[뉴스워커_산업기획] 농사 이제 ‘AI가 짓는 스마트팜 시대 열린다’
[뉴스워커_산업기획] 농사 이제 ‘AI가 짓는 스마트팜 시대 열린다’
  • 염정민 기자
  • 승인 2019.06.26 13:36
  • 댓글 0
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-스마트팜 관련 기술의 발전으로 보급 성공 가능성 높아
▲ AI가 이끄는 스마트팜 시대는 농촌 인구의 절벽이 진행되면서 절실히 필요한 첨단기술로 보인다. 그래픽_진우현 그래픽 2담당

[뉴스워커_산업기획] 농장으로부터 물리적으로 떨어진 장소에서 농장의 환경을 원격 제어하는데 주안점을 두었던 제1세대 스마트팜과 달리, 축적된 빅데이터를 바탕으로 생산량 증대, 품질 향상 방법을 조언하거나 스스로 재배환경을 조정할 수 있는 제2세대 스마트팜이 최근 주목받고 있다.

제1세대 스마트팜은 농장주가 스마트폰으로 넷에 연결된 농장의 상황을 파악하고 필요에 따라 농장에 설치된 시설이나 장비를 제어하여 농장의 환경을 원격지에서 조절하는 것에 주안점을 두었다.

◆ 빅데이터 활용하는 제2세대 스마트팜(SmartFarm)의 대두

농촌진흥청의 자료에 따르면 포도를 재배하는 경기 화성시의 제1세대 스마트팜 한 곳은 온실의 온도, 습도, 햇빛, 토양의 수분 등을 센서로 감지하여 설정된 환경과 다른 환경이 감지될 경우 즉시 농장주의 스마트폰으로 이상 상황이 발생했음을 통지한다.

농장에 이상이 발생한 것을 인식한 농장주는 스마트폰에 설치된 앱을 조작하여 농장에 설치된 급수시설이나 환기시설을 작동시킴으로서 농장의 이상에 대해 대응하게 된다.

이와 같은 제1세대 스마트팜 도입으로 인해 해당 농장의 포도 수확량이 스마트팜 구축전보다 5%정도 증가했으며 소득 또한 주위 농장에 비해 약 8% 많은 것으로 파악됐다.

한편 제2세대 스마트팜은 제1세대 스마트팜의 기능에 빅데이터를 활용한 시스템을 추가한 것으로 스마트팜 시스템이 데이터를 수집, 분석, 가공하여 농장 경영 전략이나 조언을 제공하고 경우에 따라 스마트팜의 AI가 직접 환경을 조절할 수 있다.

제2세대 스마트팜이 수집하는 데이터 종류로는 온도, 습도 일사량, 양분 농도 등의 환경 데이터와 잎 길이, 줄기 굵기 등의 생육 데이터 그리고 생산량, 에너지 비용 등의 경영 데이터 등을 제시할 수 있다.

제1세대 스마트팜이 단순히 농장의 환경을 파악하여 사람인 농장주에게 정보를 전송하여 농장의 환경을 조절했다면, 제2세대 스마트팜은 센서가 농장 외부에서 강한 바람을 인지할 경우 과거에 수집된 데이터 값의 분석을 통해 AI가 스스로 농장의 창문을 닫거나 수집된 생육 데이터를 통해 AI 스스로 최상의 생육환경을 조성할 수 있는 차이가 있다고 볼 수 있다.

농촌진흥청은 AI 스스로 최상의 생육환경을 조성하는 제2스마트팜의 도입으로 인해 경작 경험이 다소 부족한 농민이 농장을 운영할 때에도 농가의 소득이 증대될 수 있을 것으로 기대했다.

◆ 아쿠아포닉스, 에어로포닉스 등 스마트팜에 적용될 수 있는 재배 기술도 발전 중

스마트팜에서 적용될 수 있는 대표적인 재배 방식으로 ‘수경재배(Hydroponics)’를 들 수 있는데, 수경재배란 작물을 흙에 심는 것이 아니라 양분이 포함되어 있는 물(양액)에서 재배하는 방식을 의미한다.

수경재배는 각종 센서, LED 조명, 양액의 자동 조절 시스템을 갖춘 스마트팜과 결합되기 쉬우며 자동화 시설을 충분히 갖출 경우 토지 재배에 비해 관리가 용이하고 외부 환경과 어느 정도 격리된 공장형 농장과 결합될 경우 병충해와 자연재해에 대한 피해도 적은 장점이 있다.

또한 도심 속에서는 작물을 수직으로 여러 층을 쌓아올려 재배하는 ‘수직형 농장’을 구축하여 생산성을 높이는데 수경재배방식이 사용되기도 한다.

