초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과
<재배생산 관리 분야>
제 1 절 파프리카
1. 파프리카 고품질 묘 생산 기반기술 개발
본 연구를 통해 현재 농가에서 이루어지는 파프리카 육묘의 현황을 조사한 결과 육묘 전용 시설은 없고 대부분 재배온실을 이용한 자가육묘가 이루어진다는 것을 알게 되었다. 또한 조사 결과 여름작기(저온기 육묘)시 저온을 극복하기 위한 난방비 부담이나 발아 불균일, 겨울작기(고온기 육묘)시 고온에 의한 도장과 같은 애로사항이 나타났다. 체계적인 육묘 생산 기반기술을 마련하고자 먼저 수경육묘 양액 공급방법 및 공

Ⅳ. 연구개발 결과
<재배생산 관리 분야>
제 1 절 파프리카
1. 파프리카 고품질 묘 생산 기반기술 개발
본 연구를 통해 현재 농가에서 이루어지는 파프리카 육묘의 현황을 조사한 결과 육묘 전용 시설은 없고 대부분 재배온실을 이용한 자가육묘가 이루어진다는 것을 알게 되었다. 또한 조사 결과 여름작기(저온기 육묘)시 저온을 극복하기 위한 난방비 부담이나 발아 불균일, 겨울작기(고온기 육묘)시 고온에 의한 도장과 같은 애로사항이 나타났다. 체계적인 육묘 생산 기반기술을 마련하고자 먼저 수경육묘 양액 공급방법 및 공급농도를 구명하는 실험을 수행하였다. 육묘블럭무게 기준 양액 공급시 370g 처리에서 실험 대상인 파프리카 품종들 모두 생육이 좋게 나타났고 농도의 경우 품종간의 차이가 나타났다. 파프리카 수경 육묘 이식적기 및 정식 묘령을 구명하고자 실험을 실시하였다. 본엽 4매 출현시 이식한 묘에서 생육이 좋게 나타났고, 본엽이 10매일 때 정식한 처리구에서 비교적 좋은 생육이 나타났다. 고온기 파프리카 수경육묘 이식적기 및 정식 묘령을 구명하는 실험에서는 본엽 2매 출현시 이식한 묘에서 묘소질이 좋게 나타났고, 본엽 10매일 때 정식한 처리구에서 첫 수확 수량이 높게 나타났다
2. 파프리카 자가 영양진단 기기선발 및 매뉴얼 제작
파프리카를 대상으로 영양진단의 표준방법인 엽분석을 수행하고 이와 동시에 간이진단기인 Test strip, Cardy meter, Chlorophyll meter, Colorimeter를 이용한 간이진단도 수행한 후 이들 결과 간의 상관관계를 분석하였다. 이를 통해 파프리카의 영양진단을 위한 간이 진단기기를 선발하고, 간이영양진단기기 사용에 필요한 매뉴얼을 작성하였다. 또한 파프리카의 다량․미량 원소 중 주요 원소를 대상으로 영양 결핍․과다 증상을 조사하여 파프리카 영양 결핍․과다 증상 자가진단 매뉴얼 개발을 하였다.
3. 파프리카 생산 증진을 위한 현장 실증 기술개발
3.1. 파프리카 건전묘 생산을 위한 주야간 온도
본 연구는 고부가가치 작물인 파프리카를 대상으로 정식 후 초기 생육에 대한 주야간온도차(DIF)의 영향을 알아보고자 수행하였다. DIF는 -6 (20℃-26℃),　0 (23℃-23℃), 3 (24.5℃-21.5℃) 및 6(26℃-20℃)으로 처리하였다. 정식 후 10주 동안 DIF 3과 DIF 6 처리에서 DIF -6과 DIF 0 처리보다 생장 속도가 빨라 초장이 더 길었다. 주당 엽면적은 DIF 3 처리에서 꾸준히 증가하여 정식 10주후에는 가장 넓었다. 주당 생체중은 DIF -6 처리에서 다른 처리들에서의 74-77% 수준으로 가장 낮았다. 건물중과 건물률은 DIF 0과 DIF 3 처리에서 DIF -6과 DIF 6 처리보다 높은 경향이었는데, 특히 DIF 6 처리에서는 정식 8주 후부터 건물률이 급격히 감소하는 경향을 나타냈다. 정식 후 잎으로의 건물분배율은 DIF 0과 DIF 3 처리에서는 정식 6주 이후 10주째까지 지속적으로 상승한 반면 DIF-6과 DIF 6 처리에서는 정식 8주 이후에 급격히 감소하였다. 그리고 정식 후 10주 동안 모든 처리에서 잎으로의 건물분배율이 줄기보다 높았고, DIF가 높은 수준일수록 잎으로의 건물분배율은 낮아지고 줄기로의 건물분배율이 높아지는 경향이었다. 따라서 파프리카 재배 시 정식 후 초기에 주간온도와 야간온도 차이를 너무 크게 관리하면 생육이 저하되는데, 특히 주간보다 야간 온도를 높게 관리할 때에 더욱 심해지는 것으로 나타났다.
3.2. 고온다습기 지상부 공기 강제 순환을 통한 꼭지 무름과 경감 효과구명
파프리카 재배 농가를 대상으로 하여 에어닥트 시설에 따른 습도 제어 및 꼭지무름과 경감 효과를 살펴보았다. 고온다습기로 들어서면서 온실 내 주간 습도가 크게 증가하고 수확량이 감소하는 경향이 었다. 설문조사에서 꼭지무름과 발생률은 벤로형 + 에어닥트 온실에서 1% 이하, 벤로형 온실에서 2% 이하, 구형 온실에서 2-10%, 비닐 + 에어닥트 온실에서 1% 이하로 최신 또는 에어닥트 시설이 있는 온실에서 낮은 경향이었다. 현장 조사에서 에어닥트 시설 유무에 따라 꼭지무름과 발생률은 벤로형에서는 관계없이 전혀 나타나지 않았고, 구형 온실에서는 큰 차이를 나타내었다. 그리고 비닐온실에서는 에어닥트 시설 온실에서 전혀 나타나지 않았다. 온실 내 높이에 따라 에어닥트 시설은 온도 및 습도를 제어하는 데 효과가 뚜렷하였지만 높이 1.5m 이상 시 습도에서는 효과를 나타내지 않았다. 또한 고온다습기에 에어닥트 시설에 따라 영양 및 생식 생장 관리의 효율성이 높아졌다. 따라서 에어닥트 시설은 온습도 제어에는 뚜렷한 효과가 있으나, 그 용량과 활용 기법에 따라 효과의 차이가 나타날 것으로 생각된다.
3.3. 약광기 인공 광원 보광에 따른 생산량 증대 효과 구명
본 연구는 약광기 파프리카의 안정적 생산을 위한 자료를 마련하고자 파프리카의 생육 및 생산성에 대한 고압나트륨(high pressure sodium, HPS) 및 Lighting Emitting Plasma(LEP) 램프의 보광처리 효과를 알아보고자 수행하였다. 두 광원 램프로부터 수직으로 떨어진 거리가 증가함에 따라 광량자속밀도(PPFD)는 감소하였다. 동일 거리별 PPFD는 LEP 램프에서 HPS 램프보다 2배 정도 높았지만, 거리 증가에 따른 감소율은 HPS 램프에 비해 LEP 램프에서 상당히 높았다. 수직 거리 100cm 지점에서 횡으로의 거리에 따른 두 광원 간 PPFD 차이는 수직 거리에 따른 차이보다 적었다. 1월 동안 보광 처리에 따른 식물체 정단부의 PPFD 측정 결과, 무처리구에 비해 HPS 보광 처리구에서는 137%, LEP 보광 처리구에서는 315%로 보광에 따른 유효 광량은 뚜렷하게 증가하였다. 식물체 정단부의 온도는 큰 차이를 보이지 않았지만, 엽온도는 HPS 보광 처리구에서 다소 높은 경향이었다. 보광 처리 후 20주째 파프리카 생육을 조사한 결과, 초장은 무처리구보다 HPS와 LEP 보광 처리구에서 길었지만, 경경, 마디수, 착화수를 증가시키는 데에는 효과가 나타나지 않았다. 엽장과 엽폭은 LEP 처리구에서 가장 길었고, 엽형지수는 HPS 보광 처리구에서 가장 높았다. 엽록소 함량은 차이를 나타내지 않았지만, 광합성률은 LEP 보광 처리구에서 가장 높았다. 수확과실의 무게는 무처리구에 비해 보광처리구들에서 무거웠고, LEP 보광 처리는 과장과 과고를 증가시키는 데에 효과를 나타내었다. 3회에 걸쳐 수확된 과실수는 HPS 보광 처리구나 무처리구에 비해 LEP 보광 처리구에서 많았다. 따라서 약광기 파프리카의 생육 및 생산성을 증대시키는 데에는 LEP 광원을 이용한 보광 효과가 인정되나, 차후 현장에 적합한 LEP 광원의 활용 방법에 대한 연구가 필요하다.
4. 파프리카 안정 생산을 위한 순환식 수경재배 기술개발
4.1. 농가 보급형 과채류 순환식 수경재배 모듈의 개발 및 운용기술 안정화
본 연구를 통해 배액의 변화가 다양하더라도 유동적으로 배액의 혼합비를 조정하는 자동화 알고리즘을 개발하였으며, 이러한 알고리즘이 안정적으로 구현되도록 제반 하드웨어를 구성하였다. 농가에서 기존에 사용하던 관수 방식은 순환식 수경재배의 혼합과정과 충돌하지 않도록 하여 사용자의 시스템 운용 편의성을 더할 수 있도록 알고리즘을 설계하였다. 재사용 양액의 살균 기술은 UV 시스템을 적용하였으며 이에 따른 Fe-EDTA의 광산화로 인한 손실을 보상하기 위해 Fe-EDTA의 독립적인 양액 탱크 및 제어체계를 구축하였다. 상업 농가 수준에서의 운용 안정성을 확보하기 위해 1차적으로 실험적인 규모의 모듈을 개발하여 기초 테스트를 거친 뒤, 보완 및 개선점을 확보하고 이를 바탕으로 농가 보급형 순환식 수경재배 모듈을 개발하고 상업 농가(화성 21, 경기도 화성)에서 실증 실험을 수행하여 순환식 수경재배 시스템의 운영 안정성을 향상시켰다.
4.2. 배액의 전량 재사용이 가능한 안정적인 과채류 순환식 수경재배 기술개발
EC 측정을 기반으로 하는 순환식 수경재배 시스템은 배액 내 양분의 농도를 실시간으로 측정할 수 없기 때문에 주기적인 분석을 통한 양분 간의 균형 교정을 필요로 한다. 분석 주기는 짧아질수록 양분 간의 균형제어에 유리하다. 하지만 동시에 사용자가 시스템을 운용하는데 인적 · 물적인 부담이 증가하게 된다. 따라서 EC 기반 순환식 수경재배 시스템에서는 양분 간의 균형 변화와 이에 따른 작물의 생육에 미치는 영향을 고려하여, 식물 재배에 영향을 최소화하면서 분석주기는 최대한 연장할 수 있는 기술이 필요하며, 이를 위해 파프리카를 공시작물로 하고 재사용 양액의 교체주기를 처리로, 그에 따른 생육을 비교하여 적정 교체주기를 탐색하였다. 양액의 재사용에 따른 생육 저해 효과는 8주 주기 이후의 처리에서 유의적인 수준에서 관찰되었다. 따라서 그 보다 한 수준 낮은 4주 간격의 주기가 비순환식 수경재배에 비해서 비교적 안정적으로 양분 균형의 제어가 가능함을 확인하였다. 또한 재사용 양액의 분석주기를 더 연장할 수 있는 방법을 모색하기 위해 식물의 생육단계를 고려한 유동적인 분석주기를 적용하기 위한 실험을 수행하고, 이를 통해 생육 단계를 고려하여 분석시기를 배치 할 경우 재배 기간 내 분석 횟수를 대폭 줄일 수 있는 가능성을 제시하였다.
4.3. 순환식 과채류 수경재배 모듈 관리 기술의 매뉴얼화
순환식 수경재배 매뉴얼은 기술 보급 장벽의 극소화를 통한 기술 확산을 목적으로 제작하였으며, 순환식 수경재배 시스템의 개요와 적용 방법, 살균, 재사용 양액의 관리 방법 등으로 구성되어 있다. 매뉴얼의 제작과 더불어, 순환식 수경재배 시스템의 적용에 따르는 온실 내 미세환경의 변화 및 그 효과를 조사하였다. 이를 통해 순환식 수경재배 시스템을 적용할 경우 온실 내의 미세환경 조건이 변화하며, 온실 내 미생물의 개체수 감소의 효과로 나타남을 확인하였다. 순환식 수경재배 시스템의 적용 시 기대되는 기존의 경제적, 환경적(외부) 효과에 더해서 온실 내부의 위생성 향상의 효과를 제시 할 수 있었다.
제 2 절 딸기
1. 딸기 고품질 묘 생산 기반기술 개발
본 연구를 통해 현재 농가에서 이루어지는 딸기 육묘의 현황을 조사한 결과 노지에서 비가림 시설로 바뀌어 가는 추세이며 자가육묘에서 묘를 구입하는 추세로 바뀌고 있다는 것을 알게 되었다. 또한 조사 결과 초촉성재배가 점차 증가추세에 있는데 수요에 맞는 고품질묘 공급의 필요성이 제기되었다. 노지 육묘시 탄저병 발병이 빈번히 발생하는 것과 같은 애로사항도 나타났다. 체계적인 육묘 생산 기반기술을 마련하고자 먼저 평난지와 고랭지 환경을 이용한 우량묘 생산환경 실험을 수행했을 때 평난지보다 고랭지에서 묘소질 및 근중이 우수하게 나타났다. 고랭지 환경을 이용한 딸기 화아분화 촉진방법을 구명하는 실험을 실시했을 때 30일간 저온단일 처리결과 모든 품종에서 양호한 반응을 보였고 더불어 ‘설향’ 품종에서 평균개화소요일수가 가장 짧아 초촉성재배 품종으로 적합한 것으로 나타났다. 딸기 우량묘 생산기술을 개발하고자 ‘알비온’, ‘설향’ 등 여러 가지 품종을 고랭지와 평난지 환경에서 노지훈증, 토경육묘, 비가림 톱밥 육묘등 다양한 육묘방법으로 실험하였을때 평난지보다 고랭지에서 노지훈증과 공중육묘를 생산한 묘의 생육이 우수한 결과가 나타났다.
