로열젤리(royall jelly)는 유백색 크림 형태이며,일벌 성충 아래턱(mandibular)과 하인두샘(hypopharyngeral grand)에서 생성하며, 일벌과 여왕벌의 유충 먹이로 사용된다[1]. 꿀벌(Apis mellifera L.)에서 로열젤리를 섭취하여 여왕벌이 된 것은 수명은 일벌이 35~45일이며, 여왕벌은 5~6년이며, 성체의 크기도 일벌보다 크다[2, 3]. 주요성분은 단백질, 지질, 설탕, 비타민, 미네랄 및 유리 아미노산과 같은 생물학적 및 건강 증진 활동을 하는 중요한 화합물이다[16]. 리보플라빈, 티아민,니아신, 엽산, 비오틴 및 피리독신과 같은 비타민과 소량의 비타민 C, D, A 및 E가 포함되어 있다[6]. 또한 주요 미네랄는 칼슘, 나트륨, 칼륨, 구리, 철, 아연 및 망간 등이 있다[18]. 주요 생리 활성 화합물 중 하나인 10-hydroxy-trans-2-decenoic acid (10HDA)는 불포화 지방산이며, 본 물질은 항암 작용을 하며, 로열젤리 품질을 평가하는 지표가 된다[1]. 자연계에 로열젤리에만 존재하는 물질이며, 세포 유형에 따라 다양한 생리 활성이 발현된다[20]. 인간은 오래전부터 로열젤리의 약리적 기능을 알고 사용해 왔다. Kim[7]은 항노화 효과, 빈혈, 저혈압 예방 및 치료, 항암, 뇌신경세포 활성화로 인한 파킨슨병 치료, 동맥경화, 고혈압 등에 효과를 보고하였다. 위에서 서술한 바와 같이 로열젤리의 약리적 효능은 다방면으로 우수하며, 제약 및 건강기능식품으로 활용 가치가 충분하다.

또한 기후변화로 인해 양봉산업은 변화의 갈림길에 서 있으며, 이를 통해 로열젤리 생산은 좋은 기회라고 볼 수 있다. 로열젤리 생산은 5~7월 가장 많이 생산하는 시기이며, 주변 밀원을 이용하여 생산하기도 하며, 당액 사양을 통해 인위적으로 로열젤리를 생산할 수 있다. 따라서 벌꿀 생산과 달리 주변 환경 변화에 생산량의 의존도가 낮아 양봉산업 주 소득원으로 활용 가능성이 크다.

양봉업에서 스마트팜 적용은 현재 미비한 수준이다. 벌통 내 온·습도, 이산화탄소, 무게 센서 부착을 통해 봉군의 사육 환경 자료를 모바일을 통해 확인할 수 있는 수준이다. 말벌 초기경보를 위해 음파를 이용한 연구도 진행되었다. 또한 등검은 말벌 방제 연구를 위해 드론 이용 영상탐색, 무인방제 약제 살포기, Radio signal 이용한 위치추적 연구 등이 현재 진행 중에 있다. 앞서 서술한 바와 같이 로열젤리 생산은 고정된 양봉장에서 이루어진다. 이는 스마트팜을 적극적으로 활용할 수 있는 여건이 조성되어 있으며, 시스템 구축에 최적의 조건을 가지고 있다.

따라서 본 연구는 문헌 조사를 통해 국내외 로열젤리 생산 실태를 파악하였다. 이를 통해 로열젤리의 산업적 가치와 스마트팜 적용 가능성 제시하고자 한다. 이를 통해 로열젤리 생산 효율 증대를 가져올 수 있으며, 스마트팜 양봉 체계로 발돋움할 수 있게 하고자 한다.

본 논문의 구성은 국내 양봉산업 전반에 대한 현황, 로열젤리 생산 현황을 살펴보았으며, 스마트팜 적용 분야와 향후 방향성을 제시하였으며, 이에 대해 고찰하였다.

국외 농업통계는 FAO자료를 활용한다. 로열젤리의 경우 FAO 자료 목록에 포함되어있지 않았다. 이에 국내외 생산 현황을 비교하지 못하였다.

양봉을 통한 수입원은 벌꿀, 로열젤리, 화분, 프로폴리스, 봉독, 종봉분양 등이 있다. 양봉산물은 벌꿀, 로열젤리, 화분, 프로폴리스이 있으며, 이들의 생산액 비중은 벌꿀 78%(3,711억 원), 화분 15%(742억 원), 로열젤리 6%(281억 원), 프로폴리스 1%(33억 원) 순이다[15, 11]. 국내 양봉산업은 벌꿀 생산에 대한 의존도가 50% 이상으로 매우 높은 수준이다. 벌꿀 생산에서는 아카시아 58%, 야생잡화 28%, 밤 12% 순으로 벌꿀별 생산량에서도 아카시아에 대한 의존도가 매우 높다[11]. 이러한 산업 구조는 불안정한 구조이다. 특히 자연생태계를 이용해야 하는 농업에서는 이상기후나 밀원식물에 따라 생산량의 영향이 크다. 최근 아카시아 벌꿀 생산량은 매년 흉작과 풍작을 반복하고 있어 안정적인 소득원으로 기대하기 어려운 실정이다. 그 원인으로 기후변화로 인해 밀원식물이 생리적 스트레스가 발생하여 화밀분비에 이상이 있는 것으로 보고하고 있다. 이에 정부는 이러한 문제를 해결하기 위해 고정양봉 활성화를 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. Han[24]은 2014년 설문조사에서 벌꿀 97%, 프로폴리스 49%, 화분 26%였으며, 2.9%가 로열젤리 비중이었다. 2019년 조사에서는 벌꿀을 제외한산물 중에는 로열젤리가 54%로 많았다[11]. 연도별 양봉산업 실태조사에서 보고한 바와 같이 양봉산물 생산 비중은 소비자 요구도 및 국내 여건에 따라 변화하고 있는 것으로 파악된다.

