국립농업과학원 스마트팜개발과 농업ICT융합연구실은 ICT 기반의 스마트농업 연구를 수행하는 곳으로 스마트 온실이나 축사 등 스마트팜 대상체에 첨단 기술 융합을 주도해왔다. 또한 1세대 스마트팜 기술 고도화 및 실증 연구를 통해 현장 적용 및 보급 확대에 앞장섰으며, 2세대 스마트팜 기술을 실용화 하기 위해 스마트팜다부처패키지 과제 등 다수의 내·외부 과제를 통해 국내 스마트팜 기술을 세계적인 수준으로 끌어올리기 위한 연구를 진행중이다.
기존의 한국형 스마트팜 1세대 모델은 스마트폰이나 컴퓨터를 통해 농장을 원격으로 모니터링하고 간편하게 제어할 수 있도록 편리성을 향상시키는 기술을 적용했고 2021년 기준으로 시설원예 약 6,485ha, 축사 4,785호에 널리 보급돼 사용중이다. 현재 고도화 및 실증 연구를 진행중인 스마트팜 2세대 기술은 1세대를 기반으로 작물의 생육과 환경 정밀 모니터링을 하고 인공지능 및 빅데이터 활용 분석을 통해 생육시기에 맞게 환경을 자동으로 제어하는 기술로 인공지능 플랫폼을 활용해 온실 내 병해 및 생리장해등을 모니터링 로봇을 이용 자동 진단하고 복합환경제어기, 방제로봇 등 관리 로봇과 지능형 양액제어시스템 등을 연계할 수 있도록 고도화 된 기술을 말한다.
이를 구현하기 위해서 우리 연구실에서는 현재 클라우드 컴퓨팅 기반의 스마트온실 환경 정밀 모니터링 시스템을 첨단스마트온실에 구축하는 연구를 추진하고 있으며, 한국형 스마트팜의 핵심인 인공지능 기반의 병해 판별기술을 기존의 토마토, 딸기 병해에서 올해는 파프리카까지 작목을 확대 연구중이고, 작물의 재배 상태를 파악하기 위한 온실 내 환경 정밀 모니터링 로봇 및 근권부 센싱과 연계된 지능형 양액제어시스템 등 ICT융복합 기술 기반의 스마트팜 통합 플랫폼을 완성에 필요한 요소기술들을 고도화하고 있다. 인공지능 기반의 병해충 관리 연구는 2022년 스마트농업 10대 과제로 선정됐으며, 토마토 5종 병해(궤양병, 잿빛곰팡이병, 흰가루병, 잎곰팡이, 황화잎말림바이러스) 94.1%, 딸기 6종 병해(세균모무늬병, 탄저병, 잿빛곰팡이, 뱀눈무늬병, 흰가루병, 꽃곰팡이병) 92.6%까지 판별정확도를 향상시켰다.
또한, 데이터 수집 및 판별 자동화를 위해 병해 환경 모니터링 및 자율 방제 로봇 연구를 진행중이며, 스마트온실 내 환경 관리를 위해 지능형 양액공급시스템, 첨단스마트온실 정밀 모니터링 시스템 및 데이터 관리 플랫폼 구축에 관한 연구도 진행중이다. 병해 모니터링 로봇은 농업인의 개입없이 일정시간 동안 온실을 돌아다니며 온실 내 환경 변화 및 병 발생 여부를 영상, 분광 센서 등을 활용해 진단해 병해 발생 구역 위치 정보와 방제 정보를 방제로봇에게 전달하면, 방제로봇은 전송된 데이터 분석 및 위치 정보를 활용해 병해 발생 구역으로 이동해 전면 방제 또는 해당 엽에 국소 방제를 시행하는 등 작물 별 적절 방제를 자동으로 수행하는 기술이다.
지능형 양액공급 시스템은 기존 양액기의 문제였던 양액흡입관 막힘 개선을 위해 벤추리 방식을 워터젯으로, 관삽입형 EC 센서를 관통형 EC센서로 변경해 센서 측정 편차를 줄였다. 온실 내 환경 정밀 모니터링을 위해서 첨단스마트온실 내에 125개의 온·습도·CO2 센서 매트릭스를 구성하고 시간대 별 환경의 변화를 입체적으로 볼 수 있도록 시스템을 구축했다. 이러한 성과들을 통해 인공지능 기반 병해 및 생장 환경 모니터링 통합 플랫폼, 지능형 양액시스템 등 요소기술이 결합 된 2세대 스마트팜 기술 패키지 보급 가능성을 확인했으며, 지속적으로 보완 개발해 상용화 할 계획이다.
앞으로도 우리 연구실에서는 4차 산업혁명 핵심기술을 활용한 스마트농업 기술이 조기에 확립될 수 있도록 최선의 노력을 다할 것이다.