24.「콩 스마트농업 패키지」 기술 및 현장 적용 가능한 보급형 기술

1. 오프닝

노지 작물은 일반적으로 기상이나 병해충, 토양 등 생산 환경의 영향을 크게 받습니다.
이로 인해 농가에서는 다양한 어려움을 겪게 되는데요.
이러한 문제를 해결하는 방법으로, 노지 작물의 재배 한계를 극복하고, 노동력을 절감할 수 있는 ‘노지 스마트 농업 기술’이 주목받고 있습니다.
스마트 농업이란 농업의 생산성과 품질을 높이고, 경영비와 노동력을 절감하기 위해 농업 분야에 정보통신기술과 같은 첨단 기술을 접목한 농업을 말하는데요.
특히 노지 스마트 농업은 기후변화 등 예측하기 어려운 환경에서도 작물을 보다 안정적으로 생산하고 노동력을 절감하는 것을 목표로 하고 있습니다.
이를 위해, 센서, 영상, 드론 등의 다양한 기술을 활용해 농작물의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 이를 기반으로 물 관리, 양분관리, 병해충 방제, 잡초 관리 등의 농작업을 최적화할 수 있습니다.
그럼 지금부터, 대규모 농경지에서도 노동력을 효율적으로 줄이고, 안정적인 농업 생산 환경을 조성하는 데 기여할 ‘노지 스마트 농업’의 주요 기술을 자세히 살펴보겠습니다.

2. 노지 스마트 농업 기반 기술

[무굴착 땅속 배수 시스템]
먼저, 노지 디지털 농업의 핵심 기술에 대해 알아보겠습니다.
노지 스마트 농업에서 가장 기본이 되는 요소 중 하나는 '양분과 수분관리 기술'인데요.
특히 배수 시스템은 작물의 건강한 생육에 중요한 역할을 합니다. 전통적인 배수 방식은 땅을 파서 배수관을 설치하는 방법으로 시공 과정의 효율성이 낮고,, 토양 구조를 교란시킨다는 단점이 있습니다.
반면, 무굴착 땅속 배수 시스템은 매설기를 이용해 부직포로 감싼 유공관을 땅속에 설치하는 방식입니다.
이 방법을 활용하면 배수관을 깊이 묻지 않고도 효과적으로 배수 관리를 할 수 있으며, 토양 구조를 보존하면서 안정적인 배수 효과를 기대할 수 있습니다.

[지중점적 관수‧관비 시스템]
지중점적 관수‧관비 시스템이란 매설기를 사용하여 땅속에 물과 비료를 공급하는 점적관을 설치하는 것을 말합니다. (지중점적 관수‧관비 시스템 발음이 교정)
이렇게 설치된 땅속 관수 호스인 점적관을 통해 작물 뿌리 주변에 수분과 양분을 효과적으로 공급할 수 있어, 자원의 낭비를 줄이고 생산성을 높입니다.
또한 물과 비료가 알맞은 시기에 공급되기 때문에 작물이 최적의 생육환경에서 자랄 수 있도록 도와줍니다.

[무인 자율주행 트랙터]
스마트 농업에서 빼놓을 수 없는 기술 중 하나가 바로 자율주행 트랙터입니다.
GPS와 위치 정보 시스템을 활용해 사람 없이도 정밀한 작업을 수행할 수 있는 자율 주행 트랙터는 경위도 좌표, 연료 상태, 엔진 속도 등 다양한 정보를 수집하며, 실시간으로 작업 정보를 제공합니다.
또한, 태블릿과 연동해 작업 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 비상 상황 발생 시 자동 정지하는 기능이 탑재되어 있어 더욱 안전하게 작업할 수 있습니다.

[양수분 공급 시스템]
양수분 공급시스템은 토양 센서를 통해 실시간으로 토양의 수분과 양분 상태를 측정하고, 부족한 부분을 자동으로 보충하는 시스템입니다.
땅속 배수와 연결되어 배수 여부를 결정하는 지하수위 제어 시스템은 작물이 자라기 적합한 양분과 수분의 양을 일정하게 유지할 수 있도록 돕습니다.
(증발산량) 작물의 생육단계별로 필요한 물의 양은 기상정보를 활용하여 자동 계산 후 관개하기 때문에 대규모 노지에서 토양센서를 유지·관리하는 어려움을 줄일 수 있습니다.
이 시스템은 스마트폰을 통해 언제 어디서나 관리할 수 있어, 농가에서는 더 효율적으로 밭작물을 관리할 수 있으며 노동력을 최대 90%까지 절감할 수 있습니다.

3. 스마트 농업 병해충 방제 시스템

노지 스마트 농업에서 가장 중요한 기술 중 하나인 병해충 방제 시스템에 대해 설명하겠습니다.

