스마트농업시대를 위한 농업생산기반의 정보화추진방향에 대한 제언

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03 스마트농업시대를 위한

농업생산기반의 정보화추진방향에 대한 제언

이 준 구 한국농어촌공사 농어촌연구원/책임연구원 [email protected]

1. 머리말

이제 ‘스마트’라는 단어의 의미에 대해 묻는 이는 없다. 그 만큼 보편화 된 단어임을 의미할 것이다. 지식정보기술의 빠른 발전으로 산업 전반의 변화도 빨라지고 있는 것이 사실이다. 가장 오랜 역사를 가진 산업인 농업 분야에서도 ICT, AI, Cloud Computing, Drone 등 최신 기술을 부지런 히 받아들이지 않으면 더욱 뒤처지지 않는지 우려하는 분위기다. 스마트 축사, 스마트 팜 등이 농업분야 ICT 융‧복합 대표사례로 알려져 있으며, 국내의 축산분야는 상당히 안정된 수준에 이른 것으로 조사되고 있고, 온 실에 적용되는 스마트 팜 기술은 많은 연구와 국가적 지원을 통해 그 수준 을 올리기 위해 중장기 계획을 수립하여 기술개발을 추진하고 있는 것으 로 조사되고 있다(제20회 농업전망).

농업생산기반정비와 농업용수공급 등이 주요 업무인 필자가 몸담고 있 는 公社에서도 지식정보기술을 받아들이기 위해 무슨 변화를 꽤해야 할지 계속해서 고민해 오고 있다. 온실에 적용한 스마트 팜 기술을 노지에서 적 용함으로서 노동생산성과 토지생산성을 올릴 수 있을지? 당장 경제성과 실효성이 낮지만 미래 농업분야 현안 문제¹⁾를 고려하여 국내 실정에 맞는 스마트 농업생산기반정비가 필요하지 않겠느냐는 염려가 있어 왔다.

급기야 농어촌연구원에서는 ‘스마트 농업에 따른 농업생산기반의 과제 와 대책’이라는 기획연구과제를 수행하며 전문가들의 의견을 듣는다. 센 싱, 통신, 자동화, 용수공급, 모바일 모니터링·제어, 영농자동화, 빅데이 터 등 최신기술을 활용하기 위한 농업생산기반은 어떠한 변화가 필요하며, 1) 미래농업분야 현안문제 : 농가인구감소, 고령화, 경지면적감소, 도농간 소득격

차, 농업경쟁력 약화, 식량수급 불균형, 식량자급률 제고 필요 등

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그림 1. 연구자문단 구성계획

그림 2. 스마트 농업에 따른 스마트 생산기반의 개념도

연구를 한다면 무슨 연구를 어떻게 진행해야 할지 를 기획하는 과제이다.

본 고에서는 여기서 얻은 소기의 연구성과를 소개하고자 한다.

2. 연구개요

2.1 연구배경 및 목적

미래 농업은 스마트농업이 주축을 이룰 것으로 예견되고 있으며, 이미 전통 농업은 스마트화를 통해 그 범위의 확장과 동시에 새로운 부가가치 및 일자리를 창출하고 있다. 선진국의 스마트농 업은 상당한 수준까지 발전해 있으며, 네덜란드 의 경우 채광량, 온도, 이산화탄소 등을 컴퓨터로 관리하는 첨단하우스설비 High-tech House기 술 등 보유로 유럽 평균의 5배 높은 농업생산을 달성하고 있고 스마트축산과 화훼가 농업총생산의 70%를 차지하고 있다. 국내농업의 ICT융‧복합 기 술수준은 아직 초기 도입단계로 시설원예, 과수, 축 산 중심으로 스마트그린하우스, 과수재배관리시스 템, 지능형축산관리시스템 등의 기술개발 및 현장 보급‧확산에 주력하고 있으나, 매우 빠르게 발전하 고 있다. 지식정보기술의 정확한 현황 파악과 이의 농업생산기반분야로의 계획적 도입 및 발전을 도모 하는데 예견되는 문제점 도출·해결과 효과적 도입 을 위한 연구아이템 발굴이 본 연구의 목적이다.