양봉산업에서 로열젤리 생산이 적은 이유 중 첫째는 고가 상품으로 인해 판로 부제이다. 2000년대 일본으로 일부 농가에서는 수출했다. 현재는 대규모 생산 농가들만이 생산하는 품목으로 전락하였다. 둘째, 초보나 중급 농가는 생산하지 못하는 기술 수준이다. 로열젤리는 인위적으로 여왕벌을 만드는 기술과 같다. 이러한 기술은 숙련된 전문기술을 필요로 한다. 셋째, 많은 노동력 투입니다. 2000년대 이후 농업에서는 노동력 절감 및 투입이 큰 문제로 대두되고 있으며, 이 또한 양봉산업에도 많은 영향을 끼치고 있다.

양봉에서는 스마트팜 적용 이전부터 자동 사양관리를 위해 크게 두 가지 기술을 이용하였다. 탕액 공급을 위해 자동펌프와 수위조절기를 이용하여 사양통에 공급하는 것이었으며, 초봄 벌통 내부 온도를 높이기 위한 전기가온 장치였다. 이러한 장치는 현재 많은 농가가 사용하고 있으며, 많은 노동력을 절감시켜주고 있다. 스마트양봉 관련 업체는 여러 업체가 있으며, 대부분 온습도, 이산화탄소, 무게 센서, 전기 가온기, 자동사양기 및 카메라를 이용한 상업용 제품들이 출시되어 있다. 이들 업체들은 대부분 정부 보조사업을 통해 판매되고 있다.

국내 논문에 소개되는 공학 및 스마트팜 적용 기술은 다음과 같다. 클라우드 기반 실시간 봉군 온습도 모니터링 구현[5], 꿀벌 봉군 적용형 온도데이터 로거 구현[9], 장수말벌 공격 조기 경보 시스템 설계 및 시연[6], 말벌과 꿀벌의 주파수 특성[8], ICT 기반 이중 적외선 센서를 이용한 자동 꿀벌 이출입 모니터링 시스템[19], 인공신경망을 활용한 스마트 양봉[12], 데이터 퓨전 이용 양봉 분봉 예측[13].말벌 영상인식을 위한 딥러닝 평가[14] 등이 있다. 농림축산식품부에서는 IoT 모니터링 기반 스마트양봉 구현[25]과 스마트 기술 적용 꿀벌 자동사양 기술 개발[26]에 대한 연구사업을 진행하였다.

국회에서는 2019년 8월 28일 양봉산업 지원에 관한 법률을 공포하였으며, 2020년 8월 28일부터 시행되고 있다. 이는 양봉산업의 잠재력과 가능성에 대한 확신으로 보이며, 자연생태계의 공익적 가치를 높이 평가한 것으로 보인다. 양봉산업 지원에 관한 법률의 주요 내용을 살펴보면 다음과 같다[27]. 서양종꿀벌 농가는 30봉군 이상, 토종꿀벌 농가는 10봉군 이상일 경우 양봉 등록을 해야 한다.이는 양봉 관련 통계를 정확히 하기 위한 기초로 보인다. 또한 연구 및 개발 사항을 중앙정부 및 지자체에서 적극적으로 수행해야 한다고 명시되어있다. 이에 양봉산업 육성 및 지원을 위해 법률로 제정이 되어있는 상황이며, 스마트팜 적용을 위한 최적의 조건을 갖춘 것으로 보인다. 그림 1은 로열젤리 생산 시스템에 적용 가능한 분야를 모식도로 나타내었다.

꿀벌은 자연생태계를 유지해주는 공익적 가치의 기능을 바탕으로 양봉산물을 생산하는 산업으로 이루어져 있다. 꿀벌의 공익적 기능에 대한 경제적 가치는 약 5.9조 원 이상이다. 양봉산업은 약 5527억 원으로 추정하고 있으며, 로열젤리는 281억 원이다. 로열젤리의 경우 고정양봉형태로 생산하는산물이며, 스마트팜 적용이 가장 적합하다. 양봉에서 스마트팜 적용은 벌통 내부 온·습도, 이산화탄소, 무게, 전기가온, 감시카메라 수준이다. 스마트팜 이용 확대를 위해서는 분봉, 소비확장, 작업보조용장치 등을 확대할 수 있으며, 적용 범위는 무궁무진할 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 양봉산업 현황과 로열젤리 생산 현황을 분석하였으며, 이를 통한 스마트팜 연구 활성화를 제안한다.