귀농을 준비하는 사람들이 스마트팜에 대해 알아보는 과정에 글로벌 기술동향과 국내 기술 수준에 대한 정보를 찾고 있습니다. 이에 국내 노지농업과 시설농업 스마트화에 대해 알아보고 글로벌 기술동향과 비교하여 글로벌 경쟁력도 고려한 선택에 도움을 될 수 있기를 기대합니다.
글의 순서
한국 노지농업
소면적 다품종 특성
국내의 노지농업은 국내의 소면적 다품종 특성으로 인해 스마트화 기술개발이 더딘 편이며, 농기계 첨단화 수준에도 격차가 심한 것으로 나타나고 있습니다.
먼저 우리의 현실을 파악하기 위해 해외 사례를 알아 보았습니다.
글로벌 농지농업 동향
미국의 경우 대규모 노지농업이 발달되어 자율주행, 인공위성, 빅데이터 등 다양한 첨단 기술이 접목되어 있습니다. 특히 빅데이터를 바탕으로 한 정밀농업이 상용화되어 글로벌 경쟁력도 최고 수준입니다.
– 데이터 :
최근 토양, 기상, 생육 측정센서 및 드론, 위성 촬영 기술의 발달로 넓은 농지를 세밀하게 모니터링하고 데이터를 공유하는 빅데이터 플랫폼이 서비스 단계에 진입한 상태입니다
(농경지에 설치되어 데이터 수집하는 고정형 센서 이외에도 농기계, 드론 에 탑재되어 위치 정보와 작물정보를 함께 수집하는 이동형 센서 기술도 적용되고 있습니다.)
– 자율주행 :
GPS, 영상처리, 3D 맵핑 등의 기술을 기반으로 농기계(트랙터 등)의 자동조향 및 주행이 현재 상용화되어 있는 수준으로 2~3년 내 자율작업 단계에 도달할 것으로 전망됩니다.
– 자동작업 :
카메라, 광학센서 등을 이용해 필요한 위치에 필요한 양의 농약, 비료 등을 살포하는 기술이 상용화되어 농기계에 탑재되어 있습니다.
(작물과 잡초를 구분해 잡초에만 국소 살포하여 제초제 사용량을 90%까지 절감한 사례도 있습니다)
– 로보틱스 :
산업용 로봇이 농업에 적용되어 수확, 제초, 조류퇴치 등의 농작업의 자동화가 확산되고 있으며, 자율주행, 자율작업 기술과 융합되어 자동 농기계가 곧 상용화될 전망입니다.
* 과실의 성숙도를 ㅏ메라 영상으로 구분하여 자동으로 수확하는 로복, 유해조류를 식별하여 최적의 방식으로 조류 접근을 차단하는 로봇 등 농작업의 자동화 적용범위의 확대 추세입니다.
국내 노지농업 기술동향
국내 노지농업의 특징은 소면적 다품종이라 스마트화가 쉽지 않습니다.
글로벌 기술 동향에서 살펴 본 바와 같이 해외는 광대한 농지의 정밀한 관리를 위해 스마트 노지농업이 발전한 반면, 국내는 영세농가 위주 환경으로 첨단 기술 도입보다는 영농 편의 기자재 중심으로 개발되고 있습니다.
벼농사의 경우는 기계화율이 매우 높고 경지정리가 잘 되어 있어 스마트농업 적용에 유리하나, 그 외 작물의 경우 다양한 농지 형태 등으로 인해 기계화율이 낮은 실정입니다.
자율주행, 스마트 관수(자동 물 공급) 등 지능형 노지농업 관련 국내 기술수준은 해외 대비 한 단계 정도 뒤쳐져 있다고 봐야 합니다.
해외는 자율주행 농기계가 상용되고 자율관수도 일부 상용된 반면, 국내는 아직 연구 단계로 최고국 대비 기술격차는 5년 이상되는 것으로 알려져 있습니다.
한국 시설농업
글로벌 시설농업 기술 동향
시설원예(온실) 및 수직형 식물공장은 네덜란드, 이스라엘, 미국 등이 선도하고 있으며, 정밀 환경제어기술 및 데이터 분석기술로 생산성과 경제성을 극대화하고 있습니다. 좀더 구체적인 내용을 확인해 보겠습니다.
- 인공광원
빛 파장에 따른 식물 성장 효과 데이터를 기반으로 최적의 빛을 공급하기 위해 OLED, 파장변화 LED 등의 조명시스템이 유리온실 및 식물공장에 적용되고 있습니다.
(태양광을 이용하는 유리온실도 부족한 광을 보충하기 위해 보광등을 통해 식물생장 극대화 중)
– 특히 식물공장은 최근 비타민, 인슐린 등 고부가 식의약품 생산이 가능한 기능성 식물의 대량 재배에 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. - 양/수분공급
양분, 수분의 자동공급이 유리하며 물과 비료 사용량을 줄일 수 있는 수경재배가 적극 활용되고 있으며, 작물별 최적 조건을 유지하기 위한 센서 및 공급기술이 핵심입니다.
