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[특별기고] 첨단 농업기계 R&D, 선택과 집중이 필요하다- 강금춘 농촌진흥청 스마트팜개발과장

“다국적기업 기술력·자본력 우회할 선택과 집중해야”

농업로봇의 잠재수요 증가추세···시스템 규격화·표준화 선행돼야
농업로봇 R&D 산업화·보급화 확산 위한 선순환적 정책마련 필요

◇ 농업환경 변화

최근 국내외를 막론하고 4차 산업혁명에 관한 관심이 고조되면서 인공지능 및 로봇에 대한 연구개발이 활발히 이뤄지고 있으며 이러한 산업 분야의 기술들을 다양한 농작업에 적용해 활용하는 사례가 점차 늘어나는 추세이다. 2019년에는 제4회 과학기술관계장관회의에서 농림위성, 농업로봇 등을 활용해 스마트팜 기술 고도화를 추진하자는 논의가 있었으며, 이를 뒷받침하듯 과학기술정보통신부, 농림축산식품부, 농촌진흥청이 예산을 공동 투입한 ‘스마트팜다부처패키지사업’을 통해 4차 산업 핵심기술(인공지능, 로봇, 빅데이터, 사물인터넷 등)과 결합한 첨단 농업기술 개발과 현장보급을 위해 박차를 가하고 있다.

이러한 상황에 발맞춰 농업 분야에서도 스마트팜 기술과 첨단농기계를 통한 무인 농작업 실현을 위해 다양한 방법을 모색하고 있다. 농기계의 경우, 사람이 직접 운전하고 조작하는 기존의 엔진형식 기반의 주행체 및 농작업기를 탈피해 전동화, 지능화를 통해 첨단농기계, 농업로봇으로 진화하고 있다.

◇ 첨단 농업기계의 국내외 개발 현황

농촌의 급속한 고령화, 여성화 등의 인력난으로 인해 고된 농작업을 효율적으로 대신할 수 있는 첨단 농업기계에 대한 필요성이 점차 증가하고 있으며, 최근 인공지능 및 로봇기술의 급속한 발달로 농축산 분야에서도 효율적인 농작업과 고부가 서비스를 제공할 여건이 조성됨에 따라 농업로봇의 잠재 수요가 증가하는 추세이다.

국내외에서는 농작업 자동화·로봇화를 위한 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 국가별로 농업의 형태나 방식, 기술수준의 차이로 인해 인공지능 및 로봇 연구방법에 있어 다소 차이가 있다. 규모화의 농업을 중심으로 하는 미국과 유럽에서는 다양한 분야의 농작업 로봇 연구를 추진하고 있다. 존디어, 랠리 등의 다국적 기업을 중심으로 자율주행 트랙터, 착유 로봇 등을 개발해 상용화하고 있는데, 착유 로봇의 경우 전 세계에 2만5000여대가 보급 중이며, 랠리社 제품이 세계시장의 77%로 가장 높은 점유율을 보인다. 존디어는 세계 1위의 농업기계 회사로써 첨단농기계 개발뿐 아니라, FieldView라는 텔레매틱스 기반 실시간 데이터 공유서비스를 자사제품에 적용해 사용자에게 다양한 농작업 정보를 활용, 모니터링 할 수 있도록 서비스를 제공하고 있다.

일본에서는 정부와 대학, 농업기계 회사 등 농업로봇 연구분야에 지속적인 투자를 통해 트랙터, 콤바인, 이앙기 등 논농사 중심의 자율주행 기술이 적용된 첨단 농업기계를 시판하고 있다. 일본 역시, 첨단 농업기계에 로봇 기술을 적용하는 것에 그치지 않고 농업기계 상태 및 위치, 고장 등의 농업기계 정보를 사용자에게 제공하는 디지털 서비스(WAGRI, KSAS 등)와 결합해 농작업 효율을 극대화하고 있다.

국내의 경우, ㈜대동, LS엠트론, TYM 등 농업기계 회사의 선도로 직진 자율주행과 같은 일부 요소기술부터 트랙터, 이앙기, 콤바인 등 자사에서 생산하고 있는 농업기계에 자율주행 기술을 적용해 일부 보급하고 있으며, 상용화를 추진하고 있다.

그리고 국립농업과학원에서는 카메라를 활용해 작업하고 있는 포장 영상을 수집해, 작업 전후의 경계를 인식할 수 있는 인공지능 알고리즘을 적용한 자율주행 트랙터, LiDAR 센서에 의해 과수 유무·형상을 인식해 방제기의 노즐을 개별 제어할 수 있는 자율주행 스마트 로봇 방제기, 인공지능(R-CNN) 기술을 적용해 토마토 개체인식을 통한 생산량과 익은 정도를 판정할 수 있는 레일주행 로봇기술 등을 개발했다.

이 밖에도 한국형 스마트팜의 핵심인 인공지능 기반의 병해 판별기술을 기존의 토마토, 딸기, 파프리카에서 올해는 참외까지 작목을 확대해 연구를 추진하고 있다. 작물의 생육상태를 파악하기 위한 온실 내 환경 정밀 모니터링 로봇 및 작물 뿌리부 센싱과 연계된 지능형 양액제어시스템 등 ICT 융복합 기술 기반의 스마트팜 통합 플랫폼 완성에 필요한 요소기술들을 고도화하고 있다.

