74 ❙
<그림 4-6> GINT의 정밀농업 솔루션
자료: GINT.
국내 정밀농업 기술 및 기자재 분석❙ 75 개발하였으며, 개발한 플랫폼은 IoT 기반의 온실 재배용 ‘지능형 베드’와 AI 및 클라우드 기반의 ‘온실 재배 관리 플랫폼’으로 구성됨.
- 이 플랫폼은 토양에 비료를 뿌리는 것이 아니라 비료가 포함된 영양분이 있는 ‘양액’을 베드에 흘려주는 방식임.
- ‘지능형 베드’는 양액이 베드 내에 적용된 양에 대하여 모니터링 할 수 있는 양액 센서 시스템과 제어기로 구성됨.
- 이 시스템과 클라우드 기반의 온실 재배 관리 플랫폼은 ‘로라(LoRa)’ 기반 통신기술이 적용되어 손쉽게 생육관리 데이터를 확인하고 유지·관리할 수 있도록 함.
<그림 4-7> ETRI의 스마트 농사 플랫폼
자료: ETRI.
제5장
우리나라 정밀농업 구현을 위한
주요 기술 및 기자재 발전 방안
우리나라 정밀농업 구현을 위한 주요 기술 및 기자재 발전 방안 ❙ 79
우리나라 정밀농업 구현을 위한 주요 기술 및 기자재 발전 방안
5
1. 국내 정밀농업 주요 기술 및 기자재 발전 방안
❍ 국내 정밀농업 기술 및 기자재 발전 방안 검토를 위하여 <표 5-1>과 같이 해외 최고 기술 보유국과 국내의 기술에 대한 비교 분석을 수행함.
<표 5-1> 국내 정밀농업 기술 및 기자재 발전 방안
분류 기술 기자재 항목
해외 (최고기술
보유국)
국내 발전 방안
정밀 농업용
센서 개발
농경지 센싱 기술
토양 및 대기 환경 측정 센서
● (미국, 유럽) ◑
∙ 일반 센서들의 기술 격차는 국내·외가 크지 않 으며, 센서퓨전 기술이 관건일 것으로 사료됨.
∙ 해외 선진사에서는 센서 퓨전을 통해 자체적 으로 개발한 센서들을 사용함.
∙ 국내 기업도 이를 벤치마킹하여 적용 가능한 항목들을 선 검토하고, 확장 가능한 항목들에 대하여 분석 및 적용하는 것이 필요함.
농작물 센싱 기술
작물 생육 환경 측정 센서
● (미국, 유럽) ◑ 베일
센싱 기술
베일 특성 측정 센서
◕ (미국) ○ 수확 작물
센싱 기술
사일리지 성분 측정 센서
◕ (미국) ○
80 ❙
분류 기술 기자재 항목
해외 (최고기술
보유국)
국내 발전 방안
드론 국산화 및
기술 고도화
드론 기반 필드 모니터링
기술
멀티 스펙트럼, 열화상, LiDAR
카메라
◕ (미국) ◔
∙ 카메라 기술은 기존에 많이 발전되었으므로 적절한 상용품을 선택하여 사용하되, 소프트 웨어 기술 개발에 초점을 맞추어야 함.
드론 기반 필드 모니터링
기술
드론 ◕
(중국, 미국) ◔
∙ 드론의 국산화를 통해 부품 신뢰성을 확보하 고 작업 효율 향상을 위하여 1회 작동 시간을 증가시켜야 함.
∙ 변량시비를 위하여 드론 제어 정밀도 및 정확 도를 향상시켜야 함.
드론 기반 변량시비 기술
드론, 분무 노 즐, 컨트롤러
◕ (중국, 미국) ○
∙ 드론 비행 속도 제어와 분무 노즐 개폐 제어 등 소프트웨어 기술 개발과 현장 검증이 필요함.
∙ 특히, 국내 농경지 면적은 작기 때문에 해외 대비 더 정밀한 제어가 필요할 것으로 사료됨.
지능형 농기계 개발
농기계 자율주행 기술
자율주행 시스템
◕ (미국, 일본) ◑
∙ 국내 자율주행 농기계 기술은 자동조향 수준 이며, 미국 및 일본은 자율주행 기술을 보유 하고 있음.
∙ 국내 농경지 특성을 고려할 때, 일본을 벤치 마킹하고 실증시험을 통해 소프트웨어를 보 완해야 함.
농기계 기반 변량시비 기술
변량시비용 컨트롤러
◕ (미국) ○
∙ 트랙터 주행 속도와 분무 노즐 개폐 제어에 대 한 소프트웨어 기술 필요.
∙ 작물 센싱을 통해 분무 노즐의 높이 조절 또는 개폐량 제어 기술 필요.
농업용 위성
한국 정밀
농업용 위성 위성 ●
(미국) ◔
∙ 국내에서는 ‘농림위성’ 개발에 착수한 상태이 며, 이는 농경지 모니터링 및 작황 관측 등에 사용될 수 있음.
