농진청은 ICT융합 한국형 스마트팜지원사업을 통해 농가 노동력 절감과 소득증대, 작업의 편리성증대, 고품질 농산물 생산 등 일석사조의 효과를 기대하고 있다. 실제 전남 화순의 ICT융복합 스마트팜 토마토농장의 경우 생산성은 기존 65kg/3.3㎡에서 적용 후 95kg으로 늘었다. 또 관리시간도 기존에 8시간/일에서 4시간으로 50%절감과 관리에너지도 기존 방식대비 35%가 절감됐다. 원격조정, 자동온·습도 관리 등의 강화로 편리성은 4배 이상 향상되는 등 기대이상의 성과를 올리고 있다.

설치비용 낮춰 단동형 0.33ha당 700만→500만원, 연동형 2000만→1400만원
올해 시범사업 26과제, 171개소로 확대…관련예산 2013년 19억→115억으로
내재해형 규격 준수·전기동력으로 제어할 수 있는 시설 갖춘 비닐하우스 대상


#한국형 스마트 온실

한국형 스마트 온실은 95%이상이 비닐 온실이고 이 가운데 81%이상이 선진국에 비해 규모도 작고 시설이 열악한 소규모 단동온실에 적합토록 개발한 시설농업 시스템이다. 1세대 한국형 스마트 온실에 우선 적용될 기술은 스마트폰이나 컴퓨터를 통해 농업인이 시간과 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 작물의 재배환경을 관측할 수 있고 온실내의 기계나 장치들을 제어할 수 있다.

단동과 연동비닐 온실에 적용되는 스마트 기술은 모든 유형의 온실에 공통적으로 적용되는 기본형 모델과 선택형모델로 구분된다. 기본형 모델은 4가지 단위 기능을 가진 ICT장비들로 구성된다. 작물의 생육환경을 계측하는 센서노드, 온실장비를 운전제어하기 위한 제어기노드, 외부 인터넷과 연결하고 내부 ICT장비를 통합적으로 관제하는 스마트 링크, 온실 내외부의 상황을 영상으로 전송하는 스마트 영상장비로 구성된다. 센서노드는 대기환경과 온실안의 습도, 이산화탄소 등을 계측하며 제어기 노드는 천측창 및 보온재 개폐, 환기휀, 유동휀 등의 장비를 제어한다. 또한 선택형1 모델은 관수 시설을 갖춘 농가가 원격 관제를 할 수 있도록 토양수분, 토양EC, 토양온도 측정센서가 설치되고 관수펌프와 밸브를 제어하는 기능이 설치된다.

선택형2 모델은 난방 설비를 갖춘 농가가 난방기의 상태를 원격 모니터링하고 가동을 제어할 수 있는 기능을 가지고 있다. 또 선택형3 모델은 정전센서, 화재 및 침입감지기능을 가진 카메라가 추가 설치된다.
 

#스마트팜 기반기술 개발 추진

▲스마트팜 유형과 부품규격 표준화=농진청은 시설원예분야 스마트팜 유형과 부품규격 표준화에 주력하고 있다. 우선 비닐하우스(단동과 연동) 적용 1세대 스마트팜 모델을 2015년 개발에 착수했다. 단동형은 기본형으로 환기와 보온을 원격 제어할 수 있고 센서와 영상감시를 모니터링 할 수 있다. 연동형은 기본형에 옵션을 추가하는 형태인데 기본형에 관수시설을 추가하거나 자동난방시설에 CO2관리 기능을 첨가한 형태다. 

이렇게 시설 유형별 기계장치 설비 수준에 따라 적용 가능하도록 세분화하는 동시에 설치비용도 단동형은 0.33ha당 700만원에서 500만원으로, 연동형은 2000만원에서 1400만원으로 낮췄다. 또한 온실용 ICT기기 표준규격 22종을(센서류 13, 제어기류 9)개발했다. 특히 단체표준으로 제어기 9종이 지난해 12월에 채택된데 이어 센서13종도 올해 6월 중에 채택될 예정이다.

▲적용작물과 가축 최적생육관리 기술개발=시설원예는 작물별 환경관리 가이드라인을 토마토·착색단고추·딸기·국화에 대해 제시했고 특히 토마토·국화에 대한 생육예측모델을 개발했다. 또 영상기반 식품 생체 정보 측정시스템도 지난해 개발했다.

