농림축산식품부는 스마트농업 확산을 통한 농업혁신 방안에서 ‘품목별 스마트농업 도입 확산’을 3대 추진 전략의 하나로 제시했다. ‘스마트농업 혁신 민간 주체’의 기술역량 강화를 기반으로 품목별 스마트농업을 확산해 나간다는 계획이다. 

우리나라는 선진국과 달리 곡물 자동화는 초기 실증단계이며, 정부 스마트농업 지원은 시설원예(온실)와 축산 위주로 추진돼 오면서 품목별 다양한 문제를 안고 있다. 

온실은 환경센서·제어 기술 도입은 높으나, 데이터 분석을 통해 양분 투입을 최적화 해 정밀농업에 활용한 사례는 제한적이다. 온실분야 스마트농업 보급은 양액기, 자동개폐기 등 시설에 집중(약 80%)돼 왔다. 

곡물 분야를 보면 중소규모 경작지가 대부분인 이유로 대규모 경작지의 데이터 수집, 통합관리 스마트기술(수확률·토양 매핑, 가변속도기술, 원격측정, 가변살포기술 등)의 보급은 아직 초기단계이다. 한편 GPS이앙기는 최근 보급이 확대(전국 1000대 추산)되는 추세이며, 자율주행 트랙터와 콤바인은 농가실증 단계에서 상용화로 들어서는 길목에 있는 것으로 보인다. 

축산은 생산성 증대와 노동력 절감을 목표로 도입농가당 평균 1억1000만원을 투자했으나, 정밀 모니터링이나 자동화 정도는 낮은 편이라는 분석이다. 

국내 스마트농업 도입에 긍정적인 촉진 요인은 정부의 기술개발·정책자금 지원과 앞으로의 규모화 가능성(곡물·축산) 그리고 높은 기계화율(2020년 쌀 99%, 밭 62%) 등이 꼽힌다. 농림축산식품부와 과학기술정보통신부, 농촌진흥청은 합동 스마트팜 혁신기술 개발 추진(2021년~2027년)에 약 3867억원을 투입할 예정이다.

 
농림수산식품교육문화정보원의 ‘2021년 스마트팜 현황조사’에 따르면 다수의 제약 요인도 지적됐다. 조사된 제약 요인은 높은 비용, 소규모 다품목 재배, 기술과 장비에 대한 농업인의 낮은 이해도(고령화), 설치 업체와의 의사소통 장애, 불투명한 장비 가격정보, 장비의 잦은 고장, 기존 보유시설과 낮은 호환성, 인터넷·수도·전기 등 추가 기반 구축의 어려움 등이다. 

첨단온실 조성지역을 ‘스마트농업육성지구’로 지정

정부는 온실, 노지(곡물·과수·채소), 축산 품목별 어려움 해결과 도입 확산을 스마트농업 3대 추진전략의 하나로 내세웠다. 

먼저 기존 온실을 스마트온실 전문 단지로 전환한다. 딸기, 참외, 화훼 등 주산지의 기존 온실이 스마트온실로 전환될 수 있도록 지역단위 스마트온실 신규 전환을 추진해 나간다. 

이는 명확한 스마트온실 전문단지 전환 추진 방안 아래 실행돼야 할 것으로 보인다. 일례로 ‘일정 면적 이상(예, 200ha) 동일 작물 재배 온실 지역 대상 추진(읍·면 이상)’ 등의 조건이 필요하다는 것이다. 

영세농가의 현장문제를 개선할 수 있는 보편적 기술(Low End) 기반 하드웨어·소프트웨어를 기본으로 제공한다는 방안과 함께 필요시 농가별 추가(자부담) 설치도 고려하고 있다. 

온실 신축보다는 기존 온실 구조에 스마트온실용 내부 디지털 장비 설치 및 서비스 제공 방식의 추진이 될 것으로 보인다. 해당 품목의 스마트농업 기술 전문기업이 참여해 실효성을 제고한다. 스마트온실 단지 내 데이터 수집·공유 및 서비스 개발 방안도 세우고 있다. 

