dragon@yjmedia.com

영농 플랫폼 핫기술 햇이슈 (6) 2023년 12월5일
농민 뒤 졸졸 따라다니는 ‘운반 로봇’ 들일까

1-1
작업자 추종 운반 로봇 측면 모습. 농진청
작물을 수확하면 집하장까지 대신 날라주는 도우미가 있다면 얼마나 좋을까요. 그것도 일정한 간격을 유지한 채 내 뒤를 졸졸 따라다니면서요.

농촌진흥청이 11월29일 선보인 ‘작업자 추종 운반 로봇’은 그런 도우미를 연상하게 합니다. 작업자를 쫓으면서 자신의 적재함에 올려진 수확물을 집하장까지 대신 운반해줍니다.

작업자가 수확물을 로봇에 올려놓고 다음 수확 지점으로 이동하면 로봇은 작업자와 거리를 알아서 측정해 일정 거리를 유지하면서 움직입니다.

비결은 로봇 전방에 붙인 3차원 카메라와 인공지능(AI) 분석 제어기에 있습니다. 이를 통해 작업자와 거리를 최대 1ｍ에서 최소 10㎝까지 조절할 수 있습니다.

이 로봇엔 마그네틱, 근접 감지기(센서), 광학 검출기 등 여러 센서도 장착했습니다. 계획한 경로를 오갈 수 있게 한 것인데요, 수확물을 실은 뒤 집하장까지 자율 주행한 다음 수확물을 자동으로 내립니다.

이후 작업자가 있는  곳으로 되돌아오는 기특한 아이입니다.

1-3
로봇 전방에 부착한 3차원 카메라와 인공지능(AI) 분석 제어기를 통해 작업자와 거리를 최대 1ｍ에서 최소 10㎝까지 유지할 수 있다. 농진청
1-4
‘작업자 추종 운반 로봇’이 작업자를 인식하고 작업자와 거리를 측정하는 알고리즘. 농진청
소중한 이 아이가 집하장을 오가다 다른 작업자와 부딪치거나 장애물에 걸려 넘어지면 어쩌냐구요?

운반 로봇 앞뒤에는 접촉 센서를 부착해 사람이나 장애물을 감지했을 때 비상 정지할 수 있게 했습니다. 사람과 충돌 등 안전사고에 대비한 것이죠.

힘도 좋습니다. 로봇은 10시간 이상 연속으로 작동하는데 1회당 300㎏ 까지 운반할 수 있습니다.

고장이나 오작동을 줄이기 위해 고장 확률 0.1~1% 미만의 안전 무결성 수준(SIL) 2등급 제어기를 적용했다는 게 농진청의 설명입니다.

농진청은 지난해까지 이 로봇의 요소 기술을 개발했습니다. 올해엔 전북 익산에 있는 토마토농장에서 현장 실증 연구를 더해 상용화에 한발 더 다가갔습니다.  

특히 영상 인식 정확도를 97.6%까지 높였고, 금속으로 된 온실 구조물을 작업자로 잘못 인식하는 일이 없도록 자기력 기술을 도입했습니다.

또한 ‘라이다(LiDar)’ 기술을 적용해 작물이 무성해도 작업자 위치를 정확히 파악할 수 있도록 했습니다.

라이다 기술은 ‘레이저 펄스’를 발사해 그 빛이 대상 물체에 반사돼 돌아오는 것을 받아 물체까지 거리 등을 측정하고 형상까지 이미지화하는 기술입니다.

1-2
작업자 추종 운반 로봇 정면 모습. 농진청
현장 반응도 나쁘지 않습니다.  

앞서 익산지역 현장 실증 연구에 참여한 토마토농가 김태훈씨는 “온실 작업 중 가장 노동력이 많이 드는 수확, 운반 작업을 로봇과 협동으로 할 수 있어 일손 부족 문제 해결에 도움이 될 것 같다"고 말했습니다.

농진청은 해당 로봇의 특허 등록을 마쳤고 산업체에 기술이전을 완료했습니다.

로봇이 상용화해 현장에 적용된다면 스마트팜 같은 지능형농장 온실 내 농작업 효율성을 극대화하고 농민 건강도 지킬 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.  

☞ “농업인 뒤를 졸졸” 수확물 운반 대신하는 로봇 개발(클릭)

 

국산 콩과 쌀가루로 만든 장조림·육개장, 과연 맛은?

장조림
쇠고기를 쓰지 않고 국산 콩을 활용해 만든 장조림. 농진청 
‘고기맛 나는 식물성 장조림.'

세계적으로 ‘대체식품’이 주목받으면서 소재에 대해서도 관심이 커지고 있습니다. 기존 대체식품 소재로는 ‘분리대두단백’과 ‘탈지대두분’이 주로 쓰입니다.  

그런데 국내 대체식품 산업계는 이 소재 대부분을 수입하고 있습니다. 업계가 활기를 띠지만 우리농산물 소비와 제대로 연결되는 것 같지 않다는 지적이 나오는 이유입니다.

농진청이 팔을 걷어부쳤습니다. 원료의 수입 의존도를 낮추고 우리농산물 확대하기 위해 국산 콩과 쌀가루에 손을 댄(?) 것입니다.

11월29일 선보인 대체식품 소재 개발 기술이 그것입니다.

