목본성 식물의 규격 생산을 위한 재배용기 개발
Development of Container for Standardized Production for Woody Plant
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Abstract
According to survey for development of container to producers who carry out container cultivation, the most important thing is ‘Realization of cultivation techniques (Prune roots, Water saving, Heat conservation)’ as the basis for the design of container and this survey showed that the best one is ‘small and medium-sized container of less than 50L’ as the size of container suitable for cultivation. To investigate the growth characteristics of plants according to the type of container, we classified the container into three types and then planted public plants Pinus densiflora, Cornus kousa, Chionanthus retusa in 12types of containers repeatedly three times. After Comparison of the growth of the Root-collar diameter, Rib-type is showed the highest growth of the Root-collar diameter in case of Pot-type. So, active effects of prune roots impact on positive the growth of plants. Grow inside the ground-type is showed the highest in case of Growing Bag-type and Root skirt-type is showed the highest in case of Bag in pot-type. After, In subsequent studies, based on this study, produce development prototype of design container and test them. and then to investigate the possibility of applying to the farmhouse.
I. 서론
최근 국민소득의 향상으로 경제적으로 윤택한 생활을 영위하게 됨에 따라 조경의 가치가 부각되면서 조경수에 대한 관심이 높아지 고 조경수의 소모량도 크게 증가하고 있다. 2014년 우리나라의 조 경재 총생산액은 6,379억원이며 이 중 조경수 생산액은 5,920억원 으로 총 생산액의 92.8%, 총 임산물 생산액의 9%를 차지한다. 조 경공사의 특성상 살아있는 수목을 식재하고 외부공간에 노출되어 있어 빈번한 하자의 발생이 문제가 되고 있다(Cho, 2014). 조경수 하자의 원인으로는 수목의 부적절 선정, 식재 부적기 공사시행, 배 수불량, 운반 중 분이 마르는 경우, 뿌리분이 깨지는 경우, 식재공간 의 부족, 동해피해, 유지관리 미흡 등 다양하다. 이 중 수목에 의한 하자는 컨테이너에서 재배한 수목을 이용하여 줄일 수 있다. 컨테 이너 재배수목은 수목의 이식 및 유지관리 비용, 이식하자에 따른 재시공으로 인한 예산의 낭비를 줄이고 이식성공률을 획기적으로 높일 수 있다(Kim and Kim, 2001). 컨테이너 재배수목은 뿌리분 의 손상없이 식재를 할 수 있어 이식 후 활착이 용이하고 식재시기 의 계절적 제약을 적게 받아 수목에 의한 하자를 현저히 줄일 수 있 으며, 컨테이너 재배방식은 노지 재배방식에 비해 균일한 규격의 생산이 가능하고 수목굴취 시 전문적인 기술을 요하지 않고 기계화 시설로 인건비의 소요를 줄일 수 있는 등의 많은 이점이 있다(Cho, 2014).
조경 선진국인 유럽과 미국, 캐나다의 경우 컨테이너 재배방식 으로 수목의 규격화와 작업과정의 기계화를 통해 고품질의 수목생 산 시스템을 갖추고 있으며 이를 통해 조경수 생산 분야의 산업화 를 실현하였다. 독일의 Brossmer Baumschule Ltd.는 현재 50ha 규모로 1950년대부터 조경수 생산을 시작하였으며 컨테이너를 활 용한 지상재배와 지중재배를 병행하는 방식으로 재배, 연중판매가 가능한 형태로 운영되고 있으며, 이를 통해 재배방식의 선진화와 조경수목의 부가가치를 극대화하고 있다.
이러한 컨테이너 재배의 이점으로 국내 조경수 현장에서는 컨테 이너에 대한 관심이 높아지고 재배자가 컨테이너 재배방식을 선호 하고 도입하는 추세이며 이에 따라 다양한 형태와 재질의 컨테이너 가 조경수 재배농가에 보급되고 있다. 그러나 현재 우리나라의 조 경수 재배는 기술적 배경을 토대로 한 생산이 부족하고 재배자 개 인의 지식이나 경험에 의존한 생산이 대부분이다. 이는 조경수 생 산방식이 전통적인 1차 산업적 틀에서 벗어나지 못하고 있으며 소 규모 영세 생산에 의해 산발적으로 이루어짐으로써 조경수 생산의 영세성과 비효율성을 극복하지 못하고 있기 때문이다(Kim, 1999).