2. 국내 신품종 딸기의 수출을 위한 재배관리 매뉴얼 개발
딸기의 모주는 저온기의 휴면기간 동안 충분한 저온을 거치도록 한 후 정식 전 2주일간 보온을 한 후에 정식하는 것이 런너와 자묘 발생을 촉진한다. 딸기의 모주 정식 후에는 EC 0.5dS·m⁻¹ 전후의 낮은 농도의 비료를 공급하면서 충분한 수분을 공급하는 것이 런너 및 자묘발생을 촉진한다. ‘매향’ 딸기는 런너 절단 후에는 EC 0.6dS·m⁻¹ 전후의 비료를 공급하면서 30일, 그 후에는 20일 정도 물만을 공급하여 질소농도를 낮추어 육묘하는 것이 탄저병의 발생을 낮추고, 크라운 직경 10mm 이상의 우량묘를 만들 수 있으며, 화아분화를 촉진하며 정식 후에도 생육이 좋아 정화방의 수량 및 품질이 좋아진다. ‘매향’ 딸기는 정식 후 일주일 간은 충분한 관수를 하여야 뿌리의 발달을 촉진할 수 있으며, EC 0.6-0.8dS·m⁻¹ 로 관리하는 것이 생육과 수량 및 과실의 품질을 양호하게 할 수 있다. ‘매향’ 딸기의 수경재배에서는 저온기의 배양액 관리는 EC 0.8-1.0dS·m⁻¹ 의 농도로 관리하는 것이 고농도의 배양액 관리보다 품질 및 수량이 월등하게 양호하였으며 특히, 저온기에 현저한 차이를 나타내었다. ‘대왕’ 딸기는 초세가 좋고 비료농도 및 온도에 둔감하여 재배가 쉬우며, 과실의 당도가 높고 맛이 좋으며 특히 과실의 경도가 높아 새로운 수출품종으로서의 가능성을 확인할 수 있었다. ‘매향’ 및 ‘대왕’딸기의 묘를 13℃의 냉장고에서 2주일 전후로 저온암흑처리함으로써 화아분화를 촉진하고 개화를 앞당겨서 조기에 수확할 수 있는 기술을 개발하였다.
3. 딸기 자가 영양진단 기기선발 및 매뉴얼 제작
주요 수출 과채류 중 하나인 딸기를 대상으로 영양진단의 표준방법인 엽분석을 수행하고 이와 동시에 간이진단기인 Test strip, Cardy meter, Chlorophyll meter, Colorimeter를 이용한 간이진단도 수행한 후 이들 결과 간의 상관관계를 분석하였다. 이를 통해 딸기의 영양진단을 위한 간이 진단기기를 선발하고, 간이 영양진단기기 사용에 필요한 매뉴얼을 작성하였다. 또한, 딸기의 다량․미량 원소 중 주요 원소를 대상으로 영양 결핍․과다 증상을 조사하여 딸기 영양 결핍․과다 증상 자가진단 매뉴얼을 제작하였다.
4. 수출딸기 관비재배를 위한 효율적인 양수분 관리
수출딸기 농가의 양․수분 관리 실태를 파악하기 위하여 경남 진주시 수곡면 덕천 영농협동조합에 소속된 44개의 딸기 농가를 대상으로 설문조사를 진행하고 각 농가의 토양 및 농업용수 분석을 실시하였다. 그리고 효율적인 수분 관리 방법을 알아보기 위해 칼럼을 제작하여 관수 주기와 시간을 달리한 후 수분상 모델링 및 토양수분 함량 변화 모니터링을 시행하였다. 또한, 과학적인 관수를 위해 토양수분센서로 관수를 제어하는 시스템을 농가에 설치하여 실증실험을 진행한 후 농민들이 새로운 재배방법을 쉽게 이해할 수 있도록 매뉴얼을 제작하였다.
수출딸기 농가의 재배 관리 실태를 파악한 결과 대부분 농가의 토양 내 양분이 적정범위를 초과하였다. 하지만 농민들은 본인이 해오던 방식대로 양분을 관리하고 있기 때문에 토양 내 염류집적 및 주변 환경오염을 방지하기 위해서는 토양검정을 통한 정밀시비가 필요한 것으로 나타났다. 토양의 수분관리 방법도 농가마다 다양하게 관리하고 있어 과학적인 기준이 필요하였다. 효율적인 토양 수분관리를 위한 간이실험의 장기간 모니터링 결과 주 1회 30분 관수가 수자원을 절약하면서도 토양 내적정 수분을 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 관수제어 시스템 농가실증 실험을 통해 수분센서를 이용한 관수제어는 딸기 생육 및 수확량에 영향을 미치지 않으면서도 수자원을 절약하고 과학적인 관수가 가능한 방법이므로 도입할 필요가 있는 것으로 나타났다.
제 3 절 시설관리
1. 과채류 생산 에너지 절감 및 고성능 온실구조 개발
1.1. 수출과채류 생산 에너지 절감 패키지 기술 개발
본 연구는 수출과채류 시설원예 재배농가의 에너지 절감을 위한 보온자재의 개발을 목표로 수행되었으며, 온실에 사용되어지는 단일 보온자재와 조합형 다겹보온자재에 대해 보온 특성을 조사하기 위하여 실험과 수치해석을 수행하였다. 실험해석의 경우, 실험모듈을 통해 내부 열원의 보온 효과를 조사하기 위해 내 외부의 온도는 K형 열전대와 데이터 획득장치로 측정하였고, 측정된 온도를 통해 보온자재의 보온특성을 구명하였다. 수치해석은 상용코드인 CFX-11을 이용하였고 다겹보온자재의 내부공기층은 고려하지 않고 해석하였으며 해석에서 필요한 다겹보온자재의 물성치인 열전도도는 과도 열선법에 의해 측정되는 QTM-500을 사용하였다. 실험 결과, 조합형 보온자재가 단겹 보온자재에 비해 약 45~55%까지 보온율이 높았고, 조합조건에 따라 보온 효과가 달라지기 때문에 보온성이 우수한 조합 조건을 얻을 수 있을 것으로 예상된다. 수치해석 결과와 실험 결과와의 보온율을 비교해 보면 수치해석의 결과가 실험 결과의 보온율에 비해 다소 저하하는 경향을 나타내었는데 이는 다겹보온자재 내부의 공기층을 무시하여 나타난 오차로서 보온자재 내부의 공기층을 고려하여 수행한 수치해석결과에서는 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
1.2. 과채류용 에너지 절감형 고생산성 온실구조 및 부재 개발
시설원예 선진국의 에너지 절약형 온실시스템을 조사한 결과, 국내 과채류 생산 온실에 적용할 수 있는 시스템은 이중공기층 플라스틱 연동온실로서 난방에너지 절감율이 30~50% 범위로 스페인, 캐나다 등에서 유리온실 대체 시스템으로 널리 보급되고 있는 것으로 조사되었다. 그리고 선진국의 온실시스템의 분석을 통하여 국내 과채류 온실의 개발방향을 정립하였다. 이러한 개발방향에 부합되는 과채류 온실을 개발하기 위하여 파프리카 등의 과채류 재배에 많이 이용되고 있는 1-2W형 자동화 비닐하우스와 벤로형 플라스틱 연동온실의 측고변화에 따른 구조안전성을 분석하였으며 기붕부재의 규격에 따라 시공가능한 온실높이를 제시하였다. 또한 온실의 지붕형상이 구조안전성과 온실내 광환경에 미치는 영향을 분석하여 단동, 연동온실에 적합한 지붕형상을 제시하였다. 상기 분석을 통하여 파프리카, 토마토 등의 과채류 재배에 적합한 연동플라스틱온실 2종과 딸기 재배에 적합한 단동온실 2종을 개발하여 딸기 주산지별 내재해형 규격을 만족하는 모델을 제시하였다.
1.3. 에너지 절감형 2중에어 플라스틱 온실용 필름 개발
국내 에너지 절감형 온실시스템에 적합한 피복재를 개발하기 위하여 기존 피복자재의 유형별(비가림형, 비가온형, 가온형) 특성을 파악하고 해외필름의 품질 수준과 국내의 장기성 코팅필름의 기술 한계 및 가능성을 검토하였다. 피복자재의 유적 경시변화를 관찰한 결과, 가온형 피복자재가 비가온형 피복자재에 비해 유적 지속력이 2배정도 높게 나타났으며, 코팅형 피복재가 첨가형 피복재에 비해 오랜 기간 동안 유적성을 유지하는 것으로 분석되었다. 그리고 국내 시설원예용 피복자재의 유형별 특성과 수입된 가온형 필름의 기능적 특성을 분석한 결과, 첨가형 필름의 경우 국내 첨가형 필름의 유적특성이 수입 필름보다 우수한 결과를 나타냈으나 국내 장기성 필름은 일본의 장기성 코팅필름에 비하여 광투과성, 유적 지속성과 물성 및 내구성 등 모든 부문에서 80% 정도의 수준인 것으로 나타났다. 이를 극복하기 위해서는 ‘친수성 나노입자로 코팅된 장기성 메탈로센 필름’ 개발이 가장 가능성 있는 대안 기술로 유적제 코팅의 기술 또한 폭이 좁은 포장용 필름에 국한되어 개발되어 온 관계로 10m 이상의 광폭필름에 친수성 입자를 코팅하는 생산시스템 역시 시급히 해결해야 할 과제인 것으로 판단된다.
2. 수출과채류 온실 종합환경관리 현장적용 기술 개발
2.1. 피복재별 온실 내부온도 및 지온변화
국내 플라스틱 온실에서 많이 사용되고 있는 PE 필름과 PO 필름의 성능을 분석한 결과, PE 필름보다 PO 필름이 투명도와 방적성(유적성)이 우수하였으며, 평균 6% 정도 투광성이 좋은 것으로 분석되었다. 그리고 PO 필름 피복온실의 지온이 PE 필름 피복온실의 지온보다 1.6℃ 정도 높게 나타나 보온성이 우수한 것으로 조사되었다. 딸기 재배용 온실처럼 이중 피복구조를 가지는 경우에도 외부피복재가 PO 필름(일본 코팅형)인 경우가 PE 필름인 경우에 비해 6% 또는 13% 정도 투광성이 좋은 것으로 나타나 딸기 재배용 온실의 외피복재로 PO 필름(일본 코팅형)이 좋을 것으로 판단되나 보온성 및 경제성 등을 고려하였을 때는 딸기 재배온실의 일중 외피복재는 두께 0.1mm PE필름(EVA 첨가량 3%)를 사용하는 것이 타당한 것으로 판단되었다.
2.2. 딸기재배 온실의 내부공기 순환팬 사용에 따른 환경조절 성능
온실 내부 공기순환팬을 내부온도가 5℃이하이면 작동을 중지시키면서 45분 작동, 15분 정지로 하우스내의 공기를 순환시켰을 때 딸기 주변온도는 주․야간 평균 1.8℃ 정도 상승하는 것으로 나타났으며, 순환팬을 설치한 온실의 내부습도는 순환팬을 설치하지 않은 온실 내부습도에 비해 평균 6%정도 낮게 유지되는 것으로 나타났다. 이러한 공기순환팬에 의한 온실내부 환경조절을 통하여 딸기의 품질 및 수량 변화를 측정한 결과, 당도증가 9.8%, 경도증가 24.7% 및 수량증가 11.3%의 효과가 있는 것으로 나타났다.
2.3. 딸기재배용 단동비닐하우스의 내부온도 변화
딸기를 재배하고 있는 대부분의 단동하우스는 수막에 의한 보온시설만 갖춘 무가온형 하우스이다. 이러한 수막온실은 보온력이 우수한 것으로 알려져 있으나, 지하수에 포함된 철 성분으로 인한 피복재 오염에 의한 광환경 불량 및 지하수 고갈 등의 문제로 인하여 사용에 제한을 받고 있는 실정이며, 외기온이 –10.0℃이하로 내려가면 온실 내부온도는 2℃로 떨어져 딸기의 야간 생육적온범위를 범위나게 된다. 따라서, 수막온실의 단점을 보완할 수 있는 방안을 모색하고자 수막시설 대신 이중다겹보온덮개 시설을 갖춘 온실에 있어서 무가온시 외기온 변화에 따른 온실 내부온도 변화를 분석한 결과, 외기온이 –6.8℃~17.7℃(평균 0.3℃)범위에서 변화할 때 온실 내부온도는 6.6℃~32.1℃(평균 13.6℃)범위에서 변화하여 수막시설대신 다겹보온덮개를 이용할 경우 보온효과가 약 3.8℃ 향상되는 것으로 나타났다. 하지만 다겹보온덮개의 초기설치비가 10,000원~12,000원/㎡ 소요되는 관계로 설치비의 경감을 위한 기술개발과 정책적 지원이 따라야 할 것으로 판단된다.
2.4. 파프리카 재배온실의 환경변화 분석
수출과채류 재배농가의 온실 환경관리 기술의 평준화를 위한 매뉴얼 작성을 위해 선도농가의 온실내부환경 계측자료를 분석하여 문제점과 수출과채류 재배농가의 환경조절 최적화를 위한 기초자료를 확보하고자 본 연구를 수행하였다. 파프리카 재배온실의 환경관리에서 24시간 평균온도가 증가할수록 생식생장으로 진행되며, 적정온도는 19.0℃~21.5℃ 범위이며, 주간 평균온도는 최대 25℃가 넘지 않게 관리하고 야간은 18℃이하가 되지 않도록 관리하여야 한다. 파프리카 재배 선도농가의 주․야간 평균온도와 24시간 평균온도의 일변화를 분석한 결과, 전체 계측일수 247일중 주간 평균온도가 25℃이상 일수는 123일(50%), 야간 평균온도가 18℃이하 일수는 5일(2%), 24시간 평균온도가 적정온도 범위 19.0℃~21.5℃를 벗어나는 일수는 173일(70%)로 나타나 24시간 평균온도를 적정범위로 유도하기 위해서는 주간 평균온도를 낮출 수 있는 방안을 모색하여야 할 것으로 판단되며, 특히 7월중순~8월말까지는 내부차광과 환기 등에 의한 고온억제는 한계가 있으므로 쵸크에 의한 외부차광이나 적극적인 냉방방법의 도입이 필요한 것으로 분석되었다.
국내 농가와 화란농가의 온실내부의 24시간 평균온도를 비교하였을 때 화란농가의 24시간 평균온도는 18.9℃~23.9℃범위로 관리목표인 19.0℃~21.5℃ 범위를 크게 벗어나지 않아 온실내부의 온도 환경이 균일하게 유지되는 반면 국내농가의 24시간 평균온도는 19.0℃~28.4℃범위로 관리목표인 19.0℃~21.5℃ 범위를 크게 벗어나 온실내부 온도환경이 매우 불균일하게 관리됨을 알 수 있었다. 이러한 온실내부 온도환경을 개선하기 위해서는 환기효율의 증대, 차광 및 냉방시설 등을 이용한 주간온도의 상승억제 방안이 모색되어야 하며, 최근 도입되고 있는 지열냉난방히트펌프의 확대보급이 절실한 것으로 판단된다.
