【전문가 기고】 스마트농업 정책동향 및 농작업기 디지털전환 방안 
- 남규철 한국농기계공업협동조합 스마트농업진흥팀장

농작업기의 디지털 전환이 스마트농업 확산정책 기여
정부의 스마트농업 정책기조···8대 혁신성장 산업으로 육성지원 방침
노지 스마트농업은 주산지 중심 데이터 기반 핵심기술 확산지원으로

■농업에서 스마트농업의 의의

정부는 2018년 디지털 기술 융합시대를 선도하기 위하여 8대 혁신성장 산업의 하나로 ‘스마트팜’ 분야를 지정하면서부터 농업도 성장산업으로 전환 될 수 있다는 인식전환의 계기를 맞게 되었다. 사물인터넷이나 빅데이터 등 정보통신기술을 활용해 농업시설 생육환경을 원격 또는 자동으로 제어할 수 있는 농장의 보급 면적을 늘려 농업경쟁력 강화에 국가가 적극적인 지원을 결정한 것이다. 이전까지 농업에 대한 인식은 수출중심의 자동차, 반도체 등의 첨단산업에 밀려 후방산업으로서 인식이 지배적이었다.

실제 농업은 단기간 투자로 성장할 수 있는 구조가 아님에도 불구하고 ‘ICT융복합 기술’이 접목된 ‘스마트팜’을 도입한다면, 열악한 후방산업에서 성장산업으로 전환 될 수 있다는 정부의 강력한 의지가 반영된 것이다. 이러한 정책적 지원과 스마트농업의 보급은 일반사람들도 농업을 바라보는 시선이 마냥 낙후된 산업이 아닌 첨단융복합 산업의 한축으로 바라보는 계기가 된 것이다.

■스마트농업 지원정책 동향
우리나라 농업기계화 촉진을 위한 보급사업은 1970년대부터 이어져 온 ‘농기계구입지원사업’이 대표적인 지원정책이다. 이는 농업인의 농기계 구입시 구입부담 경감을 위해 융자를 지원하는 제도이다. 농식품부에서 지원하는 기종은 부착작업기를 제외하고 137개 기종을 융자지원하고 있다. 정부 융자지원 외에 지자체 농기계 구입지원도 융자지원모델을 우선적으로 지원하는 경우가 일반적이다. 때문에 대부분의 농기계제조사들은 농기계를 개발하면 농기계구입지원사업의 모델등록을 최우선적으로 수행한다. 농기계구입지원사업의 주요내용은 농기계 등록과 관련된 사항, 농기계 공급자에 관한 사항과 공급지역, 농기계 관리에 관한사항(가격표시제 실시요령, 형식표지판, 신고 관리시스템, 검정에 관한 사항, 하자고지 의무, 제조번호 작성 방법 등)으로 모델등록과 등록 후 공급 및 융자프로세스에 대한 사항을 담고 있다.

농기계구입지원사업은 대부분의 주요 농기계 보급에 이용되는 사업으로 농기계산업에서 차지하는 비중은 절대적이다. 그러나, 농업의 대부분을 차지하는 노지농업에 사용되는 농업기계를 등록하는 사업인데 반해 스마트농업과 관련된 사업 진출은 미미한 상황이다. 이는 정부에서 스마트농업과 관련된 다양한 사업이 진행되고 있으나, 관련 사업의 정보부재, 검인증에 대한 부재 및 디지털전환에 대한 대비가 미흡한 상황으로 기인한 것이다. 글로벌 농업기계 제조사는 더 이상 트랙터와 같은 장비 보급에 국한하지 않고 농업의 종합적인 솔루션을 제공하는 회사로 변모하고 있는 것만 보더라도 기술의 융복합시대에 농업기계 제조사가 어떤 비전으로 나아가야 할지 잘 보여주는 사례이다. 
정부는 2021년 12월 관계부처 합동 ‘빅데이터·인공지능 기반 스마트농업확산 종합대책’을 수립하였고 ‘스마트농업 확산 고도화로 농업혁신 가속화’를 위해 정부의 스마트농업에 대한 확산방안으로 기존의 농장을 지능형농장으로 고도화 하고, 노지농업에 대한 R&D 확대 및 노지 스마트농업 장비 보급의 확대, 스마트농업을 실현할 수 있는 빅데이터·인공지능을 활용한 데이터활용기반 서비스보급확산 하겠다는 정책기조를 발표하였다. 이러한 기조 아래 스마트농업과 관련된 사업의 예산은 정부지원금만 1600억원 정도로 농기계구입지원예산(이차보전 이자지원 120억원: 총사업비 6100억원)과 비교하면 스마트농업확산에 대한 의지를 엿볼 수 있다. 시설 및 축산 ICT융복합사업, 스마트팜 확산사업, 스마트팜 패키지 수출활성화 사업, 데이터기반 스마트농업 확산지원사업 등 20여개의 스마트농업 관련 지원사업이 시행되고 있다. 
스마트농업과 관련된 사업 중 2개의 사업만 소개해 보고자 한다. 

