농업기술 혁신으로 농산업을 지속적으로 성장시키기 위한 밀도있는 차세대 기술개발연구가 확산되고 있다. 농촌진흥청은 최근 집중육성 할 농업분야 융복합 기술 5개를 선정하고 구체적이고 세부적인 사업추진에 박차를 가하고 있다. 밀가루 대체 쌀가루 산업 활성화, 차세대 한국형 스마트팜 기술개발, 밭농업 기계화 및 고부가가치화, 반려동물 산업화 지원기술개발, 곤충이용 식품 및 의약소재 개발에 모든 연구여력을 집중하고 있다. 5회에 걸쳐 세부적으로 기술혁신내용을 알아보았다.

농진청은 4차 산업혁명의 핵심기술인 IOT, 인공지능, 로봇기술, 클라우드컴퓨터 기술을 농업에 접목해 미래 국내 농업을 이끌어갈 차세대 스마트팜 기반 구축에 주력하고 있다.

재배시설의 온·습도, 이산화탄소, 양분 등을 스마트폰으로 원격관리하는 1세대 한국형 스마트팜 개발을 2016년 완료·보급했다. 2017년 부터는 생체정보와 생육모델을 기초로 클라우드 컴퓨터가 인공지능을 통해 농사를 돕는 2세대 스마트팜 기술개발을 집중적으로 추진하고 있다.


#국산화·표준화·핵심기술 확산

한국형 스마트팜 모델 개발 주력
노동력·농자재 줄이고 품질 제고

농진청은 스마트팜 국산화·표준화 프로젝트를 TOP5 과제로 선정해 추진하면서 한국의 농업여건에 적합한 스마트 팜 모델 개발에 주력하고 있다. 특히 농업생산시스템의 전주기적 스마트화를 위해 스마트팜 핵심 요소와 원천 기반 기술확보에 연구 역량을 집중하고 있다.

또 스마트 팜 소프트웨어와 컨텐츠 중심의 기술개발과 함께 기술수준별로 스마트 팜을 모델화해 1세대(편리성 증진), 2세대(생산성 향상-네덜란드 추격형), 3세대(글로벌산업화-플랜트 수출형)으로 기술의 단계적 개발과 실용화 계획을 수립, 적극적으로 추진하고 있다.

이를 통해 노동력과 농자재의 사용을 줄이고 생산성과 품질을 제고함으로써 농가소득과 연계해 장기적으로 영농현장의 애로와 연관 산업의 문제를 동시에 해결한다는 계획이다. 지난 2016년 단동과 연동 비닐온실에 적합한 1세대 한국형 스마트 팜 모델을 기본형 1종과 선택형 3종으로 구분해 제시했다. 1세대 스마트 팜은 원격관리에 의한 농가의 편이성 향상으로 온실 환경관리 등 농작업을 위해 시간과 장소의 구속에서 농업인을 자유롭게 하여 삶의 질 향상에 기여하고 있다.

이러한 1세대 스마트 팜은 현재까지 개발된 자동화와 ICT기술들을 시설 수준에 맞춰 기본형과 선택형으로 구분해 모델을 제시함으로써 저렴하면서 성능이 업그레이드된 스마트 팜을 농가의 필요에 따라 조건에 맞는 모델을 적용할 수 있도록 하고 있다. 또한 한국형 스마트팜 확산을 통해 국내 농업의 취약점을 극복하고 국제 경쟁력 제고와 함께 자본과 기술 집약적 농업으로 전환을 궁극적인 목적으로 관련 사업이 추진된다.


#스마트팜 사업 성과

4000ha 스마트 온실 업그레이드
전업농 10% 스마트 축사로 확대

모든 사물이 실시간 웹으로 연결되는 사물인터넷(Internet of Things: loT)기술이 산업 전반에 적용되고 전기를 사용하듯 IT를 서비스 형태로 공급받는 클라우드 컴퓨팅 기술이 스마트 워크, u-health등으로 개인의 라이프스타일과 일하는 방식뿐 아니라 농업을 비롯한 산업 전반에 걸쳐 변화와 혁신을 이끌고 있다.

특히 농진청의 스마트팜 기술개발의 결과 다양한 성과들도 나타나고 있다. 시설원예분야는 시설현대화와 연계해 2017년까지 현대화된 온실면적 1만500ha의 40% 수준인 4000ha를 스마트 온실로 업그레이드를 추진하고 있다. 또 축산분야는 2014년 양돈을 시작으로 2015년 양계등 단계적으로 적용대상 축종을 확대하고 있으며 2017년까지 축산분야 전업농의 10%수준인 730호까지 스마트 축사로 확대를 가시화하고 있다.

동시에 보급 초기단계인 노지의 스마트팜 분야는 규모화된 과수원을 중심으로 병충해 예찰과 관수제어 장비를 보급해 비료, 농약 등 생산요소를 적기적량 투입할 수 있도록 하고 특히 가뭄에도 안정적인 영농이 가능하도록 2017년까지 규모화 농가의 25% 수준인 600여 농가로 확산할 계획이다.
 

#스마트 온실·축사·과수원

온실 환경·작물 생육 자동측정

▲스마트온실=스마트온실은 온실 내외의 환경과 작물의 생육을 자동으로 측정·분석하고 빅데이터를 토대로 최적환경을 제어하고 자료화해 생육을 원격 관리하는 과학기술과 정보통신을 결합한 온실연구도 강화하고 있다. 스마트온실의 기술은 내외부 온도, 습도, 풍양, 풍속을 관리하는 센서노드와 천장·측장, 보온재, 유동·환기팬을 관리하는 제어노드, CCTV와 웹캡 등의 영상장비와 스마트기기와 컴퓨터를 통해 통합제어하는 통합제어기 부분으로 구분된다.

