머리말
우리나라 농업은 1945년 광복 이후 1960년대 초까지 빈곤의 악순환이 거듭되는 경제 정체기와 1960년대 이후 수출 주도의 공업화 전략하의 저임금·저곡가 정책기조에 따라 식량부족 해결 과 경제개발 지원을 위해 ‘주곡의 자급자족’을 위한 기술개발을 목표로 하였다. 1990년 이후에 는 세계무역기구(WTO) 출범(1995) 등 급속한 세계화로 농업경쟁력 제고를 위한 구조조정 및 체질 개선이 요구되었다. 2000년대 이후에는 친환경, 식품안전성, 도농교류, 농업의 부가가치 향상에 대한 관심이 증대되는 등 비약적인 발전을 이루었다.
그러나 자유무역협정(FTA)이 칠레에서 미국과 유럽연합(EU)으로 확대되는 등 시장개방이 가속화되고 있으며, 산업구조의 고도화 추세에 따라 농업의 국가 경제적 비중과 위상은 점차 저 하되어 농가인구와 소득도 감소하고 있고, 작은 영농규모로 인하여 수입 농산물과의 가격경쟁 이 어려운 점 등의 문제점을 해결하고 농업 선진국으로의 도약을 위하여 새로운 변화를 모색해 야 하는 시기에 이르렀다.
최근 농업 선진국은 농업과 ICT(Information & Communication Technology)·BT(Bio Technology) 등 첨단 기술과의 융·복합을 통해 새로운 성장산업 및 고부가가치 신시장을 창출 하기 위하여 공장형 시설원예, GPS 활용 정밀농업 등 농업과 첨단 기술의 접목을 통해 생산성
과 품질을 향상시키는 데 주력하고 있다. 이러한 농 업 선진국으로의 변화의 중심에 첨단 기술의 융·복 합을 통한 스마트팜(Smart farm)이 있으며, 기술의 근간이 바로 사물인터넷(IoT)이라고 할 수 있다. 스마 트팜에서 사물인터넷 기술은 센서를 통하여 온실과 축사에서 온도, 습도 등 환경정보 및 작물의 크기, 색 등 생육정보 자동측정과 축사에서의 가축의 움직임 을 자동적으로 모니터링하는 데 활용될 수 있다. 이 렇게 측정된 데이터를 바탕으로 작물과 가축이 최적 화된 상태로 유지될 수 있도록 환경을 제어할 수 있 다. 또한, 농산물의 유통과정과 이력추적 관리를 위 한 방안으로도 활용될 수 있다. 향후에는 사물인터 넷 기술을 활용하여 농작업 자동운전 로봇과 트랙터 자동주행 등 농기계 자동제어
까지도 확대할 수 있다. 우리 나라도 농업의 새로운 도약을 위하여 ICT 융·복합을 통한 한국형 스마트팜의 도입을 적 극적으로 추진하고 있다.
농업 선진국의 ICT 융·복합 주요 기술개발 동향
농업 선진국은 이미지 분석, 농업로봇, 시설환경 제어, 합
리적 영농의사결정 등 다양한 분야에서 ICT 융·복 합을 통한 기술개발을 추진하고 있다. 이를 실현하기 위해서는 사물인터넷, 모바일, 포지셔닝시스템, 서비 스지향 객체 아키텍처, 다국어 자동번역, 모델링 및 이미지 분석 등 첨단 기술이 필요하며, 이에 가장 근 간을 이루는 기술은 사물인터넷 기술이라고 할 수 있 다. 사물인터넷을 통해 수집되는 데이터를 분석하여 작목과 재배형태 및 생육단계별 최적 환경 설정, 시 설원예작물의 생리장해와 병해충 조기진단 및 수량 예측, 가축의 행동 및 사료섭취 패턴 분석을 통한 사 양관리 등에 활용할 수 있다. 사물인터넷 기술을 활 용한 선진사례를 살펴보면 다음과 같다.
<그림 1> 농업분야의 현안문제
출처: 심근섭. 2014.
<그림 2> 농업 선진국의 농업분야 ICT 융·복합 주요 기술개발 현황
출처: 심근섭. 2014.
20
1. 일본: 식물공장에서 센서 네트워크를 이용한 일정관리 소프트웨어
식물공장에서 센서 네트워크를 이용한 관리는 기후 변화 속에서도 태양광 기반의 식물공장에서 생산된 토마토의 품질 저하와 전력의 낭비를 최소화하고, 소 비자가 만족할 만한 품질의 토마토를 연중 일정한 양으로 공급할 수 있도록 하기 위하여 개발되었다.
온·습도와 조도 센서를 이용한 온실정보를 지속적 으로 수집 및 분석하여 온도 예측 모델과 스케줄링 소프트웨어를 통한 재배일정 및 장비사용을 관리할 수 있다. 주요 기능은 식물공장 내의 온·습도, 조도 데이터를 센서를 통해 측정하고, 측정된 정보를 바
탕으로 온·습도를 예측하고 토마토의 생육에 최적 화된 환경제어를 위한 스케줄링 프로그램을 수행하 는 것이다.
시스템 구성을 보면 온·습도와 조도 측정 센서, 누적온도 기반의 작물생육 예측 모델, 스케줄 및 환 경정보를 표시하는 스케줄링 시스템으로 이루어져 있다.
2. 이탈리아: 사물인터넷 기반의 양돈개체 모니터링 시너지 효과 창출
양돈개체 모니터링 시스템은 RFID와 카메라 시스템 을 이용하며, 개체관찰을 통하여 돼지의 행동 중 섭
<그림 3> 스케줄링 시스템 화면
출처: 농촌진흥청. 2014.
