❍ 일본은 4차 아베 총리 정책의 일환으로 산업혁명의 핵심기술인 인공지능, 빅 데이터, ICT 등과 더불어 자국의 강점 분야인 로봇을 포함한 Society 5.0을 추진함.
- Society 5.0에서 농업은 편의성, 생산성 증대를 넘어 농업 환경, 생산, 유 통, 안전까지의 전 주기적인 관리 및 변화를 의미함.
❍ 일본은 식량 부족 위기와 노동력 부족 문제를 해결하기 위하여 정부 주관하에 농림수산분야의 과학기술 활용 및 혁신을 위한 ‘농림수산 연구혁신전략 2020’
의 주요 과제로 스마트 정밀농업을 선정해 농업의 무인화·자동화, AI, 데이터 연계 기반 구축 등 각종 기술들을 접목하여 스마트 정밀농업 기술발전을 추진 하고 있음.
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❍ 야노경제 연구소의 보고서에 따르면 일본 내 정밀농업 시장은 2016년 기준 약 36억 5,600만 엔으로 나타났으며, 이 중 GPS 가이던스 시스템이 10억 3,500만 엔이며, 자동조향 장치가 26억 2,000만 엔으로 나타남.
❍ 총리실 주관의 농업 이노베이션 프로그램(Strategic Innovation Promotion Program: SIP1))을 추진하여 <표 3-3>과 같은 주요 농업 솔루션에 대한 제품 화를 추진함.
- SIP 이후에 지속적으로 Society 5.0 실현을 위한 범부처 프로젝트를 추진 하고 있으며, 이 중 농업 분야도 지속적 추진.
Moon shot project: 총리 주관의 새로운 범부처 사업으로 농업 분야는 지속적으로 Hokkaido 대학 Noguchi 교수가 주관(’20년).
<표 3-3> 일본의 농업 이노베이션 프로그램(SIP)에 따른 농업 솔루션
구분 정의
재배지원 솔루션
농업클라우드 농사와 관련된 위치정보, 환경 등의 자료를 인터넷으로 관리하여 생산성을 향상 복합환경 제어장치 시설 내 환경 정보를 측정하고 제어하는 시스템
축산용 생산지원 축산 생산을 제어하여 경영효율을 실현하는 솔루션(주로 번식 제어)
판매지원 솔루션
생산자와 전국농업협동조합연합회(JA) 등 식품 관련 사업자를 연결해 농작물을 유통하고 있는 식품 관련 사업자의 4정(정량, 정시점, 정품질, 정가액)을 실현하 는 솔루션
경영지원 솔루션 현재 기상 데이터와 과거 기상 정보를 바탕으로 수확 시기, 수확량, 발생가능한 병해충 등을 예측하여 농업 생산, 투입 등 회계 관리까지 지원하는 종합 솔루션
정밀농업
위성기반 가이던스 주행 경로 등 위치 정보를 표시하고 안내 자동조향 자동으로 주행 경로를 추종하는 시스템(유인)
차량형 로봇 노지 농업을 위한 트랙터, 콤바인 등의 주행, 작업 등을 무인으로 수행하는 시스템 농업용 로봇 시설 혹은 설비형 로봇(접이목 로봇 등), 매니퓨레이터형 로봇(수확 로봇 등), 어
시스트형 로봇(파워 어시스트 슈트 등) 등의 시설용 솔루션 자료: Hokkaido University의 Noguchi 교수.
1) 총리실 주관의 범부처 사업, 농업 분야는 Hokkaido 대학 Noguchi 교수 주관.
해외 정밀농업 기술 및 기자재 분석❙ 45
❍ 일본의 농연기구(NARO)에서는 농업 데이터 수집 플랫폼인 WAGRI를 개발 하고 민간기업을 중심으로 데이터 기반 비즈니스 모델로 발전시켰으며, 2019년 부터 수도작, 밭농사, 시설원예 등 69개의 실증사업을 추진 중임.
❍ 정부 주관으로 Michibiki 위성을 활용한 위치 정보와 농기계의 데이터 표 준화 및 공용화 스마트 농업 데이터 공유 서비스 추진
- 기존 GPS가 고정밀 작업을 위해서는 기지국을 별도로 설치해야 하는 DGPS 타입을 책정해야 하는 반면, Michibiki 위성 시스템은 아시아 지역 에서 1개의 위성신호 수신기로 DGPS와 유사한 수준의 위치 정밀도를 제 공함.