새단백 버섯 고소애
‘새단백’ 콩에 버섯·고소애를 첨가해 쇠고기 결·색과 유사하게 만든 대체식품 소재. 농진청
농진청은 고단백 대두 품종인 ‘새단백’ 콩을 탈지하고 분쇄해 가루로 만든 후, 버섯과 ‘고소애’(갈색거저리 애벌레)을 첨가해 압출 성형했습니다.

해당 소재는 탈지하지 않은 전지 콩가루에 버섯(5~10%)과 고소애(3~6%)를 섞었기 때문에 가느다란 섬유화 조직이 형성된 것이 특징입니다.

쇠고기와 결과 색이 비슷해 국물에서 한시간 이상 끓여도 풀어지지 않아 장조림·육개장 같은 한식 요리에 적합하다는 게 농진청의 설명입니다.

육개장
국산 콩을 활용한 쇠고기로 만든 육개장. 농진청
떡국
국산 콩 활용 쇠고기로 맛을낸 떡국. 농진청 
농진청은 이와 함께 국내 재배량이 가장 많은 콩 품종인 ‘대원’으로 만든 탈지대두분말에다, 전체 원료 무게 대비 20%의 쌀가루를 첨가한 ‘고수분 식물조직단백’도 개발했습니다.

이 소재는 닭가슴살과 비슷한 결·색을 지닙니다. 탄력이 있고 조직이 촘촘해 샐러드나 햄버거 패티, 불고기용 고기로 활용하는 것이 기대됩니다.  

여기에 아로니아를 소량(2~4%)를 추가하면 삶은 쇠고기와 비슷한 색·탄력을 낼 수 있습니다.  

햄버거
닭가슴살과 비슷한 결과 색을 지닌 식물성 패티로 만든 햄버거. 농진청
샐러드
닭가슴살 결과 색이 비슷한 대체식품 소재로 만든 샐러드. 농진청
아로니아첨가
아로니아를 첨가한 식물조직단백 모습. 삶은 쇠고기와 비슷한 식감을 자랑한다. 농진청
이 과정에서 농진청 연구진은 국내서 구하기 쉬운 쌀을 원료로 쓰고 전분과 대두단백을 분리하지 않아 가공 공정을 단순화했습니다.  

일반적으로 대체식품은 ‘단백질원’과 ‘전분질원’ 혼합분말을 써서 만듭니다. 전분질원으로 주로 사용하는 옥수수 분말보다 쌀가루가 조직감과 조리 적성에 더 낫다고 농진청은 강조합니다.  

송진 농진청 국립농업과학원 발효가공식품과장은 “이번 기술로 국산 품종을 이용한 대체식품 소재화 특성 연구 기반을 마련하고, 우리농산물 소비 확대에 이바지할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했습니다.

☞ 국산 콩으로 한식 맞춤형 대체식품 소재 개발(클릭)

 

◆ 농진청 유튜브 쇼츠 - 국산 콩과 쌀가루로 한식 맞춤 대체식품 소재 개발

 

몸속서 ‘유전자 가위’ 자체 발현하는 돼지 국내 최초 개발

3-1
‘캐스나인 유전자 가위’ 발현 돼지 모습. 농진청
아프면 자체적으로 치료할 수있는 ‘신기방기’한 돼지가 나왔습니다.  

‘유전자 가위’로 널리 알려진 ‘캐스나인(Cas9, CRISPR Associated protein 9) 단백질’을  몸속에서 발현하는 돼지가 국내 최초로 개발됐기 때문입니다.

농진청은 체세포 복제방법을 활용해 이를 발현하는 돼지를 생산하는 데 성공했다고 11월28일 밝혔습니다.

살아 있는 돼지에서 자체적으로 유전자를 편집할 수 있는 돼지가 국내서 개발된 것은 처음입니다. 세계적으로는 중국(2017년, 2023년), 독일(2021년), 덴마크(2022년)에 이어 네번째입니다.

농진청이 개발에 뛰어든 건 유전자 기능 연구 과정에서 돼지를 활용한 유전자 편집 동물 제작 시간과 비용이 많이 들어가는 단점을 극복하기 위해서라고 합니다.  

캐스나인 유전자 가위가 살아있는 돼지의 몸속에 있으면 유전자 기능을 동물의 체내에서도 바로 확인할 수 있습니다. 원하는 유전자 기능을 실험실에서 배양한 세포를 활용하는 것보다  정확하고 빠르게  파악할 수 있는 것입니다.

‘캐스나인 유전자 가위’ 발현 돼지 개발 과정. 농진청
살아 있는 동물 체내에서 유전자를 편집하려면 기존에는 캐스나인 유전자 가위와 ‘가이드 알엔에이(gRNA)’를 체내에 직접 넣어줘야 합니다.  

gRNA는 캐스나인 유전자 가위에 결합해 해당 캐스나인 유전자 가위가 특정 유전자(DNA) 염기 서열을 인식해 절단하게 도와주는 짧은 RNA 분자입니다.

하지만 이 방법은 유전자 가위의 크기와 동물 자체 면역 반응 때문에 유전자 편집 효율이 떨어지는 단점이 있습니다.

이번에 개발한 돼지는 캐스나인 유전자 가위를 자기 몸속에서 만들기 때문에 이런 단점을 극복할 수 있습니다.

