김현환 농촌진흥청 농업공학부 연구관

시설원예 4000㏊, 축산농가 730호에 보급예정…매년 확대방침

우리 기술력, 선진국 80% 수준…기술격차 줄일 정책지원 필요

1세대 온실환경

◇한국형 스마트팜 모델 개발추이

우리나라 채소와 화훼의 2015년 시설재배면적은 약 5만5015ha이며, 이중 유리온실은 403ha, 경질판온실은 208ha, 비닐하우스는 5만4414ha인 것으로 파악되고 있다. 원예시설의 98.9%가 비닐하우스이며 자동화된 연동 및 단동형 비닐하 우스가 1만여ha에 달한다. 최근 농가에 보급되는 한국형 스마트팜 기술은 원예시설과 축사에 보급되고 있으며, ICT기술을 농업에 접목하는 시도를 스마트팜 기술이라고 정의할 수 있겠다.

1세대 스마트폰 활용

스마트팜은 자동화설비와 정보통신기술을 활용하여 시간과 공간의 제약 없이 생육환경을 최 적상태로 관리하는 편리하고 효율적인 농업형태이다. 한국형 스마트팜은 외국의 선진기술을 그대로 수입·적용하거나 단순 모방하지 않고 우리농업의 조건과 현실에 맞게 최적화된 기술을 개발하여 농업선진국과 경쟁할 수 있는 독자적인 농업 생산기술을 확보하는 것이다.

한국형 스마트팜의 보급 확산은 국내 농가의 생산성과 소득향 상뿐만 아니라 농업 생산기술과 시스템을 수출해 우리농업과 농업기술의 국제경쟁력을 높이는 데에도 크게 기여할 것으로 기대된다. 한국형 스마트팜 기술을 개발하기 위한 연구비로 농촌진흥청 200억원과 농식품부 미래부 등 관계기관까지 400억원의 예산이 올해에 투입될 예정이다.

2014년부터 개발한 스마트팜 기술은 90농가에 적용하여 토마토는 44% 정도 생산이 증가되었고, 딸기의 경우 30농가를 기준으로 22%정도 소득이 올라가는 것으로 분석되었다. 지금까지의 개발기술은 1단계 모델로 환경제어의 최적화 기술이라면 금년부터 개발하는 2단계 기술은 작물의 생육관련 기술을 개발하여 작물관리에 적용될 예정이다.

한국형 스마트팜은 네덜란드 유리온실에 적용하는 복홥환경제어 프로그램과는 다른 비닐하우스에 적용 가능한 모델로 효율적인 기술을 신속하게 보급하기 위해 적용기술을 3단계로 구분하여 추진하고 있다. 

◇ 표준화·센서·제어기 등 ICT기기 규격 통일해 산업화촉진

현재까지 보급되고 있는 ICT 기기들은 업체마다 제품의 규격이 달라 서로 호환되지 않음에 따라 스마트팜 농가의 통합관리 및 유지보수를 어렵게 하는 원인이 있다. 외국제품에 비해 값싼 국 산제품의 개발 보급도 중요하지만 그보다 먼저 국 내에 유통되는 제품들의 규격을 통일하여 산업화의 기반을 조성하는 것이 선행되어야 한다.

시설원예에 적용되는 각종 센서 및 제어기의 형식과 통신방식 등을 하나의 공동규격으로 통일하는 표준화 작업이 추진되고 있다. 2015년에는 개폐모터 등 구동기 9종에 대한 단체표준 채 택을 완료하였고, 센서 13종에 대해서도 공동규격(안)을 확정하여 2016년 6월 단체표준 채택을 완료하였다.

표준화는 생산업체 등 이해관계 당사자들의 의견을 종합적으로 수렴하여 공동규격(안)을 확정하는 단체협의 방식으로 추진하고 있으며, 2016년에는 양액기와 영상장치 등에 대한 표준화를 추진하였으며, 향후 지속적으로 표준화가 필요한 기기들로 확대해 나갈 계획이다. 이러한 표준화를 통해서 얻을 수 있는 이점으로 유지 보수의 편리함과 보급가격의 인하, 호환성 개선에 의한 통합관리의 편리함 등을 들 수 있다.

