“향후 7년간 스마트농업 R&D에 3867억원 재정 투입”

혁신벨리육성 위해 ‘(가칭)스마트농업 육성에 관한 특별법’ 제정시급

혁신벨리·축산시설현대화·노지스마트농업 등 빅데이터 플랫폼 의무화

지난달 20일 서울 목동의 대한민국예술인센터에서 개최된 디지털 스마트농장 실증 세미나 현장 모습

◆스마트농장 정부 정책방향과 지원사업

  송남근 농식품부 농산업정책과장

“R&D전담 비영리 독립법인 내년 출범예정”

정부는 향후 7년간 스마트농업 R&D 투자에 3867억원을 투입할 계획이다. 농식품부·농진청·과기정통부는 다부처협력사업으로 스마트농장 혁신기술개발사업을 추진 한다. 2021년부터 2027년까지 7년간 3867억원(국고 3333억원 민자 534억원) 규모다. 내년 1월까지 비영리 독립재단법인 형태의 사업단을 구성하고 R&D 사업공고를 통해 내년 3월에 출범하게 된다. 스마트팜 혁신벨리를 조성하고 첨단설비를 갖춘 청년보육센터를 마련해 최고 수준의 교육프로그램으로 운영할 계획이다. 이와 함께 청년창업농 수요에 충족할 수 있도록 임대형 스마트팜에는 데이터 기반의 경영, 생육, 환경서비스를 시범적으로 제공하게 된다. 데이터 기반의 실시간 온실상황서비스, 모바일진단서비스, 생육관리 및 병충해관리 의사결정시스템 지원은 2022년에 현실화될 예정이다.
혁신벨리 활성화를 뒷받침하는 중앙단위위원회 및 지방지원기관 설립도 본격화할 예정이다. 그러기 위해서는 먼저 ‘(가칭)스마트농업 육성에 관한 특별법’ 제정이 시급하다. 혁신벨리육성 종합계획수립 및 지원조직 설립근거를 마련하고 국비·지방비 지원을 비롯한 혁신벨리 부지에 대한 농업인의 수의계약·장기임대 금지 등 규제를 해소하는 특례를 마련할 계획이다. 지역에 산재한 온실을 혁신벨리로 모으는 지원사업도 함께 추진될 예정이다.
축산시설의 현대화 정책방향으로는 환경·사양관리 장비를 패키지로 지원하는 방안이 검토되고 있다. 또한 축산악취저감과 가축질병예방을 위한 지원체계를 확대할 계획이다. 축산악취저감을 위해 악취측정용 센서, 센서연계형 환기장치, 분뇨고속발효기 등에 대한 지원확대를 고려하고 있다. 이와 함께 가축질병예방을 위한 지원체계도 마련된다. 이를 위해 농장 출입차량 자동인식 및 무인방역시스템, 가축생체정보수집장치 등에 대한 지원확대를 마련하고 있다. 이러한 축산악취저감 및 가축질병예방과 관련해 ICT 장비를 지원받는 농가에 대해서는 빅데이터 플랫폼과 연계가 의무화되고 장비유지관리 및 정비편의를 위해 ICT 장비규격 표준화도 함께 추진될 예정이다. 소규모 밀집 축사의 경우 스마트 축산단지 조성계획으로 이전을 추진하고 가축질병예방을 위해 축산단지 내에 관제센터를 설치해 축사 내 ICT 장비의 원격제어가 가능해진다. 축적된 데이터를 기반으로 빅데이터 플랫폼과 연계한 맞춤형 컨설팅도 지원할 예정이다. 빅데이터를 이용한 컨설팅은 2023년 이후부터 지원한다. 2024년까지 시범단지 7~8개소를 조성해 도출된 성공모델을 전국으로 확대 추진한다는 계획이다
스마트농장 시범사업과 관련, 충북 괴산의 콩농장과 경북 안동의 사과 농장을 선정해 2022년까지 완공 예정이며, 전남 지역에 벼를 중심으로 스마트농업 시범단지를 조성해 올해부터 2023년까지 완공할 예정이다. 이와 관련 올해 기본계획을 수립하고, 시범단지의 스마트농업 수준을 단계적으로 끌어올릴 계획이다. 자율주행 무인트랙터, 농업용 드론, 농업용 로봇, 자동 포장 및 관수 등을 이용한 노지 스마트농업 발전형태(모델)을 발굴하고, 지역 특성에 맞는 사업모델을 선정해 추진할 계획이다. 국내 관련기업들의 적극적인 참여와 협업을 바탕으로 추진되는 것이 바람직하다. 생산 및 유통 데이터를 수집·분석·활용 체계를 구축해 노지농업 전과정을 데이터화하고, 빅데이터 플랫폼을 구축하는 것이 핵심이다. 이를 위해서 기존에 있는 빅데이터 플랫폼(smartkorea.net)을 단계적으로 개선해 민간접근이 가능한 클라우드 기반의 개방형 플랫폼을 구축할 계획이다. 정책지원사업과 연계해 데이터를 수집, 활용 할 수 있도록 지원하고, 스마트농장 혁신벨리, 축산시범단지, 노지시범단지와 연계하고 축적한 데이터를 표준화된 데이터 세트로 공유할 예정이다.

