저투입ㆍ고효율
지능형 로봇농장을 꿈꾸다
우리 스마트팜

스마트팜은 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 ICT기술과 로봇 등 과학기술을 온실ㆍ축사 등에 접목해 원격ㆍ자동으로 작물과 가축의 생육환경을 적정하게 유지ㆍ관리할 수 있게 하는 지능화된 시설농장을 의미한다. 스마트팜을 통해 폭우, 폭염과 같은 환경 변화 요인을 최소화해 안정적이고 지속적인 생산이 가능한 환경을 조성하는 것이다.

우리 스마트팜은 시대별로 변화되어 왔다. 1세대 스마트팜은 현재 선도농가를 중심으로 보급ㆍ확산하고 있는 스마트팜 모델이다. IT 기술을 활용해 습도, 온도 등 시설 환경정보를 모니터링하는 것이 중심이다. 농업인이 농장이 아닌 다른 장소에서도 컴퓨터나 스마트폰 등을 활용해 직접 원격 제어하는 수준의 자동화 시설이다.

2세대 스마트팜은 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 지능정보 기술을 활용하는 데이터 기반 스마트팜 모델이다. 4차 산업혁명 기술이 보다 많이 적용되어 1세대 스마트팜보다 정밀한 생육관리가 가능하다. 3세대 스마트팜은 지능정보기술과 로봇, 신재생 에너지 등 첨단기술 간 융합을 통한 완전 무인ㆍ자동화된 모델이다. 지능형 로봇농장으로 농업인이 직접 농산물을 재배하지 않아도 자동으로 농장을 운영할 수 있다.

현재 농촌진흥청은 농업인들의 노동력 감소, 작업 효율성 향상 등을 위해 다양한 자동화 시스템과 로봇을 개발ㆍ보급하고 있다. 자율주행 트랙터, 반자동 자율주행 이앙기, 지능형 로봇방제기, 로봇 제초기 등이 개발되어 농업현장에 보급되고 있다. 또한 자동 로봇착유기도 국산화하여 보급 사업을 추진하고 있다.

특히 지난해 10월에는 3세대 스마트팜 기술을 적용한 스마트 온실 방제 로봇을 개발했다. 스마트 온실 방제작업은 단순하고 반복적이며, 농약을 살포할 때 인체에 해를 끼칠 수 있어 작업자의 피로도 증가와 유해성 관련 대책 마련이 필요했다. 또한 농업인구 감소와 고령화 등에 따른 농업생산 인력 공급문제를 해결하기 위해 방제작업 무인ㆍ자동화가 시급한 상황이었다.

스마트 온실 방제 로봇은 8시간 이상 연속 운전이 가능하고, 300L 약액통을 장착해 1회 0.33ha를 방제할 수 있다. 고장이나 오작동을 줄이기 위해 고장 확률 0.1~1% 미만의 안전 무결성 수준(SIL) 2등급 제어기를 적용했다. 이와 함께 마그네틱, 근접 센서, 광학 검출기 등을 사용해 계획된 경로를 따라 자율주행이 가능하다. 특히 밀폐된 온실에서 작업자 없이 자동으로 방제할 수 있어 유해성에서도 자유로울 수 있다.

이와 함께 최근에는 과수원 내에서 정해진 경로를 따라 자율주행하며 제초 작업을 수행할 로봇을 개발했다. 과수원 제초 로봇은 고정밀 위성항법시스템(RTK-GNSS)을 이용해 최적 경로를 설정한 후 정해진 경로를 따라 자율주행하며 아래쪽에 붙은 회전 날이 잡초를 제거하는 원리로 설계됐다. 제초 작업 중 경로상에 수확 상자 등 장애물이 있으면 라이다¹⁾(LiDAR)나 영상장치로 인식해 장애물 앞 1.5m 앞에서 주행을 멈추고, 장애물 제거 시 주행을 재개한다.

또한 제초 로봇 아래 부착된 제초기 외에도 제초 작업기를 추가로 장착해 나무와 나무 사이 잡초도 제거할 수 있게 했다. 과수원 제초 로봇은 산업재산권 출원이 완료되었으며 상용화를 위해 관련 업체 기술이전도 진행되었다. 2024년엔 현장 실증을 거쳐 작업 성능과 주행 특성 관련 기술 안전성을 확보한 후 현장에 보급ㆍ확산할 계획이다.

농촌진흥청은 스마트팜을 농업현장에 맞게 적용ㆍ운영할 수 있도록 농가 역량 향상을 위한 ‘농업연구ㆍ개발(R&D) 데이터 플랫폼’ 구축을 추진하고 있다. 올해부터 3년 동안 단계적으로 추진되며, 올해 1단계에서는 농촌진흥청 모든 연구자가 데이터 플랫폼에서 표준과 품질 수준이 적용된 고품질 데이터를 활용해 연구를 수행할 수 있도록 했다.

2024년 2단계에서는 데이터 플랫폼을 도 농업기술원과 농업기술센터로 확산해 센터별로 설치돼 있는 농업인 교육용 시험장에서 활용토록 할 계획이다. 스마트팜 농가 데이터 수집 이후에는 이를 활용한 원격 전문 상담을 지원한다.

2025년 3단계에서는 일반인들이 활용할 수 있도록 수집한 데이터를 개방한다. 또한 유관 기관과 농업 분야 민간 거래소를 연계하고 농촌진흥청의 토양ㆍ기상ㆍ유전자원 등 16종 핵심 데이터를 제공하는 통합플랫폼 서비스를 열 계획이다.

이와 함께 지난 2018년부터 전국 시군 농업기술센터에 조성한 ‘스마트농업 테스트베드 교육장’을 현재 119개소에서 오는 2027년까지 총 150개소로 확대할 계획이다. 스마트농업 테스트베드 교육장은 스마트농업인 육성과 스마트팜 보급ㆍ확산을 위한 거점 역할을 하고 있으며, 각종 감지기, 영상기기, 수경 재배시설, 자동화 장치 등을 갖춘 실증연구 온실과 관제 시설, 기자재 체험장 등이 조성돼 있다. 또한 스마트팜을 도입했거나 관심 있는 농업인을 대상으로 스마트팜 시설 운영, 감지기 측정ㆍ제어, 배지ㆍ양액 관리, 작물 생육 자료 수집ㆍ활용 등을 체계적으로 교육하고 전문 상담을 제공하고 있다.

아울러 오는 2028년까지 스마트농업을 이끌어갈 ‘스마트강소농’ 8만 명을 육성한다. 스마트강소농은 스마트팜 운영 이해, 데이터 수집ㆍ분석, 인공지능(AI) 기술 농업적 활용 등 농가별 특성에 맞는 스마트, 디지털 농업 역량을 키워 실천하는 농업경영체다. 우선 올해 33개 시군에서 시범적으로 스마트강소농을 육성하고 있다.

이처럼 기후변화, 식량안보 위기, 농촌소멸, 농업인 고령화 등을 해결할 수 있는 방안은 효율성 향상과 노동력 감소 등 효과를 내는 스마트팜 개발ㆍ확산이다. 스마트팜 기술 개발, 데이터 구축과 더불어 농업인들의 스마트 농업 기술 활용 역량 향상으로 우리 농업ㆍ농촌의 미래가 더욱 밝아질 것으로 기대된다.