광량이 많고 24시간 평균온도가 높은 시기에 증산량을 증가시키기 위해서는 고온기 전에 충분한 엽수를 확보하고 기공저항을 줄여주기 위해서 저농도 CO₂ 범위를 유지하며, 여름철에는 24시간 평균온도가 24℃이상 높게 나타나 시설내부의 온도를 낮추기 위한 방안이 필요하며, 차광 등을 통하여 온실 투광량을 감소시켜 작물체온을 하강시킬 필요가 있다. 그리고, 광량이 증가하면 온실 내부온도가 증가하기 때문에 환기량이 증가하여 고농도의 CO₂를 시비하더라도 환기에 의한 손실이 많기 때문에 시비효율이 떨어지게 되므로, 저농도의 CO₂ 시비를 통하여 생산비 절감을 꾀할 수 있을 것으로 판단되었다.
온실 내부 공기유동속도를 겨율철 0.5m/s에서 1.0m/s로 약간 높게 상향 조정하여 엽면경계층저항을 줄여 증산속도를 증가시켜줄 필요가 있으며, 계측기간중 주야간 온도편차(DIF)는 0.1℃~10.1℃(평균 5.4℃)범위였으며, 고온기인 여름철로 갈수록 DIF는 증가하였으며, 이는 주간평균온도의 상승에 의한 24시간 평균온도 증가에 기인되는 것으로 판단된다. 그리고 작물체의 24시간 평균온도는 내부온도에 비해 0.6℃, 주간 평균온도는 1.1℃, 야간 평균온도는 0.1℃ 낮게 나타났다.
2.5. 저비용 탄산가스 시비기술 발굴
파프리카 재배온실의 경우에는 생산성 향상을 위해 대부분의 수출농가에서는 탄산가스 시비를 하고 있으나 딸기를 재배하는 온실의 경우에는 경제적 부담으로 인하여 탄산가스를 인위적으로 공급하지 못하고 있는 실정이며, 파프리카의 경우 영양생장기에는 400ppm을 유지하다가 착과기가 되면 600ppm 내외까지 공급을 늘려 착과를 촉진시킬 필요가 있으나, 500ppm을 유지하기 위해서는 액화탄산가스 62kg/4hr‧day‧10a가 필요하며 이때 발생되는 비용은 1,690,000원/년 이다. 따라서 저비용으로 탄산가스를 공급할 수 있는 기술을 발굴하여 파프리카와 딸기 재배농가의 생산비를 절감시킬 수있는 방안을 모색하고자 본 연구를 수행하였다. 기화식 탄산가스 공급장치와 액화식 탄산가스 공급장치를 이용하여 동일한 온실에서 CO₂ 농도를 500ppm 수준을 유지하는데 소요된 비용은 기화식 탄산가스 공급장치의 경우에는 250원/㎡, 액화식 탄산가스 공급장치의 경우에는 1,000원/㎡이 소요되는 것으로 나타나 기화식 탄산가스 공급장치를 이용할 경우 액화식 탄산가스 공급장치 대비 소요비용을 1/4 수준으로 감소시킬 수 있는 것으로 나타났으나 고농도(700~800ppm)을 유지할 수 있도록 기화식 탄산가스 공급장치의 개선이 필요한 것으로 분석되었다.
탄산가스시비 기술의 개선점으로는 겨울철 온실 외부의 CO₂ 농도는 약 400ppm정도이므로 주간에 온실 내부온도 조절을 위하여 환기를 시킬 경우에는 외부의 CO₂ 농도보다 높은 온실 내부공기가 외부로 유출되므로 온실가스를 발생시키는 효과가 있으므로 주의를 하여야 할 것으로 판단된다. 천창환기시에는 온실내부 탄산가스 농도를 외부 수준으로 낮게 설정되도록 하는 방식을 도입하거나 지열 냉난방 히트펌프를 이용하는 등의 냉방시설을 갖추어 환기를 최대한 억제하는 방안을 모색하여야 할 것으로 사려된다.
딸기재배 온실에서 봉지형 기화식 탄산가스 공급시 측창환기를 하지 않을 경우 온실내부의 CO₂농도는 대조온실에 비해 평균 80~100ppm 높게 나타났으며, 측창환기를 수행할 경우에는 CO₂ 농도는 실험온실과 대조온실 모두 유사하게 나타났다. 이 때 소요되는 경비는 75,000원/660㎡․year 이며, 일출후 온실 내부온도 조절을 위해 측창 환기가 이루어지기 전까지는 광합성 촉진을 통한 생산성 향상에 기여할 수 있는 방안으로 판단되었다.
2.6. 하우스 외부 차광에 따른 광투과율
여름철 고온억제를 위해 온실 외부에 화이트(쵸크)를 도포하였을 때의 차광효과를 분석하기 위하여 1-2W형 플라스틱온실 내부의 광투과율을 측정한 결과, 피복재 바로 아래의 광투과율을 45%, 차광� 하단의 광투과율은 27% 및 생장점 부위의 광투과율은 23% 인 것으로 측정되었다. 일반 PE필름으로 피복된 연동온실의 평균 광투과율이 65%인 점을 고려할 때 화이트(쵸크) 도포에 의한 차광율은 20%인 것으로 나타났다. 그리고 여름철(6월~8월)에 화이트(쵸크) 도포, 내부 차광스크린(차광율 50%)의 조합에 따른 플라스틱 온실내부의 투광량을 지역별로 쉽게 알 수 있는 지도를 작성하여 여름철 차광방법에 따른 온실내부의 광량을 용이하게 파악할 수 있도록 하였다.
2.7. 파프리카 온실 종합환경관리 매뉴얼 작성
파프리카 재배농가에서 생육단계별, 재배시기별로 환경관리를 쉽게 할 수 있도록 매뉴얼 2종과 리플렛 2종을 발간하였다.
3. 딸기 고설재배시스템 표준화 기술 개발
3.1. 국내외 딸기 고설재배시스템 현황
국내외에서 딸기 고설재배에 이용되고 있는 시스템은 H형, X형, Y형 및 행잉형으로 구분할 수 있으며 시공은 Y형 > H형 > X형 > 행잉형 순으로 용이한 것으로 분석되었으나 재료비는 X형 > H형 > Y형 > 행잉형 순인 것으로 나타났다. 시공성, 재료비 및 다양한 베드 종류별로 시스템 구성이 용이한 것은 H형인 것으로 판단된다.
3.2. 작업 형태별(입식, 좌식) 고설재배시스템 규격 표준화 설계
고설재배 베드의 높이는 작업자의 신장 및 작업방식에 의해 결정할 수 있으며 입식의 경우 작업자가 팔꿈치를 15°아래로 향하여 작업하는 것이 가장 안정적이다. 무작위로 선택된 작업자의 신장에 따른 가장 안정적인 위치를 측정하여 신장과 베드높이의 상관관계식(베드높이=0.74×작업자 키-24.7)을 유도하였다. 일반적인 농촌 여성의 평균 신장을 고려했을 때 베드높이는 90cm~100cm가 가장 적합하며, 앉아서 작업을 하는 경우와 스티로폼 베드를 이용할 경우에는 60~80cm 범위가 적합한 것으로 판단된다.
가대 구조는 상토, 작물의 무게를 고려하여 처짐이 발생되지 않도록 구조계산을 수행하여 기존 농가에서 일반적으로 사용하고 있는 φ25.4×1.5t@1,000 파이프 규격 대신 φ22.2×1.2t@1,500 파이프 규격으로 표준화(안)을 마련하였다. .
3.3. 저비용 고설수경재배시스템 근권환경조절시스템 개발
기존의 천막지 또는 플라스틱 성형베드를 이용한 고설재배시스템은 베드 하부에 별도의 배수시스템을 두어야 하는 단점이 있어 본 연구에서는 배수구조가 부착된 천막지 베드를 개발하여 재료비와 작업공정을 간소화시켜 시공비 절감을 도모하였으며, 기존 PE 타포린 베드를 사용할 경우 많이 발생되는 배수불량 문제를 해결할 수 있었다.
3.4. 배지별 배수 성능 및 배지량에 따른 근권부 변화 분석
일반적으로 딸기 재배 농가에서 사용하고 있는 배지는 왕겨, 피트모스, 펄라이트, 코코피트, BC2, 암면 등이 있다. 이러한 배지의 종류와 배지 조합에 따른 수직투수성을 분석한 결과, 피트모스, BC2 등을 단독으로 배지를 구성할 경우에는 가는 코코피트에 비해 수직배수가 빨리 일어나 토양수분 부족현상이 발생할 수 있으며, 원예용 상토가 가장 배수가 늦게 일어나는 것으로 나타났다. 딸기의 배지깊이별 수분분포는 배지표면에서 멀어질수록 토양수분이 적을 것이 가장 양호하므로 베드하부에는 투수계수가 높은 재료, 그 위쪽에는 투수계수가 낮은 재료를 조합하여 사용하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 따라서, 가는 코코피트를 기본으로 하여 배지를 구성하고 상부에 베드 깊이의 1/4~1/3정도 원예용 상토를 덮어주는 2층구조 또는 베드 바닥에는 굵은 코코피트, 그 위에 가는 코코피트, 표면에 상토로 구성되는 3층구조 등으로 구성할 경우에 가장 양호한 배지수분환경을 조성할 수 있을 것으로 사려된다. 그리고 상토량에 따른 배지내 온도변화를 분석하여 단위상토량에 따른 근권부 온도변화를 예측할 수 있는 기초자료를 제공하였다.
3.5. 재배방식 및 베드 종류별 근권부 온도 변화
딸기의 재배방식은 토경재배와 수경재배로 구분할 수 있다. 이러한 재배방식에 따른 근권부 온도 환경을 분석하고자 온실 내부기온과 지중 및 배지내 온도변화를 측정하였다. 온실 내외부 기온변화의 기복이 심하여도 지중 및 배지내 온도변화는 거의 일정한 것을 알 수 있으며, 수경재배보다는 토경재배시 근권부 온도가 더 안정적임을 알 수 있었다.
딸기 고설재배에 이용되는 베드의 종류는 PE 타포린(천막지), PVC 타포린, 플라스틱 및 스티로폼 등이 있으며, 이러한 베드의 종류에 따른 근권부 온도환경 변화를 분석하였다. 온실 내부온도가 약 6℃인 경우에 PE 타포린(천막지) 베드의 근권부 최저온도는 13℃로 나타나 온실내부 최저기온과 배지온도의 최저기온의 차는 약 7~8℃ 전후인 것으로 나타났다. 그리고 스티로폼 베드의 경우에 온실 내부와 배지내 최저기온 차는 약 3℃정도로 나타나 스티로폼 베드의 배지온도가 안정적으로 변화되는 것으로 나타났으나 주야간 온도차는 천막지는 약 8℃, 스티로폼은 약 5℃ 정도로 나타났다. 야간 최저기온이 딸기의 생육적온 범위내에 있을 때 주야간 온도차가 큰 것이 생육에 유리한 점과 초기 설치비 등을 고려할 때 천막지 베드가 경제적 고설재배시스템에 적합할 것으로 사려된다.
스티로폼 베드에 비해 PE 타포린(천막지) 베드는 주간에 근권부 온도 상승이 빨리 이루어져 저온기에 유리한 것으로 나타났으며, 스티로폼 베드는 PE 타포린(천막지)에 비해 온도 상승이 완만히 이루어져 고온기에는 스트로폼 베드가 유리한 것으로 나타났다. 따라서 9월경에 정식하여 겨울철에 딸기를 수확하는 작형에는 PE 타포린이 유리하며 사계절 딸기 재배 작형에는 스티로폼 베드가 유리할 것으로 판단된다.
4. 수출딸기 고설재배 확대를 위한 시스템 표준화 및 온실구조 실증 시험
4.1. 저비용 고설재배시스템 재배실험
본 연구에서 개발된 베드와 기존 베드 등을 이용한 딸기 재배실험은 대왕과 설향 두 품종에 대하여 실시하였다. 10일 간격으로 베드 종류별 엽장, 엽폭, 수량, 경도 및 당도 변화를 측정한 결과, 베드종류에 따른 생육정도, 수량 및 품질 등의 차이점은 거의 없는 것으로 나타나 본 연구에서 개발된 베드의 딸기 재배측면에서의 문제점은 없는 것으로 나타났다.
4.2. 재배시스템 및 온실구조 실증시험
본 연구에서 개발된 딸기 재배용 온실구조와 저비용 고설재배시스템의 실증시험은 경북대학교 구내농장에서 실시하였으며, 저비용 고설재배시스템의 추가적인 실증시험은 대구대학교내 부속농장과 청도소재 1개 농가(2개동)에서 실시하였다. 실증시험을 통하여 개발된 온실구조의 시공성, 구조안전성 및 환경조절성능에서 우수한 성능을 확인할 수 있었으며, 재배실증시험에서도 저비용 고설재배시스템의 안정성을 확인할 수 있었다. 재배작형이 아직 끝나지 않아 재배실험 데이터를 분석하지 못하였으나 재배작형이 끝난 후 실증시험 결과를 학술논문 등을 통하여 우수성을 알리는 동시에 본 연구에서 개발된 딸기 재배온실과 저비용 고설재배시스템의 농가보급을 위한 정책제안 등을 수행하고자 한다.
<안전성 및 병해충관리 분야>
제 1 절 수출 과채류의 병해충 종합 관리
파프리카에 계속적으로 농약의 부적합이 발생하여 왔으나 이는 국내에 등록된 농약 안전사용기준에 의하여 처리하면 전혀 문제가 발생되지 않음을 확인하였으며 일본 수출용도 일본에 등록된 농약만 사용하면 문제없음을 확인하였다. 해충의 발생종류, 발생횟수 주로 사용하는 농약의 종류 및 횟수 등을 확인하였고 이를 저항성과 농약잔류에의 문제점을 제시하였으며 적절한 사용방법의 개선으로 상기문제 해결과 농가수익을 기대할 수 있다. 29종류의 천적과 10종류의 해충에 사용되는 125종류의 농약의 우선 사용가능성 검토 및 사용 가능토록 등록 유도할 수 있으며 농약의 사용에 있어서 오 남용을 막을 수 있는 내용을 제공, 특히 일본으로 수출시 문제가 발생되지 않도록 정보를 제공하였다.