농진청의 연구 결과는 재래돼지 개량에도 도움이 될 것으로 보입니다. 몸속에서 유전자 가위를 발현하는 돼지를 제주 재래 흑돼지에서 개량한 ‘난축맛돈’을 기반으로 이뤄졌기 때문입니다.

농진청 연구자는 이번에 개발한 돼지의 간·심장·폐 등 다양한 조직에서 캐스나인 유전자 가위가 만들어지는 것 또한 확인했다고 합니다.  

3-3
현재 형질 전환 가축을 개발하는 과정. 농진청
3-4
‘캐스나인 유전자 가위’ 발현 돼지 활용 때 형질 전환 가축을 개발하는 과정. 농진청
아울러 해당 돼지의 세포에 gRNA만 주입해도 돼지 질병을 유발하는 바이러스 침입 통로 역할을 하는 유전자를 제거할 수 있다는 사실도요.  

농진청은 “이를 통해 개발된 돼지가 살아 있는 유전자 편집 모형 동물로서 근육량 증가, 기후변화 극복, 질병 저항 등 축산 분야만이 아니라 사람질병 연구나 약물 개발 같은 의약학 분야에서도 활용될 가능성을 보여줬다”고 평가합니다.  

농진청은 연구 결과에 대해 특허 출원을 마쳤습니다.

☞ 몸속에서 유전자 가위 발현하는 돼지 개발(클릭)

 

배농가 여러분, 인공수분용 꽃가루 미리 챙기셔요

배 인공수분 작업 모습. 농민신문DB
겨울철로 접어들면서 농진청은 배 꽃가루 확보 방법을 11월27일 소개했습니다. 중국 일부 지역에서 화상병이 발생하면서 해당 지역산 수분용 꽃가루 반입이 금지된 데 따른 조치입니다.

앞서 우리 정부는 11월1일 화상병이 발생한 중국 신장위구르자치구와 간쑤성 등 2개 지역산 수분용 꽃가루 수입을 금지했습니다. 해당 지역이 국내 꽃가루 수입처는 아니지만 식물방역법에 따라 반입을 제한한 것이죠.

식물방역법은 제11조에서 ‘외국의 특정지역에서 규제병해충이 발생해 국내에 유입될 우려가 있는 등 병해충의 관리상 긴급한 상황이 발생하였다고 인정하면 그 지역에서 생산 또는 발송되었거나 그 지역을 경유한 식물 등의 수입을 일시적으로 제한할 수 있다’고 규정하고 있습니다.

☞ 중국 화상병 발생지 ‘꽃가루’ 수입 막는다(농민신문 2023년 11월6일자 7면 보도)(클릭)

 

☞ 농림축산검역본부, 과수화상병 관련 기주식물의 수분용 꽃가루 수입제한(금지)조치 변경 알림(클릭)

 

농진청에 따르면 과일나무는 수술의 꽃가루를 암술머리에 묻게 하는 수분 과정을 통해 열매를 맺는다. 문제는 ‘신고’ 배 자체 특성입니다.

우리가 주로 재배하는 ‘신고’ 배는 꽃가루가 없는 품종입니다. 따라서 병충해 등의 이유로 국내외 꽃가루 수급이 불안정할 때는 근심이 클 수 밖에 없습니다.    

겨울철 가지치기(전정)한 가지를 물꽂이(수삽)하면서 꽃가루를 생산하는 모습. 농진청

겨울철 가지치기한 가지를 물꽂이(수삽)해 꽃을 피워내는 모습. 농진청
농진청은 장단기 방안을 제시했습니다.

단기적으로는 ‘물꽂이’를 권장합니다. 겨울철 가지치기(전정)를 할 때 꽃가루받이 나무(수분수) 가지를 모아 물에 꽂아두면 좋다는 것입니다.

‘추황배' ‘원황’ ‘화산’ ‘만황’ ‘슈퍼골드’ 등은 주 재배 품종인 ‘신고’와 자가불화합성 인자가 다릅니다.

전문가에 따르면 수술과 암술 모두 기능이 정상이라고 해도 자가불화합성 인자(S인자)가 같은 꽃가루로는 수정되지 않습니다. 즉 자가불화합성 인자가 달라야 정상적으로 열매를 맺을 수 있다.

2월 중순 이후 잠에서 완전히 깬 수분수 가지를 잘라 가지 끝이 잠길 정도의 물에 꽂아두면, 대개 2주 뒤 꽃이 피기 시작합니다.

이같은 물꽂이(수삽)로는 꽃 100개당 꽃가루 120㎎을 확보할 수 있다는 게 농진청의 설명입니다.

현재 국내 배농가 45%가량이 적용하는 우산식 꽃가루받이 나무(수분수) 고접 배치 모식도. 나무 세력이 수분수 품종에 집중돼 주지세력이 떨어지는 등의 단점이 있다. 농진청

배나무 가지 끝에 꽃가루받이 나무(수분수)를 고접 배치한 모습. 수분수 품종 위치가 낮게 유지돼 병충해 등을 관리하기 쉽다. 농진청
장기 해법은 과수원 식재 방식에 있습니다. 수분수를 꽃 피는 시기, 꽃가루 양, 자가불화합 인자 등을 고려해 주로 재배하는 품종 대비 20~30% 규모로 심어야 한다는 것입니다.

이때 수분수로 품종 하나를 심기보다는 두가지 이상 품종을 섞어 심는 것이 좋습니다.

