인류의 가장 오래된 산업인 농업이 첨단 ICT 기술의 발전과 함께 진화하고 있다. 스마트 팜 기술은 기존의 농산업에 사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 모바일 및 인공지능 기술 등 첨단 ICT 기술을 융합하여 생산·유통·소비 등 농산업 전체에 생산성, 효율성, 품질 향상 등과 같은 고부가 가치 창출을 추구하는 기술이라고 말할 수 있다.

스마트 팜(Smart Farm)이란?

스마트 팜은 최근 4차 산업혁명 기술 적용으로 더욱 진화하고 있다. ICT, IoT, Big data, Cloud, AI 등의 신기술을 농작물이나 가축의 생육·환경에 접목한다. 자동화, 지능화, 연결화 등의 서비스뿐 아니라 원격 제어를 가능하게 한다. 농장의 현재 상태에 따라 요구되는 환경제어 동작을 비롯해 다양하게 필요한 작업을 스스로 수행할 수 있게 되는 것이다.

스마트 팜은 과거 스마트 원예 분야에 집중되었으나, 최근에는 그 적용 분야가 다양해지고 있다. 대표적인 분야로 ‘스마트 원예, 스마트 축산, 스마트 노지, 스마트 유통'이 있다. 사실 이 4개 분야에 활용되고 있는 기반 기술과 유사한 기술이 다양하며, 자세한 내용은 다음과 같다.

스마트 원예

농산물의 생산과정에 ICT기술을 접목해 원예 농산물의 생산성과 부가가치를 향상하기 위한 스마트 팜 기술. 유리온실이나 비닐하우스에 PC나 모바일로 온·습도, CO2 등을 모니터링하고 창문 개폐, 영양분 공급 등을 원격 자동으로 제어한다. 이를 통해 작물의 최적 생장 환경을 유지 관리하여 생산성을 높여주게 된다.

▲ 스마트 원예 구성도

스마트 축산

가축의 사육과정에 ICT기술을 접목해 축산업의 생산성과 부가가치를 향상하기 위한 기술. PC나 모바일로 축사 환경을 모니터링하고, 사료 및 물 공급 시기와 양을 원격 자동으로 제어한다. 축산의 경우 특히 소, 양돈, 양계를 중심으로 계열화가 빠르게 진행되고 있으며, 타 농업 분야보다 자본 축적도가 높다는 특징이 있다.

▲ 스마트 축산 구성도

스마트 노지

농산물의 생산과정에 ICT기술을 접목해 농산물의 품질, 생산성과 부가가치를 향상하기 위한 스마트 팜 기술. 온·습도, 기상 상황 등을 모니터링하고 원격으로 관수(농작물이 침수되는 상태), 병해충 관리 등을 한다. 토양이나 환경 센서 정보를 실시간 모니터링하해 최적의 생육환경을 만들고, 관련 정보를 DB에 저장, 분석해 농가에 제공한다.

▲ 스마트 노지 구성도

스마트 유통

농업 분야에서 유통은 생산자인 농민으로부터 최종 소비자까지 이르게 되는 모든 경제활동을 의미한다. 스마트 유통은 유통 경로상에 참여하는 모든 구성원에게 정확하고 원활한 정보교환과 공유체계가 잡힌 시스템을 제공하게 된다. 즉, 스마트 유통에서는 농축산물의 생산, 가공, 물류, 판매, 소비까지 모든 일련의 과정에 대한 정보를 공유하게 해준다.

4차 산업혁명과 스마트 팜(Smart Farm)

스마트 팜의 확대는 세계 기후 변화와 인구 증가에 따른 식량난과 연관이 깊다. 세계 인구 증가로 식량 수요는 증가하고 있으나, 농업 인구 감소와 고령화로 농사를 지을 사람은 점점 부족해지고 있다. 즉, 인구는 증가하는데 도시화로 인해 농작물 재배 면적은 줄어들고, 생산 현장의 농업인은 고령화(국내 2017년 기준 농업인 최고 경영자 평균 연령 67세 / 통계청 참조)되고 있기에 스마트 팜의 확대 보급은 필연적이라고 할 수 있다.

스마트 팜에 ICT 핵심 기술과 드론, 농업용 로봇, 자율주행 트랙터 등과 같은 응용 기술을 적용하여, 앞서 언급한 문제를 해결하려는 노력은 농산업 선진국을 중심으로 진행되고 있다. 그 사례는 다음과 같다.

▲ Self-Propelled Forage Harvester Precision Ag Technology (출처: John Deere)

세계적인 농기계 업체인 존디어(John Deere)는 농기계에 달린 다양한 센서와 IoT 기술을 통해 정밀농업(Precision Agriculture)을 추구하고 있다. 원격 상태 모니터링을 목적으로 개발된 스마트 트랙터는 전국 농지의 기후, 토질, 농작물 발육 등 정보를 수집하여 관리시스템으로 전송한다. 존디어는 이렇게 수집, 분석된 빅데이터를 바탕으로 고도의 농업 컨설팅 서비스를 제공하는 등 부수적인 효과를 거두고 있다.

