권 기 덕*
▎요 약
지구온난화에 따른 식량 부족 문제를 생산성 향상으로 해결하고자 최근 농축산업 에 ICT 및 BT 등 첨단 기술이 융복합 되어 고부가가치 산업으로 발전할 수 있는 스 마트팜이 주목을 받고 있다. 본 연구는 농수산업과 제조업, 서비스업이 복합된 산업 인 6차산업에 빅데이터와 ICT 융복합 등을 활용한 스마트팜과 스마트축산에 대하여 국내외 사례를 분석하고 한국형 모델을 제안함으로써 효율적인 경영관리 방안에 대 하여 연구하였다. 농축산의 ICT 융합 기반의 첨단 경영정보시스템은 기후환경변화에 최적화하고 시설관리 및 농축산물의 생육상태, 도축정보, 예측가격 등 지속적인 데이 터 수집과 분석을 기반으로 생후주기별 생산과 출하시기를 포함하여 경영진 의사결 정 중요한 판단자료로 활용할 수 있다. 우리나라의 농축산 ICT 산업이 한계에 부딪 치고 있는 국내 현실에서 본 논문에서 제안하는 모델은 직접적인 관련 산업이외에 친 환경 소재 및 신소재 산업으로 새로운 시장에서 가치 창출의 기회를 기대할 수 있으 며 세계인의 관심이 급증하고 있는 K-FOOD에 부가가치를 창출하고 글로벌 농축산 식품 시장에서 독보적인 경쟁력을 확보하게 될 것이다.
핵심 주제어: 6차산업, 스마트팜, 스마트 축산, ICT, 경영관리, 생산성, 빅데이터
* 나사렛대학교 IT융합학과 교수, kkkd89@naver.com
Ⅰ. 서 론
4차 산업혁명이 전 세계적으로 확대 적용되는 현대에서 스마트팜은 온실 환경 및 농 축산물의 생육상태 등에 대한 정보를 실시간으로 수집하고 이러한 실시간 센싱 정보를 바탕으로 최적의 환경조건을 유지하고 양액 제어를 통해 농축산물의 생산성과 품질을 향 상시키고자 하는 농축업과 ICT(Information and Communications Technologies)의 융합 기술을 의미하고 있다(신봉희, 2020). 선진국을 포함한 여러 나라에서도 ICT를 적 용하여 기업과 산업의 경쟁력과 부가가치를 높이고 있으며 사물인터넷(Internet of Things, IoT)을 활용한 타 산업과의 융합화가 가속되고 있다. 제조업 분야에서는 자동화 시스템의 구축과 최적화된 생산 공정을 추진하고 있으며, INDUSTRY 4.0을 적극 추진하 고 있는 독일의 경우 고객별 맞춤 상품을 대량생산과 같은 비용과 속도로 효율의 극대화 를 추진하고 있다. 급진적으로 발전된 기술은 농축업과 축산, 과수 등 다양한 분야에 ICT 기술을 적용하여 경쟁력을 높이고 새로운 가치를 창출해 가고 있다. 스마트팜에 대 한 더욱 넓은 의미로는 농축산물의 생산 및 유통, 소비 등의 전주기적 과정을 포함하며 노지 농축업, 시설원예, 축산 등의 농축업 분야에서 생산성과 삶의 질 향상을 포함한다.
정부와 지자체의 개발지원사업과 지역적 시범사업 도입 등 다양한 시도를 통한 기대와는 달리 단순한 센서의 감지와 부분적인 제어를 통하여 운용되고 있는 등 활용도가 현저히 저하되어 있는 실정이다. 관련 산업의 지속 경영을 위한 효율화와 확장성을 포함하여 한 계에 부딪치고 있는 국내 현실을 감안할 때 본 연구를 통한 농축산분야의 심층적인 조사 와 다양한 사례분석를 기반으로 공정을 분석하고 개선을 통한 효율성 향상과 우리나라의 토양과 환경에 부적합한 다양한 수입 설비 및 시스템을 대체할 수 있는 한국형 모델의 표준화를 통하여 산업의 육성과 시장가치의 증대에 대한 연구가 절실히 필요한 실정이 다.
