과채류 순환식 수경재배 시스템

순환식 수경 재배시스템은 개별 비료염과 원수를 혼합하여 양액 농도를 조정하고 최종적으로 pH를 조정한 후에 배양액이 작물에 공급되며, 배액은 다시 혼합탱크로 회수되어 조정 후 재사용된다. 순환식 과채류 수경 재배시스템은 고형배지를 사용하기 때문에 이에 연관된 요인들이 엽채류 수경 재배 시스템과 비교하여 추가로 고려되어야 한다. 특히 순환식 배지경의 경우는 배지 내의 염류 집적을 방지하기 위하여 배수량의 최소 20% 정도를 재사용하려 하기 때문에 혼합 탱크 내에서의 양액 성분 및 조정이 필수적이다. 적산 일사량과의 관계를 이용하여 사전에 필요한 양액량을 계산하여 공급하는 방식으로 경험적 자료를 근거로 작성된다. 환경요인과 증산량과의 관계가 정확하지 않은 경우에 과다 급액은 과다 배액으로 연결된다. 배지 내에 TDR 센서를 설치하여 배지 내의 함수율을 기준으로 하거나, 배액 부분에 수위 센서를 설치하여 배액 수위를 기준으로 양액공급을 조절한다. 비교적 정확한 양액 공급 관리가 가능하지만, 대규모 재배일 경우는 대표성의 문제가 제기될 가능성이 있다. 양액 소비량 예측과 수분 센서를 복합적으로 이용하는 방식은 환경 요인을 이용한 필요 양액량을 계산하고, 재배 시스템을 TDR 센서 또는 수위 센서를 설치하여 전체적인 관수량, 증산량, 배수량을 비교하면서 관리하는 방법으로 비교적 안정성이 보장된다. 고형 배지를 사용하는 과채류 순환식 수경재배에서는 발생한 배액을 일련의 과정을 거쳐 재사용하게 된다. 배액의 재사용에 있어서 일차적으로 성립되어야 할 조건은 작물에 공급했을 때 작물 생육 반응이 비 순환식과 차이가 없어야 하는 것이다. 그러나 배액은 초기 공급 양액과 비교했을 때 각 성분과 농도가 다르기 때문에 이를 재사용하기 위해서는 공급 시 성분을 분석하고 조정하여 부족한 양분을 보충하여 공급하거나, 희석을 통해 배액의 성분이 미치는 영향을 완화해 공급하는 등의 방법을 사용할 필요가 있다. 실제 농가에서 순환식 양액재배를 적용할 시에는 시스템이나 순환 방식 등을 고려한 과채류 순환식 수경재배 메뉴얼화가 필요하다. 배액에 용해된 각 양분의 농도는 공급하고자 하는 양액 내의 양분 농도와 다르며 별도의 처리 없이 그대로 사용할 경우 작물에 생리장해가 발생할 가능성이 있기 때문에 목표 수준으로 조정하기 위한 처리가 필요하다. 따라서 이상적으로는 배액의 성분이 최초 공급 양액의 성분과 같도록 조정한 후에 재사용하는 것이다. 실제로 매일 이러한 작업은 불가능하기 때문에 배액을 희석하여 EC 기준으로 공급되는 새로운 양액에 혼합하여 재사용 방식과 배액을 주기적으로 분석하여 성분 조정 후 재사용하는 방법이 있다. 일이 발생한 배액을 희석하고 농축 양액을 투입하여 목표 EC에 맞춰 공급하는 방법으로 이는 대형 배액 저장 탱크를 설치하지 않아도 된다는 장점을 가지고 있지만, 양액의 성분을 적극적으로 제어할 수 없다는 것이 단점이다. 이 방식을 적용하기 위해서는 각 작물에 대한 양액 재사용 한계를 실험적으로 파악할 필요가 있으며, 그에 따라 분석 주기가 결정될 수 있다. 예를 들면 공급 양액의 EC가 2.2, 배액의 EC가 공급 양액 보다 높은 2.7에서 4.0일 경우, 배액 중의 양분을 공급 양액의 양분의 약 30% 정도로 포함하려고 하면 EC 기준으로 0.7 정도가 되며 이에 상당하는 배액을 혼합 탱크에 공급하면 된다. 실제 농가에서 매번 분석하고 각 양분의 농도를 조정하기란 사실상 어렵기 때문에 조금 더 실용적인 방법이 필요하다. 농가에 적용하기 위해서는 두 가지 접근 방식이 있다. 배액을 누적하여 저장한 후에 분석을 의뢰하는 방식으로, 분석 시기를 1주간 누적 후 분석, 2주간 누적 후 분석과 같이 그 분석 주기를 늘리는 것이다. 이 방식은 배액을 저장할 수 있는 탱크의 용적에 따라 분석 주기가 결정되기 때문에 분석 주기의 연장에는 한계가 있다. 탱크의 용적이 작아 분석 주기가 짧아질 경우, 분석 비용이 증가하고 번거롭기 떄문에 가능한 범위 내에서 최대한 누적 할 수 있도록 하는 것이 좋다. 만약 1ha당 하루 60톤 정도의 관수에 대하여 20%의 배수를 가정한다면 하루 12톤 정도의 배액이 발생하게 된다. 분석을 마치고 각 양분의 농도 조정이 완료되면 관수에 사용할 수 있게 된다. 각 작물은 양분의 조성 변화에 대하여 다양한 반응을 보이며, 민감한 반응을 보이는 작물은 배액을 재사용 할 때 각 양액 농도 조절 시 허용 범위가 좁아지게 된다. 이는 양액의 재사용 한계와도 관련이 있으며 작물별 적정 범위를 설정할 필요가 있다. 재배 면적은 일일 관수량 및 배액량의 총량 결정에 중요한 요소가 된다. 총 재배 면적에 대해서 일일 최대 배액량을 정하고 이에 기준으로 하여 배액 탱크의 규모를 정할 수 있다. 배액 탱크의 규모는 배액의 최대 누적 기간을 정하는 기준이 되며 배액의 분석 주기를 조정 가능하게 한다. 배액 수집 시설은 고형 배지의 배액 발생 부분부터 배액 저장 탱크까지의 시설을 말하며, 시설 수준에 따라서 배액의 상태도 달라질 수 있다. 암 면을 배지로 사용할 경우 배액 내에 존재할 수 있는 성분은 물속에 용해되어 있는 양분과 식물 뿌리에서 발생한 유기산, 식물 잔해물 일부, 균류 등이 될 수 있다. 그러나 배액 수집 과정이 청결하지 못하면 배액 내의 물질에 의해서 많은 문제점을 발생시킨다. 배액에는 영양분이 포함되어 있기 때문에 광에 일정 시간 노출될 경우 조류가 발생할 수 있으며 외부 균류 유입이나 먼지, 낙엽 등의 고형물의 유입 가능성도 증가하게 된다. 이는 배액의 질적 저하를 유발하며, 여과 시설의 효과를 경감시키고 자외선 살균 시 효율을 저감시키는 원인이 된다.