새로 나무를 심지 않고 수분수 품종의 가지 윗부분을 잘라 주로 재배하는 품종에 접을 붙여도 됩니다. 이를 ‘고접’이라고 합니다.

한편, 농가 자체적으로 생산한 꽃가루는 인공수분 전 가까운 시군농업기술센터에 미리 의뢰해 꽃가루 활력과 순도를 확인하면 좋습니다.

발아율이 70% 이상이면 증량제(석송자)를 5배, 발아율이 50~70%이면 3~4배를 섞어쓰는 것이 권장됩니다. 발아율이 40~50%라면 2배를 사용하고, 발아율이 40% 아래면 증량제 없이 꽃가루만 사용한다.  

인공수분 때 꽃가루 발아율에 따른 증량제 사용 정도. 농진청
증량제는 인공수분을 할 때 꽃가루에 섞는 이끼류 포자(석송자)입니다. 꽃가루에 증량제를 섞어 쓰면 순수 꽃가루만 쓸 때보다 가격 부담을 줄일 수 있습니다. 석송자는 분홍색이어서 인공수분 뒤 작업 여부를 눈으로 확인할 수도 있습니다.  

또한 무인기(드론) 등 꽃가루 소모량이 많은 인공수분 방법은 꽃가루 수급상황을 고려해 제한적으로 적용하거나 자제하는 게 좋습니다.

☞ 내년 인공수분용 배 꽃가루 미리 챙기세요(클릭)

 

국산 쌀보리 품종 ‘베타원’ 드시면 변이 콸콸?!

국산 쌀보리 ‘베타원’ 정곡. 농진청
국산 쌀보리 품종인 ‘베타원’ 식이섬유 추출물이 배변 시간 단축과 대장염 완화 등 장 질환을 개선하는 데 효과적인 것으로 나타났습니다.

농진청이 11월30일 소개한 내용에 따르면 ‘베타원’은 2015년 개발한 국내 최초 베타글루칸 고함유 보리 품종입니다. 원활한 배변 활동에 도움을 주는 식이섬유도 일반 보리보다 1.5배 많은 22.2% 함유돼 있습니다.

베타글루칸 고햠량 찰성 쌀보리 ‘베타원’ 성숙기 모습. 농진청

국산 쌀보리 ‘베타원’ 조곡. 농진청
연구진은 염증을 일으킨 동물 대식세포에 ‘베타원’ 식이섬유 추출물을 처리한 결과, 염증을 일으키는 주요 인자(산화질소) 생성을 13% 억제했다고 설명했습니다. 항염증 효과가 나타났다는 것입니다.  

독성시험 결과 처리 농도(0.1~200㎍/mL)에서 세포 독성도 없었습니다.

이와 함께 급성 궤양성 대장염을 유도한 동물 모형(모델)을 이용해 ‘베타원’ 식이섬유 추출물을 12일간 급여한 다음, 대장의 운동기능을 평가하고 ▲대장 통과 시간 ▲대장 길이 ▲체중 감소 정도 등을 검사했습니다.

그 결과 ‘베타원' 처리군에서 음식물이 대장을 통과하는 시간은 223분이었습니다. 대조군(268분)보다 짧았습니다.

반면 대장 길이는 7.3~7.8㎝로 대조군 6.9㎝(정상군 8.5㎝)보다 길었습니다.  

체중은 ‘96.3~96.8ｇ’을 유지해 대조군(88.4g)보다 감소 폭이 덜했고, 질병 활성도는 ‘2.7~3.0’으로 대조군보다 적었습니다.

일반적으로 대장염이 발생하면 음식물이 대장을 통과하는 시간은 길어지고, 반복되는 염증으로 대장 길이가 짧아집니다. 체중도 감소하고요.

대장염 유발주의 대장 통과 시간. ‘베타원’ 추출물을 투여한 실험군은 양성대조군(5-ASA)과 비슷하게 대장 통과시간이 짧았다. 농진청

‘베타원’ 추출물을 투여한 실험군은 양성대조군(5-ASA)과 비슷한 수준으로 몸무게가 덜 줄어드는 것으로 나타났다. 농진청
아울러 ‘베타원’ 처리군에선 궤양성 대장염이 발생했을 때 생기는 염증성 물질 생성도 억제됐습니다. 특히 음식물 대장 통과 시간과 체중 유지 정도는 염증성 잘 질환 치료 약물을 투여한 양성대조군과 유사한 수치를 보였습니다.

‘베타원’이 장 질환 치료에 효과적임을 알 수 있었다는 게 농진청의 설명입니다. 농진청은 연구 결과를 올해 말 특허 출원할 계획입니다.

이 연구 결과가 중요한 이유를 농진청은 식품 표시제도에서 찾습니다.

식품의약품안전처에 따르면 ‘일반식품 기능성 표시제도’가 2020년 12월29일 도입됐습니다. 그동안 건강기능식품에만 표시할 수 있던 기능성 표시가 일반식품으로 확대된 것입니다.  

보리식이섬유는 식약처에 등록된 고시형 원료 29종 하나입니다. 고시형 원료는 식품 표시 근거만 있다면 일반식품이라도 기능성 표기를 할 수 있습니다.

예를 들어 하루 섭취 기준량(20~25ｇ)의 30% 이상 보리식이섬유가 함유된 일반식품에 대해 ‘배변 활동을 원활하게 하는 데 도움을 줄 수 있다’는 기능성 문구를 표시할 수 있는 것입니다.