- Michibiki 위성을 활용하여 자국 내 활용도를 높이고 아시아 지역에 확대 적용함.
- Michibiki 위성의 다양한 이점으로, Michibiki 위성을 기반으로 로봇을 포 함한 각종 정밀농업 기술을 태국(cassava farm), 호주(homebush cane) 등 아시아에 수출함.
Michibiki 위성은 수신기 구매 시 아시아 지역에서 고정밀 위치 수신이 가능(1대의 수신기를 사용하므로 고정밀 DGPS 대비 설치 시간 감소 및 비용 절감).
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3.1. KUBOTA
❍ KUBOTA는 2014년부터 정보 통신 기술을 농기계에 접목한 KSAS(Kubota Smart Agricultural System)를 보급하고 있음. 이 시스템은 스마트폰, PC 및 기타 장치를 사용하여 접근이 가능하며 수확량, 수확면적, 기계 동작정보 등의 정보 관리를 가능하게 하며, 작업 계획부터 작업 중 시비량 자동 조절, 작업 기록 등의 기능을 제공함.
- KSAS 기술이 접목된 콤바인은 내장된 센서를 이용하여 쌀을 수확하고 단 백질 함유율과 수분함량을 측정하며, 수집된 데이터는 클라우드 분석을 통해 수분함량에 따라 건조시간을 조정하는 데 활용됨. 또한, 농지의 구획별 단백질 함유율을 분석하여 다음 농번기에 필요한 비료의 양을 구획별로 사 전에 결정하기도 함.
- KSAS를 3년간 사용한 농가는 쌀 수확량이 1ha당 5.1~5.9톤으로 15% 증 가한 것으로 나타났으며, 단백질 함유율 또한 적정치인 5.5~6.5% 이내로 균일하게 생산 가능하게 됨. 이러한 효과 입증을 통해 2020년 2월 말 기준 KSAS 서비스는 2,000건(관리면적 8만 2,000ha) 이상을 달성함.
❍ KUBOTA는 무인자율주행이 가능한 농업로봇트랙터(Level 2)를 출시함. 한 명의 작업자는 동시에 최대 5대의 농업로봇트랙터를 제어할 수 있음. 또한, 작업자가 탑승한 상태로 조향을 지원하는 유인 자동조향트랙터도 개발됨. 무 인자율주행 트랙터와 유인 자동조향 트랙터의 협업 기능도 지원됨.
❍ 향후 KUBOTA는 각종 센서를 이용하여 수집된 수확량, 생육 정보, 외부 기상 정보 등의 데이터를 빅데이터, AI를 통하여 비료 및 퇴비 살포를 위한 필드 맵을 작성하고, 이를 기반으로 살포 작업까지 구현하는 것을 목표로 함.
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<그림 3-19> KUBOTA의 Kubota Smart Agricultural System(KSAS)
자료: KUBOTA.
3.2. YANMAR
❍ YANMAR는 GPS 및 통신 단말기를 사용하여 실시간으로 농기계의 작동 조 건에 대한 데이터를 제공하는 Smartassist를 개발함. 이 시스템은 최적의 작업 조건, 고장 예지, 장비의 수명 주기 등의 정보와 농작업 전체 이력을 저 장하고 분석 결과를 제공함.
- YANMAR 중앙관리 서버에서는 농기계에 대한 위치정보, 가동 여부, 작업 시간, 작업량, 수확량, 고장진단 등을 수행하며, 사용자는 YANMAR 서버에 접속을 하여 각종 정보를 조회하고 관리할 수 있음. 주요 농작업에 따른 보 고서를 생성하고 이를 기반으로 농작업 효율 향상을 위한 처방을 제공함.
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❍ YANMAR는 사람이 탑승한 상태에서 위성 기반으로 조향 지원을 하는 자동 조향 트랙터와 사람 없이 태블릿으로 트랙터의 제어가 가능한 로봇 트랙터를 출시함.
- 트랙터 GPS 장비는 GNSS와 기지국으로부터 2개의 보정 정보로 위치 정보 를 나타냄. 기지국은 위성(GNSS)으로부터 신호를 수집하여 트랙터 GPS에 보정 정보를 제공함.