현재의 농약등록시스템은 파프리카에 대한 농약안전사용기준을 설정할 때 경엽처리 방법에 따라서 기준이 설정되고 있다. 그러나 대부분의 파프리카 생산농가는 경엽처리와 관주처리를 병행하고 있어서 처리방법에 따라서 농약의 잔류량 차이가 발생하고 있으며 이는 수출농산물인 경우에 무역의 또 다른 장벽으로 작용할 우려가 있다. 대일 수출농산물을 생산단계부터 수입국의 판매단계까지 각 단계별로 정보를 기록·관리하여 농산물에 대한 추적과 역추적 체계를 확립함으로써, 해당 농산물의 안전성 등에 문제가 발생할 경우 해당 농산물에 대한 신속한 원인규명 및 조치를 취하여 농산물에 대한 바이어 및 실구매자의 신뢰성을 확보하기 위한 시스템이다. 본 이력추적 시스템을 실시함에 따라서 농산물에 대한 체계적인 관리를 통한 농산물의 안전성 확보와 신뢰성 향상으로 수출농산물의 국제경쟁력을 강화시킬 수 있으며, 수출/유통 중인 농산물에 문제가 발생 시 추적을 통한 신속한 원인 규명과 해당 농산물의 회수가 가능해진다. 이 시스템의 적용범위는 농산물에 대한 생산·수출/유통·수입·판매 단계 중 한국측이 제공할 수 있는 수출/유통까지를 적용범위로 하였다.
제 2 절. 수출 과채류 친환경 종합방제
파프리카에 발생되는 바이러스병은 최근 방제에 많은 어려움이 있었는데 이 약제의 개발과 예방방법까지 구체적으로 제시되어 농가에 이용할 수 있도록 하였다. 딸기의 해외 수출에서 해당지역의 기후조건을 고려하지 않고 수출하면 병이 발생하여 판매가 어려운 경우가 발생하므로 수출현장의 기후조건을 사전에 조사하여 수출하는 것이 바람직할 것으로 보인다. 또한 최근에 토경재배지가 증가하며 소수의 파프리카 농가가 증가하므로 철저한 교육이 절대적으로 필요하다. 파프리카 및 딸기에 발생하는 나비목해충인 파밤나방이나 담배 거세미 나방에 효과가 있는 국내토양에서 새로운 Bacillus thuringiensis균주를 선발하여 특허를 받고 ㈜누림에 기술이전 하여 상품화함으로서 친환경적 방제가 가능토록 하였다. 특허출원한 미생물을 농약으로 등록하여 상품화 할 수 있도록 벤처기업인 (주) 누림에 시굴이전을 실시하였다. 또한, 이 미생물제제를 친환경유기농자제로 고시하고 나서 미생물 농약으로 다시 등록할 수 있도록 하며 미생물농약으로 상품화하여 파프리카 및 시설 재배지에서 발생되는 나비목 해충의 방제제로 사용될 수 있도록 연구하였다.
<저장과 유통, 가공 분야>
제 1 절 저장과 유통
1. 수출 파프리카 장기유통 선도 유지 기술개발
1.1. 국내 수출 농산물 유통 현장 문제점 파악 및 개선안 제시
1차로 캐나다에 수출된 파프리카의 90% 이상이 정상적으로 판매되었으나, 2차로 수출된 과실의 절반이상이 폐기되었다. 2차 수출된 파프리카 과실은 크기가 XL 사이즈로 상자의 빈공간 없이 운송되어 수송중 압상이 발생하였다. 장기 유통을 위해서는 상자 포장시 상부 5% 이상은 빈 공간을 유지해야 하며, 포장전 과실의 신선도 및 예냉 등을 통한 품온 저하 등이 요구된다. 호주로의 수출 조건은 파프리카 저장 적정 온도인 7℃ 이하로 관리 되었으며, 기존의 상자포장으로 수송되어 압상 후 곰팡이가 발생하였다. 캐나다 수출시와 마찬가지로 상자 포장시 빈 공간을 유지해야 하며, 상자 강도도 강화되어야 한다. 또한 최저온도 7℃ 이상으로 유지되어야한다. 캐나다와 호주에 비해 단기로 수송되는 일본의 경우, 봄·가을철 컨테이너 운송시 20℃에 육박하는 상자 포장내 고온에 의한 품질 저하 현상이 나타날 우려가 크기 때문에 냉장 컨테이너 유통 도입이 시급하다.
1.2. 파프리카 장기 유통을 위한 품질 관리 기술 개발
장기 유통을 위한 MA 저장에 적합한 품종 선발위해 2011년 9품종, 2012년 12품종, 그리고 2013년 14품종을 대상으로 수확 후 생리와 품질을 비교한 하였다. 2011년도 실험에서는 빨간색 품종 중에 과중, 경도 그리고 당도이 높고, 에틸렌 발생률이 낮으며 저장수명도 23일로 두 번째로 길었던 ‘Mosanto 7044’이 노란색 품종에서는 경도와 당도가 높고, 에틸렌 발생률이 낮았던 ‘Stayer’가 우수하였다. 2012년도 실험에서는 빨간색 품종 중에 과중, 과피두께, 경도가 높고, 부패율과 에틸렌 발생률이 낮으며 저장 수명이 28일로 세 번째로 길었던 ‘Nagano’가, 노란색 품종에서는 과피두께, 당도, 비타민 C 함량이 상대적으로 높았고, 에틸렌 발생률이 낮으며 저장수명이 26일로 가장 길었던 ‘Freestar’가 가장 우수하였다. 2013년도 실험에서는 저온(7℃) 저장에서 경도가 높고 저장 후 외관상품질 우수하였던 빨간색 품종 ‘Waltz’와 ‘12NR24' 와 노란색 품종 ’Yellow smart'가, 상온(20℃) 저장에서는 빨간색 품종 ‘Kori'와 노란색 품종 ’WT0226'이 우수하였다. 과실의 색깔에 따른 저장성은 노란색 품종에 비해 빨간색 품종의 우수하였으며, 50% 착색과에 비해 80% 착색과의 저장성이 양호하였다. 50% 착색과를 수확하였을 때 착색불량 등의 생리적 장해가 발생될 가능성이 있다.
1.3. 파프리카 장기 유통을 위한 수확 후 처리 기술 개발
산소투과도 조절이 가능한 비천공 breathable 필름으로 모의유통과정의 저장성을 비교한 결과, 유통과정 중 상온 노출이 있는 장거리 파프리카 수출에서는 생체중 유지, 경도, 외관상 품질 등에서 우수하고, 이산화탄소가 적정 수준으로 유지되었던 100,000 cc/㎡·day·atm의 비천공필름이 파프리카 장거리 해상 수송용 MA포장재로 적합한 것으로 판단되었고, 저장 적온으로 운송시에는 20,000 cc/㎡·day·atm 필름이 적합하다. 비호흡급등형 과실인 파프리카에 대한 1-MCP 처리 효과는 단기 저장을 하는 종이 상자 저장에서는 약간의 저장수명 효과를 기대할 수 있겠으나, 장기 저장을 위한 MA조건에서는 효과를 기대할 수 없을 것으로 판단한다. 잿빛곰팡이(Botrytis cinerea) 등을 살균하기 위한 UVc, 이산화염소(ClO₂)가스 및 열수침지 등의 처리를 하였다. Botrytis cinerea 균을 접종한 과실에 열수 침지와 UVc를 0, 5, 10, 15kJ/㎡ 의 세기로 조사한 1차 실험에서는 15kJ/㎡ 처리구에서 다른 처리구들에 비해 낮은 곰팡이 발생율을 나타내었고, 0, 7, 15, 28kJ/㎡ 의 세기로 조사한 2차 실험에서도 15kJ/㎡ 처리구의 총균수가 가장 낮았고, 28kJ/㎡ 처리구는 일부 조직이 손상되어 오히려 미생물 증식이 많았다. 1차 ClO₂ 가스 실험은 1ppm의 농도로 30분간 처리하였는데, 대조구에 비해 과실의 과경과 과피의 곰팡이 발생율을 낮추어 저장 수명을 연장시킬 수 있는 것으로 판단되었다. 2차 실험은 1ppm의 농도로 3, 6, 12시간 처리하였는데, ClO₂ 가스 처리로 인한 살균 효과는 나타나지 않아 보다 세밀한 연구가 필요하다고 판단하여 3차 실험을 진행하였다. 3차 실험은 대조구, NaOCl.ClO2 1ppm-3시간, 6시간/ 3ppm-3시간, 6시간 처리를 두어 실험한 결과, 경도가 높고 외관상 품질이 양호하며 곰팡이 발생율이 대조구에 비해 다소 낮았던 ClO₂ 1ppm-3h 처리구가 우수하였다.
1.4. 수출 파프리카 장기 저장 기술 개발 및 현장 접목
파프리카는 7℃이하에서 저온장해가 발생하는 과실로써, 이와 같은 현상을 완화하기 위하여 다양한 처리를 통하여 저장성 비교 실험을 하였다. 1차 실험은 고 CO2, UVc-15kJ/㎡, 열수침지 처리(HWD)와 대조구(4℃-저온장해 처리구/7℃-비저온장해 처리구)를 4℃에서 결과, 열수처리와 UVc처리는 소량으로 다른 작물과 혼합 선적할 때 유지되는 5℃ 이하의 저장 유통에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다. 2차 실험은 80% 착색과와 60% 착색과를 대상으로 1차 실험 처리구에 CA(2.5% CO₂ + 2.5% O₂(PVPF Film))조건을 추가하여 실험하였는데, CA조건과 열수침지 처리(HWD)가 저온장해 완화에 효과가 있는 것으로 나타났다. 모의유통과정 중 예냉 및 ClO₂ 살균처리하여 저장한 결과, 기존 박스 저장 처리구에 비해 MA저장 처리구의 생체중 감소율은 현저히 낮았으며, 대조구에 비해 다소 높은 호흡률을 나타내었지만 통계적 유의성은 없었다. MA저장한 예냉+ClO₂처리구가 저장 종료일에 가장 높은 경도를 나타내었고, 박스 저장 처리구 ClO₂ 처리구가 다소 낮은 곰팡이 발생율을 보였다.
2. 수출딸기 예냉기술 체계화 기술 및 개발
2.1. 최적 예냉온도 및 저장 온도 구명
최적 예냉온도 및 저장온도 구명을 위해 딸기의 예냉온도를 각각 –2, 0, 2, 4, 8℃까지 하강하여 처리하였고, 동시에 저장온도를 4, 8, 10℃로 하강하여 실험을 수행하였다. 빙결점에 가깝도록 예냉온도와 저장온도를 최대한 낮추었을 경우 경도, 당도, 색도, 무게변화 등의 품질유지를 위한 평가항목에서 우수한 결과를 나타냈으며 잿빛곰팡이 발생 또한 억제되었다.
2.2. 재배환경에 따른 수출딸기의 상품성 비교
월별과 일중 수확시기별(수출을 위한 딸기의 수확이 시작되는 11월 말부터 이듬해 5월경 까지 수확, 오전과 오후 수확), 숙도별(60%와 80%), 광조사 유무와 저온기 재배환경(수막재배 방식과 추가 난방재배 방식)에 따른 실험을 수행하였다. 수출딸기의 수확시기에 따른 저장 후 품질변화는 온도가 급상승하는 3, 4, 5월경 저장후 4-6일 만에 급격한 상품성 저하를 가져왔으며 잿빛곰팡이 발생 또한 저온기 수확시기보다 더 많이 발생하였다. 일중 수확시기로는 하우스 내부의 온도가 낮은 이른 아침에 수확한 딸기의 저장기간을 연장시킬 수 있었다. 숙도는 80%에서보다 60% 숙도에서 수확하는 하는 것이 저장기간을 오래유지 하였으며, 저장고 내부의 광조사 없이 저장한 딸기에서 상품성 유지기간을 늘릴 수 있었다. 온도가 급격히 하강하는 1월에 수막재배 시스템과 난방기를 함께 가동하여 재배할 경우 품질유지에 긍정적인 효과를 얻었다.
2.3. 수출딸기의 컨테이너 항공 및 선박운송에 따른 온습도변화추적
수출딸기의 수확시점부터 동남아시아 수출국 도착까지 컨테이너 항공(홍콩, 대만, 말레이시아, 싱가포르) 및 선박운송(홍콩, 싱가포르)에 따른 온습도변화를 추적하였다. 항공과 항만수출시 국내에서 수확, 예냉, 선별, 검역, 통관, 항공기 탑재과정까지는 환경관리와 콜드체인 적용이 잘 이루어 졌으나 수입국 도착 이후 불안정한 온습도 관리로 결로 발생과 무름병, 연화 및 잿빛곰팡이 발생이 야기되어 수입국 도착시점 이후의 안정적인 온습도 관리를 위한 주의가 요구됨을 알 수 있었다.
2.4. 수출딸기의 장기유통을 위한 품질관리기술
수출딸기의 수확 후 품질유지와 저장기간 연장을 위한 가스처리로 CO₂처리에 따른 경도유지, 1-MCP 처리를 통한 에틸렌 반응억제, ClO₂처리를 통한 딸기의 잿빛곰팡이 발생억제 기술개발 연구를 수행하였다. CO₂처리(0, 5, 15, 30, 45%) 실험에서 30%이상으로 CO₂ 농도를 증가시키면 경도 증진효과와 함께 호흡을 억제시켜 무게손실 감소 및 저장성 향상에 유의적인 효과가 있음을 알 수 있었다. 수확 후 1-MCP를 각각 0(대조구), 500, 1,000, 1,500ppb의 농도 처리하여 저장 후 품질변화를 관찰하였는데 모든 처리구에서 유의적인 차이를 발견하지 못했다. ClO₂처리(0, 0.1, 0.2, 0.3, 1.0 ppm)를 통한 딸기의 잿빛곰팡이 발생억제 효과는 0.3ppm 이상의 농도에서 유의적인 효과가 있음을 알 수 있었다.
2.5. 수출딸기의 재배 및 선도유지 기술의 현장활용을 위한 매뉴얼 개발 현장적용 실증실험
경남 진주지역의 수출딸기 재배단지 하우스 내외부의 1월-4월까지 온습도 변화를 측정한 결과 온실 외부온도는 0~-12.5℃ 범위에서 최대 45시간 지속되며, 온실내부는 2℃ 이상의 영상 온도가 유지됨을 알 수 있었다. 온실내부 상대습도는 40-100%범위를 유지하였다. 온도가 급강하하는 1월에 온도 관리에 대한 세심한 주의와 관리가 필요한 것으로 판단되었다. 선별장에서 일중 최대온도가 22℃까지 상승하였는데 딸기의 저장성 유지에는 악조건에 해당되어 선별사들의 체온유지를 위한 국부난방 등의 조치로 선별장 내부의 온도를 더욱 낮출 필요가 있는 것으로 판단되었다. 정육면체의 예냉고와 저장고 환경측정을 위해 총 27 section으로 분할하여 온습도 분포를 측정한 결과 1.4℃의 온도편차와 26%의 상대습도 편차를 나타내어 온습도 분포를 고르게 하기 위한 내부의 공기유동 팬 설치와 포장상자의 적절한 천공면적 확보를 통한 냉기의 균일한 순환을 위한 조치가 필요한 것으로 확인되었다. 수출딸기 선도유지 및 수출경쟁력 강화를 위한 기술개발 결과물의 현장실증 실험과 함께 현장활용을 위한 매뉴얼을 제작하여 수출무역업체, 수출영농조합법인 그리고 수출농가에 배포하였으며 기술교육을 병행하며 실용화를 위한 다각적인 노력을 기울였다.
