최근 10년간의 농업인구 감소
최근 10년간 통계청 ‘농림어업조사’ 결과에 따르면 우리나라 농가 수는 2012년 115만호에서 2022년 102만호로 약 11.1% 감소하였으며, 인구수로는 2012년 291만명에서 2022년 216만명으로 약 25.6%가 감소된 것으로 조사되었다. 또한 인구유입 적은 관계로 고령화는 더욱 심화되어 65세 이상의 농가가 49.8%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 그 만큼 농업에 종사하는 인력이 줄어들고 농촌의 일손 부족문제가 심화되고 있는 상황이다.
스마트 농업의 필요성
한국농촌경제연구원이 연구에 따르면 2032년 농가수는 95.7만호 까지 줄어들고, 농가인구는 194.3만명까지 줄어들 것으로 전망하고 있다. 그 만큼 농업 종사자 감소와 농가 일손부족 문제는 심각해 질 것을 예측할 수 있으며, 다년간 농업에 종사하며 습득한 영농지식 및 노하우 계승 또한 어둡게 전망할 수 있는 바이다.
이와 같은 농가상황 전망아래 우리나라의 농업이 지속가능 하기 위해서는 노동력 투입 절감, 투입자원 최적화를 통한 경제성 향상, 농업생산성 증대가 필수요건으로 작용하고 있으며, 빅데이터 기반 AI, IcT융복합기술이 적용된 농기자재를 활용한 ｢스마트 농업｣이 가장 효과적인 해결책으로 여겨지고 있다.
스마트 농기계 핵심기술 확보
영농과 관련하여 농업인의 경험과 지식에 의존하던 의사결정을 다 년간 수집된 빅데이터 기반의 AI가 대신하여 상황별 최적화 솔루션으로 영농 주에게 제공해 주는 것이 스마트 농업의 본질이라 한다면, 스마트 농기계는 영농 데이터수집과 더불어, 제공된 솔루션을 최소의 노동력, 최적의 자원투입으로 자동 수행해 주는 기계를 스마트 농기계라 정의 할 수 있다. 이러한 스마트 농기계는 데이터 기반의 스마트 농업 구현을 위한 최적의 도구로서 자율주행, 솔루션 기반의 작업을 위한 작업기 통신・제어 기술, 안전성 등이 요구되며 해당 기술의 신뢰도 확보가 중요하다.
자율주행 기술
자율주행 농기계는 영농주가 소유한 토지환경을 분석하여 최적의 작업경로를 생성한 후 해당 경로를 자동으로 주행하는 농기계이다. 생성된 자율주행 경로는 결국 작업경로를 의미하는 것으로 목표로 하는 주행경로와 실제 자율 주행한 경로의 오차를 최소화 하는 것이 농업생산성, 편이성과 직결된다.
자율주행 성능은 이미 국제표준 ISO 12188의 시험방법에 준하는 검정방법이 규정되어 운영 중인 상태로 국내에 보급 중인 자율주행 농기계는 경로오차 7 cm의 성능을 준수하고 있다.
자율작업을 위한 트랙터/작업기 통신・제어
트랙터는 우리나라 농작의 주 동력원이며 농기계를 대표하는 기종으로 언급된다. 그러나, 역설적이게도 트랙터는 작업기에게 동력전달과 움직임만 대신할 뿐 아무런 농작업을 수행하지 못한다. 자율주행 농기계도 동일하다. 파종, 수확, 방제 등 작업기가 작업해야 하는 경로를 생성하여 자동으로 움직일 뿐 직접적인 자율・자동 작업은 부착된 작업기의 몫이다.
트랙터와 작업기가 데이터 기반의 자율작업을 수행하기 위해서 작업기는 트랙터의 주행경로와 GPS정보를 의지하는 대신, 트랙터는 작업기가 인식하는 토양, 생육상태 등의 정보를 받아들여 작업기에 동력, 주행, 유압부 등의 제어 명령을 전달해 줘야 한다. 즉, 트랙터와 작업기의 통신/제어 기술이 필요하다.
트랙터/작업기간 통신제어 기술은 국제표준 ISO 11783(ISOBUS)에 의해 표준화 되어있다. 우리나라도 스마트 농기계의 고도화를 목표로 트랙터, 작업기회사 간 기술교류, 협력 등을 통하여, ISOBUS가 적용된 트랙터와 작업기가 개발・보급되길 희망한다.
장애물 인식 및 무인작업 안전
농기계가 최적의 작업경로를 생성하여 해당경로를 자동으로 주행하는 것이 자율주행기술의 시작이라 하면 자율주행 농기계의 종착점은 사람의 개입・판단이 최소화된 로봇개념의 무인자율작업이다. 무인작업은 농작업간 발생 할 수 있는 돌발상황, 장애물, 농작물까지 농기계가 인지하여 적절한 판단과 동작을 수행해야 한다. 무엇보다 안전이 중요한 기술이다.
장애물 인식과 대처에 관한 요구조건, 설정된 자율주행경로(GeoFencing)의 이탈을 금하는 무인주행 요건, 작물생육 조건에서의 사람인식 및 안전대처 기능 등의 요구조건 등이 기술된 국제표준 ISO 18497-1~4, ｢ARPA Protocol (Agricultural Robot Performance Assessment Protocol)｣이 제・개정 중에 있다. 해당 표준의 제・개정이 완료되면 국내에 보급되는 농업용 로봇(주행형) 검정방법에도 도입을 검토 중이다.