2.2 연구 내용

본 연구의 주요내용으로는 첫째, 스마트농업 사례조사 및 아이템 분석이다. 문헌연구 및 국제 세미나 참석을 통한 선진국의 스마트농업 사례조 사, 공공기관, 지자체, 기업 방문 및 정책자료 검

토를 통한 스마트농업 아이템 분석으로 이루어진 다. 둘째, ICT와 농업의 융합 시 한계점 분석이 다. 각종 지식정보기술과 센서를 통한 환경제어, 시설관리, 모니터링 시 문제점 파악, 식물공장의 운영과정 동안 나타나고 있는 대량재배의 기술적 장벽, 적정 개체크기, 생육시간, 고부가가치의 작 물에 국한, 질병, 영세성, 기술수준의 한계 등에 대한 극복가능성 조사, 제한된 공간에서 적용되 는 기술의 노지재배지 적용 확장성 검토 등이 그 것이다. 끝으로, 사업아이템 제시 및 실행기획이 다. 지식정보기술을 접목한 스마트 농업생산기반 조성 아이템 도출, 스마트 농업생산기반 연구방 향 설정 기획보고서 작성이다.

2.3 연구방법

본 연구의 추진방법은 전절 연구 내용에서 언 급한 바와 같이 문헌조사 및 세미나 참석을 통한 분석과 기관방문 및 전문가 포럼을 통한 의견수 렴으로 수행되었다. 전문가의 구성은 [그림 1]과 같이 현재 상당한 수준의 사업이 이루어지고 있 는 스마트 팜분야와 본 연구에서 고민하는 스마 트 생산기반분야를 구분하였으며, 지식정보기술 및 농기계 분야의 전문가와 생산기반분야의 전문가 가 융합하여 스마트 노지농업이 가능한 생산기반

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(스마트 생산기반)의 아이템 도출로 구성하였다.

스마트 농업생산기반의 개념 정의를 위해 [그 림 2]와 같이 노지 스마트 농업의 구현을 위한 하드 웨어 부분과 소프트웨어 부분으로 구분하고, 뺷스마 트 생산기반뺸은 ｢스마트 노지농업이 가능한 생산 기반｣으로 잠정 정의하였다.

3. 연구동향 3.1 국내동향

스마트 팜, 인공지능, 무인기계, 드론 등 연구 동향을 최근의 국내 세미나 참가와 기관별 연구 계획 보고서를 통해 파악하고 자체적인 전문가 초청 세미나를 통해 분야별 전문가의 고견을 수 렴하였다. 특히, 알파고로 화두가 된 인공지능의 활용전망에 대해 학계의 서울대학교 바이오시스 템공학과 이중용 교수와 업계의 솔트룩스 이경일 대표의 견해를 수렴하였다.

3.1.1 농림축산식품부

농림축산식품부는‘농림축산식품산업 미래상’으 로 ‘13~’22년까지의 중장기 기술개발계획을 발 표하였으며 그 중 스마트 농업관련 4개 분야의 기 술목표와 요소기술을 요약하였다.

1) 로봇 기술분야

· 기술목표 : 식량, 원예, 축산 등에 적용될 수 있는 로봇 기반 기술 확립 및 현장 실용화로 농가인구 감소 등에 대응

· 요소기술 : 농가 및 산악지역 등 지형에 관계 없이 활용할 수 있는 로봇 자동화 기반기술, 농림축산 자동화 로봇의 시뮬레이션 기술

2) 정밀농업 기술분야

· 기술목표 : ICT 기술 융복합을 통한 농산물 생산공정 기계화 및 친환경 정밀농업 구현

· 요소기술 : RFID/USN 기반 작물 및 생물 자 동 관리 시스템, 정밀농업기반 작물 및 생물 수확 기술, 생체정보 활용 작물 자동 관리 기술

3) 농업용수 제어 기술분야

· 기술목표 : 홍수나 가뭄 등 기상재해에 완벽 히 대응하는 스마트 농업 용수 관리시스템 구 축으로 농업인 영농편익 증진 및 농업재해 피 해 저감

· 요소기술 : 지능형 센서기반 수위·유량 관측 기술, 적정 농업 용수 공급량 산정 프로그램 개발, 실시간 원격측정-원격제어 일관 시스템, 스마트 물관리 시범지구 조성 및 상용화

4) 밭작물 생산성 증대 기술분야

· 기술목표 : 주요 밭작물의 생산성 증대를 위 한 다수성 품종 개발 및 기계화/생력화 재배 기술 개발로 자급률 제고

· 요소기술 : 물관리 및 생력재배기술, 밭 지형 적용 맞춤형 농기계 개발 및 기계화 재배기 술, 간척지, 작부체계 등 경지이용률 향상기 술, 밭작물 권역별 내재해 다수성 품종개발, 마늘, 양파, 콩 등 잡곡 일관기계화기술

또한 농림축산식품부는 스마트 팜맵을 구축하 는 연구와 사업을 통해 경영등록제, 논･밭직불제, 재해보험, 통계조사, 경지관리, 정밀농업, 기후변 화 대응의 분야에서 스마트 농정을 위한 정확한 속성정보(Farm)와 공간정보(Map)의 통합을 추 진하고 있다.