본 논문은 다음과 같은 구성으로 진행하였다. 2장에서는 기후환경변화 및 스마트팜과 축산의 현황과 국내외 사례를 통한 관련 연구 분석을 진행하고 3장에서는 6차산업인 농 축산업의 현황과 분석을 설명한다. 4장에서는 기술개발의 현황과 양돈축산업에 적용사례 를 근거로 한국형 모델을 제안하며 5장에서는 농축산업의 센서와 소재개발 및 경영정보 시스템 등의 보완점을 포함하여 향후 연구과제와 결론으로 마무리하고자 한다.
Ⅱ. 관련 연구
2.1 기후환경과 스마트팜
세계적으로 지구온난화에 따른 식량 부족 문제를 생산성 향상으로 해결하고자 최근 농 축업에 ICT 및 BT (Bio Technology) 등 첨단 기술이 융복합 되어 고부가가치 산업으로 발전할 수 있는 스마트팜이 주목을 받고 있다.
우리나라의 2013년 총 농림어업 취업자 152만 명 중 약 61%에 달하는 92.6만 명이 60세 이상으로 고령화가 이루어지고 있으며, 국내 농경지는 2000년 19.0%에서 2013년 17.1%로 지속적으로 하락하고 있으며 전체 취업자 중 농림어업 종사자 비중도 10.6%에 서 5.7%로 빠르게 감소하는 추세이다. 국내 총생산 중 농림어업이 차지하는 비중은 2000년 4.4%에서 2013년 2.3%로 급감해 국내 농축업 활성화를 위한 대책 마련이 시급 한 상황이며, 농축업 인구 고령화, 인력 및 농경지 감소, 생산액 비중 감소 등의 위기 상 황에서 ICT(정보통신), BT(바이오), ET(환경, Environment Technology) 등 첨단 기술 과의 융합으로 고품질, 고효율화 지원이 가능한 스마트팜이 노동인구 및 농지 감소, 기상 이변 등의 문제해결 방안으로 확산되고 있다(안원영, 2017). 현대 농축업은 선진국들의 주도 하에 기존 식량 생산 위주에서 벗어나 1차, 2차, 3차 산업과 결합되어 6차 산업으 로 확대 중에 있으며 점진적으로 첨단 기술이 융합된 6차 산업으로 성장 단계에 있다.
스마트팜 기술은 지능형 농작업기, 농축산물 공장, 생산시스템 분야로 구분되며, 지능 형 농작업기 분야는 고성능과 고효율 농축업 동력기계시스템과 ICT 융복합 지능형 농기 계 기술 등을 의미하고 농축산물 공장 분야는 저비용·고효율 생산을 위해 농축산물의 상 태에 따라 영양·온도·광원 등 생장 환경을 실시간 모니터링하고 제어·관리하는 P(장 소)·L(조명)·A(자동화)·N(양분)·T(온도)의 5가지 핵심 기술로 분류된다(박종준 2014). 생 산시스템 분야는 각종 센서 관련 기술로서, 생장 생육 정보 관리 기술, 최적 환경 구축 기술, 병해충 방지 및 진단 기술, 네트워크 및 분석SW(Software) 연계 기술로 분류된다.
공급망 관점에서 파악한다면 IT 시스템과 BT 시스템으로 구분이 가능하며, IT시스템은 IT 이용 정밀 농축업용 센서 및 제어 시스템, BT시스템은 바이오 에너지, 바이오센서, 바 이오 재료 시스템, 통신 시스템은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 무선 통신 원격 제어 시스템 등의 기술이 포함된다(이은진 2009). 다음의 [표 1]은 공급망 관점에서 바라 본 기술범위를 정리하였다.
