileus were 79.9 and 52.3, respectively. The fruiting body yield was 160.2 g/850 ml, and the individual weight was 12.8 g/10 unit.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Smart farm device installed at oyster mushroom 'Suhan No. 1' cultivator.
표 Table 1. Status on collection device of environmental data for bottle-grown oyster mushroom
그림 Fig. 2. Growth pattern(upper) and post-harvest precooling(down) of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’.
표 Table 2. Current status of cultivation facilities of oyster mushroom cultivator
표 Table 3. Practical cultivation environmental conditions of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’
그림 Fig. 3. Fruit body of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’grown on farmhouse
그림 Fig. 4. Cultivation environment data of the whole growing process of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’
표 Table 4. Fruit body characteristics of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’
그림 Fig. 5. Temperature data of the growing process of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’
그림 Fig. 6. Humidity data of the growing process of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’
그림 Fig. 7. CO₂ data of the growing process of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’
그림 Fig. 8. Illuminance data of the growing process of Pleurotus ostreatus ‘Suhan No. 1’

AI 본문요약
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문제 정의

느타리버섯 재배에서 재배사의 온도, 습도, 이산화탄소 농도 및 조도는 버섯의 생육 및 품질을 위해 필수적인 요소이다. 따라서 느타리 재배사의 구조 및 관행재배를 위한 생육환경을 조사하였다.
본 연구는 병 재배 느타리버섯 정밀재배를 위한 최적생육모델 개발을 위하여 느타리 ‘수한1호’ 농가를 대상으로 스마트팜 기술을 적용하여 생육환경을 분석한 결과를 보고하고자 한다.
본 연구는 병 재배 느타리버섯 정밀재배를 위한 최적생육모델 개발을 위하여 느타리‘수한1호’농가를 대상으로 스마트팜 기술을 적용하여 생육환경을 분석한 결과를 보고하고자 한다.