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3.1.2 농촌진흥청

농촌진흥청 국립농업과학원에서는 ‘ICT융합 한국형 스마트 팜 개발 전략 수립’을 위해 국제심 포지엄을 개최하는 등 관련 기술개발에 전담조직 을 두고 있으며, 원격센싱기술(RS)을 통해 작물 생육특성 분석연구를 꾸준히 수행하고 있다.

◦ 한국형 스마트 팜 개발 전략

· 단계별 목표설정 : 1세대(인터넷 연결, 원격 감시, 간편제어, 센서데이터수집, ‘16년), 2 세대(생체계측, 영농의사결정지원클라우드서 비스, 관수·양분·지온 복합환경제어, ’18년), 3세대(난방기·지열·태양열·보온재 등 복합에 너지관리, 로봇·지능형농기계 등 스마트 농작 업, 실시간 작물질병진단, 글로벌 표준, ‘20년)

◦ RS를 통한 작물생육 특성 분석 연구

· 국립농업과학원에서는 전자기파를 감지하는 각종 센서를 이용하여 지표면, 대기현상에 대 해 비접촉･비파괴적인 방법으로 필요한 정보 를 얻어내어 농작물의 작황을 모니터링함으로 써 들녘, 주산지 작황 정보를 수집하고 있다.

3.1.3 대학

학계는 농업생명과학대학과 정보통신대학에서 스마트농업에 관한 많은 연구를 수행하고 있지만 기계공학을 전공한 서울대 이정훈 교수는 마이크 로 칩을 식물 줄기에 꼽아 생체정보를 분석하는 연구를 수행하기도 한다.

· 생체정보 계측 : 토마토줄기에 모기침과 같은 마이크로 칩을 핀으로 꼽아 일조량에 따른 체

액의 흐름 등을 분석하는 작물 생육모니터링 연구 수행(이정훈 교수, 서울대)

· 6차산업화 : 생산-가공-유통 판매-홍보 네 트웍연계를 통한 순천 매실의 6차산업화 연 구(김혁주 교수, 순천대)

· 정보통신분야 : 식품안전성 보장 농산물 이력 정보 추적, 농산물 도난방지, 스마트기기 이 용 농장원격관리, 시장상황고려 농산물 출하 시기 조절 (한국정보통신학회, 이승희) 3.1.4 기업

스마트 농업관련 기업은 정보통신관련기업, 센 서설치·개발 기업, 드론개발·활용기업, IT기업 등 이 있었으며, 노지농업관련 센서기업, 드론기업 에 대해 간략히 요약하였다.

◦ 온실내 시설 및 제어장치 보급

· 국내 스마트온실, 센서, 환경제어 시스템을 보급하는 기업들을 회원으로 하는 ‘한국시설 원예 ICT융복합협동조합’이 결성되어 온실 복합환경제어 기술의 국산화를 위해 연구 및 보급을 추진하고 있음(조합 이사장 김태완)

· ICT기반 병해충 방지를 위한 특용과수용 통 합관리 플랫폼 및 실용화 모델 개발 연구수행 (매실낙과 피해 33~67% 복숭아씨살이좀벌 방제, 병충해 예찰을 위한 특용과수 통합관리 플랫폼을 통한 실효적 농약살포)((주)엘시스 김유빈 상무)

◦ 방제 드론

· 기존 방제용 무인 헬기에 비해 저렴해 지고 조종 자격증 취득자도 증가 전망세

· 농어민 드론 구입시 공급 기준가의 80%까지

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표 1. 스마트팜의 정착을 위한 해결과제(일본)

식물공장(스마트 팜)의 추세 해결과제

․ ICT, 제어시스템의 급속한 발전 호환성, 규격의 표준화

․ 생산규모의 증대 인력확보, 노무관리의 효율화

- 노무관리 : 10ha넘어 가면 노무관리가 안됨

․ 생산기술 향상(정밀농업) 작물생체정보 수집, 데이터 분석 최적환경 제어

- 생체정보 : 동일환경하에서도 생물의 성장발현은 매번 다를 수 있음

․ 에너지, 노동력의 생력화(재생가능에너지) 규제완화, 기계화

- 규제완화 : 농림성과 환경성의 입장 차이 있음

․ 생산, 가공, 출하의 효율화 -

융자 지원 받을 수 있음

· 탑재용량 늘려야 함, 비행시간 늘리되 충전시 간 단축 필요, 세계적으로 관련기술이 부분적 인 성취 단계, 아직 검증·적용 어려운 실정

· 부품의 국산화, 조작편의성 개선, 안전 기능 강화, 항공전용 방제약제 개발 등의 개선 필요

· 경작지 자동 맵핑, 자동 군집 방제, 생장 상태 분석 등의 고급 기술 개발 필요

· 논밭 경작지를 벗어나 골프장, 산림 등 적용 분야 확대 기대(한화테크윈 홍성진 상무)

