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[특별기고] 밭작물기계화의 정밀농업기술 필요-정선옥 교수"정밀농업기계 개발인프라 및 지원체계마련 시급"

"정밀농업기계 개발인프라 및 지원체계마련 시급"

자동조향·작물측정·파종이식제어·시비조절 등 요소기술필요

인력양성·농경지인프라·정보처리관리 ‘콘트롤타워’ 마련해야

 

정선옥 충남대학교 바이오시스템기계공학과 교수

농업 전분야로 스마트팜 기술이 확산되고 있는 추세이지만 우리 밭작물기계화와 노지스마트팜의 정밀농업 수준은 매우 미미한 것으로 평가받고 있다. 선진국과의 기술격차 또한 상당해서 이를 따라잡기 위해서는 특단의 노력이 필요한 것으로 지적되고 있다. 밭작물기계화의 고도화를 위해 무엇이 필요한지 정선옥 한국정밀농업학회 부회장(충남대 교수)의 제안을 통해 극복할 있는 방안을 살펴본다.

 

 

◇ 정밀농업형 농업기계 개발 필요성

스마트팜은 4차 산업혁명시대를 대비해 인공지능, 빅데이터, 정보통신 등 첨단기술을 농업에 적용해 노동력절감, 농자재 투입 효율화, 생산극대화를 추구하고 있다. 기존에 시설원예 및 축산분야에 집중하던 스마트팜 기술을 최근에는 노지분야로 확대되고 있는 추세다. 이와 같이 밭작물 생산기계화와 노지스마트팜 기술개발과 농가보급은 정부차원에서도 적극적으로 지원하고 있다. 하지만 이 두 가지 추진방향이 서로 다른 방향으로 향하고 있다고 생각한다. 밭작물 생산기계화는 ‘스마트’가 미흡하고, 노지스마트팜은 ‘기계’가 미흡한 것으로 느껴지기 때문이다.

농업선진국으로 알려진 미국, 유럽, 일본 등은 밭작물 생산기계화와 노지스마트팜을 서로 다른 것으로 구분하지 않고 있다. 현재 선진국대비 농업기계 및 스마트팜 분야 우리나라 기술격차는 5년 내외라고 보고되고 있으나, 실제로는 그 보다 훨씬 더 크다고 생각한다. 오히려 시간이 지날수록 그 격차는 더 커질 가능성이 높다. 향후 우리나라 농업기계 발전을 위해서는 현재 적극적으로 추진되고 있는 밭작물 생산기계화와 노지스마트팜을 서로 구분하기 보다는, 이 두 가지를 한 번에 달성할 수 있는 ‘정밀농업형 농업기계 개발’이 필요하다고 생각한다.

◇ 정밀농업형 밭작물 생산기계화 기술개발

Johe Deere, CNH, AGCO, Kubota 등 글로벌 기업들은 정밀농업형 농업기계 Total solution을 제공하고 있다. 경운·정지, 파종·이식, 시비, 방제, 제초, 수확 등 각 작업기계들은 농자재 투입, 작업기계 운전상태 등을 계측하고, 계측된 데이터를 저장하고, 사용자에게 Display된다. 작업기계에서 취득한 데이터들은 실시간으로 농장주에게 실시간으로 전송된다. 우리나라 업체들이 이러한 기술력을 보유하지 못한다면 세계시장에서 그 입지를 넓히기 힘들 것이다. 선진국에서 이미 사용되고 있는 기술들을 바탕으로 우리나라 밭작물 생산기계 개발 시 고려할 수 있는 정밀농업형 기계기술들을 제안하고자 한다.

△ 자동조향, 자율주행 기술 : 농작업기계는 운전자의 숙련도에 따라 작업품질이 크게 달라진다. 농경지를 전체적으로 파악해 중첩이나 미작업 부분이 최소화 되도록 운전경로를 계획하고, 눈으로 최대한 정확하게 운전해야 하기 때문에 피로도가 높다. 또한 주행뿐 아니라 작업을 위해서는 다양한 조작을 해야 한다. 반면 자동조향 또는 자율주행 기능은 GPS를 통해 농경지 경계선을 입력하거나 측정하고, 작업기 폭이나 회전반경 등을 고려해 작업경로를 자동계산하고, 계획된 경로를 추종하도록 조향제어를 통해 이뤄진다.

△ 토양 및 작물측정용 Scouting기계 : 토양 이화학성과 작물생육 특성은 개별 농작업 기계에 부착된 센서로 전체 또는 원하는 지점을 측정할 수도 있고, 농작업을 하지 않을 때에도 필요한 시기에 수시로 측정할 수 있을 것이다. 센서 탑재체로는 드론 또는 주행 이동체를 활용할 수 있다. 무인 또는 유인으로 개발할 수 있을 것이며, 무인으로 개발할 경우 작물생육 중에는 고랑 및 작물열을 인식하고 주행경로 계획 및 추종기능이 있어야 할 것이다.

