김연중 한국농촌경제연구원 선임연구위원
4차산업혁명기술을 활용한 스마트농업을 실현하기 위해서는 관련 인프라 조성이 무엇보다 중요한 것으로 나타났다. 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅 등의 관련 기술보다는 그 기술이 실현될 수 있는 생태계 조성이 우선적으로 고려해야 한다는 것이다. 김연중 한국농촌경제연구원 선임연구위원은 ‘4차산업혁명에 대응한 스마트농업 발전방안’ 연구를 통해, 현재 우리 농업에서 직면하고 있는 노동력 부족과 생산비 증가 그리고 가축질병 등 다양한 문제에 대한 대안으로 4차산업혁명 기술을 접목한 스마트농업의 활성화를 제시했다.
김 선임연구위원의 스마트농업의 활성화 실현의 구체적 구상은 먼저 IoT 기술을 이용해 데이터를 수집하고(외부관리 데이터, 환경관리 데이터, 생육관리 데이터 등), 수집된 정형데이터와 비정형데이터를 결합해 빅데이터 분석을 수행한 후 딥러닝(Deep Learning), 시멘틱(Semantic), 인공지능 기술들을 통해 기술의 실행 수단인 로봇(파종-접목, 농약방제 등), 스마트 앱으로 자동제어를 실시하는 데 초점을 맞췄다.
4차산업혁명과 스마트농업
4차산업혁명 기술은 기반기술, 핵심기술, 응용기술로 나눌 수 있다. 기반기술은 인프라 구축기술이며, 컴퓨터의 용량을 크게 하는 하드웨어 기술과 알고리즘 성능을 개선할 수 있는 소프트웨어 기술이다. 핵심기술은 사물인터넷, 빅데이터 분석, 인공지능, 딥러닝 등으로 구성됐다. 응용기술은 수요자가 직접 활용하는 기술로 자율주행농기계, 지능형로봇, 무인드론, 농장을 자동으로 제어할 수 있는 앱, 농가의 경영형태 및 시설형태 등을 고려한 맞춤형 컨설팅기술, 농가의 영농활동을 위한 정보제공 시스템 기술 등이 있다. 현재 우리나라 농업은 아직 3차산업혁명 단계에 머물러 있다. 현장조사 또는 통계자료 등 정형화된 데이터를 수집해 모델화하고 그 정보를 웹을 통해 농가에게 제공하고 농가가 스스로 컨트롤 할 수 있는 정도다. 진정한 스마트농업이 실현되기 위해서는 4차산업혁명 기술이 접목돼야 한다. 자료 수집은 사물인터넷을 통해 자동으로 이뤄져야 하며 생산·유통·소비, 전후방산업이 모두 연계돼야 한다. 더 나아가 경영성과관리 역시 자동으로 통제될 필요가 있다.
국내 스마트농업 기술수준
우리나라 농림식품 기계·시스템 분야의 기술수준은 최고 기술보유국 미국(100%) 대비 75%로 주요 9개 국가 중 8위이며, 중국은 66.2%로 우리보다 낮은 수준이다. 농업기계시스템은 최고 기술국(미국) 대비 76.6%로 추격그룹에 속하는 가운데 농업 자동화·로봇화기술(77.2%) 수준이 가장 높게 조사됐다.
식품기계·시스템은 최고기술국(독일) 대비 68%로 추격그룹에 속하며 그 중 식품 품질 계측 기계·시스템 기술(75.2%)의 기술수준이 가장 높고, 식품 포장 기계·시스템기술(62%)은 가장 낮다. 임업기계·시스템 최고기술국(미국) 대비 78%로 추격그룹에 속하며 임산가공 기계·시스템기술(85.5%)의 기술수준은 높고, 임산지원 품질계측 기계·시스템기술(73.2%)은 가장 낮다. 축산업기계·시스템은 최고기술국(네덜란드) 대비 76.5%로 추격그룹에 속한다. 축산업 시설·환경과 기계·시스템기술(83.7%)의 기술수준은 가장 높고, 축산물 생산 기계·시스템(63.8%)은 가장 낮다. 스마트농업의 기술수준은 1세대, 2세대, 3세대로 나눌 경우 1세대는 센서를 통한 환경변화 모니터링과 편리성 증진, 기능제어 등 제어 시스템으로 구성된다. 한국은 1.5세대로서 2세대인 일본을 추격하고 있다.