· 무인대공표적기, 사단급 무인정찰기 발사장 비 개발 등의 기술을 가진 기업들의 민간용 맞춤형 무인기 개발 기술을 제안하고 있음 ((주)화인KOWAC, 정운규 대표)

· 한국의 드론정책이 50km이상 원거리 비행가 능 중대형 산업용 드론개발과 ISM 밴드 주파 수 대역의 전파출력 확대 등 통신문제 해결에 역점을 두어야 한다고 제안(아주대학교 드론 개발시험센터, 조종열 센터장)

3.2 국외동향

국외 연구동향은 최근 이루어진 스마트 농업관 련 국제 세미나참석을 통해 국가별 발표자의 의 견과 발표자료를 분석하여 5개국의 현황을 요약 하였다.

3.2.1 일본

◦ NARO 안동혁 박사

· ICT는 통신에 의존도가 높아 Risk관리(인터 넷 불통)를 잘하지 않으면 보상문제 발생

· 시설원예는 에너지가 주요문제로서 지역에 존재하는 효율적 에너지원 활용 필요

· 식물공장(스마트 팜) 아직까지는 미흡한 실 정, 기대는 높지만 낙관적이지 않는 실정

· 스마트 팜의 ICT융합기술은 결국, 효율적인 생산의 지원도구일 뿐이며, 하드웨어(센서, 시스템)보다 소프트웨어(재배생리, 예측모델, 노무관리, 환경제어 의사결정, 인력양성 등) 의 발전속도가 늦어 문제

◦ Ehime University Dr. Hatou 교수

· 3차원 화상폴리곤 처리, 열화상인식, SPA(speaking plant approach)를 위한 자주식식물생육진 단장치 활용 식물 생체정보 계측 기술 개발 3.2.2 미국

◦ 플로리다대학 Daniel Lee 교수

· 식물 Phenotyping 획득장치 및 영상분석 기 술(LemnaTech, Germany) 활용, 원적외선, 근적외선 영상, 열화상카메라, GPU(Graphical

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Processing Unit)내장 비디오 처리 기술 등 활용

※ Phenotype : 표현형(유전자와 환경의 영 향에 의해 형성된 생물의 형질), genotype (유전형)

· 각종 영상분석에 의한 과수의 선별처리(질병 해, 바람해, 미숙, 양호 등), 질병에 감염된 과수 발견, micro water sensor를 식물줄기 에 삽입하여 정밀한 수분관리, 포도수확량 예 측, 줄기 휨력을 통한 바이오매스량 예측

· 마이크로 로봇, 딸기 운송 로봇, 소형무인기, 대형무인기 개발 및 활용, 농업용 로봇시장 규모는 2013년 8.17억불에서 2020년까지 163억불로 성장할 것임(네브라스카 린컨대학 리차드 퍼거슨 교수), 농장관리의 “땅에서 공 중(Ground-to-Aerial)”으로 이동

· 대형드론 Hermes^R 450(Elbit Systems of America)은 10.7m폭의 날개가 있는 엔진식 드론으로 15시간을 비행하며, RGB와 NIR을 장착하고 6.4km×64km의 이미지를 획득할 수 있어 옥수수와 밀밭의 질소관리, 수확량 예측, 작물질병과 병충해 모니터링에 활용될 수 있음

3.2.3 네덜란드

◦ Wageningen University & Research Centre Dr. J.Hemming

· 네덜란드에는 농업자동화를 위해 수확로봇, 수확물 분류·처리, 질병 검출, 식물피노타이 핑, 온도관리·제어 등이 이루어지지만 한국과 달리 농민이라기보다 기업에 가까운 수준이 기 때문에 로봇을 대여하는 방식으로 개발이 가능한 부분이 있음

· 쉬운 것은 로봇이 하고 어려운 것은 사람이 하여 로봇과 사람의 조화를 통해 작업이 이루 어짐

· 구글과 아마존이 농업부분에 투자하는 것은 농업부분에 긍정적 효과를 가져올 것 정도로 사료됨

3.2.4 중국

◦ YanTai University 오영근 교수

· 스마트 팜은 중국에서 스마트농업(知能農業), 지혜농업(智慧農業)으로 호칭함

· 매인당 경작지 면적이 적어 규모경영을 제한 하는 실정

· 스마트농업에 대한 연구는 IoT 이용 원거리 감시제어 시스템에 대한 연구가 주류, 대부분 학계에서 발표한 논문

· IoT관련기업의 스마트 농업 개발시스템은 이 미 현대농업시험구에서 사용되고 있고 사용 효과도 좋음

· 중국농업은 과다한 비료와 농약사용으로 오 염수준이 높고 현재 농산물 품질, 농산품 안 전성 문제가 중요시 되고 있기에 스마트 농업 을 통한 절수(水), 절비(肥), 절약(藥), 절노 (勞) 농업이 중국 농업의 발전방향