[표 1] 공급망 관점 기술범위
공급망 관점 세부기술
IT 시스템 BT 시스템 통신 시스템
IT 이용 정밀 농축업용 센서 및 제어 시스템 바이오 에너지, 바이오센서, 바이오 재료 시스템 USN 무선 통신 원격 제어 시스템
2.2. 산업환경 분석
산업의 특징은 생산·가공·유통·소비 등 농축업의 전 가치사슬에 걸쳐 ICT와의 융합 가 속화가 진행 중이며, 생산 단계의 효율성, 품질 등 제고에 ICT 활용이 증가하는 추세이 다. 최근 가공, 유통 단계 및 관리 경영 영역으로 빠르게 확장 중이고 센서, 네트워크, 메 카트로닉스(Mechatronics), 인공지능(Artificial Intelligence, AI ), 로봇, 스마트디바이 스 등이 대표적인 농축업의 ICT 융합 기술로 표현할 수 있으며 최근 빅데이터, IoT, 클 라우드 등을 활용한 시스템과 적용 사례가 확대되고 있다. 농산물 유통 부문의 경우, ICT 기술 융합을 통해 구조 개선을 위한 다각적인 시도가 실현화 되고 있으며, 바코드, QR코드 등의 광학인식기술 등이 현재 농산물 유통에서 폭넓게 활용 중이다. 공급사슬관 리(Supply Chain Management, SCM), 자동분류기(Digital Sorter), 자동저장반출장비 (Automated Storage and Retrieving System, ASRS) 등 솔루션 도입의 적극적인 검 토가 진행되고 있다(A. S. Voulodimos, 2010). 부패가 용이하고 작은 충격에도 상품 품 질이 저하되는 농축산물의 물리적 특성이 IT 기술 도입의 한계로 파악되고 있으며, 공산 품과 동일한 수준으로 적용 가능한 ICT 기술 개발 노력이 필요한 실정이다. 유통경로 다 각화 부문에서, 인터넷 모바일 등 ICT 기술 적용이 확대중이며 인터넷이나 모바일 기기 를 활용한 라이브쇼핑몰 등의 농산물 직거래가 보편화되는 시점이다. 생산자와 소비자 간 거래(B2C)가 중심이나, 온라인 환경에서의 기업 간 거래(B2B)로 확대되는 추세로 발 전하고 있다. 공급사슬관리(SCM) 등 유통부문 ICT 융합 촉진을 위해서는 국내 농축업 시장의 거래 관행의 개선이 필요하다. 거래 성사 이후에야 출하자와 구매자가 확정되는 농식품 도매 시장의 보편적인 거래 방식인 경매로 인해 사전적으로 유통 정보를 공유해 야 하는 SCM(Supply Chain Management)의 도입이 불가능한 상태이다. 네덜란드 등 농축업 선진국의 경우 생산자조직이 패킹하우스와 공판장을 연계한 정보시스템을 구축 하여 산지유통의 효율성을 제고하고 농축업의 생산·가공·유통 등 농축업 경영 과정에서 필요한 모든 정보를 다양한 ICT 시스템을 통해 활용함으로써 경영효율화 지원이 가능한 점을 참고할 만하다.
스마트 농축업 경영을 위해서는 시간·장소의 제약 없이 정보 접근이 가능한 정보화
기반 구축, 정보 통합 및 표준화, ICT 융복합 기술 개발, 정보 활용도 제고를 위한 교육 및 정보 제공 시스템 등이 필요하며 농장 경영 합리화를 위한 경영정보시스템(ERP) 도입 사례가 늘고 있으며 최근에는 클라우드, 빅데이터 등의 신기술과의 컨버전스 노력도 점 차 확대되고 있다(장익훈, 2014).
2.3. 산업 구조
스마트팜 산업의 경우 전방 및 후방 모두에 산업파급효과가 큰 수준이며, 정부의 지 속적인 투자 정책을 통하여 시장의 변화가 이루어지고 있다. 정부 기관과 기업의 협업을 통하여 시스템 및 시설을 구축하고 있으며 일부 지역을 중심으로 스마트팜 시설을 적용 및 운영하고 있다. 다음의 [표 2]는 전후방산업과 스마트팜 분야의 산업구조를 도표화하 여 정리하였다.
[표 2] 전후방산업과 스마트팜 분야 산업구조
후방산업 스마트팜 분야 전방산업
실내환경감지시스템 식품바이오산업 고효율 에너지 산업 지능형 로봇,
기계용소재 및 부품, 가공 및 도장 모듈, 서비시스템 조립
시설인프라
(비닐하우스,유리온실,축사) AI, 빅데이터 기반 ICT기술 사물인터넷, 원격센서기술
전자기기, 유무선통신 시스템 종자개량, 병해충 예방 약품 기계용 작업기 조립생산 휴대용전자기기
판매 및 기술서비스
스마트팜 분야가 영향을 미치는 전방산업은 휴대용 전자기기, 무선통신 시스템, 바이 오(종자개량, 병해충 예방 약품 등) 기술 등이 직간접적으로 영향을 미치고 있으며 후방 산업은 고효율 에너지 산업(LED, 인공조명, 태양열, 지열 등)지능형 로봇, 실내 환경감지 시스템, 식품바이오산업 등과 관련이 있다(곽윤식 2010).