(사)한국농업기계학회 이강진 회장
지구 온난화와 기후 변화에 대응하고자 정부에서는 2030년까지 2018년 대비 탄소 배출을 40%까지 감축하는 정책을 발표하였다. 이는 연평균 감축률로 환산하면 4.7%로 EU나 미국, 일본 등의 주요국에 비해서도 매우 높은 목표로서 현 정부의 지구 온난화와 기후 변화에 대한 강력한 대응 의지를 보여주는 대목이다.
지구 온난화의 큰 원인 중의 하나는 자동차에서 화석연료의 연소로 배출되는 이산화탄소, 메탄 등의 온실가스 국제기구협의회가 지정한 6대 온실가스 : 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소화불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6)이다. 이에 대해 유럽 등에서는 자동차 시장을 중심으로 2030년까지 휘발유와 디젤 차량의 운행을 금지하는 등 탄소 저감을 위한 사회적 환경 규제를 강화되고 있다. 내연기관 기반의 농기계도 탄소 저감은 피할 수 없는 숙명으로 변화에 대한 대비가 필요하다.
노지 농업에서는 사람이 직접 운전하고 조작하는 내연기관 기반의 농업기계나 부속 농작업기를 전동화, 무인화, 지능화된 자율주행 농기계나 농업 로봇 등 첨단 농기계로 진화시켜서 탄소를 감축해야 한다는 목소리가 이제 나오기 시작했다.
농업 기계화
1960년대 초, 우리나라에 도입된 동력경운기는 농업인을 인력과 축력에 의존하던 경운이나 쇄토, 운반 등의 중노동으로부터 탈피시키게 된 계기가 되었다. 이후 다양한 농작업기와 관리기, 트랙터, 콤바인 등을 거쳐 오늘날 직진 자율주행 이앙기, 자율주행 트랙터 등에 이르기까지 농업기계는 여전히 진화 중이다.
농촌진흥청의 2020년 조사결과에 따르면 우리나라 농업의 기계화율은 벼농사의 경우 약 98.6%, 밭농사는 61.9%에 달한다. 하지만 농업인구의 감소와 고령화, 코로나로 인한 해외 노동자의 감소로 농업의 지속성까지 위협받고 있는 상황에서 농기계의 지능화, 무인화를 통해 소요 노동력을 최소한으로 줄일 방법을 마련해야 한다.
첨단 농기계 : 무인화, 전동화
내연기관을 이용하는 농기계에 자율주행이나 로봇, 인공지능 등의 기술을 접목한 첨단 농기계는 사용자의 농작업 편이성을 증대시킴은 물론, 노동력도 줄일 수 있다. 예를 들어 기존 트랙터에 자율주행 기술을 접목하면 10cm 이내의 작은 오차로 작업자 없이 농경지를 주행하면서 경운, 정지 등의 농작업을 스스로 할 수 있다. 최근 농가에 보급되고 있는 직진 주행 이앙기의 경우 최소 두 사람이 있어야 가능하던 이앙 작업을 한 사람만으로도 충분히 할 수 있게 해 준다. 이와 같은 첨단 농기계의 개발과 활용으로 농촌 노동력은 물론, 농기계 운용자의 부족 문제까지 해결할 수 있다.
첨단 농기계에 자율주행이나 로봇 기술을 접목하기 위해서는 GPS, 관성측정장치, 카메라, 라이다 등의 센서를 장착하여 다양한 상황을 인지하면서 농작업을 수행해야 한다. 시스템의 제어를 위해 초기에는 적은 용량의 독립된 배터리나 농기계에 기본으로 장착된 배터리를 사용하였다. 그러나 포장의 규모화와 더불어 농작업의 부하가 커지고, 부착 작업기 등의 다양한 장치들이 활용되며 배터리의 용량도 점점 커지는데, 대용량 배터리의 사용은 농기계 전동화의 모티브가 되기도 한다.
최근 탄소 감축 노력의 하나로서 농기계 전동화의 발걸음이 빨라지고 있다. 미국에서는 ‘무탄소 농장 프로젝트’를 통해 내연기관을 개조하여 수소연료전지를 사용하는 전동 트랙터를 개발하였고, 유럽에서는 전동형 자율주행 플랫폼 ‘e-Tractor’를 만들어 농업뿐 아니라 건설 현장에서도 활용할 수 있도록 하였다. 국내에서도 대동, LS엠트론, TYM 등 트랙터 생산업체에서 친환경 전동 농기계에 관한 연구를 진행하고 있다.
