글로벌 기업과의 격차···정부의 R&D 확대 필요해

글로벌 식량위기의 장기화 전망에 따라 첨단기술을 통한 농업 생산성을 혁신하는 첨단 농기계 산업에 대한 관심의 증가와 에너지 위기와 함께 식량위기는 당분간 지속될 것으로 전망되고 있다. 먼저 글로벌 식량 위기는 만성적 기후변화, 세계인구 증가 및 러-우 전쟁 여파 등으로 글로벌 식량위기는 2023년 이후에도 장기적으로 이어질 것이라는 전망이 지배적이다. 또한, 글로벌 농기계 산업 동향을 고려할 때 글로벌 농기계 산업 시장규모는 약 200조원으로 연평균 5%의 성장률을 보이고 있어 당분간 견고한 성장세를 보일 것으로 예측되고 있다.

하지만 우리나라의 농기계산업은 장기적인 침체를 벗어나지 못하고 있다. 특히 정부가 대대적인 지원정책을 펼쳤음에도 밭작물기계화율 성장세가 더딘 이유는 먼저 구조적으로 열악한 생산기반과 다양한 재배양식, 영세한 농업인과 생산업체 등이 있고, 기술적으로 고정밀의 수작업과 같은 수준의 고정밀한 농기계를 요하기 때문에 양극화가 뚜렷한 모양새다. 이렇듯 간격을 어떻게 조화롭게 메울지에 대한 고민이 필요한데 이러한 역할을 연구개발(R&D)이 담당할 수 있다고 본다.

◆국내 밭농업기계 재정투자와 글로벌 농기계산업 현황

정부는 밭농업기계 관련 R&D에 최근 10년간 약 1110억원 규모를 투자했다. 세부적으로 살펴보면 농림축산식품부 384억원, 농촌진흥청 185억원, 산업부 350억원, 중기부 169억원, 과기정통부 21억원 등 총 647과제가 지원됐다. 올해 농식품부 R&D는 밭농업기계화촉진기술개발에 약 50억원을 배정해 성능 고도화와 기계화 표준모델 과제를 추진했다. 또한, 기 개발된 밭농업기계에 대해서도 기계의 성능과 효율을 고도화하여 농업인의 눈높이에 맞게 현장 수용성을 제고하고 재배양식, 경지정비, 낮은 기계화율 등 현장문제 해결을 우선적으로 추진하고 있다.

이와 비교하여 글로벌 농기계 산업 현황은 200조원 규모의 시장으로 선진국 주요 기업들이 시장을 주도하고 있다. 특히 글로벌 식량위기 장기화 전망에 따라 쌀, 밀, 옥수수, 콩 등 노지재배 식량작물의 생산에 활용되는 농기계 산업에 대한 관심은 더욱 높아질 전망이다.

우리나라의 식량안보와 농기계 산업 현황을 살펴보면 삼중고(三重苦)에 빠져 있다고 할 수 있다. 먼저, 낮은 식량자급률로 글로벌 식량위기에 취약하고, 둘째, 농업인구의 고령화가 빠르게 진행되고 있으며, 마지막으로 밭농사의 기계화율이 낮아 농업 생산성이 낮다.

한국 농기계산업 시장규모(내수)는 2021년 기준 약 2.3조원으로 지난 5년간 정체되어 있는 것으로 나타나고 있으며, 한국 3대 농기계 기업 평균매출 규모는 글로벌 3대 기업 평균 매출의 40분의 1 수준으로 글로벌 선두 기업에 비해 규모면에서 매우 열세에 있다.

◆선진 각국의 농업기계화 추진실태

△독일 농업의 첨단화

농업 인력을 최소화할 수 있는 ICT 기술을 통해 고령화에 대응하고 있으며, 경지정리가 미흡한 불규칙한 경계를 지닌 다수의 소규모 필지를 가상으로 통합하여 관리하고 있다. 자율주행 로봇이 일련의 작업을 저장하고 해당 위치에서 자동으로 작업이 이루어지는 Headland management로 농업인구 감소에 대응하고 있다. 또한, 스마트폰으로 농지의 상태와 관리가 필요한 부분을 바로 확인할 수 있어 이전과는 달리 농업에 많은 노동력이 필요하지 않게 되었다.