목본성 식물의 재배용기와 관련하여 Kim et al.(2010)은 조림 수종인 낙엽송의 용기묘가 용기에 따라 생육결과가 다르며, 용기묘 생산을 위한 적정 용기개발이 필요하다고 보고하였다. 또 Park(1999)은 수목별 포트크기에 따른 생장비교를 통해 부직포포트 이 용 가능성과 적정포트 크기를 규명한 바 있으며, Kang(2008)은 다 공질 부직포를 소재로 한 컨테이너를 이용하여 월별 관리비용, 공 종별 노무비, 지상부 성장률, 고사율, 이식 활착률을 조사 분석하여, 교목류 생산에 적합한 관리기법으로 활용하고자 시험재배를 한 결 과 교목류의 생산가능성은 매우 높았고 상품의 균일성이 높아 노지 재배를 대체할 새로운 조경수 생산기법으로 선택할 수 있다고 보고 하였다. 이상과 같이 용기묘 생산에 대한 연구와 일부 특정소재의 용기에 대한 연구는 이루어졌지만, 도시녹화용 목본성 식물의 컨테 이너재배를 위한 다양한 유형의 재배용기에 관한 연구는 미흡한 실 정이다. 본 연구는 도시녹화 및 정원에 이용되는 주요 목본성 식물 3종에 대해 다양한 유형의 재배용기를 이용하여 시험재배 후 각 용 기에서의 생육특성을 구명하고 도출된 결과를 토대로 국내 환경에 적합한 재배용기를 개발하고자 하였다.
II. 연구방법
1. 생산자 선호 및 요구분석
2014년 5월 10일부터 6월 10일까지 한달 간 전국에 위치한 조 경수 컨테이너 재배농가를 대상으로 ‘목본성 식물의 재배용기 개 발을 위한 생산자 선호 및 요구’를 알아보기 위해 설문조사를 실시 하였다. 전체 35개의 농가가 설문에 응하였으며, 수거한 설문지 중 유효한 33부를 취합한 뒤 Microsoft Excel 2010 프로그램을 이용 하여 빈도 분석하였다.
2. 공시재료
1) 공시식물 재료
본 연구에 사용된 공시 식물은 상록교목인 소나무(Pinus densiflora), 활엽교목인 산딸나무(Cornus kousa), 이팝나무(Chionanthus retusa) 를 사용하였다. 사용된 수종 모두 도시녹화 및 정원조성에 많이 사 용되고 있으며 생장 및 근계발달 속도가 빨라 단기간에 생장결과를 판단할 수 있다는 점에서 공시식물로 선정하였다. 사용된 공시 배 양토는 시판용 원예용상토(한농슈퍼상토원예용, 동부팜한농)를 사용하였다. 재배용기의 유형에 따른 목본성 식물의 생육특성을 알 아보기 위해 3가지의 큰 유형으로 용기를 분류하고 총 12가지 타입 의 용기(Table 1)에 공시식물 3종을 3반복으로 식재하였다. (Fig. 1).
picture for each type of container.
Classification for each type of container.