3.2.5 이스라엘

◦ 농업연구청(ARO) 볼케니센터 Victor Alchanatis 농업공학부장

· 구조화되지 않는 환경, 높은 변동성, 그리고 높은 성과에 대한 요구사항 때문에 농업분야 에서 ICT적용에는 어려움이 있음

· 농업분야도 느리지만 점차적으로 로봇공학

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-제2분야- 영농정보·기술

-제1분야- 농업생산기반

-제3분야- 무인농기계, 드론

스마트 농업

지식정보기술 : ICT, IoT, Cloud, AI, Drone

그림 3. 융복합 파일럿 연구 구성도

적용이 확대되고 있음, 수확, 채집 등 로봇 시 스템은 아직 상업적으로 이용가능한 단계에 도달하진 못함

· 위성, 항공기, 지형 이미지 기술은 농지의 변 화를 알려주는 정보 제공매체임

· 열 감지기술은 작물의 수분함량을 모니터링 하며, 농업용수의 효율적인 관리를 향상시키 는 잠재력을 지니고 있음, 열화상을 통해 작 물의 수분 스트레스를 감지할 수 있으며, 지 상과 공중의 열 이미지를 사용하여 작물(목화 잎)의 수분율을 평가할 수 있는 모델도 개발 되어 검증과정에 있음

· 작물의 영양분, 특히 질소관리는 생산과 환경 측면에서 모두 중요한 요소로 관개농업에서 주의를 기울여야 함, 초분광감지기술은 작물 상태를 원격으로 측정하고, 부족한 영양분이 무엇인지 알 수 있게 함, 시계열 고해상도 항 공영상(위성, 항공기, 드론)자료는 신뢰성 있 는 예측모델구현에 꼭 필요함

4. 스마트 노지농업을 위한 융·복합 파일럿 연구 제안

‘구슬이 서 말이라도 꿰어야 보배’라는 말이 있 듯이 지식정보기술의 국내․외적 현황을 분석하고,

전문가들의 고견을 들었으면 미약하지만 미래 농 업을 위한 연구기획을 제시하여야 한다는 의무감 에서 감히 융․복합 파일럿 연구의 구성 방향, 스마 트 농업 테스트 베드, 포장단위 영농자동화 장치 에 대한 개요를 제시하였다.

4.1 융·복합 파일럿 연구 4.1.1 구성

다양한 산업분야에 지식정보기술의 도입을 통 한 융․복합적 발전은 메가트렌드임, 미래농업의 사업모델을 제시하기 위한 연구는 단일 주제에 의한 요소기술을 개발하는 연구나 빅데이터를 분 석하여 알고리즘을 도출하는 연구수준보다는 융․

복합적 파일럿 연구를 기획하여 실증적 스마트 노지농업의 구현이 필요할 것으로 사료된다. 즉, 기관별 역할과 예산을 분담하여 요소기술의 융합 을 통해 기술적, 경제적, 제도적, 사회적 타당성 을 검증하여 미래농업의 모델을 제시하고, 사업 수행 시 조직별 역할 수행이 필요하다. 산재된 영 농기술, 생육모니터링 정보/ 대구획 단지조성정 보, 농업용수 공급 정보/ 정식, 관리, 수확 단계 별 농기계활용 정보, 무인로봇화 정보 등이 체인 (chain)에 올라 데이터의 재활성화(data revitalization)

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표 2. 미래농업을 위한 융복합 파일럿 연구 기획

구 분 내 용

구 성 · 3개 분야 6개 아이템으로 구성

- 생산기반, 영농기술, 농업기계분야에 지식정보기술 융합

목 표 · 파일럿 연구를 통해 스마트 농업의 사업모델을 제시하고 담당기관은 사업화를 통해 미래의 농업·농촌을 완성 예 산 · 미래창조과학부, 농림축산식품부 R&D 예산, 참여기관 및 기업의 매칭펀드로 구성

방 법 · 국가 R&D RFP공모 시 응모 또는 기관별 협의를 통한 농림축산식품부에 시행 건의 기 간 · 연구기간은 3개년 단위로 단계별 고도화

테스트베드 · 연구예산의 효율화를 위해 대상농가 공모 또는 간척농지 활용

등 농업분야의 조직간 융복합적 협력체계가 필요 하다.

