「2021 국가연구개발 우수성과 100선」에
농촌진흥청 연구성과 5건 선정

농업로봇은 전문서비스용 로봇 산업으로 분류되어 있으며, 로봇 기술의 농업 분야 적용은 작물의 생육 환경에 대한 모니터링과 같은 단순 측정에서부터 크기, 형태, 색상 등 작물의 상태에 따라 다양한 농작업을 판단·결정하여 수행하는 복합적인 업무까지 가능하다. 최근 농업 인구의 감소, 고령화 등의 문제를 해결하기 위해 제초, 방제, 이송, 수확, 모니터링, 파종, 접목, 이식, 비료·퇴비 살포 등의 다양한 농작업의 자동화를 목적으로 농업로봇의 개발에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있으며, 이를 위한 연구가 국내외적으로 활발히 진행 중이다.

국립농업과학원 김국환 연구사는 과원에서 농약 살포 시, 작업자의 유해한 농약 흡입 피해와 전복사고 발생 등의 문제 해결을 위해 고정밀 위성항법시스템(GNSS) 기반 자율주행체와 과수에만 농약 살포가 가능한 지능형 로봇 방제기를 결합하여 무인 방제기술을 구현하였다.

라이다(LiDAR) 센서가 과원 내 나무들의 정확한 위치, 형상을 파악하여 과수로 인식되는 곳에만 농약을 분사함으로써 농약 살포량을 약 20~30% 절감할 수 있다. 또한 고정밀 위성항법시스템 기반으로 사전에 경로를 설정하여 자율주행하기 때문에 안전사고 예방을 기대할 수 있다. 해당 기술은 2022년도 농촌진흥청의 신기술보급사업을 통해 보급 및 확산할 계획이다.

노령인구의 급증과 함께 건강기능식품 시장 규모가 커지고 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 국내 식품자원의 활용성을 높이기 위해 최적의 기능성 소재화 기술 확립 및 데이터베이스 기반을 구축하였다.

농촌진흥청 국립농업과학원 이성현 연구관은 배암차즈기의 기능 성분을 분석한 결과, 생리활성 효과가 입증된 플라보노이드 등 페놀화합물이 다량 함유된 것을 확인했으며, 삼채의 잎은 혈당을 낮추고 뼈 건강을 높이는데 효과가 있으며, 발효 뿌리는 체지방 감소를 돕는다는 것을 밝혀냈다.

또한 도라지, 흑미 등 식품자원의 면역 강화, 골관절염이나 치매 예방, 스트레스 저감 효과 구명과 같은 복합기능성을 밝혀 수입 기능성 원료의 국산 대체 기반을 마련하였다. 이를 통해 6차 산업화 지원과 연계하여 지역 신산업 창출과 확산에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

건강기능성식품 시장의 지속적인 성장에 따라 식량작물을 활용한 신소재 개발을 위해 국내 최초 밀싹 함유 유효성분과 기능성을 구명하였다. 밀싹의 유효대사체는 이소오리엔틴, 옥타코사놀 등 물질 10여 종을 확보하여 데이터베이스를 구축하였고, 골다공증 예방, 항산화 활성 및 면역 활성 등의 효과를 입증하였다.

연구진이 밀싹 건조물을 분석한 결과를 살펴보면, 항산화 및 생리활성 능력이 뛰어난 이소오리엔틴과 플라본배당체 등의 폴리페놀류가 100g당 최대 약 1,360mg 들어 있었다. 운동력 및 지구력 증진 효능이 있는 폴리코사놀 일종의 옥타코사놀은 약 450mg 함유돼 있었다.

또한 ‘비알코올성 간 기능 개선 효능 평가’ 실험에서는 인체 유래 간세포에 산화적스트레스(TBHP)를 유발하는 것으로 나타났다. 이와 함께 밀싹 추출물을 처리했을 때 간세포 생존력과 항산화 성분(글루타치온)은 증가하고, 대표적인 활성산소(ROS)4는 감소하는 것을 확인했다.

