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[특별기고]정밀농업기계 연구동향 및 추진과제정선옥 (사)한국정밀농업기계학회 부회장/충남대 교수

“정밀농업 요소기술 턱없이 부족”

농업선진국에 비해 20년 이상 뒤쳐져···정부의 적극지원 필요
밭작물 생산기계화·노지시설로봇화·ICT스마트팜 기술개발해야

 

4차 산업혁명시대를 맞아 농업 전분야로 스마트팜 및 첨단농업기술의 접목이 이뤄지고 있다. 특히 농업부가가치 높이는 핵심기술로 정밀농업기계에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 우리 정밀농업기계 기술수준은 선진국과 상당한 기술격차를 보이고 있어 이를 극복하기 위한 특단의 노력이 필요한 것으로 지적되고 있다. 우리 정밀농업기계의 현주소는 어디인지 정선옥 한국정밀농업학회 부회장(충남대 교수)을 통해 정밀농업기계의 연구동향 및 추진과제에 대해 살펴본다.

 

정밀농업의 중요성 대두
정밀농업은 농경지 및 작물생육에 대한 공간변이를 관리하는 개념으로 이미 오래전부터 관심을 받아온 분야이다. 우리나라에서는 1990년대부터 저투입 지속가능한 농업, 친환경농업, 디지털농업, ICT농업, 스마트농업 등으로 그 명칭이 변화되고 있다고 생각한다. 최근에는 ‘정밀농업’이라는 용어가 거부감없이 통용되고 있는 추세이다. 정밀농업의 개념 변천, 국내외 연구개발 동향, 향후 중점 추진과제에 대한 의견을 나누고자 한다.

 


 
■ 정밀농업 개념 변천
농경지의 토양특성, 작물생육 특성, 수확량은 농경지 위치별로 균일하지 않고 공간적인 변이를 보인다. 편평하지 않은 대규모 필지는 물론이고 우리나라 논과 같은 소규모 편평한 농경지도 통상적으로 2~3배의 차이를 보이는 것으로 보고되고 있다. 이러한 이유로 ‘변이의 관리농업’, ‘위치특성에 맞는 농경지 및 작물관리 농업’, ‘처방농법’ 등으로 불리다가 2000년대 초반부터 ‘정밀농업(Precision Agriculture)’로 통용되기 시작했다. 미국 노지 밭농사 중심으로 1980년대부터 폭발적으로 연구개발이 진행됐고, 1990년대 후반부터는 농가보급이 활발하게 이뤄지고 있다. 2000년대를 전후해 밭작물 뿐 아니라, 과수원, 목장 등으로 적용분야가 확대되고, 농경지의 공간변이 관리의 개념에서 과수, 가축의 개체관리 개념으로 발전했다. 2000년대 후반부터 ICT기술의 발전으로 근거리 및 원거리 무선통신을 활용하고, IoT기술의 적용으로 다수의 센서와 제어장비들을 다루는 방향으로 진행됐다. 변이관리의 개념뿐 아니라, ICT기술을 활용한 정보취득과 제어의 개념이 보강된 것이다. 2010년대 중반부터 다보스포럼에서 4차 산업혁명이 화두가 되면서 초연결화(기계-기계, 인간-기계), 빅데이터 및 지능화의 개념이 추가되고 있다. 이러한 결과물들로 인해 노지의 ‘로봇농업’과 ‘connected farm’, 시설원예 및 축산의 ‘스마트농업’으로 다양하게 진행되고 그 개념이 서로 혼재되며 모호한 측면이 있다. 필자는 향후 정밀농업이라는 큰 개념으로 통용될 것으로 생각한다.

 

■ 국내외 연구개발 동향
정밀농업의 구현은 각 국가, 작물, 농가여건, 기술수준에 따라 다르게 나타난다. 미국은 농경지로부터 유출된 질소비료에 의한 수자원 환경오염에 대비하기 위해 1980년대부터 정밀농업기술을 발전시켜 왔으며, 노지 식량작물 뿐 아니라 과수 등 특용작물 재배농가에서도 해당 기술을 활용하고 있다. 1900년대 초반부터 농경지의 공간적인 변이를 고려한 농업전략이라는 정밀농업 개념이 있었으나, 당시 주변기술의 수준이 열악해 실제구현이 힘들었다. 1980~1990년대에는 센서, 제어장치 등 기술개발이 이뤄졌고, 1995년 GPS의 상용화로 이동하는 농업기계를 위한 정밀농업 기계기술이 활발하게 개발 및 보급됐다. 미국에서는 John Deere, AGCO 등 글로벌 기업들이 토털 솔루션을 제공하고 있고, GPS 가이던스 자동조향 등 기술이 농가에 활발히 활용되고 있다. 현장 적용수준은 지역과 기술에 따라 다르지만 2015년 기준으로 정밀농업기술이 전체농업 재배면적의 67%에 적용되고 있으며, 2018년에는 71%까지 확대될 것으로 전망됐다. 유럽은 각 국가별 특성에 맞게 축산, 원예, 수산분야로 확대되고 있으며 정밀농업 기법으로 생산하는 농가와 농산품에 친환경 인증을 한다. 최근에 ‘ICT-Agri’ 및 ‘Samrt Agri-Food’ 프로젝트를 추진해 농업생산의 스마트화를 추구하고 있다. 일본은 농업기계와 ICT기술이 연동된 영농서비스지원시스템이 활발히 보급되고 있으며, Kubota의 KSAS시스템은 약 900여대가 보급됐다. 또한 Kubota회사는 2018년 자동조향시스템 탑재 농기계가 제품화됐고, 2020년까지 농지모양 입력 시 논밭에 따라 기계가 자동으로 경작하는 원격조작 농업기계를 상용화할 계획이다. 중국은 2015년부터 농업의 스마트화, 디지털화 관련기술을 개발하고 국영농장에 선진시스템을 적용하면서 중국 현실에 맞는 시스템으로 개발 중이다.
우리나라는 1990년대 후반부터 정밀농업 개념이 도입됐으나 요소기술이 턱없이 부족하다. 요소기술이 크게 발전하지 못한 원인은 정밀농업에 대한 정부의 인식부족이라고 생각한다. 농업 선진국에서는 첨단기술을 개발하고 보급단계에까지 오는 동안, 우리나라는 1990년대 유기농업, 친환경농업, 2000년대 정보화농업을 추진하면서 첨단기술 개발에 대한 적극적인 투자가 거의 이뤄지지 않았다고 생각한다. 지금까지 개발된 센서로는 토양 수분·EC·pH·경도·유기물 센서, 작물생육 센서, 곡물·배추·감자 수확량 모니터링 센서 등이다. 변량투입 농업기계는 입제 변량살포기, 액제 변량살포기 등이 있다. 다행히도 2010년대 초반부터 ICT농업, 스마트농업 등이 정부의 적극적인 지원으로 연구개발 및 농가보급이 추진되고 있다.