품목별 스마트온실 설계 가이드라인의 필요성도 제기됐다. 스마트농업 기술·장비의 확산 및 효율성 향상을 위해 작물별 온실 자재 단가 인벤토리 구축과 표준설계 가이드를 마련한다는 계획이다. 

첨단온실 조성지역을 ‘스마트농업육성지구’로 지정한다는 방안도 제시됐다. 스마트팜 혁신밸리, 지역특화 임대팜 등 인근으로 스마트온실이 확산될 수 있도록 ‘스마트농업육성지구’를 지정한다는 것이다. 스마트온실의 조성·임대·창업 등에 필요한 장비 보급과 컨설팅 지원, 규제완화 등을 동반 추진한다. 또한 육성지구는 단계적으로 비온실 분야(곡물, 과수, 채소 등)까지 확대해 나간다.

 
노지 스마트농업이 주류인 선진국과 달리 소규모 다품목 영농 위주인 우리나라 노지작물(곡물·과수·채소) 재배의 스마트화는 아직 초기단계이다. 이에 정부는 2027년까지 주요 곡물재배 자동화를 목표로 무인·자동화 시범단지를 조성하고 자율주행 농기계와 농업용 드론·로봇 등의 상용화를 지원한다. 

노지(곡물·과수·채소)는 무인·자동화 시범단지 조성 후 단계적으로 도입을 확대해 간다는 계획을 세웠다. 전남 나주에 50ha 규모의 무인 재배단지를 올해 완공 목표로 조성 중이며, 벼작물(65%)과 밭작물(35%, 양파·마늘·콩)의 무인 자동화 농업생산모델도 구축할 예정이다. 

자율주행 이앙기·트랙터·콤바인, 농업용 드론·로봇 등 첨단 농기계를 도입하고, 자동 관·배수 시스템 구축 등으로 재배과정의 자동화를 추진한다. 

주산지·품목별 보급형 스마트농업 시범단지 조성도 박차를 가할 예정이다. 새로운 장비·기술의 단계적 도입 확대를 위한 시범단지를 조성(~2025년, 5개소)하고 단지당 면적도 확대(50ha이상 → 70ha이상)해 나간다. 현재 충북 괴산과 경북 안동에 2개소가 조성됐으며 신규 3개소를 더 만든다.  

또한 자동 관수·관비 시스템, 방제 드론, 환경 센서, 통합제어시스템 등 즉시 보급 가능한 분야의 기술을 적용해 농작업 자동화를 확산한다. 품목·분야별 전문기업이 주도하는 사업기획·집행으로 실용화 가능 기술의 실증(테스트베드 마련)과 확산의 계기도 마련한다. 

자율주행 농기계를 확산하기 위해 농기계 임대사업소의 역할도 강조됐다. 농기계 임대사업소가 농작업대행 등을 통해 자율주행 농기계 확산 거점이 되도록 한다는 것이다. 

농기계 임대사업소에 AI 농기계 기술의 상용화 단계에 맞춰 자율주행 농기계(이앙기 등 우선추진)의 보급을 확대한다. 트랙터 등에 부착되는 자동화된 작업기 보급도 병행 추진한다는 계획이다.

 
이와 함께 농기계 운전자와 농가를 연결하는 플랫폼 서비스를 가능한 장비부터 시범 적용해 나간다. 중장기적으로는 노동력 부족에 대응해 AI에 기반한 농작업 대행사업으로 발전시켜 나간다는 큰 그림을 그리고 있다.