박진우 농진청 국립식량과학원 작물기초기반과장은 “이번 동물실험 결과는 보리의 기능성을 일반식품에 표시할 수 있는 과학적 근거자료가 될 것”이라고 말합니다.

그러면서 “앞으로도 다양한 식량작물의 기능성 시험을 통해 근거자료를 확보하고 정보를 구축하는 데 노력하겠다”고 강조합니다.

☞ 국산 쌀보리 ‘베타원’ 식이섬유, 장 질환 개선 효과(클릭)

 

이달의 영농 신간

▲'특‧약용 유전자원 신속대량평가 분석 매뉴얼'

▲'농산물의 기능성분 분석방법 사례집'

▲'허니데이(Honey day)와 함께하는 양봉요리 레시피' 1·2편

☞농진청, 이달의 신간(11월27일)(클릭)

◇도움주신 곳=농진청 대변인실

세상이 너무나 빠르게 돌아가서일까요. 농업·농촌 뉴스를 찾아보기 쉽지 않습니다. 더욱이 새로 나온 농업기술, 의미 있는 연구 결과는 연예, 화제성 이슈 등에 가려 본질에 다가서기 어렵습니다.        

‘디지털농민신문’은 한주간 뜨거운 관심을 받은 최신 농업기술과 연구동향을 소개하는 ‘영농 플랫폼 핫기술 햇이슈’ 코너를 신설합니다.

매주 화요일 선보이는 이 코너에선 농촌진흥청 등 관련 연구기관이 내놓은 보도자료 원문(링크)은 물론 관련 기술 동영상도 적절하게 제공합니다.

‘과학기술로 만드는 스마트한 농업, 매력 있는 농촌’에 농민·도시민 독자 여러분의 많은 관심 바랍니다.  

정리=김소영 기자

123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345

 

 

 

영농 플랫폼 핫기술 햇이슈 (6) 2023년 12월5일

 

작물을 수확하면 집하장까지 대신 날라주는 도우미가 있다면 얼마나 좋을까요. 그것도 일정한 간격을 유지한 채 내 뒤를 졸졸 따라다니면서요. 

농촌진흥청이 11월29일 선보인 ‘작업자 추종 운반 로봇’은 그런 도우미를 연상하게 합니다. 작업자를 쫓으면서 자신의 적재함에 올려진 수확물을 집하장까지 대신 운반해줍니다. 

작업자가 수확물을 로봇에 올려놓고 다음 수확 지점으로 이동하면 로봇은 작업자와 거리를 알아서 측정해 일정 거리를 유지하면서 움직입니다. 

비결은 로봇 전방에 붙인 3차원 카메라와 인공지능(AI) 분석 제어기에 있습니다. 이를 통해 작업자와 거리를 최대 1ｍ에서 최소 10㎝까지 조절할 수 있습니다. 

이 로봇엔 마그네틱, 근접 감지기(센서), 광학 검출기 등 여러 센서도 장착했습니다. 계획한 경로를 오갈 수 있게 한 것인데요, 수확물을 실은 뒤 집하장까지 자율 주행한 다음 수확물을 자동으로 내립니다. 

이후 작업자가 있는  곳으로 되돌아오는 기특한 아이입니다. 

 

 

소중한 이 아이가 집하장을 오가다 다른 작업자와 부딪치거나 장애물에 걸려 넘어지면 어쩌냐구요? 

운반 로봇 앞뒤에는 접촉 센서를 부착해 사람이나 장애물을 감지했을 때 비상 정지할 수 있게 했습니다. 사람과 충돌 등 안전사고에 대비한 것이죠. 

힘도 좋습니다. 로봇은 10시간 이상 연속으로 작동하는데 1회당 300㎏ 까지 운반할 수 있습니다. 

고장이나 오작동을 줄이기 위해 고장 확률 0.1~1% 미만의 안전 무결성 수준(SIL) 2등급 제어기를 적용했다는 게 농진청의 설명입니다. 

농진청은 지난해까지 이 로봇의 요소 기술을 개발했습니다. 올해엔 전북 익산에 있는 토마토농장에서 현장 실증 연구를 더해 상용화에 한발 더 다가갔습니다.  

특히 영상 인식 정확도를 97.6%까지 높였고, 금속으로 된 온실 구조물을 작업자로 잘못 인식하는 일이 없도록 자기력 기술을 도입했습니다. 

또한 ‘라이다(LiDar)’ 기술을 적용해 작물이 무성해도 작업자 위치를 정확히 파악할 수 있도록 했습니다. 

라이다 기술은 ‘레이저 펄스’를 발사해 그 빛이 대상 물체에 반사돼 돌아오는 것을 받아 물체까지 거리 등을 측정하고 형상까지 이미지화하는 기술입니다. 

 

현장 반응도 나쁘지 않습니다.  

앞서 익산지역 현장 실증 연구에 참여한 토마토농가 김태훈씨는 “온실 작업 중 가장 노동력이 많이 드는 수확, 운반 작업을 로봇과 협동으로 할 수 있어 일손 부족 문제 해결에 도움이 될 것 같다"고 말했습니다. 

농진청은 해당 로봇의 특허 등록을 마쳤고 산업체에 기술이전을 완료했습니다. 