◆디지털 농업혁신을 위한 한국형 스마트농장 연구개발 및 현장 실증

  이현동 국립농업과학원 농업공학부 연구관

“환경제어 통해 실시간 작물의 질병진단·처방 가능해”

작물이 자랄 수 있는 환경조성을 위해 온도·습도계획은 스마트농업의 가장 필수적인 기본 요구사항이다. 농장시설의 온도·습도를 확인 후에 토양상태, 작물의 현재 상태를 판단하기 위해서는 작물 이미지를 컴퓨터가 학습해야 한다. 사진을 통해 생육정보를 저장하고 정량화해야 한다. 재배기술의 핵심 노하우는 환경에 대한 반응으로 나타나기는 작물의 생육 변화량을 아는 것이다. 작물의 생장에서도 엽면적, 줄기의 굵기 같은 변화하는 꽃과 열매의 개수, 과실의 체적과 성숙단계 등을 추론할 수 있어야 한다. 이러한 작물의 생태 현황을 기록하고 이를 바탕으로 실시간 작물의 질병을 진단하고 처방하는 시스템을 구축하는 것이 스마트 농업의 기술이다. 체계적인 정보를 토대로 작물의 다양한 질병을 인공지능을 통해 컴퓨터가 진단할 수 있게 된다. 이럴 경우 컴퓨터에는 사물인식 시스템이 구축돼 있어야 한다. 예를 들면 병반의 형태, 잎과 줄기의 색과 모양 변화를 기록하고, 열매가 변형되는 것을 감지한 다음 질병의 특징을 인공 신경망을 통해 학습할 수 있게 되는 식이다. 전용 카메라 또는 간단하게 스마트폰 카메라로 작물을 촬영한 후에 클라우드(인터넷 데이터 저장소)로 전송하면 수 초 이내에 질병의 종류와 처방을 수신해 준다. 현재 스마트농업의 기술은 흰가병 99.67%, 잎굴파리 93.83%, 정상 잎 96.79%, Mean AP 97.76%의 정확도를 자랑하고 있다.

