시험품종 대성잠은 일본종계 원종 잠125와 중국종계 원종 잠126을 교배한 F1으로 농촌진흥청 국립농업과학원에서 육성한 장려품종이다[14].

누에 사육은 2020년 봄에 하였다. 누에 알깨기는 온도 15-26℃, 습도 75-80%, 광주기는 1일 16시간 밝게, 8시간 어둡게 하였다. 그 외 누에사육은 잠업시험연구사업 지침서(농촌진흥청, 2010)에 준하여 1-3령은 온도 25-26℃, 습도 75-80%로 방건지 덮어 키우기로 하였고, 4-5령은 온도 23-24℃, 습도 65-75%로 잠박치기를 하였다. 각령의 뽕은 1일 3회 주었다. 시험구 배치는 사육실 33㎡에서 각 2,000 마리씩 5회 반복 사육하였다[15].

각 유충 단계별 CO₂ 농도를 무선 환경정보센서로 실내 3곳 측정하여 1일 평균값을 반영하였으며, 1일 3회 뽕잎을 급이하였다. 사육 온습도는 표준사육법에 준하였고, 광주기는 L:D=16:8의 실내조건에서 5회 사육하였다.

곤충스마트팜에서 200~2,500 ppm까지 500ppm씩 5구간을 나누어 CO₂ 농도별로 누에 1,000마리씩 표준누에사육법에 의거 번데기 시기까지 사육하여 누에가 죽는 비율을 조사하였다.

시험구별 누에10마리씩 3반복으로 표준누에사육법에 의거 사육하여 누에 3~5령까지 온도별 누에체온을 열화상카메라로 접촉식온도계를 사용하여 조사하였다.

누에 1000 마리를 표준누에사육법에 의거 사육하여 누에 3~5령까지 40~80% 습도 구간별로 3령에서는 1kg, 4령 3kg, 5령 20kg을 급상하여 누에가 뽕잎을 먹는 양을 조사하였다.

누에 CO₂ 농도를 측정해 본 결과 1~2령은 403±6ppm, 3령은 412±28 ppm, 4령에는 465±11ppm, 5령에는 562±9ppm, 번데기는 391±12ppm, 나방시기에는 483±7ppm 으로 나타났으며, 측정한 결과를 <그림 2.1>과 같이 그래프로 나타내어 누에 생육정보와 비교 분석결과 CO₂ 농도 측정한 것과 일치하는 것을 볼 수 있다. 누에는 체벽이 표피로 둘러싸여 있어서 일정한 크기에 도달하면 성장을 멈춘다. 오래된 표피가 벗겨지고 새로운 표피가 만들어지는 탈피과정이 일어나는데, 누에의 성장은 포유류와 같이 연속적 과정이 아닌 단속적 과정을 보여주며, 누에 사육시 CO₂ 농도 변화와 일치함을 보여준다. 누에는 번데기에서 나방으로 바뀌는 과정에서 낮은 CO₂ 농도를 나타낸다. 먹이활동이 왕성한 4령 3일차 부터 5령기까지, 그리고 교미를 위한 활동이 활발한 나방시기에는 CO₂ 농도가 특히 높아지는 특징을 보여주고 있다. 또 곤충스마트팜에서의 누에의 체장과 체중을 분석해보면 표준사육법에 의하여 사육된 누에 생육모델과 동일한 결과를 얻을 수 있다.

곤충에서 표피는 앞의 령을 기준으로 할 때 거의 일정한 정도로 성장하는데 이와 같이 령 사이에서 성장하는 현상을 Dyar법칙이라고 하며 성장률을 Dyar계수 또는 성장계수라고 한다. 이 법칙은 크기를 대수로 환산한 수치와 령의 수를 나타내는 것으로 이번 실험에서 누에는 <그림 2.2>와 <그림 2.3>과 같은 그래프로 나타났고 누에 성장계수 1.91의 값으로 측정되었다. 또한 각 령의 시작 때를 기준으로 할 경우 체장 뿐만 아니라 체중도 일정한 요인에 의해 증가되므로 이 법칙을 적용할 수 있다.

다만 이 경우 각 조건들이 일정할 때에만 적용이 가능하고 각종 환경요인에 의해 크기와 탈피 횟수가 변하기 떄문에 모든 상황에 일률적으로 적용될 수 없다. 그러나 곤충스마트팜에서는 환경요인들을 일정하게 제어가 가능하므로 수집한 사육환경 데이터값을 생육모델에 이용하여 곤충 스마트팜 운영 알고리즘에 활용하는 것이 가능하다 할 수 있다.

