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<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)

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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.

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- 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.

관련 문서