△영국 농업의 정보화

농업 기반의 데이터를 정보화 해 불확실성을 감소시킴으로써 체계적인 수급 계획을 마련하고 있다. 영국 옥스퍼드셔의 농부들은 디지털 농업 도입으로 이전과는 확연히 다른 모습의 농사를 짓고 있다. 토양 센서로 지도를 작성해 구획별로 알맞은 농작물을 키울 수 있으며, 부족한 영양분이 무엇인지 바로 알 수 있게 되었다. 병충해 센서는 병충해 발생 빈도와 시기를 측정하여 미리 대응할 수 있게 해주어 작물 다변화와 생산량 증대에 기여하고 있다.

△미국의 친환경적 농업

토양 맞춤 관리로 환경에 최소한의 영향을 줄 만큼만 농자재를 투입해 환경오염을 최소화하는데 노력을 기울이고 있다, 미국 아이오와州의 옥수수 농가에서(530ha) 토양조사를 통해 변량 시비를 실시한 결과 25% 이상의 화학비료와 농약을 절감했다는 연구결과가 있다.

△스페인의 농업용수 절감

스페인 남부 과수원 역시 디지털 농업의 맞춤 관리로 25% 이상의 물 절약을 이뤄냈다. 디지털 농업의 장점은 경제성과 친환경을 동시에 달성할 수 있다는 것인데 이는 변량 시비에 기인한다. 이전의 대규모 농지에 균일하게 시비했던 것과 비교하면 절감할 수 있는 화학비료와 농약의 양은 엄청난 수준이다.

밭농업기계의 디지털 전환 위해 법·제도 마련해야

◆한국 농기계산업 발전을 위한 정책적 과제

밭농업기계 분야의 디지털 전환 및 보급의 저해요인과 애로사항에 대한 고민이 필요하다. 다른 산업 분야와 달리 디지털 농업에 대한 기술개발 시 고려해야 할 사항으로 다음과 같은 정책과제를 고려할 수 있을 것이다.

첫째, 농업은 생물과 공존하는 환경에서 작업을 수행하기에 농기계뿐 아니라 작업자 및 대상물의 안전확보가 우선되어야 하며, 정밀한 제어 시스템이 요구된다.

둘째, 디지털 농업은 특화된 공간이 아닌 불규칙적인 노지나 외기 상태가 급변하는 열악한 자연환경 내에서 작업하기 때문에 열악한 환경 조건에서도 신뢰성 있는 동작이 가능하도록 내구성 및 강인성이 확보되어야 한다.

셋째, 농작업을 위한 생물의 생육 주기가 짧다. 이는 디지털 농업을 활용한 농작업 운용 시간도 짧다는 것이다. 이에 따라 농기계에 약간의 구조 변화나 간단한 농작업기의 교체만으로 다른 농작업에 적용, 확장 및 연계가 가능하고, 지속적인 활용성을 확보할 수 있도록 개선하는 노력이 필요하다.

넷째, 농기계 시스템의 사용 주체인 농민들이 디지털 농업에 대한 자본 및 지식 부족으로 인하여 농기계 활용성이 떨어진다는 것이다. 소규모로 경작하는 영세성을 고려하여 디지털 농업에 대한 지식 및 자본이 부족하더라도 저렴하면서 조작이 용이한 로봇 개발이 필요하다. 디지털 농업을 활용함에 있어서 사용자 주체인 농민의 상황을 고려하여 농기계를 활용하기 위해 어려운 작동 방법이 아닌, 단순히 버튼 하나로 작업을 시작하여 끝날 때까지 신경 쓰지 않아도 되는 사용자 편의를 최대한 고려하여 개발되어야 할 것이다.

◆디지털 농업에 대한 정책적 시사점

디지털 농업을 현장에 적용하기 위해서는 농업 전반에 걸쳐 패러다임의 전환이 필요하다. 기술의 진보와 함께 농업의 정밀화·자동화를 필연적 과정으로 인식하고 디지털 농업 R&D의 산업화와 현장의 보급 및 확산을 위해 선순환적 정책을 준비해야 한다. 또한, 디지털농업을 위한 인프라 및 서비스 기반을 구축하고, 나아가 해외 시장에서의 국제 경쟁력 강화를 위해 부품, 장비 및 사용자 인터페이스 등 시스템의 규격화 및 표준화가 이루어져야만 한다. 이에 맞춰 신기술 도입에 따른 제도 및 법률의 정비도 동반되어야 할 것이다.