로봇이 상용화해 현장에 적용된다면 스마트팜 같은 지능형농장 온실 내 농작업 효율성을 극대화하고 농민 건강도 지킬 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.  

☞ “농업인 뒤를 졸졸” 수확물 운반 대신하는 로봇 개발(클릭)

 

 

‘고기맛 나는 식물성 장조림.'

세계적으로 ‘대체식품’이 주목받으면서 소재에 대해서도 관심이 커지고 있습니다. 기존 대체식품 소재로는 ‘분리대두단백’과 ‘탈지대두분’이 주로 쓰입니다.  

그런데 국내 대체식품 산업계는 이 소재 대부분을 수입하고 있습니다. 업계가 활기를 띠지만 우리농산물 소비와 제대로 연결되는 것 같지 않다는 지적이 나오는 이유입니다. 

농진청이 팔을 걷어부쳤습니다. 원료의 수입 의존도를 낮추고 우리농산물 확대하기 위해 국산 콩과 쌀가루에 손을 댄(?) 것입니다. 

11월29일 선보인 대체식품 소재 개발 기술이 그것입니다. 

 

농진청은 고단백 대두 품종인 ‘새단백’ 콩을 탈지하고 분쇄해 가루로 만든 후, 버섯과 ‘고소애’(갈색거저리 애벌레)을 첨가해 압출 성형했습니다. 

해당 소재는 탈지하지 않은 전지 콩가루에 버섯(5~10%)과 고소애(3~6%)를 섞었기 때문에 가느다란 섬유화 조직이 형성된 것이 특징입니다. 

쇠고기와 결과 색이 비슷해 국물에서 한시간 이상 끓여도 풀어지지 않아 장조림·육개장 같은 한식 요리에 적합하다는 게 농진청의 설명입니다. 

 

 

농진청은 이와 함께 국내 재배량이 가장 많은 콩 품종인 ‘대원’으로 만든 탈지대두분말에다, 전체 원료 무게 대비 20%의 쌀가루를 첨가한 ‘고수분 식물조직단백’도 개발했습니다. 

이 소재는 닭가슴살과 비슷한 결·색을 지닙니다. 탄력이 있고 조직이 촘촘해 샐러드나 햄버거 패티, 불고기용 고기로 활용하는 것이 기대됩니다.  

여기에 아로니아를 소량(2~4%)를 추가하면 삶은 쇠고기와 비슷한 색·탄력을 낼 수 있습니다.  

 

 

 

이 과정에서 농진청 연구진은 국내서 구하기 쉬운 쌀을 원료로 쓰고 전분과 대두단백을 분리하지 않아 가공 공정을 단순화했습니다.  

일반적으로 대체식품은 ‘단백질원’과 ‘전분질원’ 혼합분말을 써서 만듭니다. 전분질원으로 주로 사용하는 옥수수 분말보다 쌀가루가 조직감과 조리 적성에 더 낫다고 농진청은 강조합니다.  

송진 농진청 국립농업과학원 발효가공식품과장은 “이번 기술로 국산 품종을 이용한 대체식품 소재화 특성 연구 기반을 마련하고, 우리농산물 소비 확대에 이바지할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했습니다. 

☞ 국산 콩으로 한식 맞춤형 대체식품 소재 개발(클릭)

 

◆ 농진청 유튜브 쇼츠 - 국산 콩과 쌀가루로 한식 맞춤 대체식품 소재 개발

 

 

 

아프면 자체적으로 치료할 수있는 ‘신기방기’한 돼지가 나왔습니다.  

 ‘유전자 가위’로 널리 알려진 ‘캐스나인(Cas9, CRISPR Associated protein 9) 단백질’을  몸속에서 발현하는 돼지가 국내 최초로 개발됐기 때문입니다. 

농진청은 체세포 복제방법을 활용해 이를 발현하는 돼지를 생산하는 데 성공했다고 11월28일 밝혔습니다. 

살아 있는 돼지에서 자체적으로 유전자를 편집할 수 있는 돼지가 국내서 개발된 것은 처음입니다. 세계적으로는 중국(2017년, 2023년), 독일(2021년), 덴마크(2022년)에 이어 네번째입니다. 

농진청이 개발에 뛰어든 건 유전자 기능 연구 과정에서 돼지를 활용한 유전자 편집 동물 제작 시간과 비용이 많이 들어가는 단점을 극복하기 위해서라고 합니다.  

캐스나인 유전자 가위가 살아있는 돼지의 몸속에 있으면 유전자 기능을 동물의 체내에서도 바로 확인할 수 있습니다. 원하는 유전자 기능을 실험실에서 배양한 세포를 활용하는 것보다  정확하고 빠르게  파악할 수 있는 것입니다. 

살아 있는 동물 체내에서 유전자를 편집하려면 기존에는 캐스나인 유전자 가위와 ‘가이드 알엔에이(gRNA)’를 체내에 직접 넣어줘야 합니다.  

gRNA는 캐스나인 유전자 가위에 결합해 해당 캐스나인 유전자 가위가 특정 유전자(DNA) 염기 서열을 인식해 절단하게 도와주는 짧은 RNA 분자입니다. 

하지만 이 방법은 유전자 가위의 크기와 동물 자체 면역 반응 때문에 유전자 편집 효율이 떨어지는 단점이 있습니다. 

이번에 개발한 돼지는 캐스나인 유전자 가위를 자기 몸속에서 만들기 때문에 이런 단점을 극복할 수 있습니다. 