 

◇ 첨단 농업기계의 정책 방향

농업환경의 빠른 변화에 발맞춰 국내 주요 농업기계 업체들도 자체 기술력과 연구인력을 활용해 자율주행 트랙터, 직진 자율주행 이앙기 등 첨단 농업기계의 연구개발 및 상용화에 총력을 다하고 있다. 하지만, 몇 년 전부터 존디어, 쿠보타 등 외국계 농업기계 회사들은 높은 기술력과 자본력을 바탕으로 꾸준히 한국시장 진출을 꾀하고 있다. 이러한 국내외 농업기계 시장변화에 발 빠르게 대처하기 위해 국립농업과학원의 주도로 자율주행 트랙터, 직진 자율주행 이앙기 등 첨단 농업기계의 산업화를 추진하고 있는 국내 농업기계 업체 4개 사와 노지 디지털농업의 확산 및 보급을 위한 기술정보 교류 및 협업체계 구축을 위한 업무협약(2020.10)을 체결했다. 업무협약을 기반으로 첨단 농업기계 연구협의체를 구성해 운영하고 있으며, 트랙터, 콤바인 등 대형 농업기계뿐만 아니라, 과수용 방제기, 경운, 정지 등 농작업기와 같은 노지에서 활용 가능한 농업기계를 생산, 개발하는 업체들을 대상으로 단계적으로 확대해 지능형 농작업기 개발 등을 공동으로 추진해 나갈 계획이다. 그리고 한국농업기술진흥원과의 협력체계를 구축해 첨단 농업기계 검인증 방법 및 기준 마련, 검정장비 활용 기술지원 등 농업기계 업체에서 개발, 생산된 농업기계의 조속한 산업화에 앞장 설 계획이다.

첨단 농업기계 및 농업로봇을 현장에 적용하기 위해서는 농업 전반에 걸쳐 패러다임의 전환이 필요하다. 기술의 진보와 함께 농업의 자동화·로봇화는 필연적인 과정으로 인식하고 농업로봇 R&D의 산업화와 현장에의 보급 및 확산을 위해 선순환적 정책을 준비해야 한다. 또한 디지털 농업을 위한 인프라 및 서비스 기반을 구축하고, 나아가 해외 시장에서의 국제 경쟁력 강화를 위해 부품, 장비 및 사용자 인터페이스(UI) 등 시스템의 규격화 및 표준화가 이뤄져야만 한다. 이에 맞춰 신기술 도입에 따른 제도 및 법률의 정비도 동반되어야 할 것이다.

 

◇ 첨단 농업기계의 R&D 전망

포스트코로나 시대를 대비하고 정체된 농업 생산성을 한 단계 더 높이기 위해서는 경험과 전통적인 지식을 디지털화한 데이터로 만들고, 이를 활용해 생산성을 높일 수 있는 디지털 농업으로 나아가야 한다. 최근 비약적으로 발전하고 있는 정보통신 기술과 인공지능, 빅데이터 등의 기술을 보다 적극적으로 이용해야 하는 이유가 여기에 있다.

그동안 스마트팜 기술 중 온실·축사의 온습도 등 환경의 원격제어 및 모니터링을 통한 편의성을 향상한 1세대형 스마트팜은 이미 개발, 보급 중이며, 작물 최적생육을 위한 인공지능 알고리즘과 음성 및 영상정보를 기반으로 질병 등 작물정보의 인식기술 등 생산성(2세대) 증대 기술과 글로벌화(3세대)를 위한 자동화 및 로봇화 기술을 적용한 온실 모델개발 및 안전성 기준 등 핵심 기반기술 확보를 위한 연구는 앞으로도 지속해서 추진해 나갈 계획이다.

중장기적으로 스마트팜 분야는 스마트온실 무인방제기술과 지능형 양액 자동제어기술, 사용자 맞춤형 인공지능 온실자동제어 모델 및 스마트온실 제어 시뮬레이션 기술을 개발할 계획이다. 첨단농기계 분야는 과원용 제초 로봇, 시설원예 모니터링·적과·수확 로봇, 드론-첨단 농업기계 협력 작업시스템 및 과수원 적화·적과·적엽 로봇기술 등을 개발해 나갈 계획이다.

이제 무인농업 시대가 점점 우리와 가까워지고 있다고 생각한다. 노지뿐 아니라, 시설원예, 축산 등 다양한 농업 분야에서도 농작업의 자동화, 무인화 기술들이 개발, 상용화되고 있으며, 농업로봇 기술의 발전은 농사 기술 및 농작업 체계에도 큰 영향을 미치고 있다. 이 말은 농업기술의 발전만으로는 무인 농업의 실현이 어려우므로 농기계뿐 아니라, 시설, 원예, 식량, 축산 등 각 분야의 다양한 전문가들이 머리를 맞대고 스마트팜과 농업로봇 관련 기술의 고도화에 앞장서야 한다는 것이다. 기술 개발에만 머무는 것이 아니라, 현실 생활에서 농민에게 도움을 줄 수 있는 기술의 상용화를 목표로 연구개발에 선택과 집중을 통해 좀 더 박차를 가한다면 향후 10년 안에 무인 농업 시대가 도래할 것으로 예측해 본다.

 

 

 

 

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