 

■ 향후 중점 추진 과제
우리나라 농업인구는 2017년 기준 242만명으로 총 인구의 5%가 되지 않으며, 2030년에는 총 인구의 4% 이하로 감소할 전망이다. 농가인구 중 65세 고령자가 40%를 넘고 있으며, 2030년에는 50%를 넘어설 것으로 전망되어 농업인구의 감소와 고령화가 급속하게 진행되고 있다. 이러한 농업인구의 구조는 미국, 독일, 일본, 이탈리아 다음으로 우리나라가 단위면적당 농업인구가 적은 형편이다. 이는 우리나라 농업기술이 선진국형으로 발전돼야만 생산성, 효율성, 작업자 편이성을 확보할 수 있음을 의미한다. 최근 정부정책의 추진 등으로 우리나라 정밀농업 또는 스마트팜의 세가지 추진방향을 정리할 수 있다.
△ 밭작물 생산기계화 및 첨단화: 우리나라 식량자급률은 벼를 제외하고는 4% 정도로 매우 낮으며, 대부분의 식량을 수입에 의존하고 있다. 쌀 소비량의 감소에 대응하기 위해 벼 재배농경지에 밭작물을 재배해 식량자급율 향상 및 기계화의 추진이 필요하다. 정부는 2014년 56%인 밭작물 기계화율을 2022년 75% 수준으로 향상하고자 한다. 주된 밭작물 10개 품목을 정하였으며 주로 김치의 재료가 되는 무, 배추, 마늘, 양파, 고추, 그리고 감자, 고구마, 콩, 잡곡류이다. 밭작물의 단순한 기계화 뿐 아니라, 국제무대에서 기술경쟁력을 확보하기 위해 첨단화가 필수적이다. 작업상태, 농자재투입량, 수확량 등 데이터를 센서로 측정해 수집하고, 농작업자의 편이성을 향상하는 자동화 기술을 적극적으로 탑재해야 할 것이다.
△ 노지 및 시설로봇화: 1990년대부터 벼농사 중심의 농업기계를 무인화하는 연구가 진행됐다. 트랙터, 이앙기, 콤바인, 제초기 등을 GPS 위치센서를 활용해 원하는 경로를 추종하는 방식이 주로 개발됐다. 또한 과수원 방제기의 자율주행, 참외 수확로봇 등이 보고됐다. 시설원예에서는 물류 운반로봇, 방제로봇, 상추·딸기·토마토 수확로봇 등이 개발됐고, 접목로봇은 성공적인 실용화 실적을 보이고 있다. 최근에는 산업체에서 노지 무인농업기계의 실용화를 위해 노력하고 있으며, 빠른 시일 내에 농가보급기종을 선보일 것으로 기대되고 있다. 또한 시설원예 및 축산을 위한 로봇들도 아직까지는 수입기종이 대부분이지만, 국산기종으로 대체될 것으로 기대된다.
△ ICT기반 스마트팜 기술개발 및 보급: 2010년 중반부터 스마트팜 보급사업이 추진되면서 시설원예 및 시설축산 농가에 장비가 보급되고 있다. 또한 일부 대규모 농가를 중심으로 첨단기술이 적용되고 있다. 최근에는 과수원 및 노지 농가를 대상으로 보급사업이 확대되고 있다. 스마트팜 혁신밸리 4개소가 대대적으로 추진되고 있는 것도 고무적이다. 필자는 이제까지 외형적인 보급에 치중했다고 생각한다. 추후 보급되는 기자재가 고장이나 오류 없이 사용될 수 있도록 기자재 자체의 향상과 함께, 사용농가의 교육이 동반되어야 할 것이다.

 

결론
농업 선진국에 비해 뒤늦게 시작된 우리나라의 정밀농업기계 환경을 고려하면 할 일은 많고 시간, 인력, 예산은 부족함을 느끼게 된다. 선진국은 달아나고, 후발주자들은 따라오고, 그 중간에서 우리나라는 아직 미흡한 부분이 상당한 실정이다. 하지만 우리는 짧은 기간에 경제발전을 이루어 낸 경험을 바탕으로, 우리의 부족한 부분을 보완하고 장점을 부각해 협심 노력한다면, 미국, 유럽, 일본, 네덜란드 등 정밀농업 선진기술을 넘어 보다 한국적인 정밀농업 기술로 경쟁할 수 있으리라 믿는다.

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