농진청의 연구 결과는 재래돼지 개량에도 도움이 될 것으로 보입니다. 몸속에서 유전자 가위를 발현하는 돼지를 제주 재래 흑돼지에서 개량한 ‘난축맛돈’을 기반으로 이뤄졌기 때문입니다. 

농진청 연구자는 이번에 개발한 돼지의 간·심장·폐 등 다양한 조직에서 캐스나인 유전자 가위가 만들어지는 것 또한 확인했다고 합니다.  아울러 해당 돼지의 세포에 gRNA만 주입해도 돼지 질병을 유발하는 바이러스 침입 통로 역할을 하는 유전자를 제거할 수 있다는 사실도요.  

농진청은 “이를 통해 개발된 돼지가 살아 있는 유전자 편집 모형 동물로서 근육량 증가, 기후변화 극복, 질병 저항 등 축산 분야만이 아니라 사람질병 연구나 약물 개발 같은 의약학 분야에서도 활용될 가능성을 보여줬다”고 평가합니다.  

농진청은 연구 결과에 대해 특허 출원을 마쳤습니다. 

☞ 몸속에서 유전자 가위 발현하는 돼지 개발(클릭)

 

앞서 우리 정부는 11월1일 화상병이 발생한 중국 신장위구르자치구와 간쑤성 등 2개 지역산 수분용 꽃가루 수입을 금지했습니다. 해당 지역이 국내 꽃가루 수입처는 아니지만 식물방역법에 따라 반입을 제한한 것이죠. 

식물방역법은 제11조에서 ‘외국의 특정지역에서 규제병해충이 발생해 국내에 유입될 우려가 있는 등 병해충의 관리상 긴급한 상황이 발생하였다고 인정하면 그 지역에서 생산 또는 발송되었거나 그 지역을 경유한 식물 등의 수입을 일시적으로 제한할 수 있다’고 규정하고 있습니다. 

☞ 중국 화상병 발생지 ‘꽃가루’ 수입 막는다(농민신문 2023년 11월6일자 7면 보도)(클릭)

 

☞ 농림축산검역본부, 과수화상병 관련 기주식물의 수분용 꽃가루 수입제한(금지)조치 변경 알림(클릭)

  

농진청에 따르면 과일나무는 수술의 꽃가루를 암술머리에 묻게 하는 수분 과정을 통해 열매를 맺는다. 문제는 ‘신고’ 배 자체 특성입니다. 

우리가 주로 재배하는 ‘신고’ 배는 꽃가루가 없는 품종입니다. 따라서 병충해 등의 이유로 국내외 꽃가루 수급이 불안정할 때는 근심이 클 수 밖에 없습니다.    

 

 

농진청은 장단기 방안을 제시했습니다. 

단기적으로는 ‘물꽂이’를 권장합니다. 겨울철 가지치기(전정)를 할 때 꽃가루받이 나무(수분수) 가지를 모아 물에 꽂아두면 좋다는 것입니다. 

‘추황배' ‘원황’ ‘화산’ ‘만황’ ‘슈퍼골드’ 등은 주 재배 품종인 ‘신고’와 자가불화합성 인자가 다릅니다. 

전문가에 따르면 수술과 암술 모두 기능이 정상이라고 해도 자가불화합성 인자(S인자)가 같은 꽃가루로는 수정되지 않습니다. 즉 자가불화합성 인자가 달라야 정상적으로 열매를 맺을 수 있다. 

2월 중순 이후 잠에서 완전히 깬 수분수 가지를 잘라 가지 끝이 잠길 정도의 물에 꽂아두면, 대개 2주 뒤 꽃이 피기 시작합니다. 

이같은 물꽂이(수삽)로는 꽃 100개당 꽃가루 120㎎을 확보할 수 있다는 게 농진청의 설명입니다. 

 

 

장기 해법은 과수원 식재 방식에 있습니다. 수분수를 꽃 피는 시기, 꽃가루 양, 자가불화합 인자 등을 고려해 주로 재배하는 품종 대비 20~30% 규모로 심어야 한다는 것입니다. 

이때 수분수로 품종 하나를 심기보다는 두가지 이상 품종을 섞어 심는 것이 좋습니다. 

새로 나무를 심지 않고 수분수 품종의 가지 윗부분을 잘라 주로 재배하는 품종에 접을 붙여도 됩니다. 이를 ‘고접’이라고 합니다. 

한편, 농가 자체적으로 생산한 꽃가루는 인공수분 전 가까운 시군농업기술센터에 미리 의뢰해 꽃가루 활력과 순도를 확인하면 좋습니다. 

발아율이 70% 이상이면 증량제(석송자)를 5배, 발아율이 50~70%이면 3~4배를 섞어쓰는 것이 권장됩니다. 발아율이 40~50%라면 2배를 사용하고, 발아율이 40% 아래면 증량제 없이 꽃가루만 사용한다.  

 

증량제는 인공수분을 할 때 꽃가루에 섞는 이끼류 포자(석송자)입니다. 꽃가루에 증량제를 섞어 쓰면 순수 꽃가루만 쓸 때보다 가격 부담을 줄일 수 있습니다. 석송자는 분홍색이어서 인공수분 뒤 작업 여부를 눈으로 확인할 수도 있습니다.  