첫 번째는 ICT융복합 사업이다. ICT융복합 사업은 농림축산식품부 원예경영과에서 추진하는 ‘시설원예 ICT융복합사업’과 축산정책과에서 추진하는 ‘축산 ICT융복합지원사업’이 있다. 시설원예분야는 초기 스마트농업의 대표적으로 사용된 온실 스마트팜에 필요한 양액기, 복합환경제어기를 중심으로 차광시설, 탄산가스발생기, 환풍기 등 기자재 중심의 보급으로 이뤄져 있는 반면, 축사에 사용되는 장비는 로봇착유기, 사료배합기, 분뇨처리기 등 대형장비가 많다보니 사업참여를 위한 기업 및 장비등록을 의무화하였다. 축산ICT융복합사업에 참여하고자 하는 제조사는 농식품부의 ‘ICT융복합장비설치 규격 및 서비스 기준’을 준수하여야 하고, ‘스마트팜코리아 (www.smartfarmkorea.net)’에 기업 및 장비등록을 요구하였다. 현재 축산과 관련하여 등록할 수 있는 장비는 69종이 있다. 이는 축종별로 지원장비를 등록하다 보니 중복된 유사기종이 있어, 등록장비에 대한 개선이 진행 중이며 개선된 내용을 기준으로는 22개 기종을 등록할 수 있다. 22개 기종에 포함되지 않는 신규기종이 지원기종으로 선정되기 위해서는 ‘스마트축산장비 위원회’ 심의를 통해 신규장비로 진입할 수 있다. 신규장비로 지원되기 위해서는 PC 또는 모바일장비를 통해 모니터링 및 원격 제어 등 ICT 기능이 필수적으로 있어야 한다. 

두 번째는 데이터기반 스마트농업 확산지원사업이다. 이 사업은 농업인이 현장에서 직면하고 있는 생산성 향상, 비용 절감 등의 애로사항들을 해결하기 위해 2022년부터 추진한 사업으로, 데이터에 기반한 서비스솔루션을 제공하기 위해 필요한 장비와 솔루션을 농가현장에 적용하고 고도화를 지원하는 사업이다. 본 사업에 참여하기 위해서는 1개 기업과 50여개 농가로 구성된 컨소시엄을 구성하여 지원하여야 한다. 2022년에는 23개사 기업이 참여, 993호 농가에 솔루션을 제공하였고, 2023년에는 22년 참여기업 5개사 및 신규 23개 컨소시움을 통해 1026호 농가에 장비 및 솔루션이 제공된다. 지원되는 주요서비스는 분야별로 다양하다.

노지의 경우 기존보급된 트랙터 또는 이앙기에 부착할 수 있는 자율주행 키트, 농기계 운행과 작업에 관한 데이터 축적을 통한 효율적 장비관리 및 영농계획을 세울 수 있는 텔레매틱스 기술, 그래픽을 통한 병충해 진단 솔루션, 기상정보와 토양수분지수를 이용한 관수제어 기술, 드론을 통한 생육모니터링을 통한 병해충진단 기술 등이 보급되었다.

시설원예는 주로 환경정보와 생육정보를 활용한 생산예측기술과 선도농가의 환경정보 제공으로 최적환경 제안솔루션, 병충해진단 서비스, A.I. 분석을 통한 양액절감솔루션이 보급되었고, 작물의 생육을 자동으로 측정하는 서비스도 보급되었다.