한편 최근에는 수경재배방식을 변형시킨 재배방식인 ‘아쿠아포닉스(Aquaponics)’와 ‘에어로포닉스(Aeroponics)’가 농민들의 관심을 끌고 있다.

아쿠아포닉스는 작물에게 필요한 양분은 물고기의 배설물 등으로 공급하고 물고기에게 필요한 수질정화는 작물에게 맡기는 방식이기 때문에, ‘수경재배’와 ‘물고기의 양식’이 결합된 것으로 이해하면 무리는 없다.

해당 재배방식은 작물 재배와 물고기의 양식을 한 공간에서 동시에 수행할 수 있기 때문에 높은 생산성을 기대할 수 있는 장점이 있는 반면 작물 재배와 물고기 양식을 동시에 수행해야 하므로 관리가 상대적으로 어렵다는 단점이 있다.

현재 ‘BIGH’의 유럽 최대 규모 아쿠아포닉스 농장인 ‘Ferme Abattoir’에서는 연간 35톤의 농어와 20톤의 토마토, 허브 등의 작물을 생산하고 있으며, 국내에서도 ‘만나CEA’라는 기업이 아쿠아포닉스 방식으로 작물을 재배하고 있다.

한편 에어로포닉스는 작물을 허공에 매단 채로 필요한 경우에만 노즐로 작물의 뿌리를 향해 물과 양분을 분사하여 재배하는 방식으로 ‘분무식 재배’라고도 불린다.

기존 수경재배 방식을 적용할 경우 작물의 뿌리가 수중에 있기 때문에 산소 공급이 원활하지 못한 단점이 있었다.

그런데 에어로포닉스는 작물의 뿌리가 공기 중에 노출되어 있어 산소 공급이 원활하며 토양에서 재배되지 않으므로 잡초와 해충에 의한 피해가 적고 수경재배보다 수직형 농장을 구축하는데 용이하므로 높은 생산성을 기대할 수 있다는 장점이 있다.

다만 노즐 등 추가 설치 시설이 요구되므로 초기 생산비용이 높고 관리 또한 상대적으로 어렵다는 단점이 있다.

빅데이터를 활용한 제2세대 스마트팜 관련 기술뿐만 아니라 아쿠아포닉스, 에어로포닉스와 같은 재배 기술도 발전하고 있어 한국 농민들에게 스마트팜 보급 속도가 빨라질 수 있을 것으로 전망된다.

◆ 판로 개척과 다변화 그리고 국산 기술 확보 노력은 필요

▲ ()안은 전년 동기대비 증가율, 출처: 관세청

스마트팜의 보급 확대를 긍정적으로 보는 시각이 많지만 농업계 일부에서는 스마트팜에서 생산된 작물의 판로 개척, 판로 다변화, 국산 기술 확보 노력이 필요하다고 지적하고 있다.

이 지적은 스마트팜이 자본을 투입하여 생산성을 높이는 기술이므로 작물의 수확량이 증대될 것으로 예상되는데 이를 소화할만한 판로가 개척되지 않는다면 농작물 가격이 폭락하는 등의 부작용이 생길 수 있다는 것이다.

스마트팜에서 재배할 수 있는 대표 작물로 토마토, 포도, 파프리카 등이 거론되고 있는데 최근 3년간 한국의 1~5월 동안의 신선, 냉장 토마토 수출량을 보면 수출중량기준으로 2017년 1530톤, 2018년 1739톤, 2019년 2037톤으로 평균 약 15% 정도의 성장을 하고 있고 수출액 기준으로도 2017년 406만 달러, 2018년 476만 달러, 2019년 569만 달러로 평균 약 18% 정도의 성장을 지속하고 있다.

따라서 수출 시장을 개척하고 확대할 수 있다면 스마트팜에서 생산된 작물의 판로를 일정 부분 개척할 수 있을 것으로 기대된다.

다만 업계에서는 현재 토마토, 파프리카의 수출 시장이 일본에 편중된 모습을 보이기 때문에 일본 시장의 상황 변화에 따라 언제든지 수출량이 크게 변동할 수 있어 수출 시장의 다변화에 노력해야 한다고 지적하고 있다.

또한 현재 스마트팜 관련하여 유리온실 기술은 네덜란드, 연동형 유리온실 기술은 스페인 등지에서 수입해오고 있는 실정이므로 연구개발 지원을 통해 관련 기술의 국산화에 역량을 투입할 필요가 있다는 지적도 제기되고 있다.

스마트팜 기술이 생산성을 증가시켜 농민들에게 도움이 될 가능성은 높지만 판로 개척, 판로 다변화, 국산 기술 확보 등의 노력을 통해 스마트팜 기술 보급의 이점을 더욱 확대시킬 필요가 있다.