최근 코로나19로 인한 펜데믹 상황과 기후변화로 식량안보에 대한 중요성이 대두되면서 전 세계적으로 농업의 판도가 바뀌고 있다. 특히, 생산성과 효율성을 제고 시키는 애그리테크 도입에 대한 움직임도 전세계적으로 활발히 이루어지고 있다.
애그리테크는 농업(Agriculture)과 기술(Tech)의 합성어로 첨단기술의 도입을 통해 농업의 혁신을 일으키고 있는 비즈니스를 의미한다. 디지털 농업, 스마트 농업, 스마트팜 등 다양한 명칭으로 세세하게 구분 짓지만 크게는 모두 애그리테크 산업에 속한다.
과학기술의 발전에 따라 인력을 대체하는 농기계의 보급의 차원을 넘어서 최근에는 인공지능(AI), 정보통신기술(ICT), 빅데이터, 드론 등 4차산업혁명의 첨단기술을 적극 도입하여, 생산성과 수익성을 높이고 있다. 이렇듯 빠르게 성장하고, 미래 동력 산업으로 주목받는 디지털 농업의 현황과 앞으로의 전망에 대해 김형석 한국과학기술연구원 스마트팜융합연구원 센터장과 인터뷰를 통해 알아봤다.
Q. 급격한 기후 변화와 농경지, 노동인구 등 자원의 고갈은 농업을 점점 어렵게 만들고 있습니다. 이에 이를 극복하기 위한 방법으로 ICT를 활용한 디지털 농업이 대안으로 떠오르고 있는데요. 디지털 농업과 스마트팜이란 무엇인가요?
디지털 농업이란 농작물 생산에 있어서 요구되는 다양한 의사결정 요소들, 즉 언제 어떤 작물의 품종을 심고, 물을 주는 건 하루에 몇 번 얼마만큼 줘야 하는지, 그리고 병해충 등의 관리는 어떻게 해야 하고 언제 수확해야 하는지 등을, 기존 재배자의 경험과 지식에 의존하던 방식을 디지털 방식의 데이터 수집(Digitization), 모델링(Digitalization), 상용화(Digital transformation)하는 농업을 말한다. 이러한 디지털 농업을 통해 보다 예측 가능한 농작물 생산과 생산 과정 중 요구되는 물, 비료 등의 투입재를 절약할 수 있을 것으로 기대된다.
스마트팜은 디지털 농업 범주에 포함되는 지능화된 ICT 기반 작물생산 시설을 말한다. 스마트팜을 통해 최적 재배환경 제공을 통한 농작물 생산성 및 품질 증대, 농작업의 효율화(기존 허리를 구부리는 농작업에서 재배베드를 위로 올려서 수확 등 농작업을 허리를 피고 할 수 있는), 그리고 다양한 기능성식물(식의약-향장 원료 식물)의 정밀 재배가 가능할 것으로 기대된다.
Q. 디지털 농업에 접목될 수 있는 첨단 혁신 기술 중 인공지능(AI)은 어떤 역할을 할 수 있을까요?
인공지능(AI)의 주요 기능은 특정 관심 영역을 찾는 것(Detection), 서로 다른 것들을 구분하는 것(Classification), 그리고 예측(Prediction)하는 것으로 구분할 수 있는데, 식물의 생육, 병해충-생리장애 등 외부로 표출되는 식물의 변화를 찾는 것에(Detection), 품질 차이, 품종 차이 등을 구분하는 것(Classification), 작물의 수확량 등을 예측(Prediction)하는 것에 활용될 수 있다.
Q. 현재 한국의 스마트팜은 어느 정도 진행됐는지 궁금한데요, 국내 농업의 스마트팜 전환 성공사례가 있다면 소개해주세요.
스마트팜은 지능화된 ICT 기반 작물생산 시스템을 말하고, 국내 스마트팜의 발전 과정은 첫 번째로 원격으로 스마트팜 설비를 제어하는 수준, 즉 농장 밖 집에서도 온실의 난방기를 키고 끄거나, 물 공급 설비를 키고 끄는 등의 단순 원격 제어 기술의 적용 수준을 넘어, 두 번째 작물 최적 재배환경 제공을 위해 스마트팜 내부의 다양한 센서(내부 온습도, 이산화탄소 농도, 배지 무게, 작물 잎의 온도 등)를 통해 수집된 정보를 통해 다양한 환경 요인들을 복합적으로 제어하는 기술의 현장 적용에 이르렀다고 판단된다.
아직 현장에 적용되지는 않은 R&D 수준이지만, 재배환경 및 물 공급 제어에 있어 지능화된 알고리즘을 적용하는 연구, 그리고 자동화된 수확 로봇, 생산물 이송 모듈 등의 연구들도 상용화를 목적으로 활발히 진행되고 있다.
Q. 지난 2018년 ‘작물 피노타이핑 시스템’ 기술을 국내 최초로 개발하며, 연구 개발 성과의 기술이전 및 사업화에 기여한 성과를 인정받아 이달의 KIST인 상을 수상하셨는데요. ‘작물 피노타이핑 시스템’이 무엇인지 설명해주세요.
디지털 농업 전환을 위해서는 농작물 생산 과정 중 다양한 요소들에 대한 디지털 정보를 획득하는 것이 중요하다. 이때 재배환경, 토양환경 등의 센서 수집정보, 작물의 유전적 특성(DNA)정보들은 디지털 정보로 수집 가능하나, 여전히 작물의 생육 정보에 대한 수집은 아날로그 방식에 의존한다. 예를 들어, 작물 재배 전문가들은 시각을 통해 작물의 생육상태를 보고, 웃자란다, 세력이 약하다, 강하다 등의 등급으로 판단하고, 과일, 잎 등의 형태도 원형, 타원형, 삼각형 등 등급으로 구분한다.
