농진청, 배추 생육 진단 정확도 높인 근적외선 분석 기술 개발

NDVI 대비 색소 예측 정확도 최대 33% 향상 확인

칼슘결핍·생육 이상 조기 판단…재배 관리 효율 기대

식물 잎의 반사 특성 이미지. ⓒ농촌진흥청

농촌진흥청은 배추 생육 상태 진단에 효과적인 근적외선 분석 기술을 개발해 적용 가능성을 확인했다고 19일 밝혔다.

배추는 온도와 햇빛양, 수분, 비료량에 민감해 재배 관리가 중요하다. 이상기상에 따라 생산량과 품질 변동이 큰 만큼 수확량 예측과 가격 안정화를 위한 정밀 생육 진단 기술 필요성이 꾸준히 제기돼 왔다.

연구진은 인공조명 아래에서 다분광 카메라로 배춧잎을 촬영한 뒤 적색·근적외선 파장 변동성을 매개변수로 반영해 정밀 분석을 시도했다. 다분광 카메라는 가시광선 외에도 근적외선 등 다양한 파장을 인식해 식물 생육 정보를 더 정확히 파악할 수 있다.

식물은 건강할수록 적색 빛을 흡수하고 근적외선을 많이 반사한다. 이 특성을 이용한 NDVI 분석이 널리 쓰였지만 물 부족인지 비료 부족인지 구체적 원인까지는 확인하기 어려웠다.

이번 연구에서 새 매개변수를 적용한 결과 색소 함량 예측 정확도는 기존 NDVI 대비 ▲엽록소a 8% ▲엽록소b 15.8% ▲루테인 33% 향상됐다. 색소 성분 변화는 생육 이상 여부를 판단하는 핵심 지표다.

특히 배춧잎 끝이 타는 칼슘결핍증(팁번)을 조기 진단하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 팁번은 어린 잎끝이 노랗게 변해 결구가 형성되지 않거나 비상품 배추로 이어지는 대표적 생리장해다.

새 기술은 배추를 훼손하지 않고 수분·엽록소·당도·질소 등 생리 정보를 실시간 정밀 분석할 수 있어 재배 관리 효율을 높일 수 있다. 농촌진흥청은 육종과 재배 현장에서 적용 가능한 후속 기술을 추가로 개발할 계획이다.

옥현충 농촌진흥청 국립원예특작과학원 채소기초기반과장은 “이번 연구는 배추 생육 상태를 영상 기반으로 해석한 기초 단계 성과”라며 “주요 품종과 재배환경 정보를 축적해 농가에서 쉽게 활용할 수 있는 진단 기술로 발전시키겠다”고 말했다.

연구 결과는 농업 분야 국제학술지 ‘컴퓨터스 앤 일렉트로닉스 인 애그리컬쳐(Computers and Electronics in Agriculture)’ 10월호에 게재돼 학술적 가치를 인정받았다.