[특별기고] 4차 산업혁명 이끌 농업기계화 희망과 과제

4차 산업혁명시대를 맞아 농업 전분야로 스마트팜 및 첨단농업기술의 접목이 이뤄지고 있다. 그러나 우리 농업기계 기술역량은 글로벌시장의 기술수준과는 상당한 기술격차를 보이고 있다. 2020년 새해를 맞이해 4차 산업혁명과 연계한 우리 농업기계화의 현황을 점검해보고, 글로벌 경쟁력을 통해 수출효자산업으로 거듭나기 위해 무엇이 필요한지 정선옥 충남대 교수를 통해 4차 산업혁명을 이끌 우리 농업기계화의 희망과 과제를 살펴본다.

“융복합개발 정부출연기관 설립필요”

내수시장 사수·국제시장 공략 투트랙전략 위한 종합연구필요

밭작물 생산기계화·노지시설로봇화·ICT스마트팜 기술개발해야

◆ 4차 산업혁명시대의 농업기계 모습

2016년 스위스 다보스포럼에서 4차 산업혁명이 다뤄진 후, 어쩌면 그 이전부터, 거의 모든 사람들이 4차 산업혁명을 이야기하며, 향후 수십년간 달려가야 할 방향이라는 것에 이의가 없는 듯하다. 이전의 산업혁명은 미국·유럽 등 다른 나라에서 선도했다면, 4차 산업혁명은 우리나라가 그 주인공이 될 것이라는 희망, 기대, 믿음이 개인적으로 가득하다.

4차 산업혁명은 인간과 기계의 잠재력을 획기적으로 향상시키는 초연결 ‘사이버-물리시스템’으로 일컬어지며, 새로운 기술의 신속한 적용능력이 국가와 산업의 흥망성쇠를 좌우하는 시대다. 4차 산업혁명의 키워드 또는 유망기술로 로봇, 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등이 인식되고 있다. 4차 산업혁명시대의 농업기계는 어떤 모습일까?

인터넷에서 검색해보면 어렵지 않게 그 모습을 찾아볼 수 있다. 농업 또는 농업기계의 방향은 정밀농업, 스마트농업, 커넥티드농업 등으로 정해져 있는 듯하다. 이러한 개념들은 서로 교집합이 상당히 존재하는 부분이 있으며, 서로 구분하기가 어렵거나, 서로 같은 것을 다르게 이야기 하거나, 서로 다른 것을 같게 이야기하기도 한다. 전기·전자·통신·인공지능 등 다양한 주변기술의 융복합이 강조되고 있으며, 개인적으로는 개념상 지능형 정밀농업과 무인화 커넥티드농업으로 구분하고자 한다.

지능형 정밀농업과 커넥티드농업은 노지 및 시설농업에 모두 적용되는 개념이다. 과거에는 많은 사람들이 정밀농업은 노지의 농업기계, 스마트농업은 시설원예나 시설축산을 위한 시설물 및 기자재로 서로 구분해 인식했으나, 최근에는 이러한 경계가 모호하게 되고 있다.

지능형 정밀농업은 기존의 스마트농업과 정밀농업을 융합한 것이며, 농경지와 작물생육의 공간변이를 관리하는 농법으로 정의하고자 한다. 과거 농작업은 이로 인해 농경지나 작물생육 특성의 필지별 또는 필지내 위치별 변이(variability)를 고려하지 않고, 보다 크고 빠른 기계로 넓은 면적을 균일하게 작업하는 목표에 집중했으며, 이로 인해 종자·비료·농약 등 농자재의 과다투입과 환경오염의 문제점이 있었다.

토양 및 작물생육 특성측정이 가능한 센서들의 개발과 농자재투입을 농업기계 주행속도와 별도로 실시간 제어할 수 있는 구동기(actuator)들의 기술이 성숙함에 따라, 농경지 위치별 변이관리 또는 변량농자재 투입이 가능해지고 있다.