2) 용기의 유형별 특성
Pot형-기본형은 일반적으로 가장 많이 활용하는 플라스틱 컨테 이너 용기로 가격이 저렴하고 규격별로 구하기 용이한 장점이 있 다. Pot형-공기단근형은 기본형의 용기 측면에 다수의 공기구멍을 뚫어 용기 내 뿌리가 공기단근 되어짐으로 나선형 뿌리가 발생하는 것을 막을 수 있다. Pot형-요철형은 다수의 공기구멍과 함께 요철 구조로 된 표면으로 이루어진 용기로 나선형 뿌리가 발생하는 것을 막을 수 있다. Pot형-리브형은 기본형의 용기 측면에 다수의 공기 구멍과 함께 내측에 리브를 두어 나선형 뿌리가 발생하는 것을 막 을 수 있다. Pot형-Pot in Pot 지중재배형은 땅속에 고정되는 외측 용기와 식물을 담고 있는 내측용기로 구성되며, 식물이 바람에 의 해 전복되는 것을 막고, 겨울철 뿌리분의 동해피해를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
Bag형은 Pot형과 노지재배의 중간형으로 다공질의 표면으로 인해 공기단근 효과와 함께 지중재배 시 노지재배처럼 땅속 수분을 이용할 수 있다. 본 연구에서는 땅에 묻는 정도에 따라 지상재배, 반 지중재배, 지중재배로 분류하여 실험하였다. Bag in Pot형-공기단 근형은 용기의 측면에 다수의 공기구멍을 뚫은 플라스틱 외측용기 와 내부 부직포용기가 합쳐진 형태로 뿌리의 공기단근을 통한 나선 형뿌리방지 효과는 가져오면서 용기 내부 통기성 증가로 인한 토양 의 건조피해는 최소화할 수 있는 방식이다. 본 연구에서는 외측용 기의 개구율을 3%와 30%로 나누어 비교실험 하였다. Bag in Pot- 루트스커트형은 치마모양의 플라스틱 외측용기 와 내부 부직포 용 기가 합쳐진 형태로 편향된 햇빛에 의한 뿌리쏠림 현상을 방지하고 외측용기와 내측용기 사이의 공기층으로 인해 겨울철 뿌리의 동해 피해를 줄일 수 있다. Bag in Pot-지중재배형은 땅 속에 고정되는 플라스틱 외측용기와 내측 부직포로 구성되며, 식물이 바람에 의해 전복되는 것을 막고, 겨울철 뿌리분의 동해피해를 최소화할 수 있 는 장점이 있다.
3. 재배실험
2014년 10월 16일 유형별로 분류한 총 12가지 타입의 용기에 공시식물 3종을 3반복으로 식재하였다. 식재규격은 소나무(Pinus densiflora)는 H2.5(m)xR5(cm), 산딸나무(Cornus kousa)는 H2(m)xR4(cm), 이팝나무(Chionanthus retusa)는 H2(m)xR4(cm) 로 화성시 비봉면 소재 노지재배 수목을 굴취하여 사용하였다. 재 배장소는 화성시 봉담읍 소재 수원여자대학교 노지포장으로 관수 시설이 자동화 되어있다. 재배기간 동안 적절한 수분공급을 위해 스프링클러를 이용하여 오전에 20분간 실시하였으며, 7~9월에는 오후에 20분간 추가로 실시하였다. 완효성 복합비료인 Multicote4 (N:P:K, 14:14:14; Haifa Chemicals, Israel)를 연 2회에 시비하 였다. 적절한 수형의 관리를 위해 연 1회 전정작업을 실시하였다. 생육조사는 공시식물의 근원경을 월 1회 측정하였다.
4. 통계분석 및 디자인 개발
통계분석은 용기의 형태에 따른 목본성 식물의 생장특성을 비교 하기 위하여 Window용 SPSS Statistics 18.0(IBM Corp., Armonk, NY, USA) 통계패키지 프로그램을 활용하여 반복측정 분산분석방 법으로 분석하였다. 이를 토대로 목본성 식물의 규격화 생산에 적합 한 용기의 디자인을 Rhino ver. 4.0을 이용하여 3D modeling으 로 개발하였다.
III. 결과 및 고찰
1. 생산자 선호 및 요구분석
개발이 요구되는 용기에 대한 기능 및 디자인 선호도 조사에서 “용기의 디자인은 어떠한 기준을 충족해야 한다고 생각하십니까?” 라는 문항에는 ‘공기단근이나 물 절약, 보온 등 재배기술의 실현’이 42%, ‘자연부식, 재활용이 가능한 친환경 소재의 사용’ 21%, ‘소 재의 다양성’ 17%, ‘형태의 다양성’ 17%, ‘색상의 다양성’ 4% 순 으로 응답하여 용기의 개발 시 기능성에 대한 요구가 많은 것을 알 수 있었다(Table 2).
