농촌진흥청은 과일나무의 꽃 피는 시기에 발생하는 이상저온 피해를 줄이기 위해 50~60℃ 공기를 공급하는 통로형(덕트형) 온풍법을 한국농수산대학교와 공동으로 개발하고 현장에서 선보였다. 해마다 반복적으로 발생해 피해량이 증가하는 봄철 과수 저온 피해와 서리 피해를 줄이기 위해 온풍법 외에도 물의 양을 절약할 수 있는 살수법을 연구 중이다.

 

● 최근 기상 개요

 ○ 배 꽃필 때 저온 피해 증상

지구온난화에 따른 기후변화로 3월 평균 기온이 평년보다 높아지면서 사과, 배 등 과일나무의 꽃 피는 시기가 빨라지고 있다. 이렇게 꽃이 일찍 핀 가운데 4월 초 최저기온이 영하 3℃~영하 8℃까지 떨어지는 이상저온이 나타나면 과수농가는 꽃눈에 저온 피해를 보게 된다.

꽃눈이 피해를 보면 정상적인 열매 맺음이 어렵고, 열매를 맺지 못하면 나무가 영양생장에 힘을 쏟게 되어 수세(나무자람새)가 강해지고 이듬해에는 꽃눈 생성이 덜 되어 수확량이 줄어드는 요인이 된다.

※ 과수 개화기 저온피해 면적(ha) : (’18) 33,819 → (’20) 37,111 → (’21) 26,057

 

● 개화기 저온 피해 받기 쉬운 과원

서리 발생은 대체적으로 낮 기온이 낮고, 오후 6시 기온이 10℃, 오후 9시 기온이 4℃ 이하로 하늘이 맑고 바람이 없을 때 발생한다.

과원은 산지로부터 냉기류의 유입이 많은 곡간지역, 평지 사방이 산지로 둘러싸인 분지지역, 산간지로 표고 250m 이상 되는 곡간평지의 과원일 경우 저온 피해를 받기 쉽다.

 

● 개화기 저온 피해 현상

일반적으로 잎보다는 꽃이나 어린 과실이 피해를 받기 쉽고, 화기 중에서는 배주(암술과 수술이 수정한 뒤 종자가 되는 기관)가 저온에 약하다.

화기 발육 초기 단계에서 피해를 받으면 꽃잎이 열리지 않거나, 열려도 암수술 발육이 매우 나쁘고, 갈변되어 꽃자루가 짧아진다.

개화기 전후로 피해받으면 암술머리와 배주가 흑변되고, 심한 경우 개화하지 못하고, 고사하거나 개화하더라도 결실되지 않고, 수정되어도 과경이 굴곡되며 기형과가 되어 조기 낙과된다.

잎에 나타나는 피해 증상으로는 잎이 오그라들거나 어린잎은 물에 삶은 것처럼 되어 검게 마르고, 가지는 목질부가 갈변되기도 한다.

꽃이 떨어진 후 피해가 심하면 어린 과실이 흑갈색으로 변하고, 1~2주 후에 과실이 떨어진다.

 

● 개화기 저온 피해 경감기술 개발 필요성

지금까지 꽃눈의 저온 피해를 줄이기 위해 여러 방법이 개발됐지만, 노지(바깥)에서 자라는 과일나무 특성상 현장에 적용하기가 쉽지 않았다. 물을 뿌려 꽃눈을 얼음으로 감싸 보호하는 살수법은 많은 물이 필요해 물이 부족한 산간이나 구릉지에서는 사용하기에는 어려움이 있다.

공기를 데워 따뜻하게 하는 온풍법은 많은 에너지가 들어 노지 사용이 쉽지 않다. 연소법은 화재위험, 서리 방지제는 농업인 선호도 높지만, 효과 검증이 덜 되었다.

저온 피해 예방법으로는 전통적으로 연소법, 살수법 등이 있으나 온도 상승효과가 가장 큰 것은 열원 공급에 의한 인위적 열전달일 것으로 판단된다. 상층부의 기온 역전층을 건드리지 않는 범위의 온풍 전달 방법을 개발코자 한다.

