해외 농업 ․ 농정 포커스 세계농업 제 185호 | 1 해외 스마트농업 사례 * 이 종 원 (경북대학교 농업과학기술연구소 연구초빙교수) 1. 서론 1) 현재 우리나라 농업은 농촌인구의 감소 및 고령화 , 곡물자급률 하락 , 농가소득 정체 , 한반도 기후변화 심화 등의 어려움을 겪고 있다 . 2014 년 농림어업조사 결과에 따르면 농가 고령화율은 2014 년 12 월 기준 39.1% 로 전년보다 1.8% 포인트 높아졌으며 , 수입 농산물은 매년 증가하고 있고 전체 산업에서 농업의 비중은 계속 낮아지고 있는 실정 이다 . 국내 총생산 중 농림어업이 차지하는 비중은 2000 년 4.4% 에서 2014 년 2.1% 로 급 감하였으며 , 국내 농경지도 2000 년 19.0% 에서 2014 년 17.3% 로 지속적인 감소 추세로 농업 활성화를 위한 대책 마련이 시급한 상황이다 . 그리고 우리나라의 곡물자급률은 1990 년 43.1% 에서 2014 년 24.0% 로 지속적으로 감소하고 있다 . 따라서 농가 고령화 , 농 가인구 및 농지 감소 , 농업 경쟁력 약화 , 기상 이변 등의 문제점을 해결하기 위한 노력 의 일환으로 정보통신기술 (Information & Communication Technology, ICT) 기반의 창조농 업이 추진되고 있다 . 박근혜 정부의 창조농업에서 가장 핵심적인 키워드 중 하나인 스마트농업은 정보통 신기술 (ICT) 을 온실 , 축사 , 과수원 등에 접목해 원격 및 자동으로 작물과 가축의 생육환 * ([email protected]).
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해외 농업 ․ 농정 포커스
세계농업 제 185호 | 1
해외 스마트농업 사례 *
이 종 원 (경북대학교 농업과학기술연구소 연구초빙교수)
1. 서론 1)
현재 우리나라 농업은 농촌인구의 감소 및 고령화, 곡물자급률 하락, 농가소득 정체,
한반도 기후변화 심화 등의 어려움을 겪고 있다. 2014년 농림어업조사 결과에 따르면
농가 고령화율은 2014년 12월 기준 39.1%로 전년보다 1.8%포인트 높아졌으며, 수입
농산물은 매년 증가하고 있고 전체 산업에서 농업의 비중은 계속 낮아지고 있는 실정
이다. 국내 총생산 중 농림어업이 차지하는 비중은 2000년 4.4%에서 2014년 2.1%로 급
감하였으며, 국내 농경지도 2000년 19.0%에서 2014년 17.3%로 지속적인 감소 추세로
농업 활성화를 위한 대책 마련이 시급한 상황이다. 그리고 우리나라의 곡물자급률은
1990년 43.1%에서 2014년 24.0%로 지속적으로 감소하고 있다. 따라서 농가 고령화, 농
가인구 및 농지 감소, 농업 경쟁력 약화, 기상 이변 등의 문제점을 해결하기 위한 노력
의 일환으로 정보통신기술(Information & Communication Technology, ICT) 기반의 창조농
업이 추진되고 있다.
박근혜 정부의 창조농업에서 가장 핵심적인 키워드 중 하나인 스마트농업은 정보통
신기술(ICT)을 온실, 축사, 과수원 등에 접목해 원격 및 자동으로 작물과 가축의 생육환
온실, 정밀가축사양(Precision Livestock Farming), 정밀농업 등의 용어를 사용하고 있다.
우리나라의 스마트농업은 유럽에 비하면 도입단계로 볼 수 있어, 본고에서는 국내
에 적용할 수 있는 해외 스마트농업 사례에 대하여 살펴보고자 한다.
2. 시설원예분야
2.1. 시설채소 재배 현황
전 세계 128개국에서 상업용으로 시설채소를 재배하는 온실 면적은 414,127ha로 이
가운데 플라스틱온실이 90%이며, 유리온실이 10%이다. 전체 온실 중 유리온실이 차지
하는 비율은 북유럽지역 61%, 북미지역 20%, 아시아 지역은 2%에 불과하다. 네덜란드
의 경우 전체 온실의 99%가 유리온실이며 복합환경제어가 가능한 시스템을 구비하고
있다. 그리고 전체온실의 23%인 95,000ha가 수경재배 온실이며, 주요 재배 작물은 토
마토, 오이, 양상추, 파프리카, 고추, 허브, 가지, 딸기 등이다.
2.2. 네덜란드
네덜란드는 지난 수십 년간 누적된 데이터와 재배환경 최적화 노하우를 바탕으로
각종 센서와 제어솔루션을 개발하였으며, 이러한 농업 ICT기술을 통해 생산량 및 품
질 최적화를 도모하고 있다. 그리고 작물을 자동 수확할 수 있는 로봇 개발을 위한 연
구를 활발히 수행하고 있다. 네덜란드에서 ICT와 농업분야에서 핵심 키워드는 혁신
(Innovation)이며, 이를 주도하는 연구기관은 네덜란드 응용과학 연구기관(Nederlandse
Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek, TNO)과 와게닝겐 대학 연구
센터(Wageningen University Research, WUR)이다. 그리고 국내에 많이 알려져 있는 회사
는 Priva, Hortimax, Grodan, Green-Q, kubo 등이 있다.