제 2 절 가공
1. 파프리카 오일 개발 및 고품질 식품 소재화
초임계 이산화탄소 추출 공정을 이용해 고순도 파프리카 올레오레진을 획득할 수 있었다. 파프리카 올레오레진을 이용해 항산화능이 개선된 식용 오일을 제조할 수 있었고, 카로티노이드를 함유하는 파프리카 올레오레진을 이용한 들깨유 제품화를 완료하였고, 카놀라 오일 시제품을 개발하였다. 파프리카 올레오레진에 의해 들깨유 및 카놀라 오일의 저장 중 산화 안정성 및 열 안정성이 크게 개선되었다.(peroxide value; acid value; DPPH 소거 활성; p-anisidine value 등의 측정을 통해 기존 오일에 비해 확연히 개선됨을 확인하였음) 파프리카 올레오레진을 이용한 들깨유 및 카놀라 오일의 품질 특성을 분석하였고, 제품화를 위한 소비자 의향을 분석하였다. 유용성분 분석을 통해 파프리카 올레오레진의 식품소재화를 위한 품질 규격화. 색상별로 올레오레진의 카로티노이드 함량이 도출됨(초록-11,828; 주황-7,635; 빨강-4,049; 노랑-4,326 ㎍/g). 이를 바탕으로 제품 및 소재 유형별 배합 비율 설정하였다.
2. 고품질 딸기 음료 개발 및 부산물의 식품 소재화
본 연구팀 고안 딸기세척기를 이용한 염수세척을 통해 딸기의 미생물 저감화되고, 딸기 고유 품질 특성은 유지되는 세척 기술을 확립하였다. 살균 효과를 지니는 최소 열처리 기술을 이용해 딸기의 품질 특성을 저해하지 않는 열처리 조건을 확립하고, 딸기 세척 기술과 최소 열처리 기술을 바탕으로한 고품질 딸기 음료 생산을 위한 기초 제조공정 구축하였다. 딸기 음료 시제품을 생산하였으며, 저장에 따른 시제품의 품질 특성을 분석한 결과, 미생물수의 증가가 나타나지 않았으며, 냉장저장에서 품질특성에 변화가 없음을 확인하였다. 또한, 가공 부산물인 딸기꽃받침의 항산화 활성이 매우 우수함을 확인하였고, 기능성 물질인 rutein, quercetin, catechin을 각각 100g 당 270, 380, 940㎍ 함유하는 것으로 나타났다. 고품질 딸기 음료를 수출 제품화하였고, 싱가포르 수출 개척에 성공하였음. (50ml pouch 120,000개; 180ml glass bottle 12,000개; 총 US$ 63,000 규모) 딸기 퓨레의 식품가공 소재용으로 활용하기 위해 수확시기별 원료 특성 분석을 실시하였고, 원물의 위생적 세척 및 품질 규격 기준을 마련하였다. 딸기 꽃받침 추출물을 이용한 항산화능이 개선된 딸기음료 또한 개발하였다.
<수출전략 분야>
제 1 절 시장다변화
사업단 출범 전·후에 따른 파프리카와 딸기를 비롯한 과채류의 수출 현황 분석, 수출국 변화를 집중 분석하였고, 주요 수출국(싱가포르, 홍콩, 일본 등)과 파프리카 시장 다변화를 위한 신시장(호주, 캐나다)의 유통 현장을 심층 분석, 진행 중인 중국과의 FTA 체결에 대비한 중국의 과채류 시장을 분석하고 수출국 현장 애로 기술 수요를 도출하여 세부 과제 연구 내용에 반영시켜 과채류 수출 증대 전략을 꾀하였음. 특히 장거리 수송을 위한 수확 후 관리 기술은 수출국 유통 현장에서 문제점 도출뿐 아니라, 물류비 절감이라는 성과를 얻어 수출 기업 현장 애로 기술이 해결되었다.
해외 마켓팅 지원을 위해 영문판, 일본어판, 중국어판으로 2차년도에 자체 제작된 파프리카와 딸기의 fact book 기술 개발은 지난 4년 동안 식품박람, 수출 기업에 7,851부를 지원함으로써 정보를 제공함과 동시에 수출 상담에 큰 역할을 담당하였음. 수출기업을 위한 해외 식품박람회 마켓팅 지원으로 한국산 파프리카, 딸기의 우수성을 홍보하였음. 특히 수출 딸기 ‘BerryLicious’ 브랜드와 디자인개발을 수출 기업과 공동으로 추진한 후 브랜드 관리를 통해 현재 단일브랜드로 홍콩과 싱가포르 시장에서 20% 이상의 높은 시장점유율을 확보하여 한국 언론 뿐 아니라, 인터넷 원예주간지(www.freshplaza.com)에 게재되어 한국산 브랜드 인지도를 높였음. 이외에도 수출 파프리카 브랜드 ‘DeliPap’을 개발하였고 소포장재 및 박스디자인을 하여 캐나다 수출에 제공하였으며, 수출용 딸기음료에 병(180ml)과 파우치(50ml) 디자인을 개발하여 수출 지원하였음.
수출시장 확대를 위한 생산자, 수출기업의 수출애로 문제를 해결하기 위한 파프리카와 딸기의 수출 협의회를 주도하고, 과채류 수출촉진대회(14회 개최)를 통해 수출 정보 교류 및 수출촉진 전략을 수립하는 자리를 마련하였음. 수출 농단 현장 지원, 딸기 선박 수출 지원은 항공운소에 비해 최대 50%의 물류비 절감이 가능할 뿐 아니라 홍수기 출하량을 조절하는 데 기여할 수 있어 수출기업의 성공사례로 긍적적 평가를 받음.
수출과채류(파프리카, 딸기)의 수출시장별 차별화된 맞춤 수출 상품화 전략을 개발하고, 수출시장별(말레이시아, 태국, 인도네시아) 구매패턴 및 소비 선호도 등 시장 여건을 파악하여 시장별 맞춤화활용 모델 개발함. 이를 위해서는 안정적 수출유지와 시장 확대를 위한 가장 적합한 목표시장을 선정하는 것이 우선임. 일본 수출 시장 확대(대형백화점, 오사카를 중심으로 한 거점 도시 소비 촉진 전략, 한류를 활용한 스토리텔링 마켓 전략등)를 위한 관련 기관, 수출 기업과 연계하여 수출 전략을 설정하고, 파프리카 신규시장(호주, 캐나다, 미주)과 딸기 신규시장(말레이시아, 태국, 베트남 등) 수출 가능성 분석함.
파프리카 해외박람회(호주, 미국)과 딸기 해외박람회(싱가포르) 등 각종 과채류 해외 마겟팅 박람회 지원함. 지역특화작목사업단 그리고 수출기업들과 MOU를 체결함. 캐나다 파프리카 신규 시장을 개척하였고 호주 파프리카 장거리 운송 기술을 지원함. 딸기 수출단지 기술교육 및 예냉기술을 지원하여 수출물류비 절감에 도움을 줌. 수출기업 및 계약농가에 현장 방문하여 애로기술 지원과 현장 컨설팅. 생산농가의 맞춤 수출상품화를 위한 수출농가 조직화 및 공동상품화 방안 제시. 미국 수출에 필요한 딸기 수출 안전성 및 유통 정보 제공. 생산자, 기업등 파프리카와 딸기 간담회를 통한 기술 지원과 애로사항 도출 후 반영.
제 2 절 과채류 수출농가 기술 교육 및 지원
1. 수출농가 기술 교육
과채류 수출 농가들에게 각 분야 전문가와 해외 인력을 초청하여 다양한 종류의 기술교육을 제공하였다. 50명 이상이 참가하는 대규모 기술교육은 ‘품목별 산학연 협력단’ 및 ‘도농업 기술원’과 공동 주최하여 총 16회, 1,670여명에게 실시하였다. 20명 내외의 인원으로 이루어진 중소규모 기술교육은 각 ‘지역별 수출농단’이나 ‘농업기술센터’ 등과 연계하여 진행하였으며 총 59회 875여명에게 실시하였다.
2009년부터 2013년까지 총 252회의 농가 현장 지원과 컨설팅을 수행하였다. 수출농가 별로 과채류 생산성 환경관리 및 배양액 분석 관리, 수경재배, 근권부 환경실태 조사와 더불어 병해충과 생리장해 관련 긴급지원을 실시하였다.
특히 수곡덕천 수출 단지는 고설수경 재배를 2013년 도입하는 과정에서 온실 설계, 베드시스템 협의 뿐 아니라 수경재배 기초 교육과 현장 지도, 전화 상담 지원 등을 통해 농가 소득 향상에 크게 기여하였다. 103개 농가를 대상으로 한 설문 조사 결과 재배 기술이 10% 이상 향상되었냐는 설문에 76% 이상 응답하였으며, 사업단 지원에 의한 생산성 향상 또한 10~30% 향상에 55.8%, 30% 이상 생산성 향상도 10.6% 응답하여 사업단 종료 후 지원 분야로는 생산성현장기술지원(27.9%)> 현장기술지도(20.2%)> 수경재배 배양액 분석 지원(15.4%)> 온실 구조개선(12.5%)> 기술교육 책자 지원(6.7%) > 수확후 관리 및 농약 등 안전성 분석 지원 순으로 생산성 현장 기술 지원 및 현장 컨설팅을 가장 요망하는 것을 확인할 수 있었음. 이상과 같이 주요 수출 농단 중 특별 집중이 가능한 곳을 선별하여 안전하고 안정적인 과채류 생산을 위한 농가 맞춤형 집중강화 기술 교육과 컨설팅은 매우 효과적인 농가 지원 사업임을 다시 확인하고 생산성 향상이라는 성과로 제시되었다.
2. 농가 분석 및 처방 지원
과채류 수출농가 수질, 배양액 분석 및 처방 지원은 총 2,720건으로 분석 지원은 1,366건(원수 648건, 급액 108건, 배액 610건), 처방 지원은 1,354건(원수처방 1,003건, 배액 처방 351)이였다. 수출단지 수경재배 농가 수질 외(토양, 식물체 등) 분석지원은 총 97건이었다. 주요 분석 내용은 식물체(54건), 배지 및 토양(21건), 병해충(11건) 그리고 비료(3건) 등이었고 분석 후 수출농가에 결과를 제공함과 동시에 상황에 따라 처방을 가능한 신속하게 지원하였다.
3. 교재 지원
과채류 수출 농가들의 교육과 기술 습득을 돕고자 대학교수, 컨설턴트, 연구사 등 농업현장에서 활동하고 있는 전문가들로 팀을 구성하여 안정․안전생산, 수출 예냉 등을 주제로 다양한 기술교육 교재를 제작하고 수출 농가들에 지원하였다. 2009년에서 2013년까지 13종류의 교재를 과채류 수출농가와 관련 전문가에게 총 2,641권을 배포하였다.
4. 배양액 처방 프로그램 지원
4종류의 배양액 처방 프로그램을 개발하여 컴퓨터 프로그램 보호 위원회와 한국 저작권 위원회에 등록하였고 프로그램을 과채류 수출 농가에 49건의 기술이전을 실시함과 동시에 배양액 처방 교육도 수행하여 배양액 처방 프로그램의 활용가치를 높였다.
제 3 절 수출과채류 생산관리 프로그램 개발
1. 수출과채류 생산성 증진을 위한 콘텐츠 개발
국내 주요 과채류 농가, 국내외 컨설턴트 및 컨설팅업체를 대상으로 하여 컨설팅 실태와 개선방향을 위한 설문조사를 수행하였다. 농가는 생산기술을 습득하기 위해서 컨설팅은 반드시 필요하며, 방문에 의한 컨설팅을 원하였다. 그러나 컨설턴트의 현장경험과 지식수준에 대하여는 신뢰성이 낮았다. 또한 컨설턴트의 과중한 업무로 방문 시 충분한 시간을 할여하지 않는다고 답하였다. 그리고 적합한 컨설팅을 위해서는 생산이력관리시스템이 필요하다고 하였다. 3자간 공통 문항 결과에서는 계약기간(답변: 연간계약), 컨설팅 적정 수단(답변: 방문), 방문 시 컨설팅 시간(답변: 2-3시간) 등에 대하여는 대부분 공통적인 답변이었다. 그러나 일부 농가에서는 방문 시 컨설팅 시간을 연장하기를 원하였다. 컨설팅 공급자(컨설팅업체, 컨설턴트)와 수요자(농가) 간 가장 큰 차이를 나타낸 항목은 계약금 결정방법(답변: 가계약 금액≠컨설팅 내용과 질)과 현재 정부 보조금 지원(답변: 적정≠확대)이었다.
2. 수출과채류 생산성 증진을 위한 tool 개발
과채류 환경관리 기술, 과채류 수분관리 기술, 파프리카 육묘 방법에 대한 동영상 자료를 개발하였다. 파프리카 생육 진단/처방 프로그램, 광 단위별 계산 및 변환 프로그램, 배양액 중탄산 농도 계산프로그램, 배양액 산화형 원소 농도 계산 프로그램, 온실 볼륨 계산 프로그램, 온실습공기 선도 프로그램 등을 개발하였다. 시설 및 설비의 낙후 온실에서 활용할 수 있는 작물생육관리 소프트웨어(SW) 및 시제품을 개발하였다. 그리고 실기간으로 회원농가의 자료를 확보하고 이에 즉각적인 컨설팅이 가능한 Web을 구축하였다.
제 4 절 사업단 운영 관리
사업단 목표 달성과 연구 지원, 성과물의 홍보 및 활용을 통해 필요로 하는 농가, 농민단체, 수출업체, 산업체 및 연구 기관에 사업단 연구 성과를 제공하고 이를 위해 사업단 운영위원회, 전문위원회, 평가위원회를 개최하였다. 또한 사업단 운영은 연구 성과물에 대한 인센티브를 제공함으로써 연구 의욕의 고취와 연구 결과 평가에 따른 진도, 연구 방향, 산업화 전략 등을 심층 평가하여 연구의 축소, 확대, 유지 및 폐지 등 후속 조치로 연구의 성과 달성도를 높이고자 하였다. 분기별 운영위원회와 자체평가 2회(중간, 연차)를 위한 평가 위원회, 수출확대협의회 및 전문가워크숍 개최 진행을 통해 사업단의 Plan-Do-See가 피드백 될 수 있어 연구 추진 성과 달성을 원활하게 하였다. 또한 이를 위해 수출기업, 지역 산학연 협력단 등 14개 관련기관과 MOU 체결을 하였으며, 홈페이지(http://www.fruitvegetable.re.kr, http://www.fruitvege.com) 자제제작 및 운영하여 연구 성과물의 지원에 적극 활용하였다.

