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2014년 우리나라가 당면한 농업의 취약성과 어려움을 해결할 수 있는 과학기술적인 기반을 만들기 위한 목적으로 구성된 국립농업과학원 농업공학부 스마트팜개발과는 스마트팜 관련 기술을 개발해 정부 정책을 뒷받침하기 위해 노력하고 있다.
스마트팜개발과는 한국형에 적합한 스마트온실과 스마트축사의 기술개발을 위해 ICT 융합 스마트팜 모델 등을 개발하고 있다. 이밖에 로봇, IT기술 융복합을 통한 농작업의 자동화·로봇화 및 정밀농업기술, 식물을 연중 안정적으로 생산할 수 있는 식물공장시스템, 축산자동화 및 가축 사양관리 등의 기술연구를 수행하고 있다.
즉, 정부가 전략적으로 추진 중인 스마트팜의 기술개발과 확산 보급이 주목적이다.
이를 위해 스마트팜개발과는 스마트팜 기술을 1세대부터 3세대까지 크게 3단계로 나눠 개발을 추진하고 있다.

△ 편의성 향상→인공지능→무인로봇
1세대는 편의성 향상이 목적이다. 농민들은 하우스나 축사 등 작업현장을 떠날 수 없다. 하우스농사는 비가 오면 창을 닫고, 온도가 내려가면 보온재를 덮는 등 환경변화에 따라 대응이 필요해 특별한 일이 없어도 하우스에 머물러야했다. 이런 환경을 센서와 네트워크를 통해 측정하고 시공간 제약 없이 관측할 수 있도록 구현한 것이 1세대 스마트팜이다.

김상철 스마트팜개발과장은 “시설과 장비를 제어해 농민들이 자유를 찾고 이와 더불어 정밀한 제어를 통해 품질과 생산성이 증가했다”며 “하지만 농장의 정보를 직접 받아 판단해 설정하다보니 키우는 작물의 정보를 비롯한 농사에 대한 지식이 필요했다”고 1세대 스마트팜의 한계를 설명했다.

2세대 스마트팜 모델은 1세대의 한계를 보완한 것으로 작물에 대한 정보와 비료 등 환경 정보가 수확량에 미치는 영향을 분석하기 위해 딥러닝 기반 인공지능 기술을 활용한다.

환경을 제어하는 1세대에 인공지능을 더한 것으로 최적의 데이터를 바탕으로 자동제어가 가능해 농사의 지식이 부족해도 작물생산을 가능토록 한 것이 특징이다.

올해까지는 2세대 스마트팜 핵심기술로 작목 하나의 생육정보를 기반으로 환경·생육정보를 모델링해서 인공지능이 분석하는 기술 개발을 진행한다.

김 과장은 “모든 작물을 적용하기는 어려워 한 작물이라도 기반기술을 개발하고 이 원리를 타 작물에도 적용되는지 2020년까지 작목확대 시험을 할 계획”이라며 “하우스 대표 모델 8개를 선정해 작목확대 시험과 실증시험을 거쳐 문제점을 보완한 후 2023년에서 2024년 정도면 2세대 스마트팜 보급에 들어갈 것”이라고 말했다.

2세대 스마트팜의 한계는 농장에서 비용이 가장 많이 발생하는 에너지와 노동력 부분이다. 이를 개선해 에너지 비용을 최적화 하고 농작업을 대체하는 무인로봇 등으로 노동력을 절감한 것이 3세대 스마트팜이다.

작물의 전체생산 비용 중 에너지는 40%, 노동력은 30%를 차지한다. 이를 절감해 경쟁력을 강화하기 위한 3세대 스마트팜은 국내 표준을 비롯해 국제온실시설 자제기준을 적용해 글로벌 모델을 만들어 수출할 수 있도록 구상하고 있다.

3세대를 위한 개발은 현재 진행되고 있지만 선행되어야 할 문제가 있다. 우선 설계 기준이 확립돼야한다. 현재 하우스는 자동화나 로봇을 염두에 두지 않고 보온, 외부 격리, 폭설·태풍 등만 고려한 상태다. 이곳에 통신장치, 로봇 등을 활용하기 위해서는 현재는 없는 구조물이 설치돼야한다. 이런 구조물이 농작업의 편의성은 향상시키면서 작물 성장에 영향을 미치지 않도록 과제로 추진하고 있다.

△ 향후 데이터·통신 규격 마련에 주력
스마트팜개발과는 앞으로 데이터와 통신의 공통규격을 마련할 방침이다. IoT가 갑자기 확대 보급되면서 많은 데이터가 생산되지만 DB의 공통 규격이 없어 활용이 어려운 측면이 있다. 농업과학원은 이를 인식하고 내년까지 데이터 표준 규격을 정할 계획이다.

김 과장은 “데이터의 종류와 정의, 통신 방법에 대한 규격, 정밀도, 크기 등을 정해 공공DB에 데이터를 모아 농사 활용할 수 있도록 할 것”이라며 “이밖에 새로운 산업에 이용하거나 아이디어를 활용해 창업할 수 있도록 지원할 계획”이라고 말했다.