실증적 융․복합 파일럿 연구는 [그림 3]과 같이 세분야로 구성을 하였지만 분야별 현 기술수준은 차이가 있다. 특히, 농기계의 자동화, 무인화분야 는 선결되어야 할 부분이 많지만 세부연구내용에 서는 모두 언급하였다. 당장 테스트베드를 구축 하여 스마트 생산기반의 타당성 분석을 위해서는 현 기술수준의 대체장치를 활용하는 단계별 기획 이 필요할 것이다. 다음 절에서 다루어질 필지단 위 영농자동화시스템이 무인농기계분야를 대신 하는 장치로서 언급한 것이다.

[표 2]는 기획연구의 실현을 위한 보다 구체적 인 방법론적인 제안일 뿐 다양한 실행방안이 있 을 수 있을 것으로 사료된다.

4.1.2 농업생산기반(제1분야)

◦ 농업생산기반분야는 스마트 농업구현의 하 드웨어부분으로서 ①생산기반 단지조성과

②토양수분 관측과 제어로 구성함

· 생산기반 단지조성은 무인화 단지조성, 급수 및 배수시설, 도로조성으로 구성함

- 무인화 단지조성은 포장의 모서리 라운드, 농기계 진출입로 조성 등을 포함함 - 급수 및 배수시설은 지하배수암거에 의한

지하급수 및 관수로에 의한 지상급수, 지 하 및 지표배수 시설을 포함함

- 도로조성은 하이브리드 무인농기계의 이 동을 위한 무인기계가이드레일, 교행구간 및 교차로 코너 확장, 포장단위 이동차 주 행로 정비를 포함함

· 토양수분 관측·제어는 토양함수 관측, 급·배 수 제어, 저수현황 관측으로 구성함

- 토양함수 관측은 토양함수계, 지하수위계, 배수량계, 강우계를 통한 토양함수 모니터 링을 포함함

- 급·배수제어는 지하 및 지상의 벨브 제어, 급수 및 배수 펌프 제어를 포함함

- 저수현황 관측은 단지내 용수공급가능 현 황파악을 위한 수원의 모니터링을 포함함 4.1.3 영농정보·기술(제2분야)

◦ 영농정보·기술분야는 스마트 농업구현을 위 한 소프트웨어부분으로서 다양한 빅데이터 를 분석하여 ①영농을 지원할 수 있는 모듈 개발과 ②포장의 센서와 벨브·펌프제어 및 모니터링 앱 개발부분으로 구성함

· 영농지원 빅데이터 분석은 재배작물추천, 영 농기술지원, 토양수분관리기술지원으로 구성함 - 작물추천은 토양, 기후, 시장가격분석을 통

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그림 4. 스마트 농업 테스트 베드 개념도

한 최적 재배작물을 추천하는 모듈을 포함함 - 영농기술지원은 선택작물의 파종, 시비, 약 재(병충해, 제초), 수확, 출하시점에 대한 영농기술지원 모듈을 포함함

- 토양수분관리지원은 작물의 성장시기, 토 양의 함수상태, 기상에 따른 적정 토양함 수관리를 지원하는 모듈을 포함함

· 모바일제어 앱 개발은 포장모니터링 및 장치 제어 앱, 데이터분석에 의해 개발된 모듈연계 영농지원 앱, 농기계 도로안내 앱으로 구성함 - 모니터링 및 제어 앱은 제1분야 두 번째 아 이템에서 다룬 센서의 계측값 모니터링과 벨브 및 펌프 등 기계제어 앱 개발을 포함함 - 영농지원 앱은 빅데이터분석을 통해 개발 된 적정시점 제안과 수분관리 모듈의 모바 일 앱개발을 포함함

- 농기계 도로안내 앱은 하이브리드 무인농 기계 도로(농도)자동안내 앱 개발을 포함함 4.1.4 무인농기계·드론(제3분야)

◦ 무인농기계·드론분야는 스마트 농업구현을 위한 기계자동화부분으로 영상분석기술이 소 프트웨어 부분으로 일부 포함되나 크게 ① 농기계 무인화와 ②영상분석 기술 개발부 분으로 구성함