농촌진흥청은 최저기온 정도에 따라 적용할 수 있는 기술과 농업인이 보유한 기기를 활용해 실용적으로 적용할 수 있는 기술을 연구하고 있다. 통로형 온풍법도 이런 배경에서 개발했다.

통로형 온풍법은 시설 안에서만 소규모로 사용하던 대용량 농업용 온풍기(25만 kcal/h)를 노지 과수원에 설치, 가동하는 기술이다.

 

※ 통로형 온풍법 개발

통로형 온풍법은 열전달 효율을 높일 수 있도록 과수원 중앙 부분에 온풍기를 설치했다. 그리고 농작업에 방해받지 않도록 50~60℃의 따뜻한 바람을 내보내는 통로를 나무가 심어진 줄에 나란히 설치했다.

통로의 천(필름)은 열 견딤성(내열)·마모 견딤성(내마모성) 원단을 사용해 열 손실은 최소화하면서도 열이 과수원 안에 고르게 퍼지도록 했습니다.

 

● 통로형 온풍법 농가 현장 적용 사례

통로형 온풍법을 전북 진안의 사과 과수원(8,925㎡) 현장에 적용한 결과, 대기 온도를 2~3℃ 정도 높일 수 있음을 확인했다.

※ 참고로 기존 온풍법(열풍 방상팬)은 온도 상승효과가 1~2℃ 내외로 높지 않으며 주로 공기를 순환시켜 서리를 내리지 않게 하는 용도로 쓰인다.

현장 평가 중인 송민우 농업인(전북 진안)은 “봄철 꽃눈 저온 피해로 수확량과 품질이 떨어지는 것이 가장 큰 문제였는데 통로형 온풍기를 가동하고부터 현재까지 이상 저온 피해를 받지 않아 매우 만족한다.”라고 말했다.

 

●통로형 온풍법 개발 성과

o 노지 밀식재배 사과원 맞춤형 온풍 전달 덕트 체계 개선

-세장방추형(송곳처럼 뾰족한 나무 모양) 수형과 농작업에 최대한 방해되지 않는 온풍 전달 덕트 체계 개선

- 열 손실 최소화를 위해 주 덕트는 과수원 중앙, 부 덕트는 재식열 하단부에 설치

 ※ 주 덕트 내열 옥스퍼드 원단, 부 덕트 직조 필름 등 활용 경제성 및 안전성 확보

o 노지 과원 봄철 저온 피해 경감용 온풍기 시제품 제작, 설치(전북 진안 사과원)

- 온도상승 효과 2∼3℃ 정도 : 대기(-1∼0℃) → 50m 지점(2∼3℃)

o 한시적 사용기간 동안 노지 과수원 유류비 추정

- 연간 300~500만 원소요 추정(면세 등유 단가 1419.86원/L 기준, 2022.10.30.)※ 연소제 적용 시 소요 비용: 15,000원/개, 200개/ha, 300만원/일(3,000만원/10일)

o 열에너지 투입을 통한 노지 과수의 봄철 동상해 예방으로 안정적인 결실률 확보 기대

o 기존 연소제를 이용한 방법 대비 비용 절감 및 화재위험 감소

o 이번 기술은 따뜻한 바람이 나오는 배출구 방향과 배출량을 수학적으로 계산, 설계해 ‘노지 과수원용 온풍 공급 장치’로 산업재산권을 출원했다.

※ 산업재산권 특허출원 : 노지 과수원용 온풍 공급 장치(10-2022-0137994, 2022년)

 

● 앞으로 연구 및 기술보급 계획

농촌진흥청은 앞으로 노지의 넓은 과수원에도 적용할 수 있도록 1㏊(3,000평) 기준, 영하 4℃ 이하에서 0℃ 수준으로 온도를 올릴 수 있는 열량을 확보할 계획dl다.

아울러 지금까지 개발된 기술은 2024년 신기술보급사업을 시작으로 현장에 빠르게 보급할 예정dl다.

국립원예특작과학원과수과 정재훈 063-238-6725