노지과수에 대해서는 지난해 미세살수방식 서리피해 예방 등 스마트폰 이용 관수제어 시스템 개발에 이어 ICT트랩 활용 사과원 주요 해충발생시기 분석 및 경보시스템도 구축했다.

축사에 대해서는 돈사 열환경 측정장치 개발과 가축생체정보기반 돈사정밀관리 알고리즘과 프로그램을 개발했다.

▲스마트팜 빅데이터 분석=시범농장 4개소에서 총 5회에 걸쳐 측정데이터 분석 모델 활용 현장 컨설팅을 실시한데 이어 빅데이터 활용 생산성 향상기술 현장 평가회도 개최했다. 예를 들어 전남 화순에 있는 ICT적용 토마토농장 빅데이터 활용 컨설팅의 경우 농진청은 작목 생육단계별 자동측정데이터 활용방법에 대한 컨설팅을 실시했다.

여기에서 토마토 생육, 화방, 수확군에 영향을 미치는 환경요인을 분석해 시설토마토 생육과 환경설정 가이드라인을 제시했다. 결과적으로 이 농장에서 ICT적용과 생육환경에 대한 정밀제어로 생산성 향상과 경영비 절감에 기여한 것으로 나타났다. 수확량은 40% 향상됐고 에너지도 35%절감된데 이어 편리성도 4배이상 증가한 것으로 조사됐다.

▲기술보급과 확산=ICT융복합 스마트팜 기술보급 확대를 위해 지난 2013년 5개 과제 46개소에 불과하던 시범사업을 올해 26과제 171개소로 확대한다. 관련예산도 2013년 18억5000만원에서 114억7000만원으로 확대했다.

교육은 재배기술과 ICT, 빅데이터 관리능력을 종합적으로 보유한 현장전문가 양성에 주력하는데 시군농업기술센터 현장컨설팅 전문가 양성교육을 확대한다. 이 사업의 확산을 위해 스마트팜 현장기술지원과 성공사례집을 발간 및 배포하고 스마트팜 실용화촉진 현장컨설팅도 확대한다.

#스마트팜 활성화 추진계획

▲핵심기술 개발=ICT융합 한국형 스마트팜 핵심요소 기술개발은 영상기반 작물생육 자동계측 시스템 실증과 신뢰성 향상에 역점을 두고 있다. 또 가스히트펌프 이용 온실에너지·환경 통합관리기술 개발에도 주력하는데 올해는 통합제어기술을 개발하고 2017~2018년에는 현장실증을 한다는 계획이다. 또 인공지능 기술을 응용한 토마토 주요 병해충 실시간 진단분석기술 개발에도 착수하는데 올해 모니터링과 DB를 구축하고 2017년에는 지능형 진단기술, 2018년 현장실증을 한다는 계획이다.

▲품목별 스마트팜 모델=한국형 스마트팜 기본모델 구축과 품목도 확대한다. 대표품목 중심의 스마트팜 기본모델 구축과 단계별로 품목을 확대한다. 특히 빅데이터 수집과 분석을 통한 인공지능형 알고리즘을 적용한 생육관리 모델 개발에 주력한다. 분야별 스마트팜 기본모델 대표품목은 올해 토마토, 돼지, 사과에 이어 내년에는 벼까지 확대한다. 기본모델 적용 품목도 확대하는데 올해 딸기, 참외, 국화, 오리, 한우, 포도, 버섯에 이어 내년에는 오이, 고추, 수박, 배추, 젖소, 닭까지 확대한다는 계획이다.

▲빅데이터 활용=스미트팜 데이터 측정·수집·활용을 위한 기본 매뉴얼을 올해 중에 발간하고 스마트팜 운영 형태별 생산성 향상 등 경영성과도 분석한다. 특히 수량·품질·편리성 향상과 경영비 절감, 투자성과 등을 조사·분석한다. 또 측정데이터 기반 스마트팜 생산성 향상 모델 개발과 실증을 하는데 올해 토마토, 딸기, 파프리카, 버섯에 이어 2017년에는 참외, 국화, 돼지, 오리까지 확대한다.

빅데이터 기반 생육정밀관리 종합컨설팅을 지난해 5농가에 이어 올해 8농가로 확대하고 현지 농장이 환경과 생육간의 상관관계를 분석, 영농방안 컨설팅을 실시한다. 또 밭농업 기계화 정책지원과 농경지 이용 효율화 방안 등 농업 빅데이터 분석을 통한 정책활용 모델연구도 2016~2018년까지 실시한다.