Abstract ▼

Ⅱ. Outline of Research
1. Cultivation and Production Management
A. Paprika
(1) Develop basic technology to produce high quality paprika seedling
·Current status of paprika seedlings culture was surveyed in this research. Most seedling culture was self-seedling in greenhouse without seedl

Ⅱ. Outline of Research
1. Cultivation and Production Management
A. Paprika
(1) Develop basic technology to produce high quality paprika seedling
·Current status of paprika seedlings culture was surveyed in this research. Most seedling culture was self-seedling in greenhouse without seedling culture facilities. Research results were also indicated that there were some problems in summer season cultivation(cold season seedling culture) like high costs of heating energy and uneven germination. And, the other problem was in winter season cultivation(hot season seedling culture) like over-growthy caused by hot weather.
·The experiment for the nutrient solution concentrations and irrigation methods was designed to develop basic technology to produce paprika seedling systematically. Both subjects of the experiment varieties showed good seedling growths in treatment '370g based irrigation'. And there are differences between the experiment varieties in nutrient solution concentrations.
·Next experiment was designed to find out proper planting age and transplant age in paprika hydroponic seedlings. Planted seedling after the emergence of 4 true leaves showed good growth, and transplanted seedling with 10 true leaves also showed good growth.
·The experiment was designed to find out proper planting age and transplant age of paprika seedlings at summer season. Planted after the emergence of 2 true leaves showed good growth, and the first harvest yield of seedlings transplanted with 10 true leaves was higher than other treatments.
(2) Selection of rapid and simple nutrient diagnosis equipment and manual development
·Sweet pepper is evaluated as a high-value crop which lead export of Korean agricultural products. It is important to supply sufficient nutrients in proper timing by nutrient diagnosis in order to increase the yield of sweet pepper. Rapid and simple methods have advantages in terms of cost, convenience and time consuming. The objective of this study was to evaluate the availability of simple and rapid nutrient diagnosis for sweet pepper with test strip, cardy meter, chlorophyll meter and colorimeter.
·A standard plant analysis and rapid and simple method for the leaves of sweet pepper were accomplished to diagnose the nutrient status of sweet pepper and the correlation between the two results were analyzed. From the results, instruments for rapid and simple diagnosis method for sweet pepper were selected and manual for using these methods was produced. In addition, deficiency and excess symptoms for major nutrients of sweet pepper were studied and manual for self-diagnosis of deficiency and excess symptoms of sweet pepper was produced.
(3) Development of customized technique for productivity improvement of fruit and vegetables for export
·Development of field demonstration technique with 'air duct' facility for solution of decreasing productivity of fruit and vegetable in high temperature and humidity period
·Development of field demonstration technique with 'artificial light source' facility for solution of decreasing productivity of fruit and vegetable in low radiation period
·A drastic decrease of productivity in hight temperature and humidity, low radiation period
·Lack of research on technique for solution of decreasing productivity in hight temperature and humidity, low radiation period
·Analysis of an inhibited factors of a regular production of paprika on year-round
·Development of techniques for solution of an inhibited factors of a regular production of paprika on year-round
·Review on facilities and equipments for solution of environmental factors in high temperature and humidity, low radiation period
·Field positive research on reviewed facilities and equipments
(4) Application of closed soilless-culture techniques and modules to export farms for stable production of paprika
·Closed soilless culture system can reduce the loss of fertilizers theoretically close to zero. Despite of this advantage, the closed system is not still applied in commercialized farms. Even in the Netherlands possessing advanced technologies in this field, semi-closed types of soilless culture systems are generally used. A compromise point between the demands for advanced technology and reliable technology in commercialized systems was converged into the current large-scale facilities with a low resource use efficiency. These situations may act as a major barrier to the spread of this technology, especially in a country like Korea which has no obiligatory regulations in application of the closed soilless culture. Therefore we studied the possibility of introducing the closed system to commercial farms by miniaturization of the scale with high operational reliability and resource use efficiency. Objectives of this research were to develop advanced closed soilless culture techniques for commercial level and systematize the management techniques of recycled nutrient solutions.
·Development of a closed soilless culture module for commercial farms and stabilization of the techniques for the module operation
·Development of stable closed soilless culture techniques with complete-use of drainage
·Publication of a manual for the management of the closed soilless culture module
B. Strawberry
(1) Develop basic technology to produce high quality strawberry seedlings
·Current status of strawberry seedlings culture was surveyed in this research. The trend is going to raising seedling cultivation in rain shelters than grown outdoors. And new trend of buying nursery plant instead of self-seedling was increased. Survey results also indicated that ultra-forcing culture was on an increasing trend. The needs of high-quality seedlings were raised because supply meets demand. Anthrax often occurs in outdoor seedling were another problems.
·The experiment for developing a basic technology of systematic seedling productions was performed in plain area and alpine region. And, alpine region showed excellence in seedling qualities and weights of root than plain area.
·Next experiment was designed to find out how to promote strawberry floral differentiation in alpine region environment. Low-temperature and Short-day treatment during 30 days showed a good response from all varieties. In addition, ‘Sulhyang' was most proper varieties for ultra-forcing culture because the average number of days for flowering was the shortest.
·Another experiment was designed to develop technologies for producing excellent strawberry seedling. It was carried out using ‘Albion’,‘Sulhyang’and other varieties with field fumigation method, soil culture seedling method, rain shelter sawdust cultivation method, and other methods in plain area and alpine region. The result was good at the alpine region on field fumigation method and raising in the air method.
(2) Developing cultivation manuals of new domestic strawberry cultivar for export
·Nutrient solutions for strawberry, which made by Yamazaki, were supplied EC(Electrical Conductivity) 0.6, 0.8, 1.2, and 1.8 dS·m^-1afterplanting on cocopeat medium during experiment period. Growth of shoot of strawberries did not show statistical differences among treatments. Fruit length showed the longest in EC 0.8 and 1.2 dS·m^-1,followed by0.6and1.8dS·m^-1in the first and third cluster. It showed the shortest in EC1.8dS·m^-1 in the second cluster but there was no significant differences among treatments in the fourth cluster. Fruit diameter did not show significant differences among treatments in the first and second cluster but longest in the lowest concentration EC 0.6 dS·m^-1 in the third cluster. The shortest was in EC 1.8 dS·m^-1 in the fourth cluster.The heaviest mean fruit weight appeared in EC 0.8 and 1.2 dS·m^-1, and the lightest was in EC 1.8 dS·m^-1 in the first cluster and also lightest in EC 1.8 dS·m^-1 but no significant differences among other treatments in the second & third cluster. Also the weight was significantly light in plants grown in EC 1.8 dS·m^-1 than 0.6 dS·m^-1 in the fourth cluster. Soluble solids of fruit was the highest in EC 0.6 dS·m^-1 in all cluster. As the results, we came to the conclusion that the optimum EC for strawberry ‘Maehyang’ was EC 0.8^-1.2 dS·m^-1 in this experiment. This result will be utilized as an indicator for strawberry hydroponics.
·Experiments were conducted to evaluate the effect of low temperature-darkness treatment on floral initiation in Korean some kinds of strawberry cultivars. Mother plants were planted on March 29 and daughter plants were raised for the experiment. Temperature treatment was done for 7, 14 and 21 days keeping 13℃ in cooling storage from August 29, September 5 and September 14 to September 21. After the treatment, flower bud initiation was examined by microscope, and seedlings were transplanted on hydroponic system with Yamazaki's strawberry solution of EC 0.8 dS·m^-1to check the flowering.'Ssanta' and 'Maehyang' showed early flower bud initiation in 7 days treatment than ‘Seolhyang’ by microscope check. 'Ssanta', 'Daewang' and 'Maehyang' showed early flower bud initiation in 14 days treatment than Seolhyang’. There were no differences among treatments in 21 days treatment. Percentage of flowering of 'Seolhyang' and 'Maehyang' by low temperature-dark treatment didn't show any difference but 'Daewang' and 'Ssanta' showed high percentage of flowering. It suggested that low temperature-darkness treatment technique can be use for improving early flowering and yield of 'Ssanta' and 'Daewang' cultivars.
(3) Selection of rapid and simple nutrient diagnosis equipment and manual development
·In Korea, export strawberry cultivation is vitalized to export to Southeast Asia such as Singapore, Hongkong, Malaysia. To increase the export volume, continuous and stable production and quality maintenance of strawberry should be preferred. For this, it is important to supply sufficient nutrients in proper timing by nutrient diagnosis. Rapid and simple methods have advantages in terms of cost, convenience and time consuming compared to standard plant analysis. The objective of this study was to evaluate the availability of simple and rapid nutrient diagnosis for strawberry with test strip, cardy meter, chlorophyll meter and colorimeter.
·A standard plant analysis and rapid and simple method for the leaves of strawberry were accomplished to diagnose the nutrient status of sweet pepper and the correlation between the two results were analyzed. From the results, instruments for rapid and simple diagnosis method for strawberry were selected and manual for using these methods was produced. In addition, deficiency and excess symptoms for major nutrients of strawberry were studied and manual for self-diagnosis of deficiency and excess symptoms of sweet pepper was produced.
(4) Efficient water and nutrient managements of strawberry fertigation for export
·About 80% of export strawberry is produced in Sugok-myun, JinJu-si, Gyeungsangnam-do by fertigation. Most farmers manage their strawberry farm based on their own experiences in this area which may have potential problems such as salt accumulation, waste of fertilizer and water, and environmental pollution. Therefore, this study was performed to prevent these problems by understanding the current situation of nutrient and water management for export strawberry and suggesting efficient nutrient and water management.
·First, a survey was conducted for to analyze nutient and water management forty-four strawberry farms in the region. The level of nutrient in soil exceeded the optimal range in most farms. However, all the farmers wanted to keep their nutrient and water management system based on their experience. Precision fertilization is needed to prevent soil salinization and environmental pollution.
·Water management methods were different in each farm, which was also decided by farmers' experience without scientific grounds. Results of water status modelling and soil water monitoring experiment to investigate efficient water management showed that watering for 30 minutes, once a week was enough to keep optimal soil water range although it used the least amount of water among six treatments. For scientific water management, automatic water control system using tensiometer was installed in a strawberry farm and water control values for each timing were suggested.
C. Greenhouse management
(1) Development of energy saving and high performance greenhouse systems and materials to produce fruits and vegetables for export
∙Energy saving in producing fruits and vegetables and development of high-performance greenhouse structures ; Experiments and computations were conducted to investigate the heat insulation characteristics of multi layer materials for cultivation greenhouse. In case of the experiments, measurements of temperature were carried out with a K-type thermocouples and data logger to research the heat transfer in the experimental module generated by the heat source. A thermal conductivity meter, QTM-500 based on modified transient hot wire method was used to measure the thermal conductivity of multi layer materials. The numerical analyses were performed by commercial code CFX-11 according to the variation of multi layer materials without air layer. The experimental results showed that the heat insulation of multi layer materials was higher than single layer materials by 50~90%. It was found that the effect of heat insulation was raised by the combination of multi layer materials.
∙ Development of greenhouse structures members for energy saving and high productivity in producing fruit and vegetable ; As a result of a study on energy-saving greenhouse systems of advanced countries in horticulture, it is concluded that a system appliable to domestic greenhouses producing fruits and vegetables is a plastic multi-span greenhouse with double layers of air, which has been widely distributed in Spain and Canada as an alternative system for glass greenhouses while showing heating energy saving rate of 30 through 50% according to the study. With analysis result on greenhouse systems in advanced countries, a development direction for domestic fruit and vegetable greenhouse is established. To develop fruit and vegetable greenhouses complying with the development direction, structural safety is analyzed according to the change of eave’s height of 1-2W plastic greenhouse by computer and venlo-type plastic multi-span greenhouse, which are commonly used in fruit and vegetable cultivation such as paprika and greenhouse heights by sizes of column members, which can be constructed are presented. In addition, effects of roof shapes of greenhouse on its structural safety and the light environment in greenhouse are analyzed and roof shapes of greenhouse suitable for single and multi-span greenhouses are presented. Through the above analyses, two types of multi-span plastic greenhouses suitable for fruit and vegetable cultivation such as paprika and tomato and two types of single-span greenhouses suitable for strawberry cultivation are developed and models satisfying anti-disaster standards are presented.
∙ Development of a film of air-inflated double layers plastic greenhouse type for energy saving ; To develop covering materials suitable for domestic energy-saving greenhouse systems, characteristics of existing covering materials by types-rainshield type, non-heating type and heating type are examined and quality level of overseas films, technical limitations and potentials of domestic long-term coating films are reviewed. As a result of monitoring changes in anti-dropping of covering materials with the passage of time, it is analyzed that heating-type covering materials are two-times higher than non-heating-type covering materials in anti-dropping persistency and covering materials of coating type maintains anti-dropping longer than covering materials of addition type. In addition, as an analysis result on characteristics of domestic horticulture covering materials by types and functional features of imported films of heating type, it shows that domestic films of addition type has more excellent anti-dropping property than imported films in case of the film of addition type but, domestic long-term films reach only 80% of Japanese long-term coating films in all aspects of transparent, anti-dropping persistency and properties and durability. It is considered that long-term coated metallocene films coated with 'hydrophilic nanoparticles are suggested as the most potential alternative to overcome this weakness. As droplet material coating technology have been developed for packaging film with narrow width, the production system that coats hydrophilic particles on wide films (more than 10m) needs to be urgently constructed.
(2) Development of a technology to apply greenhouse comprehensive environmental management of fruits and vegetables for export to field applications
∙ Variations in greenhouse inside temperature and ground temperature by covering materials ; As an analysis result on the performance of PE films and PO films, which are used for domestic plastic greenhouses. PO films are more excellent than PE films in terms of transparency and anti-dropping, and they are averagely 6% better in transparent. Also, the ground temperature of PO films' covering greenhouse is higher than that of PE films' covering greenhouse by about 1.6℃ so that their thermokeeping are proved to be excellent. In case that a greenhouse has a double-layer covering structure as in greenhouses for strawberry cultivation, PO films(Japanese coating type)' covering materials are better in transparent by about 6% or 13% than PE films' covering materials so that PO films(Japanese coating type) are considered to be better as outside covering materials for greenhouses for strawberry cultivation while 0.1mm-thick PE films(EVA content 3%) are judged to be reasonable as single layer external covering materials for greenhouses for strawberry cultivation in consideration of thermokeeping and economic efficiency.
∙ Performance of environmental control according to use inside air-circulation fans in the greenhouse for strawberry cultivation ; When we stopped inside air-circulation fans in greenhouse once inside air temperature dropped below 5℃ and then we operated them for 45 minutes and stopped for 15 minutes to circulate air in the greenhouse, the ambient temperature rose by 1.8℃ in average day and night and inside humidity of a greenhouse in which circulation fans were installed was lower by 6% in average than that of a greenhouse with no circulation fan. The findings of monitoring changes in strawberry quality and amount according to greenhouse inside environment control by air-circulation fans showed that strawberries' brix degree increased by 9.8%, their hardness increased by 24.7% and their amount increased by 11.3%.