축산분야에는 한우, 젖소의 체온, 반추횟수, 기립 수, 기침 등의 생체정보 수집을 통한 건강상태를 확인할 수 있는 솔루션이 보급되었고, 발정탐지를 통한 사료비 절감 및 생산성 향상에 기여하는 솔루션이 제공되었다. 양돈과 관련하여 GUI기반 출하시기 판정기술, 분만사 모돈으로부터 분만 예측기술, 엣지 A.I. 기반 양돈 재고관리 서비스 등이 보급되었다. 양봉관련 양봉 환경제어 시스템(자동 온습도제어 장치, 자동사양장치, 자동급수장치)으로 인력절감 솔루션도 보급되었다. 다양한 스마트농업확산사업 중 2개의 사업을 소개한 이유는 농림축산식품부 스마트농업 확산 정책방향과 관련하여 연관이 있기 때문이다. 
우선 스마트축산 관련해서 국내 축산업이 고투입·저생산성 사육구조, 축산악취 및 가축질병 등 부정적 외부효과를 해결할 수 있는 대안으로 스마트축산에 대한 지원을 다각화 하고 있다. 축산은 기후변화, 동물복지 등 대외 변수 및 국제규제가 강화되고 있어 스마트축산 장비 보급을 통한 탄소배출저감과 개체별 건강모니터링을 통한 동물복지에 대한 대응도 모색 중이다. 그럼에도 불구하고 축산ICT융복합사업으로 장비보급은 확대되었으나, 축산업과 관련된 복잡한 현장문제 해결에 한계점과 단순 자동화장비 위주의 보급, 관련 업계의 영세성으로 인한 외연확대 문제 등의 현안이 산적해 있다.

이러한 문제 해결을 위해 장비중심의 보급에서 현장문제 해결형 솔루션 중심으로 축산스마트장비 패키지 지원사업으로 다각화하려고 하고 있다. 데이터기반의 축산솔루션패키지 보급사업을 통해, 사양관리 최적화, 악취 및 탄소배출 저감, 가축방역 등에 필요한 다종의 스마트축산장비를 연계 운영하여 경험에 의한 영농에서 데이터에 기반한 영농으로 전환을 유도하려고 한다. 또한, 기존 사업관리를 농림수산식품교육문화정보원에서 축산업에 전문성을 갖춘 축산물품질평가원으로 전담기관도 변경하고, 민간 주도의 스마트축산 확산을 위한 협력거버넌스 구축으로 수요자 및 공급자간의 소통활성화를 위한 협의체 구성도 계획하고 있다. 
다음은 노지스마트농업에 관한 정책 방향으로, 노지농업 또한 노동집약적인 관행농법 위주에서 데이터 기반 스마트영농으로 전환하기 위해 관련 사업 추진방향을 개편하려고 한다. 노지 스마트농업의 실효성 있는 정책을 도출하기 위한 스마트 협의체 운영 및 주산지 중심 데이터 영농으로 전환으로 스마트 영농 확산기반을 구축한다는 목표이다. 2020년 이전 노지 스마트농업 시범사업이 토양 수분관리 모델 위주였다면, 2020년 이후는 현장수요 및 적용가능성이 높은 모델발굴을 통한 확산 가능한 스마트농업 핵심기술을 보급하려고 한다. 이에 따라 노지스마트농업 시범사업(’20~’25, 5개소 9품목)은 품목별 문제를 해결할 수 있는 솔루션 개발 방향으로 전환하고, 향후 노지 스마트농업은 ‘데이터 기반 스마트농업 확산지원사업’을 통해 농가 보급·확산에 중점을 두고 추진하려고 한다. ‘데이터 기반 스마트농업 확산지원사업’을 통해 보급된 장비 가운데 기술 수준, 서비스 완성도, 경제성, 사업 확장성 등을 검토하여 확산 가능한 우수 솔루션 선정하여, 주산지(시·군 단위) 중심으로 확산하는 사업으로 개편하는 내용을 담고 있다. 
※참고: ’23년도 데이터기반 스마트농업 확산사업 참여기업 현황
- ’23년 총 28개 솔루션 발굴·현장 적용, 구체적으로 기존 5개(시설 2, 노지 2, 축산 1) 및 신규 23개(시설 10, 노지 6, 축산 7)