▲ precision weed control machine (출처: Blue River Technology )

실리콘 밸리에 위치한 SW 기업인 Blue River Technology는 트랙터에 머신러닝(machine learning) 엔진을 탑재한 잡초 제거 로봇(LettuceBot)을 개발했다. LettuceBot의 See & Spray 기술은 실시간으로 농지를 촬영하면서 0.02초 만에 0.635mm 반경에 있는 상추 싹과 잡초 싹을 정확하게 구분하고 제거한다. 또한 해당 로봇을 투입할 경우 현재보다 제초제 사용량을 줄일 수 있기도 하다.

▲ semi closed greenhouse (출처: PrivaAll)

프리바(Priva)는 네덜란드 대표 시설원예 온실 솔루션 기업으로, 시설원예 온실 내부 환경을 작물의 필요조건에 맞게 유지하는 시스템을 제공한다. 또한 오랜 기간 동안 축적된 데이터를 활용하여 작물 생육 알고리즘을 개선하고, 생산성 향상을 지원하는 컨설팅을 진행하고 있다.

스마트 팜(Smart Farm) 관련 유망 스타트업

스마트 팜의 부상과 함께 농업 관련 스타트업 기업들도 활발히 움직이고 있다. 다음에 소개되는 기업들은 포브스(Forbes)에서 소개한 '2018 스마트 팜 관련 유망 스타트업 기업' 중 일부이며, 향후 스마트 파밍(smart farming) 기술 산업의 진화 방향을 보여주는 좋은 사례들이다.

Bright Farms는 하이드로포닉스(HYDROPONICS)를 통한 온실 수경재배 관련 기업이다. 하이드로포닉스 시스템을 통해 물을 재활용해 기존 농업보다 7배 적은 물을 사용하며, 상추와 허브 등 재배 면적은 일반 밭농사보다 최대 10배 적은 토지를 사용한다. 온실에서 재배하여 기후, 병해충을 통제하고 각 작물에 필요한 최적의 영양소를 첨가할 수 있다.

▲ Farmers Business Network - Overview (출처: Farmer’s Business Network)

Farmer’s Business Network는 작물 가격, 수익률 및 마케팅 정보를 데이터베이스화해서 서비스를 제공하고 있다. 현재 약 6,500여 농장에 작물 종자 및 농업 분석, 입력 가격 투명성, 농장 운영, 데이터 통합 및 스토리지, 모바일 앱과 같은 분석 솔루션을 제공하고 있다.

Pivot Bio는 화학 비료를 대신하기 위해 토양에 있는 미생물의 유전자를 활용하여 농작물을 관리하는 기술을 개발하였다. 화학비료에 대한 거부감이 커지고 있는 요즘 이 같은 바이오 기술의 활용은 비료나 농약 분야에서 나타나고 있는 새로운 트렌드이다. 생물학, 기계학습, 컴퓨터 모델링을 통해 미생물의 자연 질소 능력을 재현, 농작물의 일일 질소 요구량을 충족시켜주는 기술을 개발해 많은 관심을 끌고 있다.

Bext360은 커피업계에 블록체인 기술을 도입해서 주목받고 있는 기업이다. 커피 원두 생산과 소비의 투명성 및 효율성을 위해 서비스를 제공하고 있다. 소비자는 농장에서 커피콩의 품질을 확인하고, 로봇의 광학 분류(Bextmachine)를 통해 3단계 등급으로 분별 및 무게를 측정하여 공정한 가격을 결정한다. 또한, 거래된 커피콩을 블록체인 기술로 기록, 최종적으로 소비자가 마시는 커피가 어느 지역의 농장에 어떻게 거래되었는지를 공개한다. 결과적으로 원두의 생산자나 생산지는 물론 누가 얼마에 구매했는지와 같은 정보가 블록체인에 의해 기록된다.

스마트 팜 기술은 현재 많은 진화를 거듭하고 있다. 특히 4차 산업혁명 기술이 모든 산업 분야의 변화를 가져오고 있는데 스마트 팜도 그 중심에 서 있다. 앞서 소개한 스마트 팜 기술 및 여러 기업의 사례에서 살펴본 것과 같이 스마트 팜 관련 산업은 여러 ICT 기술을 농업 분야에 다양하게 적용함으로써 가장 역동적인 산업의 하나로 변화하고 있다.

선진국 중에 농업 기술이 발전하지 않은 나라는 없다. 선진국의 대열에 진입하고 있는 대한민국도 ICT 강국의 장점을 최대한 살려 스마트 팜 관련 기술을 개발하고, 농산업 현장에 적용할 필요가 있다. 만약 스마트 팜 기술 고도화 및 스마트 팜 확산이 된다면 향후 글로벌 스마트 팜 시장에서 선두에 설 수 있을 것이다.

※이 칼럼은 해당 필진의 개인적 소견이며 삼성디스플레이 뉴스룸의 입장이나 전략을 담고 있지 않습니다.