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표 1 국가별 상업용 시설채소 생산 면적 및 순위
순위 국가 명 재배면적(ha) 비율(%) 순위 국가 명 재배면적(ha) 비율(%)
1 중국81,000
(3,346,800)*19.6 11 알제리 5,000 1.2
2 스페인 70,400 17.0 12 그리스 5,000 1.2
3 대한민국 47,000 11.3 13 네덜란드 4,865 1.2
4 일본 36,000 8.7 14 콜롬비아 1,200 0.3
5 터키 33,496 8.1 15 멕시코 15,000 3.6
6 이태리 25,000 6.0 16 이스라엘 4,000 1.0
7 모로코 16,500 4.0 17 이란 4,000 1.0
8 프랑스 10,000 2.4 18 팔레스타인 3,278 0.8
9 폴란드 5,216 1.3 기타 국 41,761 10.1
10 헝거리 5,400 1.3 전체 414,116 100
주: *(http://web.uri.edu/celsnews/study-plastic-greenhouses-in-china-pose-pros-and-cons/(2013)) 참조. 자료: International Greenhouse Vegetable Production Statistics(2015).
네덜란드의 정밀 복합환경제어시스템은 다양한 센서 및 외부기상 정보를 이용하여
시설의 미기상 정보를 예측하고 시설 내의 온도 편차를 최적화하는 솔루션을 제공하
고 또한 적외선 온도센서, CO2 센서 등을 이용하여 보다 정확한 작물 주변 환경정보를
수집하며, 사용자 설정이 가능한 소프트웨어 기반의 제어시스템을 통해 다양한 제어
옵션을 지정할 수 있고 다수의 시설 내 공간 블록을 동일한 조건으로 제어할 수 있도
록 지원하고 있다. 그리고 생산현장(온실과 선별장)의 인력과 생산량을 효율적으로 관
리할 수 있는 시스템을 이용하여 작업효율을 극대화 시키고 있다.
그림 1 정밀 복합환경제어 및 모니터링 시스템
자료: (http://www.hortimax.com).
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그림 2 인력 및 생산량 등록, 수확량 측정․기록시스템(P-Plus)
자료: 이정현(전남대학교, 2015).
그림 3 인력 및 작업 관리시스템
네트워크사무실
온실 및 선별장
고용인
로컬 데이터 관리자
관리자
자료: (http://www.hortimax.com).
식물체의 근권부 환경의 정밀제어를 위하여 식물체의 증산량 실시간 모니터링과 정밀
관수제어를 위한 근권부 모니터링 시스템을 통하여 배지의 함수비와 EC를 정밀하게
조절함으로써 생산량을 극대화하고 있다. 혁신과 전시센터(Innovation & Demonstration
Centre, IDC)에서는 온라인 작물관리시스템을 통하여 원거리에서도 재배자가 편리하게
생장방법 등을 변경할 수 있으며, 재배자, 컨설턴트 및 연구자 상호간의 정보를 교환
할 수 있도록 하고 있다. 그리고 단위면적당 생산량 극대화를 위한 새로운 재배시스템
이 연구되고 있으며, 에너지 절감을 위한 반밀폐형 온실시스템이 보급되고 있다.
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온실 내 병충해의 탐지를 위한 기술로는 황색 끈끈이트랩을 스캔하여 해충 판독을
자동으로 할 수 있는 Scoutbox가 개발되어 보급되고 있으며, 다중스펙트럼 카메라를 이
용한 병해 탐지를 위한 기술이 개발되어 시험 중에 있다. 또한 온실 내 재배환경요인
에 따른 수확량 예측 시스템이 개발되어 정밀복합환경제어를 통한 생산성 극대화를
위한 기술이 보급되고 있다.
그림 4 증산량 실시간 모니터링 시스템
누적 생장량 (Kg/m2)
증산량 합계 (Kg/m2)
광량 합계 (J/m2)
자료: (http://www.hortimax.com).
그림 5 근권부 정밀제어용 무선센서
자료: (http://www.grodan.com).
그림 6 온라인 작물관리시스템
자료: IDC(Innovation & Demonstration Centre).
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그림 7 지속적인 토마토 생산시스템
자료: (www.demokwekerij.nl).
그림 8 반밀페형 온실 시스템
온실외부온도 10℃상대습도 90%(절대습도 7gr/kg)
혼합과정 (35% / 65%)온도 15℃상대습도 95%(절대습도 10gr/kg)
공기튜브온도 20℃상대습도 70%(절대습도 10gr/kg)
자료: 이범선(대영씨앤이(주)).
그림 9 Scoutbox
자료: (www.scoutbox.nl).
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그림 10 스펙트럼이미지를 통한 시클라멘의 보트리스병 감염 정도 분석
생육이 좋은 이미지 감영된 이미지 병든 이미지 매우 병든 이미지
자료: 농업 ICT융합 선진사례 모음(농촌진흥청 2014).
그림 11 수확량 예측 시스템
Cultivista LetsGrow
자료: 와게닝겐 UR. 자료: (www.letsgrow.com).
2.3. 일본
일본에서는 후지쯔, NEC, IBM, NTT 등 유수의 기업들이 농업분야에 ICT기술을 접
목하여 다양한 서비스를 제공하고 있다. 일본 IBM의 농산물 이력추적 서비스, NEC의
M2M 기반 생육환경 감시 및 물류 서비스(Connexive), 후지쯔의 농업관리 클라우드 서