The satisfaction standards for product of design.
용기재배에 적합한 용기의 크기에 대한 문항에는‘10L이상-30L 미만’이 36% 순으로 가장 높았으며, ‘30L이상-50L미만’ 30%, ‘50L이상-70L미만’ 18%, ‘70L이상-100L미만’ 9%, ‘100L’이 상이 6%로 대형용기보다는 중소형용기를 선호하는 것을 알 수 있 었다(Table 3).
The size of container for utilization in cultivation.
그 외에도 국내 용기재배는 초기단계이나 요구도(‘필요하다’ 55%)가 증가하는 추세이며, 용기재배 농가의 식재 후 용기재배 희 망기간(‘12개월 이상재배’ 55%)을 감안하면 용기의 내구성은 최 소 2년 이상 물리적, 화학적 특성이 유지되어야 하며 유통과 재사용 이 용이한 형태로 제작되어야 하는 것으로 나타났다.
2. 재배용기의 유형에 따른 생장비교
재배용기의 유형에 따른 근원경의 생장정도를 2015년부터 2016 년까지 조사한 결과 소나무의 경우 Pot형 중에서는 리브형의 용기 가 18.5cm로 가장 생장이 높은 것으로 나타났다. 그리고 Bag형 중 에서는 지중재배형이 15.7cm로 가장 높았으며, Bag in Pot형 중에 서는 루트스커트형이 15.4cm로 가장 높은 것으로 나타났다(Table 4). 12개 용기를 2015년과 2016년으로 나누어 반복측정 분산분석 을 진행한 결과 시기(F=43165.679, p<.001)와 용기(F=15.917, p<.001), 상호작용(F=33.156, p<.001)에서 모두 통계적으로 유 의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
Root-collar diameter growth of Pinus densiflora for container type.
이팝나무 역시 Pot형 중에서는 리브형의 용기가 12.4cm로 Pot in Pot형과 함께 가장 생장이 높은 것으로 나타났다. 그리고 Bag형 중에서는 반지중재배형이 14.2cm로 가장 높았으며, Bag in Pot형 중에서는 루트스커트형이 12.7cm로 지중재배형과 함께 가장 높은 것으로 나타났다(Table 5). 12개 용기를 2015년과 2016년으로 나 누어 반복측정 분산분석을 진행한 결과 시기(F=6186.473, p<.001) 와 용기(F=9.383, p<.001), 상호작용(F=5.263, p<.001)에서 모 두 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 산딸나무의 경우도 타 공시식물과 동일하게 Pot형 중에서는 리브형의 용기가 13.7cm로 가장 생장이 높은 것으로 나타났다. 그리고 Bag형 중에 서는 지중재배형이 12.7cm로 반지중재배형과 함께 가장 높았으 며, Bag in Pot형 중에서는 루트스커트형이 15.0cm로 가장 높은 것으로 나타났다(Table 6).
Root-collar diameter growth of Chionanthus retusa for container type.
Root-collar diameter growth of Cornus kousa for container type.
종합적으로 Pot형의 경우 리브형이 가장 근원경의 생장이 높았 다. 이는 적극적인 뿌리의 단근효과가 목본성 식물의 근원경을 굵 게 만든 것으로 판단되며, 이러한 결과는 뿌리단근 효과가 묘목의 지하부 뿌리발달과 지상부 생장을 촉진시켜 생장균형이 양호한 묘 목의 생산이 가능하다는 보고와 일치한다(Jun, 2007). Bag형의 경 우 지중재배형이 가장 높았고, Bag in Pot형의 경우 루트스커트형 이 가장 높은 것으로 나타났다.