제안 방법

5^oC를 유지하였다. 가습과 광 그리고 환기는 on-off로 조절하였으며, 가습의 경우 1일차에 10분(on)-5분(off),2일부터 4일차까지는 5분-5분, 5일차에는 5분-10분, 6일차에는 5분-5분, 수확기인 7일에는 오전 5분-10분, 오후에는 10분-5분 그리고 8일차에는 15분-20분으로 가습하였다. 광은 1일부터 3일차까지는 아주 약한 광을 주고 4일부터 6일차까지는 20분-60분, 7일차에는 오전 20분-40분, 오후에는 40분-20분 그리고 8일차에는 20분-60분의 광처리를 하였다.
가습과 광 그리고 환기는 on-off로 조절하였으며, 가습의 경우 1일차에 10분(on)-5분(off),2일부터 4일차까지는 5분-5분, 5일차에는 5분-10분, 6일차에는 5분-5분, 수확기인 7일에는 오전 5분-10분, 오후에는 10분-5분 그리고 8일차에는 15분-20분으로 가습하였다. 광은 1일부터 3일차까지는 아주 약한 광을 주고 4일부터 6일차까지는 20분-60분, 7일차에는 오전 20분-40분, 오후에는 40분-20분 그리고 8일차에는 20분-60분의 광처리를 하였다. 환기는 1일부터 5일까지는 환기를 주지 않았고, 6일에는 5분-30분, 7일에는 5분-5분, 8일에는 5분10분의 환기를 주었다 (Table 3, Fig.
느타리 생육환경 자료를 수집하기 위하여 재배사에 배지를 입상한 후부터 수확할 때까지의 환경을 매분 간격으로 측정할 수 있는 생육환경 데이터 수집 장치를 사용하여 기록을 하였다(Table 1). 느타리 생육환경 데이터를 수집하는 장치는 환경센서 수집부, 영상장치부 및 시설제어부로 구성하였다.
일반적으로 표준영농교본(RDA, 2010)에는 청색광이 가장 좋고, 광 8시간과 암16시간이, 광량은 12~200lux가 적당하다고 하였다. 느타리버섯 입상후 초기에는 거의 빛을 주지 않았고 3~4일차에 17lux의 빛을 조사하였고, 그 이후 주기적으로 115~120lux의 빛을 조사하면서 생육을 진행하였다 (Fig. 8). 일반적으로 농가에서는 자실체 발생후부터 형광등이나 LED를 이용하여 지속적으로 일정한 광량을 조사하면서 재배를 하고 있지만 본 농가의 자료에서는 생육시기마다 빛의 양을 조절하면서 고품질의 버섯을 생산하고 있다.
실험 농가의 균상면적은 88 m², 균상형태는 2열 5단, 냉동기는 5마력, 단열은 샌드위치 판넬100T, 가습기는 초음파 가습기 2대, 난방은 12KW를 사용하였고, 5,000병을 입병하여 재배하고 있었다. 느타리버섯재배농가에서 생육환경 데이터를 수집하기 위하여 설치한 환경센서부로부터 버섯의 생육에 직접적으로 영향을 미치는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 조도 등을 수집 분석하였다. 수집한 온도자료를 분석한 결과, 균 긁기한 후 입상시 온도는 22^oC에서 시작하여 버섯이 발생되어 병을 뒤집기를 할때까지 거의 25^oC를 유지하고 자실체가 자라서 수확기에 가까워지면 13^oC에서 15^oC를 유지하면서 버섯을 수확하였다.
7). 이산화탄소농도는 재배과정에서 대의 길이와 밀접한 관련이 있으므로 초기에는 대의 길이를 길게 하기 위하여 거의 환기를 하지 않았고, 다음단계로 갓을 일정한 크기로 조절하기 위하여 환기를 실시하여 전체적으로 고품질의 버섯을 생산하는 기술을 적용하였다. 따라서 수집한 자료를 분석하여 생육모델에 적용하면 보다 정확하게 이산화탄소 농도를 조절할 수 있어 안전하게 고품질의 버섯을 생산할 수 있을 것으로 생각된다.
생육조사는 수량, 유효경수, 갓직경 등 자실체의 형태적 특성 등은 농촌진흥청 표준조사법(2003)에 준하여 실시하였다. 자실체의 표면색은 색차계(Minolta CR-200)로 측정하여 L, a, b값으로 나타내었으며, 경도는 Affri Analyser(IT/MRS-FRU, Italy)를 이용하여 측정하였다.
이산화탄소농도자료를 분석한 결과, 입상후 3일까지는 서서히 증가하였으나, 그 이후 급격히 증가하여 거의 2,600 ppm 까지 증가하였고, 6일차부터는 환기를 통해 단계적으로 농도를 낮추어 수확기에는 1,000 ppm을 유지하였다. 조도 자료를 분석한 결과, 느타리버섯 입상후 초기에는 거의 빛을 주지 않았고 3~4일차에 17 lux의 빛을 조사하였으며, 그 이후 주기적으로 115~120 lux의 빛을 조사하면서 생육을 진행하였다. 농가에 재배하고 있는 ‘수한1호’의 자실체 특성은 갓 직경은 30.
광은 1일부터 3일차까지는 아주 약한 광을 주고 4일부터 6일차까지는 20분-60분, 7일차에는 오전 20분-40분, 오후에는 40분-20분 그리고 8일차에는 20분-60분의 광처리를 하였다. 환기는 1일부터 5일까지는 환기를 주지 않았고, 6일에는 5분-30분, 7일에는 5분-5분, 8일에는 5분10분의 환기를 주었다 (Table 3, Fig. 2).