아울러 밀싹 추출물을 50ppm(μg/mL) 농도로 처리했을 때, 대조군(무처리)에 비해 간세포 내 항산화 성분인 글루타치온 함량은 약 50% 이상 증가했으며 활성산소(ROS)는 약 40% 이상 감소한 것으로 나타났다.

국립식량과학원은 새싹밀의 골다공증 예방 특허기술을 농식품 업체에 기술이전하여 새싹밀 소재가 함유된 제품을 생산, 판매할 계획이다.

국립식량과학원 현웅조 연구사는 외래벼를 대체할 국산 벼품종 개발을 위해 기존 공급자 중심의 품종개발에서 수요자 참여형 벼 품종개발 프로그램(SPP)을 통해 소비자, 농업인, 유통업자 등의 요구를 동시에 충족하는 최고품질 벼인 ‘해들’, ‘알찬미’ 품종을 개발·보급하였다. 수요자 참여형 벼 품종개발 프로그램(SPP)은 신품종을 개발할 때 ▲육종가(유망조합 선정과 교배) ▲농업인(지역 맞춤 우량계통 선발) ▲소비자(품질과 맛이 우수한 품종 결정) ▲지역민(품종명 명명) 등 가치사슬 전반에 걸친 이해당사자가 역할을 분배해 참여하는 새로운 형태의 연구과정이다.

‘해들’은 2017년 신품종선정위원회에서 우수성을 인정받아 최고품질 벼로 선정되어 이천지역 보급 2년 만에 고시히카리(1,020ha)를 대체하였다. 도열병, 흰잎마름병에 강한 복합내병성이면서 쓰러짐과 수발아에 강해 재배안정성이 높다는 평가를 받고 있다.

‘알찬미’는 재배안정성과 도정특성이 우수하고, 소비자 밥맛 평가에서도 45%가 밥맛이 뛰어나다고 인정한 품종이다. 2020년 신품종선정위원회에서 최고품질벼로 선정되었다. 향후 ‘알찬미’ 품종을 보급·확대하여 외래벼 1만ha 이내 축소 정책목표 달성을 위해 노력할 계획이다.

서울대학교 김희발 교수 연구팀은 농촌진흥청 차세대 바이오그린21 사업 지원을 통해 ‘아프리카 토착 소의 유전체 진화 규명’ 연구를 진행했다. 이를 통해 아프리카 야생 물소를 비롯한 대표 토착 16개 품종을 포함한 45개 품종, 330여 마리의 유전체를 분석하여 그동안 풀지 못했던 아프리카 소의 진화와 적응의 역사를 해독하였다.

연구 결과, 약 750~1,050년 전 아프리카 소의 조상인 타우러스 품종과 인디커스 품종이 유전적으로 혼합되면서 다양한 환경에 적응할 수 있는 유전형질을 가지게 되었으며 아프리카 소 목축이 성공적으로 추진되는 계기가 되었음을 밝혔다. 또한 면역, 열 저항성, 생식, 수면병에 대해 소의 강건성과 관련된 유전자를 확보하여 미래지향적 육종 기반을 마련하였다.

이번 연구 결과는 코로나19의 대유행을 통해서 보듯이 인수공통 전염병에서 동물이나 인간이 병원인자의 숙주로서 진화해온 것이 냉전시대의 군비확장경쟁과 비슷하고, 숙주의 적응 진화가 유전체에 기록되어 있는 것을 생각하면 시사하는 바가 크다고 할 수 있다. 이에 따라 향후 주요한 경제형질과 관련된 유전인자를 규명하는 기본 틀을 제공하고 인수공통 전염병을 극복하는 중요한 기초자료로 이용될 것으로 기대되고 있다.

이러한 연구 결과는 유전체 분야의 세계 최고 학술지 Nature Genetics의 표지논문에 게재되었으며, 영국, 프랑스, 케냐 등 20여 개국에서 BBC Newsday 등 50여 매체에 보도되었다.