[병해충 방제 시스템]
해충 방제는 예찰 기술과 방제 기술로 나뉘는데, 람이 직접 예찰하는 데에는 한계가 있기 때문에 자동 예찰할 수 있는 AI트랩을 활용하는 것이 매우 효과적입니다
AI트랩은 태양광 에너지를 활용하여 자가전력으로 작동합니다. 또한 페로몬을 사용해 해충을 유인하고 카메라를 통해 이미지를 촬영하며, 웹시스템을 거쳐 개체 수를 자동으로 측정합니다.
이를 바탕으로 해충의 적기방제 시기를 결정할 수 있어, 정확하고 효율적인 방제가 가능합니다.
또한 AI 기술을 활용한 작물 병 진단 시스템을 이용하면 매우 빠르고 정확하게 병을 진단할 수 있습니다.
현장에서 스마트폰으로 병든 부위를 촬영하면, AI가 영상을 분석하여 원인이 되는 병을 진단하고, 적절한 방제 약제 정보를 제공합니다.

[드론스테이션]
드론스테이션은 드론을 자동으로 운영할 수 있는 통합 정거장 시스템인데요.
스마트 트랩에 포획된 해충의 종류와 개체 수를 영상으로 분석한 후, 방제가 필요한 수준에 도달하면 통합관제시스템에서 자동으로 방제 명령을 내립니다.
명령이 전달되면, 드론스테이션 내부에서 방제 농약이 자동으로 탑재되며, 드론은 설정된 경로를 따라 이동해 문제가 발생한 지역을 선택적으로 방제할 수 있습니다
뿐만 아니라 드론 영상 분석으로 작물의 병, 약해 등을 조기 진단 할 수 있습니다.
또한 잡초와 작물을 구별할 수 있는 기술이 적용되어 있어, 노지 농업에 있어 큰 어려움을 주는 잡초만 선별적으로 제거할 수 있게 됩니다.

[초분광 분석 시스템]
초분광 분석 시스템이란 작물 재배 기간 동안 발생할 수 있는 수분이나 양분의 과/부족, 병해, 제초제 약해 등 다양한 스트레스 반응을 초분광 센서 기반의 영상정보를 분석해 진단하는 기술을 말합니다.
최적 파장을 선발하고 이를 활용해 스트레스별로 다중분광 센서를 개발하여 드론에 장착하면 농업 현장에서 각종 환경 스트레스를 조기에 진단하고 신속하게 대응할 수 있습니다.
이러한 초분광 센서를 드론에 설치하면 넓은 지역에서도 빠르게 작물 스트레스를 감지할 수 있게 됩니다.

4. 생육 및 수량 예측 시스템

‘생육진단'과 '수량예측 기술'은 밭작물의 생육 정보 데이터를 활용한 기술인데요.
라이다 영상센서를 이용하면 실시간으로 작물의 키, 이삭 크기 등 생육 관련 데이터를 자동으로 측정할 수 있어 노동력 절감에 효과적입니다.
또한 축적된 생육 데이터를 바탕으로 수확량 예측 모델을 적용하면, 현재 작물 상태를 분석해 수확량을 예측하고, 최적의 수확 시점을 판단할 수 있도록 도와줍니다.
작물 수확을 돕는 무인 자율주행 콤바인은 GPS를 활용하여 더욱 정확하고 빠른 수확 작업을 수행합니다.
이 시스템은 사람이 직접 조작하지 않아도 자동으로 정밀한 수확 작업을 수행할 수 있어, 작업 효율을 크게 높일 수 있습니다.

5. 통합관제 시스템 및 엔딩

지금까지 소개한 모든 작업은 통합관제시스템의 개방형 플랫폼을 통해 관리할 수 있습니다.
화면에서 실시간으로 데이터를 확인할 수 있고 문제가 발생하면 알림 경보 기능을 활용해 신속하게 대처할 수 있게 됩니다.
또한 구축된 공간정보 관리를 위한 웹 GIS 통합관제시스템과 기능을 연계하여 동계작물 분류, 도복피해 분석, 콩 파종현황 분석, 하계작물 분류, 생육진단 공간분포 파악 등의 작업을 수행할 수 있습니다.
이처럼 스마트 농업은 자율주행, 드론, 자동화 등의 기술을 통해 미래의 농업을 더욱 정밀하고 효율적으로 변화시키고 있는데요.
실제 2022년부터 2024년까지 노지 스마트 농업 기술을 적용한 결과, 재배 수량은 기존 대비 12% 증가하고 작업 시간은 66% 단축되는 효과가 나타났습니다.
농가의 미래를 선도하는 혁신적인 신산업, 노지 스마트 농업!
노지 스마트 농업 기술의 발전은 더욱 안정적인 작물 재배와 생산량 증가로 이어지며, 우리 농가의 지속 가능한 성장에 기여하게 될 것입니다.