개발 측면에서 보면 정부, 기업, 농민, 연구기관(대학, 정부 출연기관 등) 간의 협업이 무엇보다 중요하다. 극소수의 디지털 농업 개발을 위한 연구기관, 영세한 농기계 제조업체 및 로봇 제조업체, 열악한 연구 인프라로 인해 폐쇄적, 개별적, 단기적인 현재의 R&D를 탈피하여 서로의 장점을 살려 디지털 농업기계 개발에 협력하여 서로 Win-Win 할 수 있는 전략수립이 필요하다.

또한, 실용화 및 보급의 활성화를 위해 초기에는 사용 주체인 농민들을 수요 대상으로 정하기보다 각 도의 농업기술원이나 시·군 기술센터 내에 디지털 농업 전문가를 통한 임대사업이나 보급사업을 추진하여 최소한의 공급물량을 확보할 수 있도록 하여 농기계 제조사에게 판로를 제공해 줄 필요가 있다. 수요처가 적은 만큼 이러한 선순환적 보급 구조를 통해 농기계 제조사는 보급을, 농민들은 쉽게 농기계를 활용할 수 있을 것이다. 또한, 농기계 활용 방법이 아무리 단순해도 연구개발 및 보급 초기에는 안전성, 작업 환경 적용, 초기 작업 설정 등 관리 및 교육을 위한 인력도 필요하기 때문에 디지털 농업 전문가 양성을 통해 농민 교육 및 기술원이나 센터 내 전문 요원을 활용한 대체 작업 방식으로 농기계 활용을 극대화할 필요가 있다.

◆미래 디지털 농업에 대한 시사점

농업과 IT, IoT, AI 기술 융합을 기반으로 한 한국형 미래농업 모델이 필요하다. 4차 산업혁명 패러다임과 함께 농업로봇 산업 활성화를 위해서는 IT, IOT, AI 업체와 농기계 전문 생산업체의 협력관계 구축과 융합형 연구개발을 통한 관련 원천기술의 확보로 국내 디지털 농업 산업 생태계 조성이 반드시 필요하다. 이를 위해서는 디지털 농업을 위한 기초 인프라 구축, 농업과 IT 기술 융합을 기반으로 한 한국형 미래농업 모델의 제시가 중요하다.

국내 농업 환경에 특화된 디지털 농업 인프라 구축과 이를 활용한 인간과 IT의 협업을 통해 새로운 시대의 흐름에서 한국 디지털 농업기술의 미래 비전과 핵심기술로서 확실한 자리매김을 할 수 있을 것이다.

한 예로, 수백 마력의 대형 농기계를 이용해 광활한 농지를 효율적으로 관리하는 북미나 유럽의 농기계와는 차별화된 소규모·소구획에서 이용할 수 있는 로봇을 개발하고, 노지와 시설재배 내에서 정밀 처방을 위해 토양 내부의 작물 생육환경을 측정하여 공간적 변이를 지도화하고, 최적의 시기에 알맞은 양을 변량 시비기로 처방할 수 있는 IT, AI와 토양 관리, 시비 처방, 작물의 생육·질병, 수확량과 품질에 대한 시간적 변이 정보가 클라우드 시스템에 전달되고, 데이터 베이스화 된 농사의 노하우를 IoT, IT, AI를 통해 실현하여 소구획 농지의 이점을 극대화하고, 규모의 경제를 품질로 극복할 수 있도록 재배 단계에서의 정밀관리와 계획생산이 가능하도록 디지털 농업 체계를 확립해야 할 것이다. 이러한 시스템을 통해 우리만의 최적화된 디지털 농업기술을 실현할 수 있다면 미래 디지털 농업에 있어서 효율성과 경쟁력을 좌우하는 핵심기술이 될 것이다.