커텍티드농업은 기계-기계 또는 기계-인간의 초연결을 강조하는 개념이며, 무인화 및 자동화의 개념을 포함하고 있다. 농업기계의 대형화보다는 여러 대의 농업기계가 서로 연결돼 협동작업이 가능하고, 농작업 및 농자재 현황이 실시간으로 수집 및 관리되며, 사용자는 농장의 전반적인 농작업상황을 모니터링 및 관리할 수 있다. 지능형 정밀농업과 커넥티드농업은 개별농작업뿐 아니라, 농업생산 전주기 정보의 통합 및 시스템화를 가능하게 한다. 효율적인 농작업, 농자재 관리, 생산량 예측 등의 다양한 획기적인 이득을 추구한다.

◆국내외 산업 및 기술개발현황

1970년~1980년대를 경험한 국민들은 식량안보의 중요성을 피부로 기억하고 있으리라 믿는다. 모든 인류는 매일 먹어야 한다. 세계인구는 지속적으로 증가해 2019년 말 현재 약 78억 명이고, 2050년에는 100억을 넘을 것으로 예상되고 있으나, 농경지는 그만큼 증가하기 어려워 품종, 생산기술, 수확후 처리 및 가공 등 농업생산성 향상을 위한 획기적인 기술이 필요하다.

불행하게도 전 세계인구의 50% 이상은 일상적인 굶주림, 25% 정도는 생명의 위협 수준의 굶주림을 겪고 있다. 우리나라는 쌀을 제외하고 식량 자급률이 5%이하이며, 세계 5위권의 곡물수입국이다. 전체 인구대비 농업인구 비율은 2020년 5% 이하이며, 2030년에는 4% 이하로 줄어들 것으로 전망되고, 이 중에서 65세 이상의 고령 농업인이 50%를 차지하고 있다. 농업인구 비율과 ha당 농업인구 수는 적은 순으로 미국, 독일, 이탈리아, 일본에 이어 5위권으로 열약하다. 이는 농업생산기술, 특히 기계기술의 획기적인 도약을 절실하게 요구하고 있다.

게다가 농업기계 선진국과 후발국의 기술진보가 빠르게 진행되고 있어 우리나라 농업기계 기술의 국제경쟁력 확보가 만만치 않은 현실이다.

농업기계 세계시장 규모는 2015년 1630억 달러로, 2004년 이후 20년간 연평균 약 8%씩 성장하는 유망성장산업으로 인정되고 있으며, 2014년 이후로는 그 성장률이 약 20%로 매우 높을 것으로 예측되고 있다. 아시아, 아프리카 등 지역에서 농업기계 수요가 급증하는 것이 원인으로 평가된다. 첨단기술 분야의 시장성장은 더욱 괄목할만하다. 미국 정밀농업기계 및 기자재시장의 경우 연간 17% 정도 성장해 2022년에 64억달러 이상이 될 것으로 전망되고 있다.

인공지능분야의 세계시장 또한 2017년부터 2023년까지 연 50% 수준의 급성장이 전망되고 있다. 국내 농업기계시장은 3~4조원 수준으로 연간 7~9% 정도의 성장을 보이고 있으며, 수출 또한 급격하게 증가하고 있다. 국내 스마트농업의 시장규모는 2012년 2조4295억원에서 연평균 14.5%씩 성장해 2015년 3조6051억원, 2016년에는 4조1699억원으로 규모가 증가할 것으로 예상되며, 2020년에는 7조1672억원 규모가 될 전망이다. 국내 인공지능 관련 시장은 최근 연간 20% 수준의 급성장으로 평가되고 있다. 국내외 시장의 추세를 종합적으로 살펴볼 때, 농업기계, 특히 정밀농업, 스마트농업, 인공지능 관련 기술분야의 시장확대가 뚜렷하다.