△ 경운·정지용 기계 : 작업과 동시에 경운깊이, 두둑폭, 고랑폭 등을 측정해 저장한다면, 시비·방제·수확 등 이후 작업을 위한 중요한 자료로 활용할 수 있을 것이다. 또한 작업기 상승, 하강, 동력차단 등을 자동으로 수행하는 제어기능도 사람보다 높은 정밀도의 작업을 가능하게 할 것이며, 작업자의 편이성을 향상시키고 피로도를 경감시켜 줄 것이다.

△ 파종·이식용 기계 : 파종·이식 위치, 깊이, 양 등을 측정해 저장한다면, 후속 농작업의 자료로 활용할 수 있고 농자재 투입량, 작업상태 등을 정량적으로 파악하기가 매우 용이해 질 것이다. 경운·정지용 기계로부터 얻어진 자료를 파종·이식 작업을 자동화하는데 활용할 수 있다. 종자나 모의 어느 정도 남아 있는지 측정하고, 부족한 경우 추가한 후 다시 작업위치로 복귀하도록 안내하는 기능도 유용할 것이다.

△ 시비·방제용 기계 : 비료, 농약의 투입량을 측정하면 농자재 사용량을 즉시 알 수 있고, 향후 수확물의 품질과 양을 해석하는데 도움이 될 것이다. 미 살포되거나 과도한 중첩을 최소화하는 기능도 유용할 것이다. 토양, 작물의 상태, 파종·이식 작업의 데이터를 활용해 위치별 시비·방제량을 자동으로 조절할 수도 있을 것이다.

△ 수확용 기계 : 농업의 목적은 품질 좋은 농산물을 많이 생산하는 것이다. 농경지 필지별 및 각 위치별 수확량은 정밀농업을 위한 필수적인 정보다. 수확량 모니터링 시스템으로 수확과 동시에 위치별 수확량 및 품질정보 취득이 필요하다.

작물측정자료 활용한 농작업
자율주행 농작업의 실시간 디스플레이

◇ 인프라 및 지원체계 구축

정밀농업형 기계는 기존의 농작업기계와 비교해 두 가지 큰 변화를 요구한다. 기계기술 이외에도 다양한 주변 첨단기술이 융복합되고 정보수집과 처리가 증가한다는 것이다. 이러한 변화를 위해 인프라 및 지원체계가 구축돼야 한다.

△ 인력양성 : 새로운 융복합 기술을 적용해 정밀농업형 기계를 개발, 제작, 사용, 정비하기 위한 인력이 양성돼야 한다. 농업기계 전공학과를 중심으로 커리큘럼을 개발하고, 자격증과 일자리 창출이 필요하다. 교육기관의 시설과 장비확충도 이뤄져야 할 것이다. 산업체에서는 소양을 갖춘 전문인력을 채용하거나 기존인력의 교육을 통해 정밀농업 기계기술 개발을 시급하게 추진해야 할 것이다.

△ 농경지 인프라 : 농경지의 경계선에 대한 좌표 데이터 및 디지털 지도, 위치정보 취득 및 정밀도향상을 위한 시설 및 장비, 근거리 및 원거리 통신시설 및 장비 등이 필요하다. 이러한 인프라를 개별농가가 진행하기는 어려우며, 대구획화 및 용수공급을 위한 경지정리의 경우와 마찬가지로 국가적으로 신개념의 노지 경지정리를 진행해야 할 시점이라고 생각한다.

△ 정보처리, 관리, 농가제공 : 각 농가에서 취득되는 정보들 중 공유할 수 있는 부분에 대해 누가 관리하고, 분석하고, 농가에게 피드백을 할 것인지에 대한 방안을 마련해야 한다. 이 또한 개별농가나 산업체에서 담당할 부분도 있으나 공공기관에서 주도해야 할 것이라고 생각한다. 전국적인 통계를 작성하고, 농산물 수급을 예측하고, 빅데이터를 처리해 효율적인 농사를 위한 농가 컨설팅자료를 생산하는 콘트롤타워가 필요하다. 정밀농업 및 스마트팜 선진국의 경우 글로벌 산업체의 정보취득 및 처리, 정보분석 및 관리 등 국가적인 지원체계를 참고해 우리나라도 4차 산업혁명 시대의 농업기술 추세에 맞는 국가적인 지원체계 구축이 필요할 것이다.

◇ 결론

글로벌 시대에 기술의 발전 없이 우리나라 농업, 농업기계 산업을 보호할 방법은 없다고 생각한다. 선진국의 농업기계를 수입하여 판매할 것인지, 경쟁력있는 제품으로 세계시장에서 경쟁력을 확보할 것인지를 고민할 수밖에 없다. 식량안보, 기술주권을 지키기 위하여 한걸음씩이 아니라 두 걸음, 세 걸음씩 선진국과의 기술격차를 줄이고, 우리나라에 가장 적합한 기술력을 확보한다면, 세계 시장에서도 충분한 경쟁력이 있을 것으로 믿는다.

정상진  jsj1234@alnews.co.kr

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