∙ Changes in inside air temperature of single span greenhouse for strawberry cultivation ; Most of single span greenhouses for strawberry cultivation are non-heating type greenhouses equipped with insulating facilities only through water curtain. These water curtain greenhouses are known for their excellent thermokeeping but their use is restricted because of poor optical environment due to contamination of covering materials caused by ions contained in underground water and depletion of underground water. If outside air temperature drops below –10.0℃, air temperature inside the greenhouse will drop to 2℃ and go beyond the night growth optimum temperature range. Therefore, as an analysis result on the changes in air temperature inside the greenhouse according to the changes in outside air temperature without heating in a greenhouse with two layers multi-layer screen system instead of water curtain system in order to find out the method to complement the fault of the water curtain greenhouse, when outside temperature is changed in –6.8℃-17.7℃(average 0.3℃), the air temperature inside the greenhouse is changed in 6.6℃-32.1℃(average 13.6℃). Thus, if multi-layer screen is used instead of water curtain system, thermal effect was improved by about 3.8℃. However, since the initial installation cost of multi-layer screen is 10,000/KRW~12,000/KRW/㎡, technology development and government's support is needed to reducedthe initial installation costs.
∙ Analysis of environmental change for greenhouse for paprika cultivation
; This study was conducted to prepare a manual for standardization of environmental control technology in greenhouse in fruit and vegetable for export greenhouse farming. In order to do that, measured data of greenhouse inside environment of leading farming was analyzed to find out problems and secure basic data for environmental control optimization of fruit and vegetable for export greenhouse farming. In the environmental management of greenhouse cultivating paprika, as average temperature increases, it becomes reproductive growth. The optimum temperature is 19.0℃-21.5℃, and average temperature at daytime did not exceed 25℃ and average temperature at nighttime did not fall below 18℃. As a result of analysis on average temperature at daytime and night and diurnal variation of 24-hour average temperature for lead farming cultivating paprika, among all measurements days, 247 days, the number of days where the average temperature at daytime is higher than 25℃ was 123 days (50%), and the number of days where the average temperature at night is below 18℃ was 5 days (2%), and the number of days where the 24-hour average temperature exceeds optimum temperature range 19.0℃ -21.5℃ was 173 days (70%). It was determined that the method to reduce average temperature at daytime should be found to lead 24-hour average temperature to optimum range. In particular, thermonegative with internal shading and ventilation has limitation in between mid-July and end of August. It was analyzed that external shading by chalk or proactive cooling method are needed.
; When comparing 24-hour average temperature of inside greenhouse between domestic farms and Netherland farms, 24-hour average temperature of Netherland farms is the range of 18.9℃ -23.9℃, and this is in the range of 19.0℃~21.5℃ which is management goals, so inside temperature environment in greenhouse is maintained equally. On the contrary, 24-hour average temperature of domestic farms is the range of 19.0℃-28.4℃, and this is out of range 19.0℃ -21.5℃ which is management goals. So it indicates that inside temperature environment in greenhouse is managed unevenly. In order to improve inside temperature environment in greenhouse, plans like increase of ventilation efficiency and surge suppression of daytime temperature by using shading and cooling system shall be considered, and recently adopted geothermal heat pump heating and cooling shall be distributed more.
; In the period where amount of light is significant and 24-hour average temperature is high, enough leaf number should be secured before high temperature period to increase transpiration rate, and low concentration CO₂ range should be maintained to reduce stomatal resistance. As 24-hour average temperature is high more than 24℃ in summer, a method to decrease temperature inside the facility is necessary in summer. The amount of light transmission in greenhouse should be decreased by shading to lower crop temperature. If the amount of light increases, the air temperature inside the greenhouse increases and the amount of ventilation increases. Therefore, although high concentration CO₂ is fertilized, ventilation causes a lot of loss to decrease fertilizer efficiency. Therefore, production costs can be reduced through low concentration CO₂ fertilization.
; It is necessary to increase transpiration rate by reducing leaf area boundary layer resistance after slightly raising air flow rate insider the greenhouse in winter to 1.0m/s from 0.5 m/s. Day and night temperature difference (DIF) was 0.1℃~10.1℃(average 5.4℃) during measurement period, and DIF increased in high-temperature period. This is caused by 24-hour average temperature increase as average temperature at daytime increases. And 24-hour average temperature of plant was 0.6℃ lower than inside air temperature, and 1.1℃ lower than average temperature at daytiem, and 0.1℃ lower than average temperature at night.
∙ Development of low-cost carbon dioxide fertilization technique
; In case of greenhouse cultivating paprika, most export farms continue carbon dioxide application for productivity improvement. However, in case of greenhouse cultivating strawberry, they cannot supply carbon dioxide due to economical burden. In case of paprika, It is necessary to maintain 400ppm during vegetation period, and increase it to 600ppm in the fruiting period to facilitate fruiting. However, 62kg/4hr‧day‧10a of liquefied carbon dioxide is needed to maintain 500ppm, and the costs are 1,690,000KRW/year. Therefore, this study was conducted to find out the method to reduce production costs of farms cultivating paprika and strawberry by developing technology to provide carbon dioxide at low costs. The costs incurred to maintain 500ppm of CO₂ concentration in same greenhouse by using vaporizing carbon dioxide feeding device and liquefied carbon dioxide feeding device were as follows. In case of vaporizing carbon dioxide feeding device, it was 250KRW/㎡, and 1,000KRW/㎡ for liquefied carbon dioxide feeding device. Therefore, vaporizing carbon dioxide feeding device can reduce the costs to 1/4 level compared to liquefied carbon dioxide feeding device, but it was analyzed that vaporizing carbon dioxide feeding device should be improved to maintain high concentration (700~800ppm).
; While CO₂ concentration outside greenhouse is about 400ppm, the air temperature inside the greenhouse has higher than outside CO₂ concentration. When ventilating to adjust air temperature inside the greenhouse, the air is discharged to outside and causes greenhouse gas. Therefore, it should be carefully considered when using carbon dioxide fertilization technique. When using upper ventilation, the ventilation should be limited as much as possible by adopting a method to lower the carbon dioxide inside the greenhouse to the level of outside or using a cooling system like geothermal heat pump heating and cooling.
; When feeding bag type vaporizing carbon dioxide in the greenhouse cultivating strawberry, if side wall ventilation is not conducted, CO2 concentration in the greenhouse was 80-100ppm higher than the contrast greenhouse, and if side wall ventilation is conducted, the CO₂ concentration was similar in both experiment greenhouse and contrast greenhouse. At this time, the costs were 75,000 KRW/660㎡․year, and it contributes to the productivity improvement by facilitating photosynthesis until side wall ventilation is conducted to adjust the air temperature inside the greenhouse after sunrise.
∙ Light transmittance depending on greenhouse external shading ; As a result of measuring light transmittance inside the 1-2W type plastic greenhouse to analyze shading effect with white chalk coated for summer season thermonegative, the light transmittance right under the covering materials was 45%, the light transmittance of shading materials at bottom was 27%, and light transmittance of growing point area was 23%. In considering the average light transmittance of multi-span greenhouse covered with general PE film is 65%, the shading ratio of white chalk application is 20%. The map showing amount of light transmission inside the plastic greenhouse by areas under the combination of white chalk, application, internal shading screen (shading ratio 50%) in summer (June - August) was prepared to find out the amount of light inside greenhouse according to shading methods in summer easily.
∙ Manual making of comprehensive environmental management manual for paprika greenhouse ; Two types of manuals and two leaflets were published to make environment management easy by growth stage and cultivation period for farms cultivating paprika.
(3) Development of standard technology for an elevated production system for strawberry
∙ Domestic and international status of an elevated production system for strawberry ; The domestic and external systems used for an elevated production for strawberry can be divided into H type, X type, Y type and hanging type. The construction is easy in order of Y type > H type > X type > hanging type, while material costs are expensive in the order of X type > H type > Y type > hanging type. It is determined that H type is an easy-to-use system composition by construction, the material cost and various bed types.
∙ Standardization design of elevated production system by work types (standing and sitting)
; The height of elevated production bed can be decided according to the height of a worker and work type. In case of standing type, it is most stable when the worker poses with elbow toward 15° downside. The most stable position was measured according to the height of the worker randomly selected and the correlation equation between height and bed height (bed height = 0.74 x worker's height - 24.7) was calculated. In consideration with the average height of common lady in farm, 90-100cm is most appropriate for the bed height, and 60-80cm is appropriate for seating type and when using styrofoam bed.
; For the stowage cradle structure, the structural analysis was performed not to cause deflection by considering the bed soil and plant's weight. And the standardization (proposal) was prepared with φ22.2×1.2t@1,500 piep instead of φ25.4×1.5t@1,000 which is generally used in farms.
∙ Development of low cost elevated hydroponic system and root environment control system ; The existing elevated production system by using tarpaulin or plastic molding bed has to have separate drain system on the bed bottom. This study sought to reduce construction costs by developing tarpaulin bed with drain system which reduces material costs and simplifies work process. It also solved the poor drainage problem caused by existing PE tarpaulin bed.
∙ Analysis of changes in root area according to drainage performance and amount of culture medium by culture medium ; Generally, culture medium used by farmers cultivating strawberry includes hull, peat moss, pearlite, cocopeat, BC2, rock wool, etc. As an analysis result on vertical permeability according to these culture medium types and combination of culture medium, if only peat moss or BC2 was used as culture medium, vertical drainage will be faster than thin cocopeat, so soil moisture may be insufficient. And horticultural bed soil showed the slowest speed of drainage. In terms of water distribution by culture medium depth of strawberry, the farther it is from the culture medium surface, the lessor soil moisture is and the better it is. Therefore, the mixture of materials is advised. For example, the materials with high coefficient of water permeability should be placed on the bed bottom, and the materials with low coefficient of water permeability should be placed on it. Therefore, it is considered that the best culture medium water environment is double layers system where the culture medium is composed based on thin cocopeat, and above that, horticultural bed soil is placed with 1/4-1/3 of the bed depth, or three layers system where thick cocopeat is placed on the bed floor, above that, thin cocopeat is placed and bed soil is placed on the surface. And temperature change inside culture medium according to the amount of bed soil was analyzed to provide basic data to predict temperature change of root area according to the unit the amount of bed soil.
∙ Changes in root area temperature by cultivation methods and bed types
; The cultivation method of strawberry can be divided into soil culture and water culture. In order to analyze temperature environment in root area according to these cultivation methods, the air temperature inside greenhouse and temperature changes inside soil and culture medium were measured. Although the variation of inside and outside temperature of the greenhouse was fluctuated, the temperature changes inside soil and culture medium was almost constant, and root area temperature was more stable in soil culture than water culture.
; The beds used for elevated production for strawberry include PE tarpaulin, PVC tarpaulin, plastic and styrofoam. The temperature environment change in root area was analyzed by the types of beds. In case the inside air temperature is about 6℃, the lowest temperature in root area of PE tarpaulin was 13℃, and the difference between lowest temperature inside the greenhouse and the lowest temperature of culture medium was approximately 7-8℃. In case of styrofoam bed, the difference between temperature inside greenhouse and the lowest temperature inside culture medium was about 3℃. So the culture medium temperature of styrofoam bed was stably changed while the temperature difference in day and night was about 8℃ for tarpaulin and about 5℃ for styrofoam. It is determined that tarpaulin bed is proper for the economic elevated production system while considering large temperature difference in day and night is favorable for growth when the night lowest temperature is in the range of optimum temperature for growth and the initial installation cost.
; Since temperature rise in root-zone was faster at daytime in PE tarpaulin bed compared to styrofoam bed, it is favorable in low temperature period. As temperature rises gradually in styrofoam bed compared to PE　tarpaulin bed, styrofoam bed is favorable in high-temperature period. Therefore, PE tarpaulin is favorable for production type such as strawberry which is planted in September and harvested in winter, and styrofoam bed is favorable for all-season strawberry cultivation type.
(4) System standard and demonstration test of the greenhouse structure to expand an elevated production for exporting strawberry
∙ Cultivation experiments of the low cost elevated production system ; The cultivation experiments for strawberry using the bed developed from this study and the existing bed was conducted for Daewang and Seolhyang. As a result of measuring leaf length, leaf width, amount, hardness and brix degree by bed types every 10 days, there was almost no difference in degree of growth, amount and quality by bed types. Therefore, the bed developed from this study has no problem in cultivating strawberry.
∙ Demonstration test of cultivation system and greenhouse structure ; The demonstration test of greenhouse structure and low cost elevated production system for cultivating strawberry developed in this study was conducted in the farm inside Kyungpook National University, and the additional demonstration test for the low cost elevated production system was conducted in the farm inside Daegu University and a farm in Cheongdo (2 dongs). The excellent performance of the developed greenhouse structure was verified through the demonstration test in terms of workability, structural safety and performance of environmental control. The stability of the low cost elevated production system was also verified through the cultivation demonstration test. Since cropping system was not finished, cultivation experiment data was not analyzed. However, the demonstration test result will be published through treatises to deliver the excellence after finishing the cropping system while policies to distribute the greenhouse cultivating strawberry and low cost elevated production system developed from this study to farmers will be suggested.
2. Development of Environment Friendly & Safe Production Technologies of Fruit Vegetables for Export
·Establishing environment-friendly control system as selecting and developing environmentally-friendly agricultural products, evaluating effectiveness, and commercialization.
·Practicing to control disease and pest using pesticides, biological control agents, environment-friendly organic agricultural equipment.
·Establishing environment-friendly control system using crop-protective agents synthetically.
·Improving production environment of fruits and vegetables cultivations and products safety for export shipments.
·Monitoring areas of production and safety of materials: 750 units (150 units per year).
·Monitoring the drift of residue-prone agricultural chemicals: 225 units (45 units per year).
·Monitoring residue-prone agricultural chemicals before shipment for exporting: 750 units (150 uints per year).
·Developing system (GC/MS) of the safety-evaluation responding to Positive List system: 296 items (LC/MS: 164 items).
·Testing PLS assay method on agricultural products for exporting: responding to PLS, constructing self-testing systems.
·Analyzing effect of application on GAP management criteria of target countries for exporting of fruits and vegetables and developing managing medel for agricultural products to vitalization of traceability system.
·Developing production-system of "safe agricultural products" in order to get safety and trust officially as examining safety of crop protective agents applying to fruits and vegetables comprehensively.
·Monitoring harmful microorganism before exporting shipment: 750 items/ 150 items per year).
·Needs for data and scientific access to secure safety at the production step of fresh vegetables from pesticides, heavy metals, pathogenetic microorganisms, based on which, securing competitiveness on safety and qualities of domestic GAP agricultural products
·Selecting developing a germicide to control disease and pests of the fruits and vegetables for exporting, using this, developing a control technique
·Analyzing and investigating kinds of pest species and occurring locations at Dogok Paprica farms.
