스마트팜이 우리 농업에 속속 적용되고 있어 주목된다. 스마트팜은 농업에 사물인터넷(IoT)과 빅데이터 등 정보통신기술(ICT)을 접목하고, 작물의 최적의 환경을 조성해 고품질 농작물을 생산하는 농장을 말한다. 농촌진흥청 농업공학부는 올해 4차 산업혁명 시대에 대응한 AI‧RT‧ICT 등 융복합 기술을 응용해 농업분야에 확산한다는 방침이다. 4차 산업혁명 기술 및 기존 산업의 융합이 농업성장의 원동력으로 판단했기 때문이다. 농촌진흥청 농업공학부가 추진하는 한국형 스마트팜 핵심기술에 대해 알아본다.

스마트팜은 어떻게 추진되나

전세계 스마트팜시장 2022년 21조원 전망…로봇시장도 9억→163억달러 가파른 상승예상

공학부, 2030년 스마트팜 3세대 구현목표…전주기 지능‧자동관리위한 핵심기반기술 개발나서

◇스마트팜‧농업용 로봇 국내외 동향

△국내외 시장현황

현재 스마트팜은 농업 현안문제 해결을 위해 ICT융복합을 통한 로봇화 및 자동화 스마트팜 기술이 국내외적으로 활발히 추진 중이다. 리서치앤마켓에 따르면 세계 스마트팜 시장은 2015년 10.5조원에서 오는 2022년에는 21조원으로 약 100%성장할 것으로 내다봤다. 연평균 13.%의 놀라운 성장세다. 세계 농업용 로봇시장도 가파른 성장세를 보일 것으로 전망되고 있다. 윈터그린 리서치는 세계 농업용 로봇시장은 2013년 9억달러에서 올해 163억달러 규모로 성장할 것으로 내다봤다. 국내는 2030년까지 4조2000억원 규모로 성장할 것으로 전망했다.

△국내 기술현황

스마트팜 모델은 기술적용 단계별로 1세대(원격제어), 2세대(생육 데이터 기반 자동제어), 3세대(완전 무인자동화)로 나뉜다. 이중 3세대 모델은 지능정보기술과 로봇, 신재생에너지 기술 등

첨단기술 간 융합을 통한 무인자동화된 스마트팜이다. 우리나라는 현재 1세대로 편의성 향상을 목표로 하고 있다. 1세대는 원격 시설제어가 주요기능이고, 핵심정보는 환경정보이다. 이에 통신기술이 핵심기술로 꼽힌다. 대표적으로 스마트폰 온실제어 시스템이 있다. 2세대는 2025년을 목표로 생산성 향상에 중점을 두고 있다. 정밀 생육관리를 통해 환경정보 및 생육정보를 획득하는 것이 핵심이다. 핵심기술로는 통신기술과 빅데이터/AI가 꼽힌다. 데이터 기반의 생육관리 SW로 사람 및 컴퓨터가 의사결정‧제어하는 것이 특징이다. 3세대는 지속가능성 향상을 목표로 2030년까지 진행된다. 전주기 지능‧자동관리를 통해 환경정보, 생육정보, 생산정보로 컴퓨터가 의사결정 및 제어한다. 지능형 로봇농장이 3세대 스마트팜에 해당된다.

△해외개발 사례

일본은 2013년 시부야세이키사가 3D스테레오카메라를 적용해 이미징시스템으로 익은 딸기만 골라내는 딸기수확용 로봇을 개발한 바 있다. 이 로봇은 1평방 km 딸기밭 기준 수확시간은 500시간이다. 기존 2000시간이 걸리던 수확시간을 1/4로 대폭 줄여 딸기수확 노동을 줄인다. 네덜란드 Holland Green Machine사는 2014년 시설 내에서 파이프레일을 이용해 방제작업을 수행하는 Spray Robot S55를 개발했다. 미국에서는 하베스트 오토메이션이 온실내 화분 이송로봇 HV-100을, 캐나다의 Dorhout R&D는 토양수분 센서를 활용해 자동으로 관수를 수행하는 Aquarius를 개발했다.