누에 1상자(20,000마리)를 표준누에사육법에 의거 사육하여 누에령별 CO₂ 배출량을 측정하여 비교하였다. 1령에서 3령까지는 비교적 적은 양의 CO₂를 배출하였지만, 4령, 5령기에는 배출량이 급격히 상승함을 알 수 있다. 이는 4~5령 누에의 활동량 증가에 따른 CO₂ 증가로 보이며, 상자당 CO₂양으로 볼 때 일반 양잠농가가 10상자 내외로 사육할 경우 잠실 내에 형성되는 CO₂양은 상당하다 볼 수 있는데 누에를 CO₂ 농도가 높은 공간에서 사육하면 식욕이 감퇴하고 성장이 불량하게 되는 등 여러 가지 장애가 발생하게 된다. 따라서 사육중 환기는 잠실 온습도 유지에 영향을 주기도 하지만 신속한 CO₂ 배출은 누에 사육을 건강하게 하는 중요한 수단이 된다.

번데기 때도 3령보다 더 많은 CO₂ 배출양을 보이는 점에서 족중 관리시 잠실환기는 습기배출의 기능에서만 중요한 것이 아니라 번데기 호흡을 위한 공기순환으로서의 역할도 하기에 건강한 누에고치관리를 위해서 잠실 환기가 중요하다는것을 <표 1>과 같이 알 수 있다.

곤충스마트팜에서 200~2,500 ppm까지 500ppm씩 5구간을 나누어 CO2농도별로 누에1,000마리씩 표준누에사육법에 의거 번데기 시기까지 사육하여 누에가 죽는 비율을 조사하였다. 평균 대기중 CO₂ 농도가 340~450ppm인 것을 감안하여 실내에서 환기가 불량했을 경우 누에에게 어떤 영향을 주는것에 대한 것과 환경제어의 기본값을 알기 위하여 실험을 실시하였다.

<표 2>와 같이 CO₂ 의 농도가 올라갈수록 폐사율도 함께 올라가는 데 특히 1,500ppm이상일경우 급격히 폐사율이 높아짐을 알 수 있었다. CO₂ 는 사육밀도와 밀접한 관련이 있는데, 누에의 사육밀도를 높일수록 일정면적당 CO₂농도도 함께 올라간다. 누에가 CO₂가 많은 공간에 사육하게 될 경우 고름병이 유발되며 특히 3령기보다 4~5령기에 많은 장애가 발생한다. 따라서 사육밀도를 높이면서 사육할 경우 경제적 손실을 최소화하면서 사육할 수 있는 잠실 내 CO₂ 환경제어조건은 1,000ppm내외로 환기를 관리할 경우 누에를 밀도를 높이면서 건강하게 키울 수 있다는 것을 알 수 있다.

시험구별 누에10 마리씩 3반복으로 표준누에사육법에 의거 사육하여 누에 3~5령까지 온도별 누에체온을 열화상카메라로 접촉식온도계를 사용하였을 경우 발생할 수 있는 오차를 최소화화여 측정하였고, 각 령의 2일차에 잠실 대기온도와 누에체온을 측정한 후 차이를 계산하였다.

3령에서는 20℃, 23℃, 26℃, 29℃ 대기온도에 비하여 각각 –0.2℃, –0.4℃, –0.3℃, –0.3℃의 편차를 보였고, 4령에서는 20℃, 23℃, 26℃, 29℃ 대기온도에 비하여 각각 –0.3℃, –0.5℃, –0.4℃, –0.3℃의 편차를 보였지만, 5령에서는 20℃, 23℃, 26℃, 29℃ 대기온도에서 각각 0.5℃, 0.6℃, 0.9℃, 1.1℃의 편차를 보였다. 3~4령까지는 외부온도에 비해 0.2~0.5℃ 낮았지만, 5령에서는 오히려 0.5~1.1℃ 높은 체온을 보였다. 이는 5령에서의 왕성한 먹이활동과 소화활동에 의해서라고 볼 수 있으며, 건강하게 사육하기 위해서 령이 증가할수록 관리온도가 낮아지게 관리해야 함을 <표 3>에서 알 수 있다.

누에 1000마리를 표준누에사육법에 의거 사육하여 누에 3~5령까지 40~80% 습도 구간별로 3령에서는 1kg, 4령 3kg, 5령 20kg을 급상하여 누에가 뽕잎을 먹는 양을 조사한 다음 급상량 대비 먹은량 비율을 조사하여 최적 령별 최적습도를 파악해보았다.

3령에서는 습도 70%에서 먹은 비율이 41.8%로 우수했고, 4령에서는 습도 60~80%에서 먹은 비율이 45% 내외로 비슷하였지만 5령에서는 습도 70%에서 먹는 비율이 56%로 가장 높게 나왔다. 이는 습도와 뽕잎의 수분함량과의 관계로 볼 때 뽕잎을 절단하여 주는 것과 가지뽕으로 주는 방식 등에 의해서 차이가 날 수 있다. 하지만 대체적으로 실내습도는 뽕잎의 수분함량변화에 영향을 주어 누에가 먹이 활동하는 것에 관여하는 주요 요인임을 <표 4>에서 알 수 있고, 향후 누에 자동화공정을 위한 급상방식을 표준화할 때 고려해야 할 사항이 된다.