완전 전동화의 전 단계로서, 엔진과 배터리가 결합한 하이브리드 형태의 트랙터는 일부 상용화하기도 하였다. 정부에서도 국가 온실가스 감축 목표에 따라 화석연료의 사용을 줄이기 위해 전기구동·수소 활용 친환경 농기계 개발, 노후 농기계 조기 폐차 지원사업 등을 추진하는 등 농기계의 전동화를 위해 노력하고 있다.
이처럼 국내외적으로 농기계의 지능화와 무인화 과정에서의 전동화는 당연한 방향으로 여겨지고 있다. 물론 경운, 정지, 쇄토 등 고부하 농작업에서의 사용 시간, 충전 시간, 열악한 환경에서의 내구성, 배터리 용량과 효율 등 해결해야 할 문제들은 아직도 많다. 그러나 정책 방향과 현장에서의 요구도, 연구자들의 관심 등으로 볼 때 이러한 문제들은 가까운 미래에 충분히 해결될 것이다.
시사점 및 제언
개발된 첨단 농기계가 소비자인 농업인들의 구매로 이어지기까지는 고가의 초기 가격, 인프라 및 설비 부족, 새로운 기계의 효과에 대한 농업인들의 의구심 등에 대한 해소가 전제되어야 한다. 이를 위해서는 먼저 각 도 농업기술원이나 시군 농업기술센터, 농협 등의 임대, 또는 사용 기종에 첨단 농기계를 포함하는 등 최소한의 판로를 확보해 주는 것도 한 방법이다. 이를 통해 농업 생산의 효율성 제고, 탄소 저감 등에 기여도가 높은 첨단 농기계를 선순환적으로 보급할 수 있는 토대를 만들 수 있게 된다. 이러한 바탕으로부터 농업인들은 첨단 농기계를 거부감 없이 접하며 사용하게 되고, 개별적인 구매로까지 확대될 것이다.
또한, 첨단 농기계의 활용이 사용자 편의에 맞춰지고, 작동법이 단순해 보인다고 하더라도 보급 초기에는 안전성의 담보는 물론, 초기 작업 설정, 작업환경의 적용 등 관리와 교육을 위한 인력도 필요하다. 시군 농업기술센터나 농협 등의 기계 운용 담당자에서 농업인까지, 이용 교육을 확대하여 첨단 농기계의 활용도를 극대화할 필요가 있다. 사용 빈도가 높아질수록 기계의 개선점도 잘 드러나며, 궁극적으로는 완성도가 높아지고 보급이 확대되는 결과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 기초 인프라 구축, 농업과 로봇 기술을 결합한 전동화와 무인화, 첨단 농기계 생산의 활성화 등 첨단 농기계를 중심으로 하는 한국형 미래 농작업 모델은 우리 농업의 미래 비전을 실현할 수 있는 핵심으로 자리매김할 수 있을 것이다.
맺음말 : 첨단 농기계와 무인 농업 시대를 위한 협력
농업은 과거의 노동집약적 구조에서 기술 집약적인 형태로 탈바꿈하고 있다. 온실가스로 인한 기후 변화, 탄소 중립 정책, 농촌의 고령화와 인구 감소, 코로나의 물적 인적 제한에 따른 해외 노동력 유입의 제한과 노동력 부족 등 직면하고 있는 시급한 문제들을 해결하기 위해 첨단 디지털 기술의 농업적인 이용은 지속해서 늘고 있다.
농업기계 분야에서는 자동화와 로봇화, 전동화를 통한 첨단화에 관한 관심이 증대되고 있다. 하지만 공산품과 달리 생물을 대상으로 하는 농업에 있어 첨단 농기계의 조속한 상용화는 아직도 많은 과제를 안고 있다.
하지만 이조차도 최근 ICT 기술의 비약적인 발전, 인공지능, 빅데이터, 로봇 등 4차산업혁명의 핵심기술 등과 관련된 수많은 국내외 연구 결과물들을 볼 때, 머지않은 미래에 전동화된 무인 농기계가 스스로 작업하는 무인 농업 시대가 우리 앞에 성큼 와 있을 것으로 기대된다. 이를 위해 정부, 연구기관과 대학, 산업체 등이 긴밀하게 협력하면서 새로운 변화를 선도하고 준비해야 한다.