또한 농진청은 시설농가들이 안심하고 영농에 종사할 수 있도록 시설내 온도·습도 등의 환경분야와 정전 등 이상상황발생시 통보와 환경감시 및 원격제어가 가능한 스마트폰 환경제어시스템 기술도 개발해 농가에 보급하고 있다.

특히 스마트폰과 컴퓨터를 이용해 온실환경제어와 작동기 모니터링이 가능해 지고 스마트폰으로 원격조작가 작동상황을 카메라 영상으로 확인도 가능하다. 환경과 장치의 동적상태를 숫자와 그림으로 알아보기 쉽도록 구현해 농업인들이 쉽게 운용할 수 있도록 하고 기기고장 등에 이한 작물피해발생을 경감하는 성과도 올리고 있다. 온실환경 및 기기 이상발생시 즉각 농장주에게 통보되어 빠른 시간내에 응급조치가 가능해지고 작물별 생장 DB등 운용정보를 기초로한 과학적 관리가 가능하게 됐다.
이를 통해 농업인들은 재배작목의 품질향상과 생산수량 확대 등으로 15%이상의 생산성 향상 효과를 올릴 것을 분석되고 있다.


ICT융복합기술 접목 축사 관리

▲스마트축사=스마트축사는 축사환경의 센싱, 모니터링, 사료급이, 움스관리, 사양관리에 ICT융복합 기술을 접목한 지능형 축사관리시스템으로 관련기술개발을 강화하고 있다. 세부적으로는 온도·습도, 풍향·풍속, 암모니아, 음수측정 등의 환경정보 수집장치와 모돈자동급이기, 포유돈급이기, 자돈 급이기 등의 사육단계별급이기, 급이장비, 돈선별기, 사료빈관리기, 음수제어 등 제어관리시스템에 대한 연구도 체계적으로 진행되고 있다. 동시에 카메라, 녹화장비, 네트워크, 모돈발정체크기 등 정보관리장비도 스마트축사의 핵심기술로 연구되고 있다.

특히 ICT활용 축사재해예방시스템의 경우 다수의 축사설비 관리를 위한 영상 원격 감시제어시스템으로 한 개 이상의 축사를 중앙감시제어실에서 원격제어 축사 내 설비들을 제어하는 기술이다. 이 분야 다양한 연구 결과 가축 전염병, 재난 사전예방으로 농가 소득증대와 경영안정화에 기여했고 축산농가 원격으로 농가 방역실태 점검으로 과학적 영농을 실현해 농가 방역비 3%를 절감해 연간 69억여원의 농가방역비 절감효과도 얻었다.

또 송아지 로봇포유기 운용프로그램의 경우 송아지 성장능력과 섭취상태를 개체별 모니터링이 가능해 개체의 영양상태 분석에 효과적이다. 동시에 개체별 건강검진가 수의사처방에 의한 질병발생 송아지에 대한 특별관리 프로그램을 추가해 송아지의 조기회복 기능도 있다.

세부적으로는 공급우유의 위생성이 강화된 개체별 정밀감량포유시스템의 효과는 송아지 설사방지와 개체별, 체중별 맞춤형 우유공급걍과 일령별 공급량 조절로 송아지 이유스트레스를 최소화하여 사료섭취 능력을 31%이상 배양하고 반추위발달 33%이상 향상, 성장능력 35%이상 향상과 동시에 질병발생을 크게 낮추는 성과도 얻었다.

또 송아지 포유 노동력을 두 당 150분 절감하고 분유떼기 육성농장 1회 회전 당 100만원 분유비용 절감, 외국 제품대비 대당 1000만원이상 비용절감 등의 기대이상의 성과를 올리고 있다.


도난 예방·야생동물 피해 방지

▲스마트과수원=스마트과수원은 과수원내 병해충 예찰가 온습도 모니터링을 활용한 관수제어가 가능한 IT융합 과수재배관리시스템이다. 센서장비와 구동장비, 영상장비, 장보관리 징비 등으로 구성된다. 특히 휴대용 토양측정장치 기술은 시설재배지의 작물 근권부의 토양전기 전도도, 수분, 경도, 온도의 토양환경을 계측하는 것으로 불필요한 화학비료 등의농자재 투입량을 줄여 생산량 증대효과도 얻고 있다.

토양센서를 기반으로 적정 관수와 시비관리로 오이의 경우 비료량을 53%, 관수량 30% 감소시키고 수확량은 67%나 증대시키는 성과를 얻었다. 여기에 토양관리를 통한 과습방지로 노균병 등의 병해 피해를 줄여 505억원의 경제적 파급효과를 얻은 것으로 분석됐다.

이외에 농작물 도난방지 IT지킴이의 경우농장외부에 침입자를 감시하고 침입과 동시에 농장주에게 알려줌으로써 농업인이 안심하고 농사를 지을 수 있도록 하는 기반을 마련했다. 무엇보다 도난예방과 야생동물 피해방지로 농산물 안정생산 기반이 마련됐는데 특히 인삼밭 도난방지시스템을 시범농장에 보급한 결과 사업전 피해율 20.5%에서 사업 후 2%로 피해율이 대폭 줄어든 것으로 나타났다.

이영주 기자 leeyj@agrinet.co.kr