· 농기계 무인화는 무인농기계 개발, 드론 개

발, 포장단위 영농자동화시스템 개발로 구성함 - 무인농기계 개발은 포장의 특성을 고려한

하이브리드기술로 유인과 무인의 겸용으 로서 개발을 포함함

- 드론개발은 자율 비행이 가능한 방제, 시 비용 드론 개발을 포함함

- 이동차 개발은 포장단위의 이동경로를 주 행하며 살수, 방제, 시비 등이 가능한 기계 개발을 포함함

· 영상분석기술은 센서 정보와 영상 정보의 상 관성 분석과 영상에 의한 필요수량 예측 기술 개발로 구성함

- 상관성 분석은 토양함수량 센서 정보와 영 상(위성, 드론)해석기술에 의한 정보의 상 관성 분석을 포함함

- 필요수량 예측기술 개발은 영상만을 이용 한 지구별 소비수량 예측기술 개발을 포함함 4.2 테스트 베드

최근 농정현안으로 쌀 수급불균형이 언급되고 있으며, 논의 다각적 활용 방안 논의, 세계 인구 의 증가에 따른 식량소비증가 예상 등의 사항을 고려할 때 농지의 논밭전환의 탄력성을 유지하며 스마트 생산기반의 실현을 위한 테스트 베드로 [그림 4]와 같은 구상을 제안하였다. 약간 습한 논에 지하암거 배수시설을 설치하여 밭작물을 재

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벼 인력방재 밭작물 인력방재 소형방재기 스프린클러 시비기 논두렁 풀베기 그림 5. 영농에 따른 방재, 살수, 시비, 풀베기

그림 6. 포장의 다각적 활용을 위한 이동차 개념도

배한 결과 벼 대비 평균 2.4배의 소득을 올릴 수 있음을 현장 시험결과 확인됨에 따라 지하암거를 계획하였을 뿐, 시험 포장의 지형적 위치에 따라 지하수위가 낮은 지역은 불필요할 것이며, 높은 지역은 필요할 것으로 판단된다.

4.2.1 스마트 농업 테스트 베드

◦미래 노지 스마트 농업의 구현을 위한 융․복 합 파일럿 연구 테스트 베드 개념도를 도시함

◦융복합 파일럿 연구의 구성도에서 제1분야 하드웨어 부분인 농업생산기반분야의 연구 아이템일부 구현을 주로 표현하였으며, 제2 분야 소프트웨어 부분인 빅데이터기반의 영 농정보·기술분야는 기관별 소장 자료가 근 간이 될 것임

◦제3분야 자동화는 무인농기계, 드론으로 하 이브리드 무인농기계 및 드론은 별도로 도 시하지 않음 다만, 필지단위 영농자동화시 스템은 다음 절에 언급함

◦지상과 지하의 급수와 배수의 제어를 통한 작물 맞춤형 토양함수비 관리가 가능할 것 이며 모바일에 의한 센서 측정 자료 모니터 링, 벨브 제어, 펌프 온오프 구현을 위한 시 험포장의 개념도임 물론, 간척지 등 포장에 따라 토양영양도, pH, 염도 등의 관측을 위 한 센서의 가감이 가능할 것임

4.2.3 필지단위 영농자동화 시스템

스마트 농업의 효율성은 [그림 5]와 같은 기존 영농에서 보여준 방제, 살수, 시비, 풀베기 등과 같은 영농행위의 자동화를 통해 제고될 것으로 기대하고 있는 만큼 농기계의 자동화 무인화는 스마트 농업의 필수일 것이다. 자동차 부분에서 선보인 무인화 기술이 농기계에 까지 오기는 그 리 오랜 시간이 걸리지 않을 수도 있다. 하지만 당장의 융복합 파일럿 연구를 위한 스마트 농업 의 테스트 베드에는 이러한 영농자동화부분의 일 부를 담당해줄 기계장치가 필요할 것으로 판단되

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관개를 위한 포장 History.com 동력용 소형모터 피봇관개 장치(LINDSAY Co.) 그림 7. 피봇관개(https://www.youtube.com/watch?v=24LJSJqpYuY)

어 [그림 6]과 같은 이동차 개념의 기계장치를 도 시한 것이다. 농지 경구의 단변이 길 경우 [그림 6]의 트러스와 같은 구조의 자중이 커질 우려가 있으나 중량이 가벼운 다양한 재질의 검토, 튜브 와 같은 내압을 가한 풍선구조 등의 다양한 구조 적 검토, 중심부에 서스펜션이 있는 보조 휠 서포 트 등의 검토가 가능할 것이다. [그림 7]과 같은 130에이커(약52ha) 정도를 커버하는 피봇관개 장치를 고안했을 때와 같은 과정 등이 필요할 것 이다. 물론 경우에 따라서는 경구의 장변방향 논 두렁에 노즐 달린 배관을 매립하여 살수, 약재살 포, 시비 등을 대신하거나 최대사거리 150m, 탱 크용량 2,500리터의 광역방제기의 축소형을 제 작하여 사거리 30m정도인 소형 SS기 수준의 이 동차를 확포장된 양쪽 논두렁을 이동시키며 이러 한 작업을 대체할 수도 있을 것이다.