<그림 5> 2일간 측정 데이터
출처: 농촌진흥청. 2014.
<그림 4> 식물공장 내 온·습도 및 광센서 설치 위치
출처: 농촌진흥청. 2014.
<그림 6> 센서 노드와 베이스 스테이션
출처: 농촌진흥청. 2014.
취행동을 분석함으로써 양돈 개체관리를 자동화하는 데 목적이 있다. 카메라, 미들웨어, RFID 등 IT 기술 을 활용하여 섭취 행위 및 이슈를 탐지하고 탐지된 정 보를 분석하여 돼지 개체별 성장을 위한 최적화된 환 경을 제공할 수 있다. 또한, 전염병 등 발생 시 나타 나는 특이한 행위 등을 감지하면 문제발생 초기에 긴 급 경보하여 사전에 격리함으로써 경제적 손실을 예 방할 수 있으며, 자동화된 사료 급여시스템을 제어하 는 데 활용할 수 있다.
시스템 구성을 보면, 개체별 사료섭취 행동 데이
터 수집을 위한 고주파 RFID, 돼 지 개체관리를 위한 레이더 송수 신기, 돼지 행동 모니터링을 위한 카메라 등으로 이루어져 있다.
국내 스마트팜 추진동향
1. 추진현황 및 문제점
현재 농촌진흥청에서 수행하는 ICT 융·복합은 영농현장에서 실 질적 효과를 얻을 수 있는 ICT 융 합 과제 발굴 및 추진으로 실용화 율을 향상시키고 스마트팜 기술 을 개발하는 데 목적이 있다. 또 한, 스마트팜 기술개발의 기본방 향은 영농현장의 시설조건을 고 려한 스마트팜 구현방안을 마련 하고, 작물 최적 생육모형을 개발 하여 농가들이 정밀관리 및 데이 터 활용 컨설팅을 쉽게 적용함으 로써 농가 생산성 향상과 에너지 등 운영비용 절감 등의 성과를 창 출하는 데 집중하고 있다. 2013년에는 농업인과 기 업체가 가지는 주요 ICT 융합기술 적용의 문제점을 해결하고자 영농현장의 애로기술조사를 실시하여 모 델 15건, 제어 24건 등 총 59건의 과제를 발굴하였 다. 2014년에는 현장애로 과제 중 시설원예, 노지과 수, 축산 등 3분야 6개의 연구과제로 선정하여 추진 하였다.
추진과정의 문제점을 보면, 생육과정 등 자동측정 에서 발생하는 농업시설의 빅데이터를 분석하여 환 경제어 등에 활용하는 모델의 개발이 초기 단계에 있
<그림 7> PigWise 아키텍처
출처: 농촌진흥청. 2014.
<그림 8> 고주파 RFID 안테나를 통한 데이터 수집
출처: 농촌진흥청. 2014.
<그림 9> 카메라비전 시스템의 화면상에 표출된 저장 파일
출처: 농촌진흥청. 2014.
22
고, 작목에 따른 생육 최적 환경설정 기준 등 표준을
컨설팅 활성화 지원방안을 마련하였다. 시설원예 측 정 데이터 공동 활용 표준 데이터베이스 요건을 정의 하고, 센서 고장과 정전으로 인한 측정 데이터 결측 치 보정 및 모니터링 방법 등을 제시하였다. 개발된 결측치 보정방법을 활용하여 ICT 적용농가에서 측정 되는 생육과 환경정보를 농가가 쉽게 활용할 수 있도 록 분석정보 기반 컨설팅 지원모델을 진행하였다. 전 남 화순 스마트팜의 토마토 농장에서 작목 생육단계 별 자동측정 데이터를 활용하여 분석 가공한 후 현장 컨설팅을 실시하였다. 주요 분석내용으로 토마토 생 육, 화방, 수확군에 영향을 미치는 환경요인을 분석 하고, 그에 따른 생육 및 환경설정 가이드라인을 제 시하였다. 이 농가는 스마트팜 적용과 생육환경에 대 한 정밀제어로 수량성 40% 향상, 에너지 35% 절감, 농사를 짓는 편리성이 4배 증가하였다.
다섯째, 최근 기상이변으로 인한 사과 생육단계가 빨라지고 사과재배 지형의 미기상 변화로 서리에 의
한 저온피해 발생면적이 증가하고 있으나, 현재 사용 중인 방사선은 비용이 높아 비용절감 및 실용적 찬서 리 피해방지 기술개발이 시급하여 사과원 개화기에 자동미세살수에 의한 서리피해 예방기술을 개발함으 로써 전자온도 감지센서에 의한 살수장치 자동작동 설정기준을 제시하였다. 이러한 실용화 결과는 실제 조기 실용화 기술로 적용되어 ICT 거점지원센터 육 성 등 다른 사업 등과 연계되도록 하였다.
3. 향후 추진계획
2015년에는 규모의 영세성 등 농업의 취약한 여건을 극복하고 대외경쟁력을 가질 수 있는 한국형 스마트 모델 개발로 우리나라 온실의 현재 시설수준과 현장 요구를 고려한 표준모델 개발 및 적용을 추진 중에 있 다. 또한, 스마트팜 산업화를 위하여 농업용 ICT 기 기의 규격 표준화 및 농업 환경·생육 등 측정된 데
<그림 10> 시설원예 ICT 융·복합 성장산업화 기술개발 구현도
출처: 심근섭 외. 2014.
스마트온실 구조 및 표준화 스마트온실 운용 모델 데이터 활용
스마트온실 산업화 및 표준화
농업인
생육과 환경 DB
● 최적 생육관리
● 생육 진단과 처방
● 경영관리 비교분석
● 경영관리 비교분석