농업현안 해결 위한 스마트농업 적용실태 분석
농업 분야별 현안은 탐색한 결과, 시설원예 분야는 생산성 증대, 생산비 절감, 품질 향상, 인건비 절감, 광열비 절감 등인 것으로 분석됐다. 이를 해결하기 위해 적용가능한 우리나라 4차산업혁명 관련 기술은 단순한 데이터 수집과 이를 클라우드로 저장하는 정도에 그치는 것으로 나타났다. 축산 분야는 중축개량, 사료관리, 축사환경관리, 가임적기 판정, 방역 등이 현안인데 우리나라 농업 분야 4차산업기술은 데이터수집과 빅데이터분석, 클라우드 업로드 정도로 시설원예 분야보다는 다소 앞서 있다. 유통분야에서는 수급안정, 유통효율화, 품질 향상 등이 가장 큰 현안이며 이에 대응한 우리나라 4차산업혁명 기술은 축산 분야와 비슷한 수준으로 농업 분야의 4차산업혁명 기술 적용은 아직은 갈 길이 먼 것으로 판단된다. 위 결과 바탕으로 4차산업혁명 기술을 이용해 경영성과를 제고하기 위한 전체시스템을 구상해봤다. 먼저 IoT 기술을 이용해 데이터를 수집하고 (외부관리데이터, 환경관리데이터, 생육관리데이터 등), 수집된 정형데이터와 비정형데이터를 결합해 빅데이터 분석을 수행한 후 딥러닝, 시맨틱, 인공지능 기술을 통해 기술의 실행 수단인 로봇(파종-접목, 농약방제 등), 스마트 앱으로 자동제어를 실시할 필요가 있다. 이것이 실현될 경우 비로소 스마트 농업이 한 차원 성장해 농가 경영성과 제고가 실현되고 현안 문제인 생산성 증대, 생산비 절감, 품질 향상, 소득 증대도 꾀할 수 있을 것이다.
스마트농업 발전 위한 전략 우선순위 분석
분석 결과에 따르면 종합적인 대분류 전략에서는 ‘4차산업혁명 관련 인프라 구축’이 가장 시급한 것으로 나타났다. 다음으로 ‘비즈니스 모델 개발’이 필요한 것으로 분석됐다. 이는 IoT, 빅데이터, 센싱기술, 클라우드 컴퓨팅 등 관련 기술보다는 그 기술들이 실현될 수 있는 생태계 조성이 우선적으로 실현돼야 함을 의미한다. ‘4차산업혁명 인프라 구축’의 세부 항목 중에서는 ‘인력육성’방안 마련이 가장 필요한 것으로 나타났다. ‘비즈니스 모델 개발’분야에서는 ‘자율주행농기계 개발’이 가장 필요한 것으로 분석됐다.
스마트농업 보급확대 방안
현재의 농업 생산, 유통, 소비 부문에 IT 과학기술이 접목된 스마트농업이 보급확대로 농업을 미래성장산업으로 도약시킬 필요가 있다. 스마트농업의 목표는 ‘스마트농업을 미래성장산업으로 도약’으로 설정했다. 이에 따른 추진전략으로 스마트농업 도입농가의 현장 지원전략, 스마트농업 보급 활성화 전략, 스마트농업의 인프라 구축과 지속적으로 스마트농업을 육성하기 위한 거버넌스를 구축하는 것으로 설정했다. 현장 애로지원은 초기 투자자본 지원 강화, 농가의 수준에 맞는 맞춤형 지원, 농가가 스마트농업을 도입하는데 필요한 서류, 인허가 등을 일괄 처리할 수 있는 론칭시스템 구축, 투자 대비 성과의 불확신성 등을 없앨 수 있는 선진농장 견학, 테스트베드 등에서 실습 등이 있어야 한다. 기술 개발 및 보급확대 인프라 구축에서는 전문인력양성, 민간투자 활성화, 테스트베드 운영, 농업용 앱 개발이 필요하다. 인프라 측면에서 법·규제·제도 정비, 개인정보 보호, 데이터 인프라 구축, 중장기 R&D 로드맵 작성 등이 요구되며, 거버넌스 체계 구축은 주체별 역량 강화, 컨트롤타워 설치 운영, 산·학·연 네트워크 구축, 전후방 관련산업 육성 등이 필요하다.