5. 결 언

노지에서의 스마트 농업이 가능하기 위해서는 포장단위의 지엽적인 기획보다는 권역단위, 마을 단위의 사업모델이 필요할 것이라는 의견이 많았 다. 천리 길도 한걸음부터라는 말이 있듯이 현재 의 기술수준과 운영 가능한 포장단위의 파일럿 연구는 분명 큰 모델을 구상하는데 기여할 것으 로 기대하면서 여러 분야의 융․복합적 연구방안을 제시하였다. 또한 많은 전문가들의 의견을 종합 해본 결과 다음과 같은 몇 가지 결론을 얻었다.

첫째, 지식정보기술의 빠른 발달로 급변하는 산업구조 속에서 농업생산기반은 어떠한 준비를 해야 하며, 이를 위해 무슨 연구가 필요한가를 검 토한 결과 단일 기술의 개발을 위한 연구수준이 아닌 시범사업 수준의 융복합 연구를 기획하고 요소기술의 집결을 통해 사업모델을 제시하는 플 랫폼 개발이 필요하다.

둘째, 지식정보기술과 센서, 기계장치를 활용 하는 스마트 농업은 국내여건상 농가단위의 적용 에는 한계가 있으며 국가차원의 고도의 컨트롤타 워에 의한 시행착오의 최소화로 효율적 시행이 필요한 산업이다. 융복합연구의 주체 역시 생산 기반, 영농·육종, 농기계, 농업정보·IT분야의 기 관이 컨소시엄을 구성하여 국고의 지원을 통해 실행하여야 할 것이다.

셋째, 정보에 대한 보안, 지적소유권 등을 해 결하고, 기관간 소유정보의 공유(Open API 등) 와 체계적인 자료축적 플랫폼 개발도 국가차원의 기준마련이 필요하다.

넷째, 클라우드컴퓨팅 기반의 농장관리가 상용 화되어 농가경영, 시비, 방제, 물관리, 축사관리, 작물관리, 시설의 환경관리 등에 이용되고 있지 만 문제는 경제성이다. 독일의 경우 50ha이상 경 영하는 농가에서 경제성이 있는 것으로 보고되고 있다.

끝으로, 융․복합 파일럿 연구는 [표 3]과 같이

①농업생산기반분야, ②영농정보·기술분야, ③무 인농기계, 드론분야로 구성하였으며, 분야별 세

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표 3. 융복합 파일럿 연구 구성(안)

∙농업생산기반분야 ·생산기반 단지조성 : 무인화 단지조성, 급수 및 배수시설, 도로조성

·토양수분 관측·제어 : 토양함수 관측, 급·배수 제어, 저수현황 관측

∙영농정보·기술분야

·영농지원 빅데이터 분석 : 재배작물추천, 영농기술지원, 토양수분관리기술지원

·모바일제어 앱 개발 : 포장모니터링 및 장치제어 앱, 데이터분석에 의해 개발된 모듈연계 영농지원 앱, 농기계 도로안내 앱

∙무인농기계, 드론분야 ·농기계 무인화 : 무인농기계 개발, 드론 개발, 이동차 개발

·영상분석기술 : 센서 정보와 영상 정보의 상관성 분석과 영상에 의한 필요수량 예측 기술 개발

부 연구아이템을 2개씩 제시하였다.

펜을 놓을려다 보니 불현 듯 이글을 소개하며 마무리해야 하지 않을까 생각된다.

- 뺷히사마쓰 다쓰오는 대학을 나와 회사에 취 직한 회사원이었는데 자유로움을 찾다 농업 과 만나게 되어 우여곡절 끝에 현재는 4헥타 르 규모의 히사마쓰농원을 직원 일곱명과 운 영하고 있다. 매해 50종이 넘는 제철 유기농 채소를 노지에서 재배해 전국의 음식점과 정 기 구입자들에게 직접 판매하고 있다. 도쿄 의 일류 레스토랑 주방장을 비롯한 입맛이 까다로운 고객이 좋아하는 맛있는 채소를 재 배하고 있고 그럭저럭 돈도 벌고 있다고 한 다. 그가 경험을 통해 남긴 글속에서 많은 것 을 느끼게 하는 대목이 있어 소개하고자 한 다. 그는 블로그를 만들어 경험한 사항들을 글로 올리게 되어 언론의 취재를 받기도 하 고 전문가로서 연구자나 기자 등과 이야기할 기회가 늘면서 지적받은 모순점을 나름대로 곰곰이 생각하여 재배와 경영에 반영한다.