대상 데이터

느타리 생육환경 자료를 수집하기 위하여 재배사에 배지를 입상한 후부터 수확할 때까지의 환경을 매분 간격으로 측정할 수 있는 생육환경 데이터 수집 장치를 사용하여 기록을 하였다(Table 1). 느타리 생육환경 데이터를 수집하는 장치는 환경센서 수집부, 영상장치부 및 시설제어부로 구성하였다. 환경센서부는 버섯의 생육에 가장 직접적으로 영향을 미치는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 조도를 수집하는 센서로 구성되어 있고, 센서로부터 측정된 환경데이터를 서버로 저장 및 공유하기 위하여 아날로그데이터를 디지털로 변환하여 저장 및 전송하는 데이터로거 및 환경전송기로 구성되었다.
본 실험에서는 병재배 느타리버섯의 재배사 구조 및 생육환경을 조사하기 위하여 경기도 양평의 느타리‘수한1호’재배 농가를 선정하여 실험을 하였다.
선정된 농가는 25년 이상 느타리버섯을 재배하고 있으며, 국내 ‘수한1호’ 재배농가 중 가장 재배를 잘 하는 농가중의 하나이며, 가락동 농수산물 시장에 출하하여 높은 가격을 수취하는 농가이다.
실험 농가는 느타리 ‘수한1호’을 병재배하는 농가로 재배사 규모는 균상면적이 88 m2, 균상형태는 2열 5단, 냉동기는 5마력, 단열은 샌드위치 판넬 100T, 가습기는 초음파 가습기 2대, 난방은 12KW를 사용하였고, 5,000병을 입병하여 재배하고 있었다 (Table 2).
본 연구는 병 재배 느타리버섯 정밀재배를 위한 최적생육모델 개발을 위하여 느타리 ‘수한1호’ 농가를 대상으로 스마트팜 기술을 적용하여 생육환경을 분석한 결과를 보고하고자 한다. 실험 농가의 균상면적은 88 m², 균상형태는 2열 5단, 냉동기는 5마력, 단열은 샌드위치 판넬100T, 가습기는 초음파 가습기 2대, 난방은 12KW를 사용하였고, 5,000병을 입병하여 재배하고 있었다. 느타리버섯재배농가에서 생육환경 데이터를 수집하기 위하여 설치한 환경센서부로부터 버섯의 생육에 직접적으로 영향을 미치는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 조도 등을 수집 분석하였다.
재배시험은 경기도 양평의 느타리‘수한1호’재배 농가에서 수행하였다.

이론/모형

배양이 완료된 배지는 균긁기를 한 후 생육실로 옮겨 발이 및 자실체 발생을 유도하였다. 생육조사는 수량, 유효경수, 갓직경 등 자실체의 형태적 특성 등은 농촌진흥청 표준조사법(2003)에 준하여 실시하였다. 자실체의 표면색은 색차계(Minolta CR-200)로 측정하여 L, a, b값으로 나타내었으며, 경도는 Affri Analyser(IT/MRS-FRU, Italy)를 이용하여 측정하였다.

성능/효과

일반적으로 표준영농교본(RDA, 2010)에 있는 느타리버섯의 재배습도와 초기에는 비슷하였으나, 후기에는 차이를 보였다. 균 긁기 한 후 입상시 습도는 거의 100%에 가까웠고, 버섯 발생 및 생육과정 중에도 습도는 거의 100%를 유지하였다. 실제도 농가에서는 가습을 on-off로 조절하고 있었지만 습도센서로 수집한 결과는 전과정이 거의 100%의 습도를 유지하였다 (Fig.
느타리버섯재배농가에서 생육환경 데이터를 수집하기 위하여 설치한 환경센서부로부터 버섯의 생육에 직접적으로 영향을 미치는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 조도 등을 수집 분석하였다. 수집한 온도자료를 분석한 결과, 균 긁기한 후 입상시 온도는 22^oC에서 시작하여 버섯이 발생되어 병을 뒤집기를 할때까지 거의 25^oC를 유지하고 자실체가 자라서 수확기에 가까워지면 13^oC에서 15^oC를 유지하면서 버섯을 수확하였다. 습도자료를 분석한 결과, 습도는 입상에서 생육전 과정동안 거의 100%를 유지하였다.
수집한 온도자료를 분석한 결과, 균 긁기한 후 입상시 온도는 22^oC에서 시작하여 버섯이 발생되어 병을 뒤집기를 할때까지 거의 25^oC를 유지하고 자실체가 자라서 수확기에 가까워지면 13^oC에서 15^oC를 유지하면서 버섯을 수확하였다. 습도자료를 분석한 결과, 습도는 입상에서 생육전 과정동안 거의 100%를 유지하였다. 이산화탄소농도자료를 분석한 결과, 입상후 3일까지는 서서히 증가하였으나, 그 이후 급격히 증가하여 거의 2,600 ppm 까지 증가하였고, 6일차부터는 환기를 통해 단계적으로 농도를 낮추어 수확기에는 1,000 ppm을 유지하였다.
습도자료를 분석한 결과, 습도는 입상에서 생육전 과정동안 거의 100%를 유지하였다. 이산화탄소농도자료를 분석한 결과, 입상후 3일까지는 서서히 증가하였으나, 그 이후 급격히 증가하여 거의 2,600 ppm 까지 증가하였고, 6일차부터는 환기를 통해 단계적으로 농도를 낮추어 수확기에는 1,000 ppm을 유지하였다. 조도 자료를 분석한 결과, 느타리버섯 입상후 초기에는 거의 빛을 주지 않았고 3~4일차에 17 lux의 빛을 조사하였으며, 그 이후 주기적으로 115~120 lux의 빛을 조사하면서 생육을 진행하였다.

