“온실‧축사의 최적생육상태 자동관리”

정보통신기술 접목, 원격제어‧빅데이터 기반기술 적용

버섯재배사 스마트팜모델 개발, 식물공장 기반기술도

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국내 농업기계 연구개발을 전담으로 하는 국가연구조직으로는 국립농업과학원 내의 농업공학부가 있다. 농업 생산작업의 자동화‧로봇화 기술, 농가경영안정을 위한 에너지절감기술, 농산물 부가가치향상을 위한 수확후 품질관리‧가공‧유통기계기술, 농업재해 예방관리기술 개발업무를 수행하고 있다. 농업기계개발의 산실인 농업공학부의 16개 전문연구실의 주요기능과 실적, 계획 등에 대해 연간기획으로 살펴본다.

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스마트팜시스템연구실 연구원들(왼쪽부터 이성현 연구관, 김현환 연구관, 허정욱 연구사, 유병기 연구사)

◇ 농업분야의 스마트팜 기술도입

지금 우리사회는 정보통신기술을 기반으로 한 빅데이터, 인공지능, 자율주행차, 드론, 스마트팜 등 사회 전반적으로 큰 기술적 변화를 겪고 있다. 농업분야도 예외는 아니다.

과거에는 재배중인 작물의 생육상태를 파악하기 위해 직접 현장에서 작물상태를 진단해 물이나 비료를 주거나, 병해가 발생했을 경우 약재를 살포하는 것이 일반이었다. 하지만 스마트팜 기술을 농업에 도입하면서 온실이나 포장에 가지 않고도 작물의 생육상황을 파악할 수 있는 길이 열렸다. 즉 농장에 설치된 센서, 카메라 등을 통해 수집된 여러 정보를 스마트폰에서 실시간으로 확인하고 작물의 생육상황을 고려해 적절하게 농장을 관리할 수 있다.

스마트시설원예 구성도

◇ 스마트온실 및 스마트축산시설 보급확대

스마트온실의 경우 온실 내에 작물의 생육환경을 측정할 수 있는 습도, 온도, 기류, 토양수분, 조도, CO2 농도 등의 각종 센서와 작물생육을 측정할 수 있는 CCD 카메라 등을 설치해 스마트폰이나 컴퓨터를 통해 재배환경과 생육상황을 모니터링 할 수 있다.

또한 미리 프로그램 해 놓은 정보를 기반으로 온실내 작물의 생육상황에 적합하게 천창, 측창, 가온, 냉방, 환기팬, 관수장치 및 양액공급기 등을 제어할 수 있다. 축산시설에서는 축사 내에 설치된 각종 센서로 부터 환경정보를 얻고 이를 기반으로 축사 내 환경 및 가축의 생육상태를 최적 관리함으로써 생산성을 크게 높일 수 있다.

농업시설 내 재배환경의 원격제어나 원격감시 장치는 이미 농업현장에 보급되어 상용화되고 있다. 시설 내 이상이 감지되면 위험경보에 대한 실시간 정보를 스마트폰으로 받을 수 있어 원거리에서도 안심하고 적합한 조치를 취할 수 있다.

최근에는 일부 작물의 경우 전주기 생육관리 환경을 데이터베이스화 하고 이를 기반으로 시설환경을 작물의 생육에 최적으로 관리하는 기술이 개발되어 이용되고 있다.

이와 함께 생육단계별 최적의 환경조건을 찾기 위하여 클라우드 시스템에 빅데이터를 수집하고, 빅데이터에 수집된 정보를 인공지능으로 분석해 최고의 생산성과 최고의 품질을 얻을 수 있는 의사결정 지원시스템을 개발 중에 있다.

스마트축산 구성도

◇ 스마트팜시스템연구실의 기능과 역할

스마트팜시스템연구실에서는 에너지, 노동력 등의 투입을 최소화하고 농업생산성을 획기적으로 높이기 위한 기반기술을 개발하고 있다. 최근 개발된 느타리버섯 병재배 스마트팜 모델의 경우 버섯재배사 위치별 환경을 균일하게 조성하고 재배사 내부의 환경을 원격으로 모니터링하고 제어할 수 있다.

또한 버섯의 품종별 최적 생육관리 환경시스템과 3종의 양지붕형 버섯재배사 모델을 개발했다. 이와 함께 플러그묘 뿌리형성제어 및 이식자동화를 위한 진공흡인식 이식시스템을 개발했다. 이 시스템은 인력대비 약 3.6배의 작업 성능을 발휘해 노동력을 크게 절감할 수 있다.

스마트팜시스템 연구실에서는 외부의 기상조건에 의존하지 않고 작물을 계획적으로 연중 안정생산할 수 있는 식물공장에 관한 연구도 수행하고 있다.

현재 자연광과 인공광을 동시에 이용할 수 있는 식물공장과 완전인공광형 식물공장을 운영하면서 작물 재배시스템 연구를 진행하고 있다. 지금까지는 식물공장내 작물재배에 필요한 재배장치, 광 공급방법, 양액 공급 및 처리장치 등 주로 하드웨어적인 기술 개발을 중점적으로 수행했으나, 식물공장용 품목확대, 품종개발 및 생육안정화 기술 등을 연구하고 있다.

식물공장에서는 노지와 달리 공급양액의 성분변화, 인공광원의 종류, 광을 비추는 방법 및 세기, 내부온도 등 환경을 자유롭게 조절하면서 작물을 재배할 수 있다. 이와 같이 관리환경을 조절하면서 작물 고유의 유효성분 함량을 높여 기능성을 부여함으로써 식물공장 생산물의 부가가치를 향상할 수 있을 것으로 판단된다.

스마트팜시스템연구실에서는 작물별 스마트팜 모델, 식물공장 안정적 운영 기술 및 식물공장 생산물의 부가가치 향상을 위한 기반기술과 스마트팜의 기계화, 자동화 기술 등을 개발하는데 역량을 집중할 계획이다. 

편집부  csk@alnews.co.kr

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