미국에서는 John Deere, AGCO 등 글로벌기업들이 토털솔루션을 제공하고 있고, GPS가이던스 자동조향 등 기술이 농가에 활발히 활용되고 있다. 현장적용 수준은 2018년에는 전체농업 재배면적의 71%까지 확대될 것으로 전망됐다. 유럽은 각 국가별 특성에 맞게 축산, 원예, 수산분야로 확대되고 있으며, 최근에 ‘ICT-Agri’ 및 ‘Samrt Agri-Food’ 프로젝트를 추진해 농업생산의 스마트화를 추구하고 있다. 일본은 농업기계와 ICT기술이 연동된 영농서비스지원시스템이 활발히 보급되고 있으며 Kubota의 KSAS시스템은 약 900여대가 보급됐다. 또한 Kubota회사는 2018년 자동조향시스템 탑재농기계가 제품화됐고, 2020년까지 농지 모양입력시 논밭에 따라 기계가 자동으로 경작하는 원격조작 농업기계를 상용화할 계획이다.

◆2020년 주요 이슈와 과제

최근의 농업 및 농업기계분야의 주요 이슈를 종합적으로 살펴 볼 때, 밭농업기계화 향상, 노지 및 시설 스마트농업 확산, 무인자동화기술 실용화 및 보급 등 3가지 영역으로 요약할 수 있을 것이다. 이러한 방향의 목적은 식량안보, 부족한 농가노동력 대체 및 농작업 편이성 향상이다. 쌀소비량 감소와 식량자급률 향상을 위해 밭농업기계화율 향상을 추진하고 있다. 정부는 2014년 56%인 밭작물 기계화율을 2022년 75% 수준으로 향상하고자 한다. 주된 밭작물 10개 품목을 정해 장단기 임대사업장, 주산단지 공동체 등을 대상으로 밭작물 농업기계를 집중적으로 보급하고 있다.

아직까지 대부분 인력에 의존하는 파종·이식 및 수확작업의 기계화를 중점적으로 추진한다. 밭농업기계화율 향상과 더불어 관련 농업기계들이 국제무대에서 기술경쟁력을 확보하기 위해 첨단화가 필수적이다. 2010년 중반부터 개별농가를 대상으로 한 스마트팜 보급사업이 추진돼 시설원예 및 시설축산장비가 보급되고 있다. 올해 2020년에는 전국 4곳의 대단위 스마트팜 혁신밸리가 착공된다. 과수원 및 밭농업의 수분관리를 중심으로 노지 스마트팜 사업 또한 활발하게 추진중이다. 마지막으로 무인자동화기술의 실용화 및 보급 또한 매우 시급한 이슈이다.

우리나라와 영농규모와 조건이 유사한 일본에서 장기적인 연구개발의 결과로 무인농업기계를 출시해 국내시장을 더욱 위협하고 있다. 올해에는 농기계 종합형업체에서 자율주행트랙터 및 이앙기의 출시가 기대되고 있다. 기술적인 격차가 있는 외국산 기종과 경쟁하기 위해서는 국내 농업여건에 보다 적합하고, 국내사용자에게 뛰어난 편이성을 제공해야 한다. 현장의 평가와 보완이 절실하다. 시설농업을 위한 스마트팜 혁신밸리와 유사한 노지용 농작업기계를 위한 무인농업기계 시범단지사업이 시급하다고 사료된다.

◆결론

우리나라 농업기계 분야는 국내시장 사수와 국제시장 공략이라는 과제를 안고 있다. 기술선진국의 지능형 정밀농업, 커넥티드농업은 단기간에 이룩한 성과가 아니며, 개별 산업체의 상품이 아님을 명심해야 한다. 과거부터 30년 이상의 끊임없는 연구개발과 현장적용의 결과이며, 산학관연의 협업의 결과다. 이제 농업기계는 기계기술뿐 아니라 다양한 주변기술을 융복합해야 한다.

기술개발, 현장적용 및 보완, 검정 및 보급, 인력양성 등을 위한 콘트롤타워가 굳건히 서야 할 것이다. 융복합 종합연구개발을 위한 디지털농업과학원(가칭)같은 국가 또는 정부출연기관의 설립도 추진해야 할 것이다. 인력의 안정적인 양성과 공급을 위해 교육사업, 자격증 및 취업의무화, 산업현장 인력의 교육도 결코 소홀히 할 수 없는 영역이다. 경자년 새해에는 농업기계 분야의 심도깊은 토론과 추진과제 개발로, 향후 10년을 준비하는 시간이 되기를 바란다.

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