(전기전도도, pH, 온도 등을 센서로 측정하고 양액기 등으로 양/수분을 조절) - 통합자동제어
작물별로 최적의 조건을 유지하기 위해 농장 모니터링을 기반으로 차광, 환기 등이 이루어지며, 최적 수확시기와 출하시기를 스스로 판단하여 사용자에게 제공하고 있습니다.
(※ 노지농업 분야와 같이 데이터 플랫폼이 상용화되어 있으며(Priva, FarmMobile 社 등) 데이터 분석에 기반한 최적 영농의사결정을 지원함) - 로보틱스
실내농업의 특성을 활용한 정치형 원예 로봇이 상용화되었으며, 노지농업과 유사하게 묘목의 이식, 작물 수확 등 농작업의 자동･무인화가 추진되고 있습니다.
(※ 팜봇(FarmBot)은 로봇이 설치된 틀 아래에서 토양의 파종, 물주기, 잡초/해충 제거, 수확 등 농사 전과정이 자동으로 수행되는 농업로봇 스스템입니다.) - 수직/적층형 재배
재배판을 적층하거나 수직면에 직접 작물을 재배하여 면적당 생산량을 극대화하는 식물공장이 상용화되어 샐러드채소 등 신선식품 유통과 연계되는 추세임
글로벌 축산 분야 기술동향
축산 분야는 센서를 이용하여 개별 가축 또는 축사 내 환경을 모니터링하고, 입식, 사육, 착유 등 전 과정의 자동화 및 최적 관리를 실현하고 있습니다.
- 카메라나 소리 센서 등을 통해 가축의 행동 및 건강을 실시간 측정하여 이상을 탐지하고 건강이나 성장 문제를 조기에 예측/예방할 수 잇는 최적 환경을 제공하고 있습니다.
- 체내 삽입 또는 착용형 센서를 통해 대형 가축(소 등)을 개별 모니터링하고, 인공지능을 기반으로 질병 치료 또는 번식･출하 시기, 적정 착유량 등의 의사결정을 지원합니다.
- 사료 투여량, 축사 내 온/습도, 조명 등의 최적화를 통해 출산량, 비육량을 늘리며, 질병을 조기발견 및 치료함으로써 생산량 증대와 동물복지를 실현하고 있습니다.
- 축사 내･외부 환경(악취, 미세먼지 등) 관리를 위한 분뇨처리 설비 및 내부환경 제어설비도 스마트 축사 시스템에 포함되어 같이 발전하고 있습니다.
한국 시설농업 기술 동향
국내는 그간 연구개발 노력의 결과로 시설원예 분야는 상용화 단계에 도달했으며, 식물공장 분야도 상용화 성공 사례가 다수 나타나고 있습니다.
국내 현 수준의 스마트팜은 시설원예 설비의 원격제어가 가능하여 영농 편의성 및 생산량의 증대가 가능하며, 토마토, 파프리카, 딸기 등의 실제 재배에 활용되고 있고 있습니다. 국내의 우수한 무선통신망 환경은 스마트농업 기술개발 및 보급에 유리한 조건이 제공했다고 볼 수 있습니다.
수직형 식물공장에서 재배된 샐러드나 쌈채소 등 신선채소가 시판되고 있으며, 식물공장의 부가가치를 높이기 위한 기능성 식물(항암성분 포함 식물 등) 재배 연구도 추진 중입니다.
데이터 기반 지능형 제어를 위한 빅데이터 구축은 부족하며, 시설원예 및 축산 분야 스마트농업 핵심 부품이나 장비의 외산 비율이 아직 높은 상황입니다. 센서 등의 핵심 부품은 아직 수입에 의존하고 있으며, 특히 축산 분야는 아직 해외 제품들을 조립하는 수준으로 알려져 있습니다.
데이터 기반 지능형 농업을 위해서는 농업 빅데이터 구축이 필수적인데, 데이터 표준화가 부족하여 다양한 빅데이터의 효과적인 축적 및 제품 간의 호환이 어려움이 있습니다. 현재 기자재 중심으로 표준화가 진행되고 있으나 데이터까지 확대되진 못하고 있습니다. 글로벌 경쟁력 제고를 위해서는 다양한 데이터 수집과 분석이 필요하기 때문에 데이터 표준화도 진행되어야 할 것으로 전망됩니다.
마무리 정리
국내 스마트농업의 노지농업과 시설농업 글로벌 노지농업과 시설농업을 비교 분석해 보았습니다. 국내의 경우 노지농업이 쌀농사 중심이며 쌀농사 분야에서는 스마트화 가능성이 높으나 다른 작물은 소규모, 다품종으로 글로벌 기술동향과 비교하여 상당히 뒤쳐진 것으로 파악됩니다.
이에 반해 시설농업 분야의 경우 상용화 수준에 도달하여 글로벌 기술동향과 비교하여 뒤쳐지지 않으며 통신기술의 발달로 앞서는 분야도 나타나고 있습니다. 하지만 글로벌 경쟁력을 갖추기 위해서는 기자재와 데이터 표준화가 필요한데 아직 산업이 충분히 성숙하지 못하여 제도화가 미흡하나 표준화로 시너지를 보여야 글로벌 경쟁력도 높일 수 있을 것으로 보입니다.
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