·Collecting, analyzing and data-basing informations about pesticides, biological control agents, predators, and environment-friendly organic agricultural equipment used at Dogok Paprica farms.
·Establishing environment-friendly IPM (integrated pest management) using mainly pesticides in harmony with predators.
·Examining priorities of usefulness of the 125 kinds of pesticides used on the 29 kinds of predators and 10 pest species, and inducing registrations in order to use them.
·Publishing a booklet of the safe use standard of agricultural chemicals and educating farmers.
·As new tiny insects continually occur in the paprika, continuous research developments are required, and these pests are being changed to be resistant ones to pesticides in problem with inexperienced controls.
·The manuals on occurrences of diseases and pests and physiological phenomenons in paprika and strawberry are a great help to farms.
·It is able to be used in farms as suggesting development on this pesticide and way to prevent pests, although it has been difficult to control viral diseases occurring on paprika recently.
·A new Bacillus thuringiensis selected from Korean soil has an effect on lepidopteran cutworms (Spodoptera exigua) or armyworms (Spodoptera litura) in paprika and strawberry, therefore, it gets a patent and the relevant technology is transferred to the Nurim Corporation, and commercialized.
·Although it is thought that pesticides are unsuitable to be used continually in paprika farms, it is verified that there is nothing wrong if treated based on the safe use standard of agricultural chemicals.
·To export strawberry, not considering climatic conditions of the corresponding areas for exporting, diseases may occur and then it would be difficult to sell. Therefore, it is desirable to export after investigating on climatic conditions of the corresponding sites.
·With recently increasing cultivated land in soil, a few paprika farms grow. Therefore, thorough instructions should be needed absolutely.
3. Storage, Distribution and Process Technology
A. Storage and Distribution
(1) Development of freshness containing technology for long distance distribution in export paprika.
·This research and development were identified problems and presented improvements of distribution systems for a diversity of export paprika. Also, Development of postharvest quality control technology will prevent a dropping quality of long distance distribution and developed postharvest quality control technology should applied the actual export place of paprika in Korea. Paprika has been major export horticultural crop in Korea; culture area is 367ha, mainly exported to Japan (99%) attach too much impotance. But Japan changed many conditions of economy, consumer sentiment, change of import standard in agricultural product, and increasing the diversity of export countries, these reason will affect the volume and stabilization of export paprika to Japan. Our export paprika need to find the new import country for production stability. An attractive market as a large consumption were Europe, north America and Australia, these countries spend more than 10 shipping days and requested more than 20 days including the local distribution. So, development of postharvest technology and quality control technic were necessity for export paprika. For open up a new market, need to find the weakness of distribution system and applied to improvement with established various technologies in long distance distribution. Identification of local production with distribution system in export paprika and suggestion of improvement.
·Propose the improvement of total distribution. First, identified the APC condition while visit several production farm for export. Second, data recorder (temperature and humidity) will recording every condition through harvest to sales place in exported country. Development of quality control technic for long distance distribution. Compare the various cultivar’s characteristics of postharvest physiology and quality and select the suitable cultivar for long distance distribution in paprika. Identify of right harvest time for long distance distribution compared the storability on colors and fruits maturity. Development of postharvest treatment technic for long distance distribute paprika. In the long distance distribution, This research suggest the MA package instead of general cartoon box for prevent the quality dropping by water loss, and propose the container box for protect the box pressure and increasing the effectiveness of precooling. Treat 1-MCP base on previous research. For protecting and killing the germ such as Botrytis cinerea treat the UVc, ClO2 gas, and hydrothermal. Development of long time storage technic and applied distribution system in export paprika. Applied simulated distribution condition with collected research DATA for long time storage.
·Development of prevent technic for a disorder of low temperature. Publication of the postharvest control manual for export paprika.
(2) Export distribution field test on-site technical difficulties for the new market exploitation in export strawberry
·In this study, optimization of precooling and storage temperature was done for strawberry export, leading to a long term distribution, quality control and maintenance technology for development, and also the technology useful for export was developed by a field demonstration test and all the above were carried out under the classification of a total of five detailed studies which were performed as listed. 1) Optimization of the pre-cooling temperature and optimum storage temperature, and 2) Comparison of merchantable quality based on daily and monthly harvest time / maturity stage / light irradiation / low temperature seasonable cultivation 3) Exporting strawberries by transporting them through air or by ship and tracking the changes in temperature and relative humidity inside the container of strawberries, 4) Quality management technology for long-term storage of strawberries for export, and maintenance of the hardness by applying CO2 gas, inhibition of ethylene responses by using 1-MCP, suppression of gray mold by treatment with ClO2 gas, and 5) Monitoring environmental changes during the cultivation and harvesting time period of strawberries meant for export in green house, packing shed, and precooling storage room, and a strawberry freshness maintenance manual developed for on-site utilization was done based on the developed technologies.
B. Processing
(1) Edible oil with high quality using paprika for export
·Paprika, which is an excellent source of antioxidant such as carotenoids, vitamins, and tocopherols is a natural colorant used by the food industry to provide or reinforce color in foodstuffs. Red and yellow hues in the food may be reached by adding this carotenoid concentrated oil to dairy products, processed meats, soups and sauces. Development of high-value product using paprika is urgent for long-term exportation. Edible oil comprising high-value unsaturated fatty acids unstable. The aim of this work was development and commercialization of edible oil product and foodstuff using paprika oleoresin and investigate antioxidant properties and oil stability for canola and perilla oil with the addition of paprika oleoresin(PO) by supercritical carbon dioxide. PO was prepared using supercritical carbon dioxide extraction. Canola and perilla oil samples were prepared mixing with PO. Control samples were prepared without PO. Each oil samples were pretreated for antioxidant capacity assay (ACA) with ABTS radical scavenging activity (ARSA), DPPH radical scavenging activity (DRSA), lipid oxidation property such as the acid value, peroxide value, p-anisidine acid value were determined. The results show that ARSA and DRSA of oil samples increased with PO-added. Results of the lipid oxidation assay were reduced with PO-added. It may be concluded that paprika extracts may induce in improvement antioxidant property and also, reducing lipid oxidation of edible oil with high value unsaturated fatty acid. And also, we established standardization of quality for food materialization of paprika oleoresin conducted by analyzation using HPLC/MS.
(2) Development of functional materials using strawberry
·Strawberry is a non-climacteric fruit and is highly appreciated for its excellent organoleptic properties, but also an extremely perishable fruit, due to its smooth texture, high softening rate and high sensitivity to fungal attack. Strawberries should be harvested carefully and be ready for consumption, which means that there is a very short period of fruit at its best quality. Therefore, establishment of pretreatment technology including efficient washing methods is urgent for long-term exportation by extending shelf life. In this study, we investigate effect of brine washing in combination of bubbling apparatus on quality characteristics of strawberries during storage at 4 or 20℃. The strawberry samples were prepared with brine-washing(BW), brine-washing and removing moisture on surface(BWR), or without brine-washing and removing moisture(control). The samples were tested for total aerobic bacteria, pH, color, firmness. BWR affected the microbial change, resulting in retarding the growth of total aerobic bacteria, compared with the control and BW. The initial microbial and exponential growth phase of BWR at 4℃ was not detected. For pH, there wasn’t dramatical change on BWR at 4℃ and 20℃. In addition, there was dramatically decreased in pH for control and WB samples. A-value of strawberry increased over storage time on control and BWR except BW. For firmness, there wasn't dramatical change in all sample when stored at 4℃. The results by measurements of aerobic bacteria and textural property suggest that bubble washing strawberries with brine solution may help reduce bacteria on surface of strawberry without any textural attributes and may extend shelf-life with good quality and microbial safety of strawberry. Development of value-added beverage using strawberry is necessary for long-term exportation and consumer, who demand for health benefits as well as good taste, in likability of food. In general, beverage products using strawberry fruit have produced as juice type. Strawberry juice is a good source of ascorbic acid(AA), anthocyanins, flavonolos andantioxidant compounds. However, dietary fiber in strawberry excluded when we intake fruit as juice type removed pulp. Dietary fiber in fruits pulp is significant component for health. And also, a recent fruit beverage market trend in worldwide are changing from juice type to puree type. In order to meet the consumer demand, we developed the strawberry beverage with whole ingredient of strawberry by applying technologies of minimum heat treatment for the minimum nutritional changes in strawberry, of increasing dispersion stability of the beverage and of maintaining flavor and taste of strawberry. In this study, we established manufacturing process included efficient heat treatment and dispersion technology and commercialization for exportation for strawberry puree beverage. In addition, we added functional value of the strawberry, such as antioxidant activity by addition of calyx extract of strawberry, which is obtained during strawberry processing as a by-product.
4. Export Strategy Technology
B. Technology Education and Technical Support for Export Farms of Fruit Vegetables
(1) Technology education for export farms and conducting in farm field supports
·Variety technical trainers were invited like foreign experts and each field experts to educate growers. Large-scale technology education of more than 50 participants with the industry-academic cooperation or regional agricultural research centers were held 16 tines to approximately 1,670 people. And small-sized technology education of about 20 participants with regional agricultural exports agency and agricultural technology center were held 59 times to approximately 875 people.
·Farm field support and consulting was performed 252 times from 2009 to 2013. We supported to improve fruit vegetable productivity and environmental management, nutrient solution analysis, hydroponics, rhizosphere environment research. And we provided emergency assistances to pest managements and physiological disorders.
·Providing concentrational strengthen technique education programs and consulting focus on growers’ demand. And, some of major export agriculture agency were selected to strengthen and concentrate.
(2) Support for analysis and prescription to growers
·2,720 times of water, nutrient solution analysis and prescription supports were carried out. It composed of 1,366 times of analysis supports(Water : 648 times, Irrigation water : 108 times, Drainage : 610 times) and 1,354 times of prescription supports(Water based : 1003, Drainage based : 351 times).
·97 times of plants, soils, pests and fertilizers analysis and prescription supports were carried out. It composed of 54 times of plant analysis supports and 21 times of soil analysis supports and 11 times of pest supports and fertilizer analysis supports.
(3) Manual support
·The 13 different textbooks which consisted sort of stabile production, safe production and pre-cooling were compiled under the university professors, consultants, researchers and agricultural experts who works in the field. The textbooks have been distributed 2,641 copies to export farms and experts.
(4) Nutrient solution computing programs
·Developing 4 kinds of nutrient solution computing programs and apply for patents on the 4 programs to Korea Copyright Commission. The technology and programs were provided to export growers. And, nutrient solution prescription educations were carried out, because export fruit vegetable growers could use it properly.
C. Development of Consulting Programs(video, tool) for Productivity Improvement of Fruit Vegetables for Export
·Energization of consulting industry by solution of difficult technique in consulting field.
·Solution of difficult technique of field by development of various program on production management in field cultivated fruit and vegetable
·Shortage of special consultants and increase of consulting dispute compared with increased cultivation area of greenhouse
·Limitation of yield increase by a high rate of vinyl greenhouse and absence of modern equipments
·Deduction of field real condition understanding and improved model for consulting improvement of fruit and vegetable
·Development of consulting training video for productivity improvement of fruit and vegetable
·Development of consulting software for productivity improvement of fruit and vegetable
·Understanding of difficult technique of field by survey and visit
·Making of special training materials on management of main environmental factors
·Making of low-price program (software) for support at field

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 29
• CONTENTS ... 46
• 목차 ... 49
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 51
• 제1절. 연구개발의 목표 ... 53
• 제2절. 연구개발의 필요성 ... 54
• 제3절. 연구개발의 범위 ... 71
• 제4절. 사업단 추진전략 ... 73
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 77
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 103
• Ⅰ. 재배 생산관리 분야 ... 105
• 제1절. 파프리카 ... 105
• 1. 파프리카 고품질 묘생산 기반 기술 개발 ... 105
• 2. 파프리카 자가영양진단 기기선발 및 매뉴얼 제작 ... 115
• 3. 파프리카 생산 증진을 위한 현장 실증 기술 개발 ... 125
• 4. 파프리카 안정생산을 위한 순환식 수경재배 기술 개발 ... 150
• 제2절. 딸기 ... 192
• 1. 딸기 고품질 묘생산 기반 기술개발 ... 192
• 2. 국내 신품종 딸기의 수출을 위한 재배 관리 매뉴얼 개발 ... 205
• 3. 딸기 자가영양진단 기기선발 및 매뉴얼 제작 ... 252
• 4. 수출 딸기 관비재배를 위한 효율적인 양수분 관리 ... 259
• 제3절. 시설관리 ... 278
• 1. 과채류 생산 에너지 절감 및 고성능 온실구조 개발 ... 278
• 2. 수출과채류 온실 종합환경관리 현장적용 기술 개발 ... 376
• Ⅱ. 안전성 및 병해충관리 분야 ... 399
• 제1절. 수출 과채류의 병해충 종합 관리 ... 399
• 1. 수출 과채류에 안전한 병해충 종합방제 방법 개발 ... 399
• 2. 수출 과채류 병해충 발생실태조사 및 안전사용기준 검토 ... 422
• 3. 수출 과채류 안전성 모니터링 시스템 개발 ... 439
• 4. 수입국 기준의 GAP 및 Traceability 매뉴얼 개발 ... 445
• 5. 수입국 안심 농산물 제공을 위한 시스템 개발 ... 460
• 제2절. 수출 과채류 친환경 종합방제 ... 469
• 1. 수출 과채류에 안전한 병해충 종합방제 매뉴얼 개발 ... 469
• 2. 주요 해충의 친환경적 종합방제 및 친환경 농자재 현장적용 ... 483
• 3. 수출 과채류 병해충 종합방제체계 실증 ... 493
• Ⅲ. 저장, 유통, 가공분야 ... 506
• 제1절. 저장과 유통 ... 506
• 1. 수출 파프리카 장기유통 선도 유지 기술개발 ... 506
• 2. 수출 딸기 예냉기술 체계화 기술 및 개발 ... 562
• 제2절. 가공 ... 614
• 1. 파프리카 오일 개발 및 고품질 식품 소재화 ... 614
• 2. 고품질 딸기 음료 개발 및 부산물의 식품 소재화 ... 639
• Ⅳ. 수출전략분야 ... 666
• 제1절. 수출시장 확대 및 다변화 ... 666
• 1. 수출시장 다변화 ... 666
• 2. 과채류 수출 상품화 브랜드 및 물류체계 개선 ... 740
• 제2절. 과채류 수출농가 기술교육 및 지원 ... 794
• 제3절. 수출 과채류 생산관리 프로그램 개발 ... 862
• 제4절. 수출연구사업단 운영관리 ... 892
• 제4장 목표달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 907
• 제5장 연구개발 성과 및 성과 활용계획 ... 943
• 제6장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 987
• 제7장 참고문헌 ... 1037
• 끝페이지 ... 1056