▲현장실증=ICT융복합 스마트팜 모델의 현장실증을 확대한다. 세대별, 품목별 스마트팜 확산을 위한 현장실증연구를 올해 1세대(간편성, 편이성 향상)에 이어 2018년 2세대(지능형, 생산성 향상), 2020년 3세대(수출형, 상업화) 등 단계적으로 확대한다.

2016부터 2018년까지 권역별, 유형별 스마트팜 모델의 현장실증 확대를 추진한다. 권역별 주요 품목의 스마트팜 최적 생산관리기술 개발과 현장실증을 4대 권역에서 실시한다. 시설유형별 스마트팜 통합관리시스템도 개발하는데 시설원예, 버섯, 축산에 대한 현장실증도 실시한다.

▲기술보급=스마트팜 모델 시범보급과 현장전문인력 육성을 강화한다. 4과정 7038명을 대상으로 스마트팜 지도전문가 양성을 위한 단계별 교육을 추진한다. 또 스마트팜 농업메뉴얼 제작과 현장기술지원단도 운영한다. 매뉴얼은 재배기술과 ICT, 빅데이터 수집·활용에 관한 핵심기술서 10종을 제작한다. 동시에 스마트팜 농가 애로기술 해결을 위한 현장기술지원단도 운영한다. 스마트팜 신기술 시범사업을 26과제 171개소로 확대하는데 분야별로는 시설원예 73개소, 축산 61개소, 기타 37개소에서 실시한다는 계획이다. 또 시군센터 과학영농시범포 활용 연장교육장도 2019년까지 60개소를 구축한다.
 

#ICT적용 측정데이터 활용성과

▲전남 화순 한울농장=생육과 환경데이터 기반 정밀한 생육관리를 위해 최근 3년간 토마토 생육 조사와 환경데이터를 자료화했다. 농장 측정 데이터 개방으로 전문가와 협력체계를 구축했다. 농가는 현장 모델 연구에 필요한 데이터 제공과 애로기술을 건의하고 농진청은 농가의 요구를 토대로 생육과 환경관계분석, 전남도원은 전문가의 결과분석 상담과 데이터 활용능력을 향상 시키는 등 협력체계를 구축했다.

이러한 노력의 결과 생산성은 기존 65kg/3.3㎡에서 적용 후 95kg으로 늘었고 향후 120kg생산성을 높인다는 계획이다. 관리시간도 기존에 8시간/일에서 적용 후 4시간으로 50%가 절감됐다. 관리 에너지도 기존 방식대비 35%가 절감됐고 원격조정, 자동온·습도 관리 등의 강화로 편리성은 4배 이상 향상됐다.

▲충남 부여 우듬지작목반=대추방울토마토와 일반방울토마토, 완숙토마토 등을 생산하는 이 작목반은 1.4ha규모 16연동 플라스틱필름 비닐온실로 연간 290톤을 생산하고 있다. 핵심장비는 랙 피니언 개폐방식과 알루미늄 스크린 이용 수평 커튼 방식의 스크린을 설치했다. 난방은 전기온수보일러를 이용한 온수 피이프 난방과 배양액 자동공급 시스템을 이용한 양액재배, 월-시스 복합환경제어시스템 자동환경제어 등 다양한 시설과 장비를 갖추고 농진청의 다각적인 컨설팅을 받아 생산성이 크게 향상됐다.
 

#스마트온실 신청과 지원은?

정부는 2014년부터 시설원예(비닐하우스) 환경제어 ‘스마트 그린하우스’, IT융합 ‘과수재배 관리시스템’, 양돈사양관리 ‘지능형 축사관리시스템’ 등 ICT융복합 모델 13종을 1280농가에 보급했다. 2017년까지 현대화된 온실 1만500ha의 약 40% 수준인 4000ha에 스마팜 보급 확산을 목표로 추진하고 있다. 스마트 온실지원 대상 농가는 내재형 규격을 준수하고 전기동력으로 제어할 수 있는 시설이 갖추어진 비닐하우스 등의 온실을 경영하는 시설원예 농업경영제로 비닐하우스 5연동(또는 단동 5동)을 기본단위로 한다. 그러나 지자체 인정시 규모 제한에 예외도 있다.

이영주 기자 leeyj@agrinet.co.kr