3. 재배용기 디자인 개발
1) Pot type-리브형 디자인 개발
Pot type-리브형은 용기 표면에 다수의 공기구멍과 함께 내측에 리브를 두어 적극적으로 뿌리의 공기단근과 나선형뿌리형성을 방 지하고자 하였다. 본 연구를 통해 시제품을 제작하여 실험한 결과 플라스틱 용기 중 가장 근원경의 성장이 높은 것을 알 수 있었다. 이 결과를 토대로 제품화 할 수 있도록 용기를 두가지 형태로 디자인 개발하였으며, 첫 번째는 플라스틱 용기의 표면에 공기단근을 위한 구멍과 내측 리브를 더한 형태(디자인등록 제30-0820683호)이고, 두 번째는 요철이 있는 유공판재형의 플라스틱 소재를 뿌리분의 사 이즈에 맞게 잘라 사용할 수 있는 형태(디자인등록 제30-0820684 호)로 디자인하였다(Fig. 2). 디자인된 용기의 규격은 실험용기와 동일한 규격으로 설계하였으며, 수목의 규격에 따른 용기의 다양한 사이즈의 개발이 가능하다.
Design of Pot (rib type).
2) Bag in Pot-루트 스커트형 디자인 개발
Bag in Pot-루트 스커트형은 부직포 소재의 용기 외측에 치마모 양의 플라스틱 커버를 씌워 외측커버와 내측용기 사이의 공기층 형 성으로 인해 단열효과를 가져와 용기 내 지온이 안정될 수 있도록 하였다. 본 연구를 통해 시제품을 제작하여 실험한 결과 플라스틱 용기와 부직포 용기의 조합으로 이루어진 Bag in Pot 유형 중 가장 근원경의 성장이 높은 것을 알 수 있었다.
이 결과를 토대로 제품화 할 수 있도록 두가지 형태로 디자인 개발 하였으며, 첫 번째는 하나의 외측용기 안에 내측용기가 형성되도록 하였고(디자인등록 제30-0820682호), 두 번째는 두 개의 외측용기 로 하나의 내측용기를 감싸는 형태(디자인등록 제30-0820685호) 로 디자인하였다(Fig. 3). 디자인된 용기의 규격은 실험용기와 동 일한 규격으로 설계하였으며, 수목의 규격에 따른 용기의 다양한 사이즈의 개발이 가능하다.
Design of Bag in Pot (root skirt type).
IV. 적요
목본성 식물의 용기재배는 뿌리분의 손상 없이 식재를 할 수 있 어 이식 후 활착이 용이하고, 식재시기의 계절적 제약을 적게 받아 부적기 이식 시 하자를 현저히 줄일 수 있다. 용기재배 방식은 노지 재배방식에 비해 균일한 규격의 수목 생산이 가능하고, 수목 굴취 시 전문적 기술을 요하지 않고, 기계화 시설로 인건비 소요를 줄일 수 있는 등의 이점으로 점차 노지 재배방식에서 용기 재배방식으로 옮겨가고 있는 추세이다. 본 연구는 목본성 식물의 규격화 생산을 위해 생산자들의 수요를 검토하고, 다양한 유형의 용기가 식물의 생장에 미치는 영향을 분석하여 국내 환경에 적합한 용기를 개발하 고자 실시하였다.
용기재배를 시행하고 있는 생산자들에게 용기개발을 위한 선호 및 요구조사를 실시한 결과 용기의 디자인이 충족해야 하는 기준으 로 ‘공기단근이나 물절약, 보온 등 재배기술의 실현’이 가장 중요한 것으로 나타났으며, 용기재배에 적합한 용기의 크기로는 50L 미만 의 중소형용기에 대한 수요가 높은 것으로 나타났다.
재배용기의 유형에 따른 목본성 식물의 생육특성을 알아보기 위 해 3가지의 큰 유형으로 용기를 분류하고 총 12가지 타입의 용기에 공시식물인 소나무, 이팝나무, 산딸나무를 3반복으로 식재하였다. 근원경의 생장을 비교한 결과 Pot형의 경우 리브형이 가장 근원경 의 생장이 높은 것으로 나타나 적극적인 뿌리의 단근효과가 식물의 생장에 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. Bag형의 경우 지 중재배형이 가장 높았고, Bag in Pot형의 경우 루트스커트형이 가 장 높은 것으로 나타났다. 향후 후속 연구에서는 본 연구를 토대로 디자인 개발된 용기의 시제품을 제작하여 테스트하고, 재배농가에 적용가능성을 검토하고자 한다.