△ICT기자재 표준화현황

ICT부품 및 기기 표준은 농가의 경제적 부담을 감소시켜 스마트팜 보급확대와 기반마련에 필수적이다. 스마트팜에 사용되는 핵심 ICT부품 및 기기의 국가표준 제정은 농기자재 산업체의 품질경쟁력 및 국산제품의 신뢰도 향상을 기대할 수 있다. 현재 한국정보통신기술협회(TTA)는 시설원예 ICT기기 25종(제어기 9종, 센서 13종, 복합장비 3종), 축사 환경관리 센서 19종(외기센서 7종, 내기센서 8종, 안전센서 4종) 총 44종의 단체 표준을 제정했다. 농업기술실용화재단도 스마트축산 사양관리 기기 및 수집정보(소 9종, 돼지 8종, 닭 8종) 등 총 25종의 단체표준을 제정했다. 이와 함께 국립전파연구원이 스마트온실 센서 및 구동기 인터페이스(센서 13종, 구동기 9종) 등 총 22종의 시설원예 ICT기기 국가표준 제정을 제정했다.

올해는 스마트팜 통신관련 표준 고도화 및 검정기준을 개발해 클라우드 연계를 위한 스마트팜 통신 프로토콜 2건을 개정하고, 스마트 농업표준 고도화 및 신규요소 발굴할 계획이다.

◇농업공학부의 연구개발 추진현황

△로봇적용을 위한 3세대 스마트온실 표준모델(2018~2020년)

작물재배 유형에 따른 로봇적용 형태 및 주요 농작업을 분류했다. 방제, 이송, 모니터링(단동,

생육계측(줄기두께)

연동 온실모델), 수확을 대상으로 했다. 지능형 로봇표준(ISO, KS)에 따른 로봇적용 요구조건을 분석했다. 올해 4~5월에는 로봇이동에 의한 온실구조물의 동적 특성평가방법을 분석한다. 로봇의 기계적 구조 및 성능요구 조건기준은 6~8월에 작성할 계획이다. 9~11월에는 스마트팜 적용로봇의 운용 및 관리 가이드라인 개발할 예정이다. 최종적으로는 로봇적용을 위한 3세대 온실 표준모델 제시한다는 방침이다.

△누에 사육자동화 장치(2020~2022년)

사물인터넷을 누에사육에 접목해 온‧습도 조절, 광조건 등을 조절하는 간이 누에 사육장치를 개발했지만, 단순환경 제어에 국한되어 있었다. 이에 고품질 양잠산물 생산을 위한 먹이급이 자동화 장치를 잠분처리 자동화 장치의 개발이 필요하다. 이에 농업공학부는 스마트양잠을 위한 누에 사육자동화 시스템 기반을 구축한다는 방침이다. 올해는 누에 생육환경에 따른 온습도, 조도, 풍속 등 빅데이터를 확보하고 빅데이터 분석을 위한 전처리, 저장, 분석, 가시화 등 빅데이터 요소기술도 개발한다. 또 스마트팜용 누에생육(사료급이 및 잠분처리)장치도 개발하고, 누에 생육장치 검증 및 적합성을 구명할 예정이다.

△통신표준의 스마트팜 적용을 위한 표준고도화(2020년)

제작, 판매업체별 프로토콜의 차이, 호환성 미비 등으로 유지보수 및 확장에 한계가 있었다. 이미 제정된 단체표준들 중 국가표준(KS)으로 제정 필요가 있는 표준의 선별 및 개정 등을 통해

생육계측(생장길이, 화방높이)

확산사업 등 정부정책 추진을 위한 기반이 필요하다. 농업공학부는 올해 스마트온실 통신관련 신규표준 및 개정안을 개발한다는 방침이다. 이미 제정된 표준은 고도화 검토 및 문서화할 계획이다. 표준적용 복합환경제어장치 클라우드 연동 플랫폼 구축 및 표준요인도 발굴할 예정이다. 또 스마트온실 통신관련 검정기준(안)을 작성한다.

△젖소 스마트팜 데이터, 알고리즘 개발(2020~2022년)

지난해 국내에서 상업적으로 활용되는 센서 3종의 데이터를 확보했다. 센서알람과 실제 발정간의 정확도도 조사했다. 또 조사한 센서들의 수집되는 데이터를 통합해 발정감지 정확도 향상 알고리듬을 개발했다. 올해는 생체정보데이터를 활용한 행동계측 및 환경계측, 병진단 매칭분석을 진행하고, 젖소 개체별 생애 건강관리 알고리즘을 개발할 계획이다.

김창수 기자  csk@alnews.co.kr

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