수확량 모니터링
수확량 모니터링
유량 센서, 음향 센서, 로드셀,
카메라
◕ (미국) ◔
∙ 농작물 종류에 따라 시스템 구성을 위한 H/W는 달라져야 함.
∙ 작물별 특성에 따라 적합한 센서를 선정하고 시험을 통해 교정 값을 산출하고 적용해야 함.
처방 지도 생성
처방 지도 생성 기술
매핑 소프트웨어
◕ (미국) ◔
∙ 처방 지도 생성을 위해서는 농업 전반에 대한 데이터를 누적하는 것이 필수적임. 하지만, 국내에서는 이에 대한 연구가 부족하므로, 장 기간 데이터베이스를 지속적으로 축적하는 것이 우선되어야 함.
∙ 이를 통해 기계학습/AI 기반 처방 지도 생성 이 가능하며, 데이터가 누적될수록 처방 지도 의 정확도는 향상됨.
(계속)
우리나라 정밀농업 구현을 위한 주요 기술 및 기자재 발전 방안 ❙ 81
분류 기술 기자재 항목
해외 (최고기술
보유국)
국내 발전 방안
데이터 공유 플랫폼
데이터 공유 및 동기화 플랫폼 기술
무선 데이터 송수신 장치
● (미국, 유럽) ◔
∙ 일부 기술은 개발되었으나, 플랫폼 개발 업체 와 농기계 제조사 간의 기술협약 체결의 부재 로 적용이 지연됨. 기술 협약을 통해 적용 가 능할 것으로 기대됨.
(계속)
기술단계: ○ 미개발, ◔ 도입기, ◑ 성장기, ◕ 성숙기, ● 개발완료.
자료: 국내 – 농림축산식품부, 농촌진흥청, 동양물산, 대동공업, LS엠트론, GINT.
해외 – USDA, JohnDeere, New Holland, AGCO, CASE IH, CLIMATE, IBM, Precision Planting, TRIMBLE, CLAAS, AGXTEND, CropX, DJI, FarmersEdge.
❍ 농작업 단계를 <표 5-2>와 같이 경운·정지, 파종·정식, 물관리, 양분관리, 제 초관리, 병충해 관리, 수확작업 등 7가지로 분류하였으며, 이를 정밀농업 단 계와 매칭하여 기술 개발 현황에 대한 비교 분석을 수행함.
- 경운·정지, 파종·정식, 수확작업은 해외의 경우, 정밀농업 모든 단계에서 개발이 완료되어 이를 개선 및 보완하여 상용화되고 있으며, 미국 및 유럽 시장에서 활발하게 이용되고 있음.
- 국내 시장의 경우, 농작업 단계는 성장기에 있으나, 모니터링, 처방, 결과 분석 단계는 기술 도입 수준으로 해외 시장에 비해 미흡한 것으로 나타남.
대동공업은 RTK 기술과 자율주행 이앙기를 개발하였으며, 농업의 전 주기 (경운-파종-시비-방제-수확)에 대한 솔루션의 제공이 가능한 정밀농업을 구현하기 위해 연구 개발을 지속적으로 수행하고 있음. 직진 자율주행 트 랙터는 2020년 말에 상용화하여 출시할 예정이며, 완전 자율주행 트랙터 및 콤바인은 2022년 및 2023년에 출시 예정임.
- 물관리, 양분관리, 제초관리, 병충해관리 작업은 해외의 경우, 정밀농업 모든 단계에 걸쳐 제품 상용화를 위한 연구 개발이 활발히 이뤄지고 있으며 미국, 유럽 및 중국에서 우수한 기술력을 보유하고 있음.
82 ❙
- 국내 시장의 경우, 물관리 작업은 농촌진흥청에서 개발한 스마트 관개시스 템을 확대 추진해 지속적인 기술 도입에 노력하고 있음. 또한, LS엠트론은 향후 드론 및 IoT 센서를 통해 농작업 및 작물, 지도, 환경 정보를 빅데이터 로 구축 및 AI 분석을 제공하는 스마트 솔루션 시스템을 개발 진행 중임.
<표 5-2> 농작업 단계 및 정밀농업 단계에 따른 정밀농업 기술 개발 현황
정밀농업 단계 농작업 단계
모니터링 처방 농작업 결과 분석
해외(최고
기술보유국) 국내 해외(최고
기술보유국) 국내 해외(최고
기술보유국) 국내 해외(최고 기술보유국) 국내
경운·정지 ●
(미국, 유럽) ○ ●
(미국, 유럽) ◔ ●
(미국, 유럽) ◑ ◕
(미국, 유럽) ◔
파종·정식 ●
(미국, 유럽) ○ ●
(미국, 유럽) ◔ ●
(미국, 유럽) ◑ ◕
(미국, 유럽) ◔
물관리 ◕
(미국) ◑ ◕
(미국) ◑ ◕
(미국) ◑ ◕
(미국) ◑
양분관리 ◕
(중국, 미국) ◔ ◕
(미국, 유럽) ◑ ◕
(미국, 유럽) ◑ ◕
(미국, 유럽) ◔
제초관리 ◕
(중국, 미국) ◔ ◕
(미국, 유럽) ◑ ◕
(미국, 유럽) ◑ ◕
(미국, 유럽) ◔
병충해관리 ◕
(중국, 미국) ◔ ◕
(미국, 유럽) ◑ ◕
(미국, 유럽) ◑ ◕
(미국, 유럽) ◔
수확작업 ●
(미국, 유럽) ◔ ●
(미국, 유럽) ◔ ●
(미국, 유럽) ◑ ●
(미국, 유럽) ◔ 기술단계: ○ 미개발, ◔ 도입기, ◑ 성장기, ◕ 성숙기, ● 개발완료.