정밀환경제어기술은 온도와 편차를 줄여 상품성을 향상시키는데 크게 기여하고 있다. 현행 도별 대표작목 스마트농장 거점농가 육성지원정책 등을 통해 지역 내 정밀환경제어기술이 도입된 스마트농장 확산이 활기를 띄고 있다. 지역별 대표적인 스마트농장 적용사례로, 충남 부여의 토마토 스마트농장은 일사·온도·습도에 따른 환기비례제어 및 양액제어기술을 통해 과실 결로 현상을 줄이고 생장의 균형유지에 활용되고 있다. 전북 남원의 딸기 스마트농장은 온도·습도에 따른 환기 및 양액을 제어하는 기술을 적용해 온실관리 80% 이상을 원격으로 제어하고, 급배액 데이터를 활용해 수량을 7.5% 향상시켰다. 경북 성주의 참외 스마트농장은 온도·토양습도에 따른 단순제어와 화재감시 기술을 적용하고, 보온덮개를 원격제어하는 기술을 통해 경영비를 절감하고 상품성을 높이고 있다. 경남 김해의 국화 스마트농장은 온도·습도에 따른 환기 및 야간 일장처리를 원격으로 확인할 수 있도록 했다. 환기와 일장처리로 70% 이상의 농장관리에 도움이 되고 있다. 경기 화성의 포도 스마트농장은 토양수분, 온도, 습도에 따른 관수, 환기, 포그 제어기술을 적용하고 있다. 관수 개시점 및 간격을 조절해 열과 발생의 7.1%를 감소시키고 포도의 착색이 개선됐다. 제주도의 감귤 스마트농장은 토양수분에 따라 관수와 온도를 조절하는 환기제어기술을 적용하고 있다. 원격제어자동관수의 편의성 향상, 개화기 적정온도를 유지해 균일한 착과로 품질을 향상시키고 있다. 강원, 홍천의 느타리버섯 스마트농장은 가습, 냉난방, 공조시설, LED제어, 알림시스템을 활용한 재해손실방지기술을 적용한 사례로, 자체 CO2 기준값을 설정하고 자동제어기술을 적용해 수량 및 품질을 향상시키고 있다.

“시설농가 98%가 영세온실사업…수익다변화 노력필요”

북방(CIS)지역서 한국형온실 경쟁력 있어…수출확대방안 강구해야

농업에너지 자립형 산업모델 위해 양방향 에너지거래사업 도입해야

이날 실증세미나는 코로나19 방역강화에 따른 거리두기에 따라 최소한의 참석인원과 일부 온라인 강연으로 진행됐다.

◆디지털 기반 한국형 스마트농장/식물공장 해외진출 사업전략과 실증사례

  김종헌 농업기술실용화재단 박사

“한국형 온실, 품질경쟁력 확보로 수출시장 호평"

북방(ICS) 지역은 열악한 기후와 재배환경의 문제로 온실 수요가 높은 지역이다. 1년 중 6개월이 동토의 땅인 러시아는 적은 일조량과 부족한 강수량으로 채소 같은 농업작물이 부족하다. 또한 러시아는 크림반도 합병 후 서방의 경제 제재로 국내 소비채소의 55% 이상 수입에 의존하고 식량 자급자족이 어려운 나라다. 상트페테르부르크 북쪽에 위치한 대도시 근교에 대형시설의 농장기업(50~100ha 규모)이 등장했다. 시베리아처럼 농업 자체가 불가능한 지역은 식물공장이 필수적인 설비다.
중앙아시아에서는 카자흐스탄이 가장 부국에 속한다. 상대적으로 높은 구매력을 보유하고 있는 카자흐스탄은 밀, 감자 이외의 식량을 수입하고 있다. 카자흐스탄의 기후는 춥고 강한 바람이 불며, 척박한 토양에 ph 8.8 이상의 작물재배에 적합하지 않은 농업용수만 있다. 노지농에 적합하지 않은 자연 조건을 가진 것이다. 계절에 따라 채소가격이 10배로 급변하는 등락폭을 보이고 있다. 북방지역은 노지농업을 하기가 열악한 지역이다. 반드시 시설농업이 필요한 곳이다. 고가의 유럽형 온실은 1ha 당 200만달러 이상이고 장기간에 걸친 대출금 상환으로 순이익이 감소하는 실정이다. 그에 비하면 한국형 온실은 1ha 당 80만달러 내외로, 터키와 중국의 20~50달러의 저가형 보다는 중간 가격에 속한다. 저가온실의 문제점은 품질이 떨어진다는 점이다. 대출금상환의 부담이 적은 한국형 온실의 성능은 유럽제품과 크게 뒤지지 않는다.
2018년 카자흐스탄 쉼켄트 박람회에서 한국형 스마트온실의 성능을 직접 시연하고 2019년 6월 스마트온실 수출계약식을 가졌다. 현재 수출계약 체결업체의 대출자격 심사 진행 중이다. 카자흐스탄과는 알마티 소재 과수원예연구소와 협약 체결하고 온실 2동을 임대해 한국형 1세대 스마트농장 시스템 설비를 구축했다. 광량, 온도, 습도, 우적, 풍향, 양액기의 설비기기를 설치하고 2세대 스마트농장 시스템, 포그시스템(Cooling Fog System), 전기난방 등을 추가 했다. 현지에서 한국형 스마트농장 설치, 성능 검증, 현지 바이어와의 수출상담회 등 전주기적 지원으로 공격적인 수출시장을 개척하고 있다.

