농촌진흥청(청장 이승돈)이 수경재배 토마토 스마트팜의 재배 환경을 실시간으로 인식해 양액 공급량을 자동 조절하고, 인공지능 기술로 최적의 재배 환경 의사결정을 지원하는 지능형 양액 공급기를 개발했다.

지능형 양액 공급기는 다양한 작물에 공통으로 사용, 특정 작물과 환경 맞춤형 양액 공급이 어렵던 기존 양액 공급기의 한계를 개선해 개발했다. 또한, 세밀한 양액 제어가 어렵고 온실 운영에 필요한 다른 제어기와 연동이 힘들었던 단점을 보완했다.

2024년 개발된 지능형 양액 공급기는 정밀 양액 측정 감지기(센서), 인공지능 기반 지능형 양액 공급 최적화 알고리즘, 국가통신표준 기술을 적용해 양액 공급량을 정밀하게 제어하고 다른 환경 제어 장치와 연동된다.

정밀 양액 측정 감지기는 전기전도도(EC) 측정 오차 0.07dS/m에 유지보수 주기를 3개월로 설정해 장기간에도 안정적으로 운영할 수 있도록 했다.

양액 공급 최적화 알고리즘은 토마토 지상부와 지하부 환경 데이터를 실시간으로 학습하고 인공지능 엘에스티엠(LSTM, 시계열 데이터의 시간적 패턴과 장기 의존성을 학습해 미래를 예측하는 인공지능) 모형으로 토마토 증발산량 모형과 배액량에 따른 최적 양액 공급량, 시기를 예측해 사용자가 의사결정을 할 수 있도록 지원한다.

아울러 표준화된 통신 규약을 활용해 신뢰성 높은 데이터 송수신과 제어가 가능해 현장 적용에 적합하다. 기존 양액 공급기는 작물 생육 상태를 사람이 판단해 양액 공급을 조절하는 방식이었다. 지능형 양액 공급기는 인공지능이 작물 재배 환경을 실시간으로 학습하고 예측한 뒤 양액을 공급하는 방식이라는 점이 다르다.

농진청은 이번에 개발한 양액 공급기와 관련해 3건의 특허 등록을 완료했으며, 이달 18일 전북특별자치도 완주 오색오감스마트팜 농가에서 기술 연시회를 열고 현장 의견을 수렴한다.

3건의 특허는 양액의 전기전도도를 센싱하기 위한 전기전도도 센서 및 이를 포함하는 양액 공급 모듈(10-2425294), 인공지능 기반 양액 공급 제어 장치, 이를 포함하는 양액 공급 제어 시스템 및 양액 공급 제어 방법(10-2479880), 온실 근권부 측정장치와 연계한 작물 생육 진단 장치(10-2851895) 등이다.

이후 현장 의견을 반영해 양액 공급기를 개선한 후 시범 적용하고, 다양한 작물과 재배 환경에 맞는 맞춤형 적용 기술을 개발해 농가 현장 보급을 확대할 계획이다.

이시영 농진청 스마트팜개발과 과장은 “재배작물의 환경에 맞는 양액 공급 알고리즘을 고도화한 후 현장 실용화를 추진할 것”이라며 “농업 현장에 바로 적용할 수 있는 인공지능 관련 기술 개발과 디지털 농업기술 도입에 적극 나서겠다”고 말했다.