- 작업패턴 설정이 가능하며, 다수의 트랙터를 이용한 군집 제어 기능을 지 원함.
- 레이저 및 초음파 센서를 설치하여 사람 및 장애물을 감지하고 위급상황 시 자동으로 정지하는 기능을 탑재함.
<그림 3-20> YANMAR의 Smartassist
자료: YANMAR.
해외 정밀농업 기술 및 기자재 분석❙ 49 3.3. Skymatix
❍ Skymatix는 Mitsubishi Corporation과 Hitachi, Ltd의 공동출자회사로, 드론을 이용하여 잎 색상 분석 클라우드 서비스인 ‘아로하’를 상용화함. ‘아로 하’는 생육 진단 기능을 이용하여 작물의 생육 상황이나 질병 및 해충, 잡초 등 농지의 상황 등을 사진으로 기록하고 분석함. 이 서비스는 잡초 발생 상황과 위치, 종류, 생육 단계 분석에 활용 가능하며, 이를 통해 잡초지도를 작성하고, 농약 살포 드론을 이용하여 잡초가 발생한 위치에 제초제를 투하하는 효율 적인 농약 살포를 가능하게 함.
- 서비스 개시일: 2018년 7월 6일.
- 서비스 이용료: 1.5만 엔/월.
<그림 3-21> Skymatix의 드론(X-S1) 및 잎 색상 진단
자료: Skymatix.
❍ ‘아로하’는 농장 상공에 드론을 띄워 재배 중인 양배추의 개수와 크기 등을 AI 로 진단함. 드론은 농장에 대한 이미지를 수 백장 단위로 촬영하며, 이를 연결 하여 고화질 농장 이미지 정보를 획득함. 이를 통해 개별 양배추의 크기별로 색을 구분하여 표시하고, 양배추의 수확량에 대한 예측을 수행함.
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<그림 3-22> Skymatix의 드론을 이용한 AI 기반 양배추 진단
자료: Skymatix.
3.4. Hitachi Zosen
❍ Hitachi Zosen은 2019년 1월 트랙터와 같은 농업기계에 부착하여 자동조향 기능을 지원할 수 있는 농업 가이던스 시스템 SG 100을 출시함.
- 이 시스템은 고정밀 위성 측위 기술을 기반으로 하며, IMU, GNSS, SG100 디스플레이 등으로 구성됨.
<그림 3-23> Hitachi Zosen의 자동조향 시스템
자료: Hitachi Zosen.
해외 정밀농업 기술 및 기자재 분석❙ 51 3.5. Hokkaido University
❍ Hokkaido 대학 Noguchi 교수 연구팀(Laboratory of Vehicle Robotics) 은 자율주행 농기계에 대한 각종 연구를 수행하고 있음.
❍ Multi-GNSS 기반 농기계 자율주행 기술을 개발하고 이앙기, 트랙터, 콤바인 등 각종 농기계와 경운 및 균평 작업, 이앙작업, 수확작업, 잡초 제거 작업, 파종 및 시비 작업 등에 대하여 시험을 수행함.
- 농기계 격납고에서부터 농경지까지 자율주행 기능을 통해 이동 가능하며, 농경지에서 또한 자율주행을 통해 작업을 수행함.
- 농기계 전·후방에 설치한 레이저 스캐너를 이용하여 주변 장애물 감지 시 긴급제동 기능을 지원함.
- 모니터링 시스템을 통해 관제시스템에서 원격으로 작업 상태에 대한 모니 터링이 가능하며, 농기계에 설치된 카메라를 통해 실시간 작업 상태를 확인 가능함.
<그림 3-24> Hokkaido University의 자율주행 농기계 원격 감지 시스템
자료: Hokkaido University의 Noguchi 교수.
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❍ 다수의 농기계를 동시에 자율주행이 가능하도록 다중 로봇 시스템 기능을 개 발함.
- 여러 개의 소규모 필지에 다수의 트랙터를 동시에 작동하여 작업을 수행함.
- 한 개의 대규모 필지에 다수의 트랙터를 동시에 작동하여 작업을 수행함.
<그림 3-25> Hokkaido University의 다중 로봇 시스템 기능
자료: Hokkaido University의 Noguchi 교수.