01

미래 먹거리 문제 해결책으로 급부상

현재 76억 명 정도인 세계 인구는 꾸준히 증가해 2050년 약 100억 명에 다다를 것으로 전망된다. 국제연합 식량농업기구(FAO)에 따르면 이로 인해 2050년에는 현재보다 70% 이상의 식량을 더 생산해야 한다고 한다. 식량 수요는 훨씬 더 증가하지만, 농업 노동자 비율은 상대적으로 감소할 것으로 보인다. 게다가 물 부족, 기후변화, 경작지 부족, 해충과 질병 발생에 따른 농작물 피해, 인구 고령화는 세계 식량 생산 성장을 더디게 만들고 있다. 이 같은 미래 식량문제의 해결책으로 스마트팜이 부상하고 있다.
스마트팜이란 말 그대로 ICT를 농업에 적용해 생산성을 높이는 똑똑한 농장을 의미한다. 여기에는 4차 산업혁명을 대표하는 기술인 사물인터넷, 드론, 빅데이터, 로봇, 인공지능, 나노기술, 3D 프린팅 등이 총망라된다. 스마트팜의 가장 큰 장점은 바로 생산성 향상, 노동력 절감 및 편의성 향상을 가능하게 한다는 점이다. 이는 농가 수익 증대, 소재 및 시스템 산업의 첨단화를 통한 관련 산업 육성의 효과로 이어진다.
대표적인 스마트팜 선진국으로는 네덜란드가 꼽힌다. 특히 농업 환경제어 솔루션으로 알려진 네덜란드의 프리바(Priva)는 오랫동안 축적된 다양한 제품 개발로 명성이 높다. 바람 등에 의해 쉽게 부러지지 않는 온실 구조물을 비롯해 보일러에서 나오는 이산화탄소의 온실 공급 장치, 수질 관리를 위한 양액 재활용 UV 처리 시스템 등을 통해 스마트팜 선진국 타이틀을 이끌어 가고 있다.
최근에는 에너지를 절약할 수 있는 도심 농장 시스템을 개발해 화제가 됐다. 건물 옥상에서 온실을 설치하여 물고기를 양식하는 이 시스템은 물고기가 배출한 질소 노폐물을 식물재배에 이용하고, 식물이 뿜어내는 산소를 물고기 수조에 공급하는 것이 특징이다.

02

농업용 드론이 불러올 농업 혁신

세계 최대 식량 수출국인 미국은 스마트팜 기술 분야에서도 기술 수준 1위를 자랑한다. 넓은 토지와 기술력을 바탕으로 하는 미국 스마트팜 시장은 최근 들어 농업용 드론으로 혁신을 이어가고 있다. 스마트 농업용 드론을 이용하면 농작물의 효과적인 생산 및 유통이 가능하기 때문이다. 우선 드론을 통해 토양 상태를 측정해 파종에 적합한 토양을 3D 지도로 제작도 가능하다. 또한, 드론은 사용 종자와 양분을 동시에 뿌릴 수 있어 인력과 파종 비용의 절감에도 효율적이다. 아울러, 농약을 살포할 때도 유리하다. 지형 및 식물의 높이를 분석해 최적 고도에서 정확한 양을 뿌릴 수 있다. 매사추세츠공과대학(MIT)에 의하면 드론으로 농약이나 비료를 살포할 경우 트랙터를 이용할 때보다 최대 5배 이상 빠른 작업이 가능하며, 약품 비용 절감 및 수질 오염 방지에 효과적이라고 발표했다.
드론은 작물의 수분 부족 부위, 감염 부위, 성장 속도 등 생육 상태를 빠르게 확인하는 데도 일조한다. 또한, 컬러 코딩을 이용하여 농장의 병충해를 쉽고 빠르게 확인해 피해 확산도 방지가 가능하다.
지난해 미국의 농업 전문지 ‘팜저널’은 미국 농업 인구를 대상으로 설문조사를 시행했다. 그 결과 올해 안으로 드론을 도입할 예정이라고 응답한 이는 31%에 달하는 것으로 나타났다. 세계적인 회계법인 프라이스워터 하우스쿠퍼스(PwC)는 2020년 세계 드론 시장규모가 약 1270억 달러에 달하며, 농업용 드론이 미래 드론 시장의 80%를 차지할 것으로 전망했다. 이에 따라 미국은 스타트업을 중심으로 농업용 드론 기술개발에 박차를 가하고 있는데, 특히 신기술 기반의 벤처기업의 참가 비중이 80%일 만큼 압도적인 것으로 알려졌다.

03

데이터 중심 농업 혁명

그렇다면, 한국의 스마트팜 현황은 어떨까? 현재 한국의 농업은 농업 인구의 고령화와 정보화 인식 부족으로 인한 기기 활용 미숙, 초기 투자비용 부담과 성과에 대한 확신 부족 등으로 스마트 시스템 확산이 더디게 진행되고 있다. 더불어 협소한 국내 시장과 관련 기업의 영세성, 고가 및 외산 선호 등으로 국내 민간 주도의 기술개발 여력이 부족한 점도 현실적인 문제이다. 또한 국내 농촌 여건에 맞는 유형별 모델이 채 정립되지 않은 어려움도 있다. 이런 문제점은 네덜란드나 미국 등 농업 선진국 일부를 제외한 세계 각국의 고민이기도 하다.
이에 국내 연구진은 사물인터넷, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅 기술과 시설원예 및 축산 분야의 기술이 융합된 데이터 중심 지능화 플랫폼 개발에 박차를 가하고 있다. 연구진은 특히 딸기와 같은 시설원예 중심의 고소득 작물과 양돈(돼지)을 중심으로 하는 농축산용 지능화 플랫폼 개발에 주력하고 있다.
ETRI 연구진이 개발하는 ‘스마트농사 플랫폼’은 작물이 키워지는 환경정보와 잿빛 곰팡이 같은 질병의 상관관계를 딥 러닝 기술을 통해 판별하고, 환경 제어 방법을 도출하는 기술이다. 또 원격에서 제어할 때 발생하는 센서 및 제어장치의 이상 상황을 인지하는 기능도 포함하고 있다. 연구진은 ICT를 농가에 낮은 가격으로 보급하기 위해 농업 자원의 가상화를 통해 서비스를 제공하는 기술, 생산성 향상을 위해 생육 데이터를 분석하는 기술 또한 개발 중이다.
이 기술을 적용한 농가들은 농장에 설치된 사물인터넷 센서를 통해 자동으로 농장의 생육조건 모니터링이 가능하다. 또한, 이렇게 수집된 정보는 빅데이터로 저장·관리돼 품질 좋은 농산물을 생산할 수 있는 최적의 생육조건을 제공하게 된다. 이로써 농업에 투입되는 인력과 시간을 효과적으로 줄일 수 있는 것이 스마트농업 플랫폼의 강점이다.
연구진은 접근성이 좋은 시설원예 등을 내부에 구축하고 직접 재배해 가면서 현장의 어려움을 이해하려고 노력하고 있다. 아울러 농가 현장을 자주 방문하여 기술의 애로사항과 적용 가능성 등을 함께 고민해 해결해 나가고 있다. 이를 통해 사물인터넷, 데이터 분석 및 지능화를 중심으로 한 관련 산업을 육성하고 생산, 유통 소비과정에서 새로운 부가가치를 창출할 것으로 기대를 모으고 있다.