후속연구

일반적으로 농가에서는 자실체 발생후부터 형광등이나 LED를 이용하여 지속적으로 일정한 광량을 조사하면서 재배를 하고 있지만 본 농가의 자료에서는 생육시기마다 빛의 양을 조절하면서 고품질의 버섯을 생산하고 있다. 따라서 수집한 자료를 분석하여 생육모델에 적용하면 보다 정확하게 광량을 조절할 수 있어 고품질의 버섯을 생산할 수 있을 것으로 생각된다.
5). 따라서 수집한 자료를 분석하여 생육모델에 적용하면 보다 정확하게 온도 조절을 통하여 고품질의 버섯을 생산할 수 있을 것으로 생각된다.
이산화탄소농도는 재배과정에서 대의 길이와 밀접한 관련이 있으므로 초기에는 대의 길이를 길게 하기 위하여 거의 환기를 하지 않았고, 다음단계로 갓을 일정한 크기로 조절하기 위하여 환기를 실시하여 전체적으로 고품질의 버섯을 생산하는 기술을 적용하였다. 따라서 수집한 자료를 분석하여 생육모델에 적용하면 보다 정확하게 이산화탄소 농도를 조절할 수 있어 안전하게 고품질의 버섯을 생산할 수 있을 것으로 생각된다.
, 2015). 이와 같이 버섯 재배에서 환경요인은 매우 중요한 요소이며, IT기술을 이용해서 효율적으로 최적의 버섯 재배환경을 설정하여 누구나 쉽게 조작할 수 있다면 노동력을 감소시키는 동시에 버섯의 품질을 향상시키고 생산량을 증가시키는데 중요한 역할을 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스마트팜은 어떤 장점이 있는가?	따라서 농업 노동력을 줄이고 농작물 생육환경을 스마트하게 유지하여 농작물의 품질을 향상시키고 생산량을 증가시키기 위하여IoT융합기술의 연구가 활발히 진행되고 있다. 스마트팜이란 ICT, IoT 기술을 이용하여 작물을 정식부터 수확까지시설내의 온도, 습도, CO2, 일사량, 지온 등 생육환경 정보와 작물의 초장, 엽면적, 수량, 당도 등 생육특성 정보를 데이터베이스화 및 분석을 통하여 작물 최적 생육관리모델을 설정하여 작물의 수량과 품질을 향상시키는 동시에 에너지, 노동력, 경영비 등을 절감하고 편리한 영농을할 수 있는 농업경영 모드를 말한다(Carlos et al., 2001;Choi, 2000; Kim, 2002; Kong et al.
	‘수한1호’의 자실체 특성은 무엇인가?	조도 자료를분석한 결과, 느타리버섯 입상후 초기에는 거의 빛을 주지 않았고 3~4일차에 17 lux의 빛을 조사하였으며, 그 이후 주기적으로 115~120 lux의 빛을 조사하면서 생육을 진행하였다. 농가에 재배하고 있는 ‘수한1호’의 자실체 특성은 갓 직경은 30.9 mm, 갓 두께는 4.5 mm이며, 대 두께는11.0 mm, 대 길이는 76.0 mm였다. 대 경도는 0.8 g/mm, 갓경도는 2.8 g/mm였고, 대와 갓의 L값은 79.9와 52.3이였다. 자실체 수량은 160.2 g/850 ml였고, 개체중은 12.8 g/10 unit였다.
	환경을 인위적으로 조절할 수 있는 버섯 재배사 환경제어장치가 구축되어야 하는 이유는?	, 2016). 버섯 재배사는 외부의 기상과 독립적으로 내부의 환경을 유지할 수 있으며 버섯재배를 자연조건에 의존하지 않는 능동적 생산으로 전환하여 원하는 시기에 원하는 품질의 버섯을 생산할 수 있다. 이를 위해서는버섯의 생육과 품질에 절대적인 영향을 미치는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 광 등의 환경을 인위적으로 조절 할수 있는 버섯 재배사 환경제어장치가 구축되어야 한다.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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