AI기반 ‘정밀농업’으로 스마트농업 완성한다

[중소기업투데이 이상영 기자] 스마트농업 등 AI와 IT기술이 농업 분야에 적용되면서 ‘정밀농업’의 중요성이 강조되고 있다. 정밀농업은 위성 기술이나 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 드론, 빅데이터 기술과 같은 정보통신기술(ICT)을 활용해 토양과 작물의 특성에 맞는 농자재를 알맞게 사용하도록 돕는 농업 방식이다.

정밀농업은 지속 가능한 농업을 구현하는 방법이다. 특히 AI 기술을 활용, 농작업에 대해 데이터 기반의 과학적인 의사결정을 할 수 있다. 이를 위해선 데이터 수집, 데이터 분석, 데이터 적용과 실행의 과정을 거친다. 그 모든 과정에 AI가 중심적인 역할을 한다.

시장분석기관 IRS글로벌은 ‘농업AI’의 중요성을 강조하면서 이같인 구분, 설명했다. 이에 따르면 데이터 수집 단계에서는 위성, 드론, 토양의 IoT 센서를 활용, 농장 데이터를 실시간으로 모니터링한다. 위성이나 드론은 넓은 지역의 작물 건강 상태나, 토양 수분, 병충해 징후 등을 파악할 수 있다.

또 AI와 머신러닝 알고리즘은 수집된 데이터를 분석, 작물의 생육 상태나, 병충해 발생 가능성, 최적의 비료 및 물 투입 시기 등을 예측한다.

이런 분석 결과를 바탕으로 AI 로봇과 자율주행 농기계가 정밀한 작업을 수행한다. 드론은 딥러닝을 통해 병충해 발생 위치를 판정하고, 해당 지역에만 최소한의 농약을 살포한다. 이는 농약 사용량과 인건비를 절약하고, 저농약 재배로 농산물의 부가가치를 높이는 효과를 창출한다.

이같은 시도는 해외에선 획기적인 결과를 거두고 있는 것으로 알려졌다. 미국 농무부(USDA)의 연구에선 AI 기반 정밀 농업 기술이 전통적인 영농법에 비해 토지생산성을 최대 15%까지 향상시키는 결과를 보여주었다.

또한 미 아이오와 주립대학교의 연구에 따르면 AI 알고리즘은 수확량 감소 없이 비료 사용량을 20% 절감하는 것으로 나타났다. 이처럼 데이터 기반 영농은 물, 비료, 농약과 같은 자원을 필요한 곳에, 필요한 만큼만 투입할 수 있게 하는 것이다.

한편 농업 로봇과 자율주행 농기계도 파종, 제초, 방제, 수확 등 반복적이고 힘든 농작업을 대신한다. 특히 고질적인 농촌 인력 부족 문제를 가장 손쉽게 해결한다. 실제로 해외에선 AI를 탑재한 자동 채소 수확 로봇을 투입, 농가 부담과 수확 비용을 획기적으로 낮출 수 있었다. 이는 특히 자동차 부품 기술을 활용, 열매를 손상시키지 않고 확실하게 수확하도록 했다.

딸기에서 반사된 빛을 감지해 잘 익은 열매만 선별적으로 수확하는 딸기 수확 로봇도 등장했다. 벨기에는 배터리만 있으면 24시간 내내 작업할 수 있는 딸기 수확 로봇을 개발했다.이는 야간 작업도 가능해서, 사람으로선 불가능한 전일 생산 체제를 구축할 수 있게 했다.

자율주행 농기계 역시 제초나 방제와 같은 반복적인 작업을 효율적으로 수행한다. 이미 해외 글로벌 농기계 회사들은 운전자가 탑승은 하되, 작업 경로나 방법에 거의 관여하지 않는 ‘레벨3’ 수준의 제품들을 양산하고 있다. 이에 비해 국내 농기계 제조사들은 아직은 ‘레벨1~2’ 수준에 머무르고 있는 실정이다.

농기계 역시 종전의 경운기나, 이앙기, 수확 등 특정 작업만을 수행하던데서 벗어나고 있다. 아예 자율주행 기술이 접목되고, 데이터를 수집하는 센서에 의해 작업하는 ‘토털 솔루션’의수단으로 기능하고 있다. 예를 들어 글로벌 농기계 회사인 ‘존디어’의 경우 영상 시스템으로 잡초를 인식하고 제초제를 살포하는 자율주행 트랙터를 통해 사용량을 기존의 3분의 1 수준으로 줄였다.

프랑스에선 포도밭 고랑 사이를 다니며 잡초를 제거하는 자율주행 로봇도 상용화하고 있다.

국내에서도 최근엔 영농 로봇 기술에 박차를 가하고 있다. 농촌진흥청은 과수원용 무인 제초기나, 작업자를 보조하는 운반 로봇을 시범 보급하고 있다.

AI와 IoT, 빅데이터, 그리고 로봇 기술 등을 통한 관리 시스템이 스마트농업의 핵심 기술로 자리잡고 있다. 이는 다양한 로봇들을 통합적으로 관리하며, 사람이 빠뜨릴 수도 있는 농작업이나 세심한 부위를 자동으로 챙겨준다. 특히 “농업 로봇 기술은 단순히 노동력을 대체하는 것을 넘어, 야간 작업이나 24시간 연속 가동을 가능하게 하는 등 농업 혁신을 기하고 애있다”는 분석이다.