국립식량과학원 생산기술개발과 한길수
농촌진흥청은 2014년부터‘한국형 스마트팜’개발을 목표로 연구를 추진해왔다. 스마트팜은 농업에 4차 산업혁명 기술을 접목한 기술이다. 정보통신기술(ICT)을 기반으로 기상환경이나 토양 상태, 작물의 생육 상태를 계측하고 분석해 영농 의사 결정을 지원한다.
스마트팜 확산을 위한 정책 지원과 도입 효과에 대한 인식이 2017년 기준 스마트팜 도입 시 농업생산성 30.1% 향상, 고용 노동비 8.6% 절감, 병해충 및 질병 17.3% 감소된 것으로 나타났다.
스마트팜은 시설원예 중심에서 노지로 확대하여, 데이터 기반 스마트영농이 일부 시도되고 있다. 노지작물은 노동집약적인 관행농법(경험 의존)으로 경작되고 있어 스마트 농업의 적용 가능성이 높은 분야다.
그러나 노지작물 농업인은 대부분 영세·고령으로 소득이 낮고 새로운 기술 수용에 많은 시간이 걸린다. 게다가 농지 환경이나 경사도가 다양하고 면적도 넓기 때문에 데이터 수집이 어렵고, 매년 재배작목도 달리하기에 노지 밭작물 스마트팜은 현장 여건에 따라 다양한 모델이 필요하다.
예를 들어 토양 및 작물정보를 계측하고 무선 주파수방식으로 보내진 메타데이터를 분석한 뒤 적절한 시비 또는 방제 처방이 인공지능을 통해 처리된다. 농작업 역시 로봇을 통해 자율적으로 이뤄지는 모델을 그려볼 수 있다. 이러한 모델 적용이 적용되려면 4차 산업혁명의 핵심요소인 암호화 데이터 저장 기술인 블록체인(Block Chain)과 가상 현실에서 최적화 모델 시뮬레이션 기술인 디지털 트윈(Digital Twin) 적용이 선행되어야한다.
첫번째, 블록체인은 한마디로‘공공거래장부’라고 할 수 있다. 참여자 누구나 열람할 수 있는 장부에 거래 내역을 기록하고, 여러 컴퓨터에 이를 복제해 보관하는 분산형 데이터 저장 기술이다. 거래 때마다 생성된 정보를 암호화하고‘블록’이라는 장부에 담아 시간 순으로 ‘체인’처럼 연결하는 방식이다.
거래에 참여하는 모든 사용자들이 정보를 공유하기 때문에 별도의 인증 수단 없이 거래 내역을 보증할 수 있다. 블록체인의 가장 큰 장점은 복잡한 중개 과정이 생략된다는 것이다. 실시간 농산물 위치 추적, 금융 거래, 농산물 중개, 농기계 가동률 등 보안을 요구하는 다양한 부문에서 블록체인을 활용할 수 있다.
해외에서도 농업 분야에 블록체인 기술을 실용화하기 위한 시도가 다양하게 이뤄지고 있다. 유럽연합(EU) 회원국은 블록체인 국제표준화를 선도하겠다는 목표를 세우고 공동 협력 체제를 구축하고 있다. 태국 정부는 농산물 수출 절차를 간소화하고 투명한 거래를 위한 블록체인 솔루션을 개발 중이다.
두번째, 디지털 트윈은 현실을 가상 세계로 표현하는 기술이다.? 특히 밭작물은 기후 등 환경 변화에 크게 영향을 받는다. 토양 환경 및 품종이 다양하기 때문에 현실과 유사한 디지털 가상 세계에서 시뮬레이션 예측이 더욱 중요해진다. 디지털 트윈에서는 정보통신기술과 인공지능이 새로운 가치를 제공하며 중요한 역할을 한다. 센서 역할을 하는 정보통신기술은 정보를 수집해 현실과 유사한 가상세계에 적용한다. 디지털 트윈 환경에서 시뮬레이션으로 인공지능을 학습하게 하며 생육 모델의 최적화 방안을 도출해낼 수 있다.
예를 들어, 특정 공간의 조도와 온도를 고려해 조명의 밝기와 냉·난방기 가동을 조정할 수 있다. 외부 환경과 내부 정보는 ICT에서 측정한 것을 기반으로 한다. 디지털 트윈의 장점은 시뮬레이션을 무한정 반복할 수 있다는 점이며, 시행착오에 드는 비용도 거의 들지 않는다. 디지털 트윈 기술을 고르지 않은 밭작물의 노면 조건에도 적용할 수 있다. 자율주행 시스템을 스마트 농기계로 접목해 노지 밭작물 스마트팜의 요소로 확장시킬 수 있다.
끝으로 농업을 미래 성장 동력으로 삼기 위해서는 첨단기술이 집약된 4차 산업혁명을 견인하는 다양한 기술들을 농업에도 발빠르게 도입해야 한다. 농산물 거래 절차 간편화 등 다양한 농업 부문에서 활용할 수 있는 블록체인 기술과 고르지 않은 밭작물의 노면 조건에 잘 적용하며 시행착오 비용이 거의 들지 않는 디지털 트윈 기술은 미래 밭농업 발전을 이끄는 계기가 될 것으로 기대된다.