지능형 농작업기 핵심은 디지털 요소발굴에 달려있어

기계식 작업기의 디지털 요소발굴로 데이터기반 농업으로 전환유도
신속한 자율주행시스템 도입 지원정책으로 데이터 기반기술 확보도

■농기계 시장동향 및 스마트농작업기(지능형 농작업기)
국내 농업기계 시장은 대체수요 중심으로 굳은 지 오래되었다. 글로벌시장은 농지의 감소, 농업 종사자의 감소, 고령화로 인해 농업기계에 대한 수요는 3~5% 정도로 증가할 것으로 전망하고 있다. 농업기계 시장에서 가장 비중이 큰 기종은 트랙터이다. 글로벌 리서치 회사인 Mordor Intelligence(2022) 보고서에 따르면 자율주행트랙터 시장전망은 연평균 24.89%로(2021~2025) 이는 어느 산업에서도 보기 힘든 높은 성장률이다. 금년 5월 농림식품기술기획평가원 이슈브리프 9호에 소개된 미국 농무부의 경제조사국이 2023년 2월에 발표한 미국 디지털 농업 적용 농가현황 발표는 시사점이 크다. 이 보고서에 따르면 농업의 구성요소는 크게 3가지를 제시하였다. 
△(데이터 및 데이터수집 시스템) 수확량 및 토양 모니터링 장비, 다양한 센서, 드론, 항공기 또는 위성의 이미지에서 얻은 데이터 포함. 
△(의사 결정 지원 도구) 지리적으로 참조된 데이터의 (전자)지도 또는 다른 시각화와 함께 스마트폰 앱 및 관리 권장사항을 분석하는 다른 소스들이 포함.  
(데이터 기반 장비 및 입력 조정) 주로 안내 시스템, 자동 섹션 제어 및 가변 속도 적용 시스템이 포함. 
위의 3가지 기술을 기반으로 다음과 같은 기술이 사용되는 것을 시사하였다. 
△수확량 지도 및 모니터링 : 1990년대 초부터 이용되어 온 수확량 지도로 작업장 내 생산성 변동성을 양적 및 질적으로 분석하고 가변시비를 통한 비료 및 제초제와 같은 투입을 결정하는 데 유용하게 이용하고 있다. ARMS(농업자원관리조사)의 연구에 따르면 옥수수(1997년 7.7% 2016년 43.7%), 대두(1996년 5.3% 2018년 43.8%), 겨울밀(1997년 0.7%→2017년 21.4%), 목화(2000년 0.7%→2019년 15.2%), 수수(2003년 1.5%→2019년 22.7%) 등에서 도입율이 급격히 증가하는 추세이다. 
△토양특성 및 가변관수기술: 토양과 그 특성을 식별하여 특정 작물에 적합한 특정 토양과 배수 능력 등을 결정하는 의사 결정 도구로 활용하여, 파종, 비료 및 농약 등의 시비를 포함한 다양한 농작업에 활용하여 수확량을 줄이지 않으면서 생산비용을 절감할 수 있는 기술이 사용되고 있다. 
△드론, 항공기 또는 위성: GNSS(Global Navigation Satellite System) 기술을 적용한 무인항공기(UAV)는 지상에서 더 쉽게 볼 수 있는 토양의 특징 또는 생육 패턴 파악 등 경지 관리를 최적화하는 데 도움을 주고 있다. 
△자동 조향 및 안내 시스템: GPS와 센서를 이용하여 장비의 위치의 시각화를 통해 종자 및 비료의 누락과 중복을 줄이는 기술로 투입 비용을 절감할 수 있어 도입농가가  2019년 이후 급격히 증가하고 있다. 