또한 무인기(드론) 등 꽃가루 소모량이 많은 인공수분 방법은 꽃가루 수급상황을 고려해 제한적으로 적용하거나 자제하는 게 좋습니다. 

☞ 내년 인공수분용 배 꽃가루 미리 챙기세요(클릭)

 

 

국산 쌀보리 품종인 ‘베타원’ 식이섬유 추출물이 배변 시간 단축과 대장염 완화 등 장 질환을 개선하는 데 효과적인 것으로 나타났습니다. 

농진청이 11월30일 소개한 내용에 따르면 ‘베타원’은 2015년 개발한 국내 최초 베타글루칸 고함유 보리 품종입니다. 원활한 배변 활동에 도움을 주는 식이섬유도 일반 보리보다 1.5배 많은 22.2% 함유돼 있습니다. 

 

 

연구진은 염증을 일으킨 동물 대식세포에 ‘베타원’ 식이섬유 추출물을 처리한 결과, 염증을 일으키는 주요 인자(산화질소) 생성을 13% 억제했다고 설명했습니다. 항염증 효과가 나타났다는 것입니다.   

독성시험 결과 처리 농도(0.1~200㎍/mL)에서 세포 독성도 없었습니다. 

이와 함께 급성 궤양성 대장염을 유도한 동물 모형(모델)을 이용해 ‘베타원’ 식이섬유 추출물을 12일간 급여한 다음, 대장의 운동기능을 평가하고 ▲대장 통과 시간 ▲대장 길이 ▲체중 감소 정도 등을 검사했습니다. 

그 결과 ‘베타원' 처리군에서 음식물이 대장을 통과하는 시간은 223분이었습니다. 대조군(268분)보다 짧았습니다. 

반면 대장 길이는 7.3~7.8㎝로 대조군 6.9㎝(정상군 8.5㎝)보다 길었습니다.  

체중은 ‘96.3~96.8ｇ’을 유지해 대조군(88.4g)보다 감소 폭이 덜했고, 질병 활성도는 ‘2.7~3.0’으로 대조군보다 적었습니다. 

일반적으로 대장염이 발생하면 음식물이 대장을 통과하는 시간은 길어지고, 반복되는 염증으로 대장 길이가 짧아집니다. 체중도 감소하고요.

아울러 ‘베타원’ 처리군에선 궤양성 대장염이 발생했을 때 생기는 염증성 물질 생성도 억제됐습니다. 특히 음식물 대장 통과 시간과 체중 유지 정도는 염증성 잘 질환 치료 약물을 투여한 양성대조군과 유사한 수치를 보였습니다. 

‘베타원’이 장 질환 치료에 효과적임을 알 수 있었다는 게 농진청의 설명입니다. 농진청은 연구 결과를 올해 말 특허 출원할 계획입니다. 

이 연구 결과가 중요한 이유를 농진청은 식품 표시제도에서 찾습니다. 

식품의약품안전처에 따르면 ‘일반식품 기능성 표시제도’가 2020년 12월29일 도입됐습니다. 그동안 건강기능식품에만 표시할 수 있던 기능성 표시가 일반식품으로 확대된 것입니다.  

보리식이섬유는 식약처에 등록된 고시형 원료 29종 하나입니다. 고시형 원료는 식품 표시 근거만 있다면 일반식품이라도 기능성 표기를 할 수 있습니다. 

예를 들어 하루 섭취 기준량(20~25ｇ)의 30% 이상 보리식이섬유가 함유된 일반식품에 대해 ‘배변 활동을 원활하게 하는 데 도움을 줄 수 있다’는 기능성 문구를 표시할 수 있는 것입니다. 

박진우 농진청 국립식량과학원 작물기초기반과장은 “이번 동물실험 결과는 보리의 기능성을 일반식품에 표시할 수 있는 과학적 근거자료가 될 것”이라고 말합니다. 

그러면서 “앞으로도 다양한 식량작물의 기능성 시험을 통해 근거자료를 확보하고 정보를 구축하는 데 노력하겠다”고 강조합니다. 

☞ 국산 쌀보리 ‘베타원’ 식이섬유, 장 질환 개선 효과(클릭)

 

▲'특‧약용 유전자원 신속대량평가 분석 매뉴얼'

▲'농산물의 기능성분 분석방법 사례집'

▲'허니데이(Honey day)와 함께하는 양봉요리 레시피' 1·2편

☞농진청, 이달의 신간(11월27일)(클릭)

◇도움주신 곳=농진청 대변인실

세상이 너무나 빠르게 돌아가서일까요. 농업·농촌 뉴스를 찾아보기 쉽지 않습니다. 더욱이 새로 나온 농업기술, 의미 있는 연구 결과는 연예, 화제성 이슈 등에 가려 본질에 다가서기 어렵습니다.         ‘디지털농민신문’은 한주간 뜨거운 관심을 받은 최신 농업기술과 연구동향을 소개하는 ‘영농 플랫폼 핫기술 햇이슈’ 코너를 신설합니다. 매주 화요일 선보이는 이 코너에선 농촌진흥청 등 관련 연구기관이 내놓은 보도자료 원문(링크)은 물론 관련 기술 동영상도 적절하게 제공합니다.  ‘과학기술로 만드는 스마트한 농업, 매력 있는 농촌’에 농민·도시민 독자 여러분의 많은 관심 바랍니다.

정리=김소영 기자

정리=김소영 기자