빈발하는 가뭄 등에 대비한 밭작물 물관리 스마트기술 보급에도 나선다. 가뭄 등에 취약한 밭작물 특성을 고려해 생산성과 효율성이 높은 ‘지중점적 자동관개 시스템’의 보급을 확대하고자 한다. 매설된 점적관으로 적정량의 물을 적기에 공급(토양수분 등 측정)하는 지중점적 관개 시스템은 설치비용(2900만원/ha)은 스프링클러(1700만원/ha)보다 70% 높지만, 용수절감(22%)과 수량증대 효과가 뛰어나다. 

지중점적 자동관개 시스템 보급해 농가소득 25% 향상

농촌진흥청이 2019년부터 2021년까지 시범사업을 통해 지중점적 자동관개 시스템을 136농가 111ha에 보급해 작물 수량 12% 증대, 농가소득 50% 향상을 나타낸 바 있다.

  
또한 품목별 관수 표준을 개발하고, 원격 관수관리 지원서비스를 개발·보급한다는 계획이다. 품목별 특성 및 지역별 강우량, 토양수분 변화량, 관수 필요량 등의 데이터를 분석해 관수 양·시기·방법 등에 대한 표준모델을 개발해 관개효율성을 증대시킨다. 지온·지습, 외부기상 데이터를 기반으로 토양 실시간 모니터링을 통해 관수 설비의 원격제어도 가능토록 한다. 

일례로 미국 스마트농기업인 WaterBit은 미국 최대 무선통신회사인 AT&T와 제휴해 와인포도, 견과류, 베리류 재배 농가에 안정적인 무선통신연결망을 보급했다. WaterBit 솔루션은 태양전지로 구동되는 소형센서와 1.5마일 반경을 서비스하는 중앙네트워크허브로 구성돼 저렴한 비용으로 생산성 향상에 기여했다. 보안성이 확보된 통신망은 자동관개 시스템과 연결돼 밭에서 센서로 수집된 토양습도 데이터를 클라우드에 안전하게 전송하고 15분마다 업데이트 되며, 농업인은 모바일 앱을 이용해 시스템에 접속하고 관개제어가 가능한 방식이다. 

아울러 자율주행농기계 등의 적용에 적합한 생산기반 정비도 이뤄져야 할 것이다. 자율주행농기계, 자동점적관수 등 스마트농업 장비·기술 활용에 적합한 농법, 농지형태 등 개선 방안 연구를 진행한다는 계획이다. 

축산에서는 농가의 노동력 절감과 질병관리, 악취저감과 같은 문제해결을 위해 사물인터넷(IoT)이 수집한 데이터 분석이 가능한 스마트축산 장비의 지원을 확대한다. 또한 축산환경 개선을 위해 악취측정·저감 및 질병관리 설비를 보급하고, 기술활용 역량 제고를 위한 악취저감 컨설팅을 제공해 스마트축산 도입률을 끌어올릴 계획이다. 

컨설팅 농가에서 수집된 데이터를 연구기관이나 민간에 공유해 가축질병예방 등에 활용하는 방안도 검토하고 있다. 축산 스마트팜은 시간·장소와 관계없이 농장 제어가 가능해져 노동력이 절약되고, 절약한 노동시간을 사양관리·개량에 집중하는 방안으로 제시되고 있다. 

한편 시설이 노후하고 주거지에 인접한 축사는 사료자동화 및 환경제어 장비 등이 설치된 현대화된 스마트축산 단지로 이전을 지원한다. 축사는 이전부지에 현대화하여 신축하고, 환경·사양관리 자동화 및 데이터 수집·저장이 가능한 스마트축사 장비를 필수로 설치한다. 

단지 내 관제시설에서 데이터기반 사양·악취 정밀관리를 강화하고, 가축분뇨는 바이오차(Biochar)·고체연료화 등 환경친화적 처리를 기본으로 한다. 스마트축산 시범단지 운영 성과를 평가해 전국 확대 방안의 수립을 검토하고 있다. 

민관협력을 통해 기업이 보유한 ICT·IoT 기반 스마트제어 기술을 적용한 최적 사양관리로 저투입·고생산성 사육을 확대한다는 방안이다.