미국 농무부가 발표한 디지털 농업 기술도입 중 눈에 띄는 대목은 2019년을 기준으로 미국의 주요작물(옥수수, 콩, 밀, 목화)의 재배면적의 50% 이상의 농가에 자율주행시스템이 도입된 점이다. 자율주행이 적용된 농작업기는 농작업의 위치와 방향을 정확하게 파악하고 최적의 농작업 경로를 제시하여, 사람이 작업하는 것 보다 정확하고 효율적인 작업이 가능하게 하며, 작물의 생산성과 품질향상에 기여함과 동시에 운전자의 피로를 경감시켜 작업요율성을 높이고 인력과 연료비를 절감한다.<출처 : 농기평 이슈브리프 2023-9호>

미국의 디지털농업기술에서 자율주행 농작업기의 빠른 도입을 주목할 필요가 있다. 우리나라 트랙터 보급대수는 28만대로 연평균 1만대 정도 팔리는 것을 감안하면 트랙터 보급률은 충분히 보급되었다. 이는 기존의 보급된 농업기계를 지능형 농기계로 변경시킬 수 있다면 어떤한 스마트농업 확산정책보다 저비용으로 빠르고, 효과 좋은 정책 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 

‘지능형 농작업기’는 어떻게 정의할 수 있을까?

충남대학교 김용주 교수는 지능형 농작업기의 정의를 ‘트랙터와 작업기간의 ISOBUS 통신이 지원되고, 확장하여 농업경영 데이터와 호환을 지원하는 농작업기’라고 정의하였다. A.I.는 ‘지능형 농작업기’를 어떻게 설명할까? 인공지능 모델 Chat Gpt와 구글의 Bard에게 물어보았다. Chat Gpt는 ‘인공지능(AI)과 로봇기술을 활용하여 농작업을 자동화하는 농업생산과 관련된 기술로 다양한 농업생산과정을 개선하는데 도움을 주는 기술로, 자동화된 작물 관리를 위해 성장 모니터링, 물과 양분 공급, 병충해 방지 등을 자동으로 수행하고, 로봇을 활용하여 작물생육 상태 모니터링, 수확량 예측하고, 센서 데이터와 관리 정보를 활용하여 작물 생장과 수확시기를 예측하고, 농업 경영 의사결정에 도움을 주는 기술’로 정의하였다. 또한, ‘이를 수행하기 위한 주요 적용기술로 자율주행 기술, 관수관리, 수확 선별, 무인정밀방제, 병충해 조기발견 진단기술’을 언급하였다.

구글의 Bard는 ‘센서와 컴퓨터 기술을 사용하여 농작업을 자동화하고 효율성을 높이는 농업기계로 노동력 부족, 기후변화, 노동비용 상승과 같은 문제 해결 도움을 주는 기술’로 정의하고, ‘센서와 컴퓨터 기술을 활용하여 자율주행이 가능하고, 농업인은 농작업에 집중하고 노동력 절감하는 기술, 센서를 사용하여 작물의 상태를 모니터링하며 농작업을 수행하여, 수확량을 늘리고, 품질을 향상하며, 수확 시기를 예측하고 종합적인 농업경영 의사결정에 도움을 주는 기술로 최종적으로 농업 생산성 높이고, 노동력을 줄이며, 농업 환경을 개선하는 데 도움을 주는 기술’로 정의하였다.

AI가 정의한 지능형 농작업기는 단순한 농작업기만을 정의한 것은 아닌 듯 하다. 많은 전문가들이 스마트농업을 정의하면서 ICT융복합기술과 농업기술이 접목된 현대화 된 기술로 다양하게 정의하는 것과 궤를 같이한다. 이러한 기술은 급변하는 시대에 맞게 스마트농업 기술도 급속도로 변화하며, 무인화된 첨단 농장으로 변화하는 과정에 필요한 기술들이 나열된 것으로 보아 우리가 나아가야 할 방향을 제시함과 동시에, 농업과 관련된 기술의 미래도 종합적인 첨단기술의 융합기술로 변화하고 있다. 

■국내 농작업기회사 현황 및 디지털전환 방안
농기계의 디지털전환은 제조업의 디지털전환을 의미하는 것은 아니다. 물론 제조단계에서부터 디지털화가 된다면, 농기계 장비에 대한 디지털전환에 좀더 쉽게 접근할 수 있을 것이다. 농작업기 회사의 디지털전환을 위한 기업의 현황을 보고 어떠한 노력을 해야 디지털 전환이 가능할까?

