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포커스

‘한국형 스마트팜 기술’로 농업한류 날개 편다

 

빅데이터를 활용한 스마트팜 정밀농업 기술의 개발·보급이 농업의 주요과제가 되고 있다.


스마트팜 정밀농업은 ‘빅데이터의 수집·구축 강화’와 ‘최적의 재배환경을 관리할 수 있는 인공지능(AI) 모델 개발’, ‘클라우드 플랫폼을 통해 농업인에게 전달하는 AI 서비스’를 통해 구현될 수 있다.


농촌진흥청(청장 허태웅)은 데이터 기반의 고효율 디지털 농업으로 가기 위한 방안으로 ‘한국형 스마트온실 모델 개발과 국가표준 제정’에 주력하고 있다.


스마트팜은 자동화 설비와 정보통신기술을 활용해 시간과 공간의 제약 없이 생육환경을 최적상태로 관리하는 편리하고 효율적인 농업 형태이다.


‘한국형 스마트팜’은 외국의 선진 기술을 그대로 수입·적용하거나 단순 모방하지 않고 우리 농업의 조건과 현실에 맞게 최적화된 기술을 개발해 농업선진국과 경쟁할 수 있는 독자적인 농업 생산기술을 확보하는 것이다. 


한국형 스마트팜의 보급 확산은 국내 농가의 생산성과 소득향상뿐만 아니라 농업 생산기술과 시스템을 수출해 우리 농업과 농업기술의 국제경쟁력을 높이는 데에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

 

ICT기기 표준화…농업 디지털화 기반구축

농업의 디지털화를 위한 기반기술에서 중요한 요소로 꼽히는 것이 표준화, 센서 및 제어기 등 ICT 기기의 규격을 통일해 산업화를 촉진하는 것이다.


농진청은 보급되고 있는 ICT 기기들이 업체마다 제품의 규격이 달라 서로 호환되지 않으므로 스마트팜 농가의 통합관리 및 유지보수를 어렵게 하고 있다는 점을 개선하기 위해 스마트팜 ICT 기기의 표준화 확대에 나서고 있다.


김현종 농진청 국립농업과학원 농업공학부 연구관은 “외국 제품에 비해 값싼 국산 제품의 개발 보급도 중요하지만 그보다 먼저 국내에 유통되는 제품들의 규격을 통일해 산업화의 기반을 조성하는 것이 선행되어야 한다”고 밝혔다.


이에 시설원예에 적용되는 각종 센서 및 제어기의 형식과 통신방식 등을 하나의 공동규격으로 통일하는 표준화 작업이 추진되고 있다.


농진청은 천창, 측창, 보온덮개, 차광막, 환풍기, 유동팬, 관수 모터, 관수 밸브, 냉난방기 등 구동기 9종과 온도, 습도, CO2, 일사, 풍향, 풍속, 감우, 광양자, 토양함수율, 토양수분장력, EC, pH, 지온 등 센서 13종에 대해 스마트온실 ICT 핵심부품 국가표준 제정을 해나가고 있다.


표준화는 생산업체 등 이해관계 당사자들의 의견을 종합적으로 수렴해 공동규격(안)을 확정하는 단체 협의 방식으로 추진하고 있다. 양액기와 영상장치 등에 대한 표준화를 추진했으며 지속적으로 표준화가 필요한 기기들로 확대하고 있다.


이러한 표준화를 통해서 얻을 수 있는 이점으로 유지보수의 편리함과 보급 가격의 인하, 호환성 개선에 의한 통합관리의 편리함 등을 들 수 있다.

 

효율적 개발과 신속 보급 위해 3단계 구분
한국형 스마트팜은 효율적 기술개발과 신속 보급을 위해 적용기술을 3단계로 구분해 개발을 추진하고 있다.
1단계는 원격 모니터링과 제어로 편의성 향상에 주안점을 두고 있다.


1단계 스마트팜은 원격 관리에 의한 농가의 편의성 향상을 목적으로 개발된 자동화 및 ICT 기술들을 시설 수준에 맞춰 기본형과 선택형으로 구분하여 모델을 제시함으로써 농가의 필요에 따라 조건에 맞는 모델을 적용할 수 있도록 한 것이다.


단동·연동 비닐온실에 대해 시설유형별 ICT 적용요소를 고려해 농가 보급을 위한 확산 모델 4종을 개발했다.
2015년 시설원예 농가에 적용 가능한 1단계 모델로 기본형 및 선택형 3종을 설정했으며, 원예특작분야 7품목과 축산분야 2품목에 대해 현장실증연구와 시범사업을 추진했다. 이어 시범사업의 설치 및 실증 농가의 조건 등을 고려한 품목별 보급형 모델을 설정했고 품목별 1단계 모델의 적용과 실증과정을 거쳐 정리된 품목별 스마트팜 운영 매뉴얼을 개발해 보급하고 있다.


1단계 모델은 ‘원격제어와 원격감시’를 기본구성으로 하여 ‘관수제어’와 ‘위험경보’를 선택할 수 있었다. 이어서 개발된 2단계 모델은 ‘지상부 복합 환경제어’와 ‘클라우드 서비스’를 기본구성으로 해 ‘지하부 환경제어’를 선택할 수 있다.


이처럼 스마트팜 2단계는 지능형 정밀생육관리로 생산성 향상에 초점을 맞췄다.


2단계 스마트팜은 식물의 생육 시기별 환경요인(온도, 광, CO2 농도) 변화에 따른 생장을 예측하고, 최종적으로 수확시기와 수확량을 예측함으로써 시기별 최적 환경관리와 양분·수분 관리를 정밀하게 할 수 있는 생육 모델을 기반으로 생산성을 향상하는 것을 목적으로 한다.


2단계 모델은 2018년 토마토에 대한 스마트팜 모델을 개발하고, 기술개발 적용 품목과 현장 보급을 확대해 나가고 있다.


또한 2단계 스마트팜은 지금까지 재배자의 경험과 지식에 의존하던 생산관리 의사결정 방식에서 더 나아가 기계학습으로 관련 전문지식과 선도농가의 경험을 학습한 인공지능의 도움을 받아 농장에 최적화된 생산·관리 의사결정을 할 수 있으므로 정밀한 생육관리는 물론 품질과 생산량을 크게 향상시킬 수 있도록 구성됐다.


3단계는 에너지 최적화 및 로봇 자동화 등 스마트팜 통합시스템을 통해 한국형 스마트팜(K-Farm) 기술 수출을 염두에 두고 개발되고 있다. 


한국형 스마트팜을 기술적으로 완성하는 단계인 3단계는 1단계의 편의성 향상과 2단계의 생산성 향상 기술의 토대 위에 에너지 시스템의 최적화와 로봇 등을 활용한 무인자동화시스템을 적용해 스마트팜 전 과정의 통합제어 및 생산관리가 가능한 단계이다.

 


김현종 연구관은 한국형 스마트팜에 대해 “국내 스마트팜 농가의 규모화와 생력화를 통한 생산비 절감으로 경쟁력을 향상시킬 뿐만 아니라 지능형 생육관리모델이 탑재된 비닐하우스 중심의 저비용 고성능 한국형 스마트팜을 수출한다는데 목표를 두고 있다”고 밝혔다.


한국형 스마트팜(K-Farm) 기술의 수출은 우리나라가 농업 선진국 및 농업 수출국으로서 세계시장에서 지위를 확보하는데 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.