◆잉여폐열을 활용한 IoE 기반 스마트농장 네트워크 사업추진 현황 및 전망

  임용훈 숙명여대 기계시스템학부 교수

“스마트농장 열 네트워크 사업으로 수익다변화 가능”

발전소를 가동하면서 버려지는 수증기를 전기에너지로 바꿀 수 있다. 남은 폐열을 활용해 농장에 온실을 덥히고, 인터넷을 연결해 스마트폰으로 제어할 수 있다. 이를 ‘스마트농장 열 네트워크 사업’이라고 한다. 현재 스마트농장 열 네트워크 사업이 진행되고 있는 발전소는 충남에 서부발전소다. 충남 태안군과 태안군 원북면영농조합법인, 그리고 한국과학기술연구원(KIST)이 참여해 추진하고 있다.
기후변화에 따른 농업환경 변화와 노지 재배적지가 변하고 있다. 온난화에 따른 시설원예 열수요가 오르고 있는것이다. 이를 해결하기 위해 정부는 재생에너지 중심의 에너지 정책을 시행하고 있으며, 탈원전, 탈석탄 기반의 에너지로 전환하는 추세다. 농업환경이 변하는 것은 이뿐만이 아니다. 도심화로 인한 농업인구 감소도문제다. 농촌의 고령화는 지속되고 노동력이 급감하고 전문성은 떨어져 농업생산 효율성이 저하되는 상황이다. 농업지원정책에만 의존하는 자립성 없는 농업경쟁력과 농업에너지 비용 증가에 농업환경은 질적으로 열악해졌다.
정부의 ‘2020년도 농업에너지 자립형 산업모델 기술개발사업 시행계획’을 보면, 농산업 현장에서 생산 가능한 친환경 신재생에너지를 안정적으로 생산 소비할 수 있는 시스템을 구축하기 위해서, 지열을 활용한 에너지 생산을 과제로 삼고 있다. 지열히트펌프시스템을 활용한 열에너지 생산으로 농업에너지 문제를 해결할 수 있을 것이다. 그러나 문제점도 있다. 현 온실의 지열히트펌프 보급사업의 문제점은 첫 번째로 안정적으로 열 생산이 가능한가이고, 두 번째는 농업 현장에 적용해 합리적인 소비가 가능한 모델인가, 세 번째는 고가의 지열히트시스템의 체계적 관리는 이뤄지고 있는가 하는 점이다.
국내 시설원예 시장의 98%가 중소 영세 비닐하우스다. 영세 비닐하우스를 대상으로 온실 열 그리드 모델을 보급하고, 재생에너지 융·복합 및 에너지 프로슈머형 양방향 에너지거래사업을 도입해 수익을 다변화하는 방법을 모색해야 할 때이다.

김재완 기자  eliesie@alnews.co.kr

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