데이터기반 확산사업에 참여하는 기업들의 경우 대부분의 솔루션을 디지털로 전환한 기업들이기에 기존 농기계 작업기를 생산하는 기업들과 어떠한 차이가 있는지 살펴보면, 농업기계 구입지원사업에 등록 된 기업 가운데 농작업기를 생산하는 업체는 트랙터생산 종합형 업체를 포함하여 132개 기업이다. 농작업기 회사가 디지털기업으로 변모하기 위한 데이터기반 기반에 참여하는 40개 기업과 기업경영기간, 매출액, 종업원 수 등을 비교해 보면, 기업경영기간은 농작업기 기업이 23.6년인 반면 데이터기반 참여기업은 8.7년으로 최근 스마트농업 확산정책으로 신생기업이 많은 것으로 추정된다.

평균 매출액은 대기업 매출액을 제외하고 농작업기 회사가 90억원, 데이터기반 사업 참여기업은 24억원으로 농작업기 회사가 기업경영 기간이 긴 것과 비례해서 매출액 규모에서도 월등히 높았다. 종업원수 규모는 농작업기 기업은 평균 19명이었고, 데이터기반 참여기업은 16명으로 큰 차이를 보이지 않았다. 물론, 기업의 가치를 보기 위해서는 재무상태표, 영업이익, 자본 수익률, 자본적 투자 비율 등 고려해야 할 것이 많이 있다. 그리고 플렌트기반의 제조회사와 소프트웨어기반 솔루션 회사와 단순 매출액을 보고 기업을 우열을 가리는 것은 적절치 못하다. 다만, 그간의 업력과 인력, 매출액을 기반으로 디지털전환에 대한 도전을 시작할 시기가 도래한 것은 분명하다.

그렇다면, 기계식 장비를 만드는 농작업기의 디지털 전환을 위해 무엇부터 해야할까? 농작업기의 디지털 요소 발굴을 첫 번째 요인으로 꼽는다. 해외의 견인식 쟁기와 로타베이터를 생산하는 회사들도 작업부하를 센싱하는 장비를 보급하기 시작했다. 무엇보다 농작업에 사용되는 작업기의 토양특성, 작업부하, 작업기 컨디션 등 디지털화 할 수 있는 요소를 찾아야 한다. 이후 농작업에 대한 모니터링이 수행되고 이를 통해 데이터를 축적한다면, 추적된 데이터 분석을 통해 최적의 작업솔루션을 찾을 수 있을 것이다. 

■맺음말 
농업을 바라보는 시각은 전세계적으로 유사하다. 식량주권은 국가의 안전과 안보, 더 나아가 국민의 건강과 생존에 필수적인 요소이기 때문에 농업의 중요성은 점점 부각되고 있다. 과거 농업의 가치가 작물생산에 국한되었다면 현대사회는 농업의 ‘지속가능성’을 중요시한다. 인구증가와 기후변화로 인해 농업 활동은 환경에 더욱 큰 부담을 주고 있기 때문이다.

농업의 지속가능성이란 농업 활동이 현재의 필요를 충족하면서도 미래 세대의 필요를 해치지 않는 농업 방식을 의미한다. 이는 환경적 지속가능성, 경제적 지속가능성, 사회적 지속가능성의 세 가지 요소를 모두 포함한다. 현대 농업에서의 ‘지속가능성’은 어떻게 구현될 수 있을까?

정부의 농업 정책의 변화를 보면 답이 나와 있다. 농업이 성장산업이 되기 위해서는 4차 산업기술의 빠른 반영으로 디지털 전환을 서둘러야 한다. 특히, 대부분의 기계식 작업기를 생산하는 농작업기의 디지털 전환이 이뤄져야 ‘스마트농업’으로 전환이 빠르게 진행 될 것이다. 미국 농무부의 발표에서 보듯이 보급된 장비의 자율주행시스템도입 지원정책도 서둘러야 한다. 이는 저비용 고효율 스마트농업 확산정책에 기여할 것은 자명한 일이기 때문이다. 대부분의 농작물을 생산하는 노지에서 경험기반의 농업을 데이터기반 농업으로 전환한다면 농업의 진정한 4차 산업혁명이 될 것이다. 

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