◇ 1단계 - 원격 모니터링과 제어로 편의성 향상

1단계 스마트팜은 원격관리에 의한 농가의 편의성 향상을 목적으로 현재까지 개발된 자동화 및 ICT 기술들을 시설수준에 맞추어 기본형과 선택형으로 구분하여 모델을 제시함으로써 농가의 필요에 따라 조건에 맞는 모델을 적용할 수 있도록 한 것이다. 이렇게 현재 수준에서 시설원예 농가에 당장 적용 가능한 1세대 모델로 기본형 및 선택형 3종을 설정하여 원예특작분야 7품목과 축산분야 2품목에 대해 현장실증연구와 시범사업을 동시에 추진하고 있다.

또한 시범사업의 설치 및 실증농가의 조건 등을 고려한 품목별 보급형 모델을 설정하고, 품목별 1세대 모델의 적용과 실증과정을 거쳐 정리된 품목별 스마트팜 운영매뉴얼을 2017년까지 개발하여 보급할 계획이다.

2세대 기술개요

◇ 2단계 - 지능형 정밀생육관리로 생산성 향상

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

2단계 모델은 2018년까지 토마토에 대한 스마트팜 모델을 개발하고, 기술개발 적용품목과 현 장보급을 확대해 나갈 계획이다. 또한 2단계 스마트팜은 지금까지 재배자의 경험과 지식에 의존하던 생산관리 의사결정 방식에서 더 나아가 기계 학습으로 관련 전문지식과 선도농가의 경험을 학습한 인공지능의 도움을 받아내 농장에 최적화된 생산·관리 의사결정을 할 수 있으므로 정밀한 생육관리는 물론 품질과 생산량을 크게 향상할 수 있을 것이다.

축산은 생체정보 이용 돈사환경 정밀관리 S/ W 개발하여 돈사 내 환경 및 공기질 모니터링, 생체정보 측정 및 분석 알고리즘 적용하는 기술을 개발할 계획이다.

2세대 빅데이터 활용

◇ 3단계 - 스마트팜 통합시스템 수출

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

이는 국내 스마트팜 농가의 규모화와 생력화를 통한 생산비절감으로 경쟁력을 향상할 뿐만 아니라 지능형 생육관리모델이 탑재된 비닐하우스 중심의 저비용 고성능 한국형 스마트팜을 수 출해 우리나라가 농업선진국 및 농업수출국으로 서 세계시장에서 지위를 확보하는데 핵심역할을 할 것으로 기대한다.

3세대 기술개요

◇ 우리나라 기술수준과 확산사업 목표

조사기관 및 기술의 분류기준에 따라 차이가 있을 수 있지만, 우리나라의 스마트팜 기술력은 스마트팜 관련기술 선진국으로 평가받고 있는 네덜란드나 미국과 비교해 약 75~85%(평균 80%) 수준으로 평가되고 있다.

농림수산식품기술기획 평가원이 2014년 발표한 농림식품기술수준 평가 총괄보고서에 따르면, 시설원예와 축산분야에서는 네덜란드의 스마트팜 기술이 최고수준인 것으로 나타나고 있으며, 정밀농업분야에서는 미국의 기술이 가장 뛰어난 것으로 보고되고 있다.

3세대 기술구성

현재 농식품부의 스마트팜 보급정책 본격추진으로 올해까지 시설원예 분야에는 시설현대화 면적의 40%에 이르는 4000ha까지 높여나간다는 계획이며, 축산분야로는 축산전업농의 10%에 달하는 축산농가 730호에 보급한다는 계획이다.

이러한 스마트팜 본격추진으로 우리나라의 스마트팜 기술력은 향후 5년 이내에 선진국과의 기술격 차는 90~95% 수준으로 좁혀질 전망이다. 상대적으로 스마트팜 관련 기술개발 기간이 짧아 아직은 선진국과의 차이가 큰 편이지만, 체계적인 산·학·관·연 협업과 융복합 연구를 통한 핵 심기술개발로 짧은 시간 내에 선진국과의 기술격 차를 좁혀 세계시장에서 무한경쟁을 펼칠 수 있 는 인프라 조성과 정책지원이 밑받침 되어야 할 것이다. 

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