◆해외 디지털 농업 보급의 성공사례

디지털 농업의 실용화를 앞당기기 위해서는 기존의 재배 방식에 맞춰 농작업을 수행하는 농기계의 개발보다는 농사 방법(재배 구조, 농작업 등) 자체도 기계 작업하기 편리하도록 구조적, 방법적으로 디지털 농업을 개발한다면 농기계의 실용화 및 보급을 앞당길 수 있을 것이다. 이는 작업 공간, 작물 재배 방식, 수확 방법 등을 농기계의 구조를 단순화하는 방향으로 개량, 개선하여 구조 단순화를 통해 농기계 개발비용 최소화 및 효율을 극대화할 수 있을 것이다.

그 실례로, 2012년 설립된 스페인의 디지털 농업 농기계 제조 및 판매 회사인 애그로봇(AGROBOT)에서는 딸기 수확용 농기계를 개발하였는데, 전용 딸기 재배 시스템에 맞춤형으로 개발되어 딸기를 수확할 수 있도록 24개의 로봇 암을 구비한 수확용 수집기계가 카메라 영상처리를 통해 딸기 식별, 초음파 센서를 이용하여 기구부 충돌 방지 등 알고리즘을 통해 현재 캐나다의 대규모 딸기 농가에서 시범 운영을 마치고 상용화되었다.

애그로봇은 딸기의 수확이 용이하도록 딸기를 수확하는 베드의 구조 및 농법을 개량, 개선하여 농기계의 판매뿐 아니라 농기계에 맞는 재배 방법 및 시설 환경까지 같이 판매하는 방식(패키지화 전략)으로 수익을 창출하고 있고, 농작업 컨설팅 및 농작업 데이터 기반 빅데이터 활용 기술까지 발전시켜 새로운 사업 모델까지 확장시켜 나가고 있다.

◆농기계산업 발전을 위한 정책적 과제

농기계산업 발전을 위한 정책적 과제를 정리해 보면 먼저 R&D 지원과 수출지원으로 구분해 볼 수 있다.

우선 농기계 R&D 지원과 관련해 첫째, 농기계 산업은 자율주행·AI·빅데이타 등 신기술이 결합해 모빌리티·로보틱스 등 첨단산업으로 변모하고 있는 추세로 농업기계 R&D 사업추진은 가능하면 ‘융복합형’으로 추진될 필요가 있다 하겠다.

둘째, 농기계 관련 연구기관(농촌진흥청, 기계연구원, 생산기술연구원 등)을 포괄하는 산학연 연계 클러스터를 추진하여 시너지 효과를 극대화하는 방안을 고려해야 한다.

셋째, 첨단 농기계 관련 R&D 및 시설투자 기업 세액공제를 확대(조세특례법상 신성장·원천기술 적용)하여 기업의 참여를 유도하고 연구개발 의욕을 고취시키는 당근책 마련이 필요하다.

넷째, 농기계산업 원천기술 개발을 위한 로드맵을 일관성있게 수립·추진할 수 있도록 ‘디지털 농업 육성법’ 등 법적·제도적 기반을 마련하는 환경조성이 필요하다.

다섯째, 농업용 자율주행 및 드론기술 실증을 위한 대규모 테스트베드 지정 및 개발추진을 통해 기업의 디지털 농업기계 개발을 위한 기반조성이 필요하다.

성장이 정체 중인 국내 내수시장의 한계를 극복하고 국내 농기계 기업의 해외시장 진출을 활성화하기 위한 다각적인 수출지원책이 필요하다.

농기계 수출지원과 관련해서는 첫째, ODA(공적개발원조), 농촌진흥청 해외농업기술개발사업(KOPIA) 등과의 연계(사업추진 시 국내 농기계 기업참여 확대 등)를 통한 개도국 유망시장 진출 지원을 강화할 필요가 있다.

둘째, 정부 부처 내 ‘중소농기계수출추진본부(가칭)’ 등 수출지원 전담조직을 신설 등 적극적인 수출지원 컨트롤타워가 필요하다.

이러한 정부의 중소 농기계 제조사에 대한 지원은 결국 미래 식량위기의 극복과 글로벌 농기계 시장에서 첨단기술을 통한 농업 생산성을 혁신하여 첨단 농기계 산업에 대한 관심 증가와 에너지 위기 극복을 위한 초석을 마련할 수 있으며, 한국의 국가 경쟁력 강화에 크게 이바지할 것으로 생각된다.

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