자료: 국내 – 농림축산식품부, 농촌진흥청, 동양물산, 대동공업, LS엠트론, GINT.
해외 – USDA, JohnDeere, New Holland, AGCO, CASE IH, CLIMATE, IBM, Precision Planting, TRIMBLE, CLAAS, AGXTEND, CropX, DJI, FarmersEdge.
우리나라 정밀농업 구현을 위한 주요 기술 및 기자재 발전 방안 ❙ 83 1.1. 정밀농업용 시스템 기술 고도화
1.1.1. 정밀농업용 센서 개발
❍ 해외 선진사에서는 센서 퓨전을 통해 자체적으로 개발한 센서들을 개발하여 상용화하였으며, 이를 기반으로 정밀농업 솔루션을 구현하고 있음. 국내에서 는 이를 벤치마킹하여 적용 가능한 항목들을 선 검토하고 확장 가능한 항목에 대하여 분석 및 적용하는 것이 필요함.
- 각 제조사별 정밀농업용 센서에 대한 세부 사항은 공개되지 않음.
- 정밀농업을 위한 인프라 구축이 완료된 경우, 정밀농업 솔루션의 성능과 지원 가능한 서비스의 범위는 정밀농업용 센서로부터 결정됨.
- 따라서, 국내 주요 기업들도 국내 정밀농업 구현을 위한 다양한 센서의 자 체 개발이 필요할 것으로 사료됨.
1.1.2. 드론 국산화 및 기술 고도화
❍ 드론의 국산화를 통해 부품 신뢰성을 확보하고 작업 효율 향상이 필요함.
- 농업용 드론은 카메라, 센서, 통신시스템을 이용하여 농경지 이미지를 촬 영하고 필드 매핑, 파종, 살포, 작물 생육 환경 관리, 병해충 진단 및 예찰 등에 사용됨. 국내에서는 지자체 지원 사업과 드론 융자를 지원하여 대단위 영농법인과 농협에서 드론을 도입하고 있는 추세이나, 아직까지 국내에서 드론은 정밀농업 보다는 단순히 농약 및 살충제 살포에만 사용되고 있는 실 정임.
- 현재 국내에서 사용되고 있는 드론은 1회 비행 시 약 10분, 1ha 규모에 대 하여 작업이 가능함.
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- 국내 드론 시장은 빠르게 성장 중이나, 플랫폼 기술, 부품 및 소프트웨어 업 체의 역량 부족 등으로 경쟁력 확보가 어려운 실정임. 현재 상업용 드론 시 장은 대부분 중국 업체가 장악하고 있음. 중국은 대규모 드론 산업 단지를 두고 있어서 저가에 다량 생산이 가능하여 중국산 제품의 단가가 상대적 으로 저렴함. 국내에서는 중국산 완제품 및 주요 부품을 수입하여 조립하여 판매하는 방식이 대부분이며, 방제기능에 핵심 부품인 노즐도 미국과 중국 에서 수입하고 있음.
- 최근 LG 전자에서는 군용·농업용 드론에 모터를 공급하며 드론 부품 사업에 속도를 내고 있으며, 배터리 관리시스템, 전자식속도제어기 등의 부품 개 발과 이들 부품을 하나로 합치는 일체형 제품의 개발을 목표로 연구를 수행 중임. 또한, LIG넥스원 및 국내 드론 업체 메타로보틱스와 협약을 맺고 공 동으로 국산 드론을 개발하고 있음.
- 각종 핵심 부품 및 소프트웨어 국산화를 통해 정밀농업용 드론은 국내 정밀 농업 보급화를 위한 중요한 기술 중 하나로 사용될 수 있으며, 국내 주요 농 기계 제조사와의 협력을 통해 한국형 정밀농업 종합 솔루션의 핵심 기술로 사용될 수 있음.
❍ 드론을 이용한 변량시비를 위해서는 드론 비행 속도 제어와 분무 노즐의 개폐 제어 등 소프트웨어 기술 개발이 요구되며, 이에 따른 실증 시험이 필요함.
- 특히, 국내 필지 단위 면적은 해외 대비 현저히 작기 때문에 정밀한 제어가 필요할 것으로 사료됨.