이러한 작물의 생육 특성을 영상 정보 수집-분석 과정을 통해 디지털정보를 수집하는 것을 디지털 작물 피노타이핑 기술이라하고, 이를 보다 자동화, 고속화하기 위해서 작물을 컨베이어를 통해 이송하여 영상 취득 챔버로 이동시키거나, 카메라 모듈이 작물 위로 이동하여 영상정보를 취득하는 시스템을 작물 피노타이핑 시스템이라고 한다.
Q. KIST 강릉 천연물연구소 스마트팜융합연구센터의 궁극적인 목표와 비전은 무엇인가요?
스마트팜융합연구센터는 궁극적으로 국가 농업의 디지털 농업 전환을 위해 식물 디지털 정보의 수집-분석-제어 기술을 연구하고, 특히 일반 농작물이 아닌, 식의약-향장 산업 등에서 요구되는 바이오원료 식물의 정밀 생산을 위한 스마트팜 시스템 개발을 목표로 하고 있다. 이는 중장기적으로 국가 농업의 영역을 바이오, ICT 등 타 산업과의 융합을 통해 외연을 넓히고, 가정용 식물재배기 등 국민 생활에 밀접한 기술의 개발을 통한 대국민 관심 증대를 이끄는데 기여하고자 함이다.
KIST는 국가의 미래 성장 동력이 될 수 있는 도전적이고 혁신적인 기초-원천 연구를 선도적으로 수행하기에 최적인 종합연구소다. 스마트팜융합연구센터도 비록 실패할 확률이 높더라도 미래 농업 기술로 발전될 가능성이 있는 도전적인 연구주제들을 지속 발굴하고, 선도적인 연구를 수행하고자 한다.
Q. 성공적인 스마트팜이 성장하기 위해 선제 되어야 할 것과 해당 기관, 단체, 정부 등이 어떤 역할을 해야 할까요?
최근 국내에서 다양한 스마트팜 기술들이 연구개발되고 있으나, 여전히 스마트팜을 운용하여 작물의 생산하는 현장에서 요구하는 수준과는 격차가 크다고 판단한다. 이러한 원인으로, 첫 번째는 농업 기술이 작물을 재배하는 실증을 통한 검증 및 고도화가 요구되는 만큼 작물 재배를 반복하는 실증 연구 시간이 요구되는 부분이 있을 수 있다. 두 번째로는 현장 재배 전문가들이 당장 마주하는 문제들과 현장에서의 적정 수준의 해결 방식들, R&D 수준에서 목표로 하는 기술의 수준과 적용 방식들이 서로 잘 맞지 않는 부분이 있다고 판단된다.
다행히 농식품부에서 추진하는 스마트팜 혁신밸리를 통해 스마트팜 기술 상용화 기업-연구자들이 실증연구를 수행할 수 있는 토대는 마련되고 있다고 생각한다. 앞으로 작물의 재배에 대한 이해가 높고, ICT를 기반으로 한 스마트팜 센서-제어 시스템에 대한, 특히 디지털 데이터의 수집-분석-활용에 대한 전문성을 갖는 디지털 농업 마인드셋을 갖춘 융합형 인재들이 보다 많이 배출된다면, 국내 스마트팜이 성장하는데 큰 도움이 될 것으로 생각한다.
Q. 농업의 디지털 전환이 우리 삶에 어떤 영향을 미칠 것으로 예상하십니까?
우리 삶에 미칠 수 있는 긍정적인 영향들을 상상하기에 앞서서, 국내 농업이 지속 가능성을 확보하기 위해서는 디지털 전환은 필연적인 과정일 수밖에 없다. 물, 비료에 대한 효율적인 사용, 보다 편한 농작업을 통한 농업인 삶의 질 개선, 지속적인 고부가가치 농작물 소재 발굴 및 정밀 생산을 통한 농업인 소득 증대는 국가 농업이 지속되고 발전되기 위해 필수적인 과업이고, 제조업 등 타 산업분야에서의 혁신 사례를 볼 때 이를 해결하기 위한 유력한 방안이 농업의 디지털 전환이라 생각한다.
농업의 디지털 전환은 일반 국민들이 농업에 보다 친숙하게 다가갈 수 있는 계기가 될 것이라 예상한다. 최근 대도시에서 자라는 아이들의 경우 식탁에 올라오는 농산물이 어떻게 생산되는지 모르는 경우가 많다. 농업의 디지털 전환은 농산업 가치사슬의 구성요소들을 연결시킴으로서 소비자도 생산 전 과정을 보고 이해하며, 참여할 수 있는 기회가 되리라고 생각한다.
Q. 이번 THE AI Forum Agritech에서 ‘농업의 새로운 미래, 스마트팜-데이터 농업’을 주제로 좌장을 맡으셨는데, 어떤 것들에 대해 토론하실 예정인가요?
첫 번째로, 현재 국내 스마트팜 기업들이 상용화하고 있는 스마트팜 기술들, 특히 데이터를 활용한 기술개발 현황에 대한 내용들을 공유하고, 데이터-AI 중심의 솔루션 개발에 있어서 어떤 수준에 현재 위치해 있는지, 이러한 과정 중 어떤 어려움들을 만나고 있는지를 논의할 계획이다.
두 번째로는, 미래 데이터-AI 중심의 스마트팜 모습에 대한 전망을 서로 공유하고자 한다. 패널로 참여하는 기업 대표자분들이 왜 특정 스마트팜을 미래의 모습으로 상상하는지 이유를 서로 공유하면, 향후 스마트팜 산업 변화에 영향을 미칠 수 있는 미래 외적 환경 변화를 예측하는데 도움이 될 것이라 생각한다. 마지막으로는, 데이터-AI 중심의 스마트팜 발전을 위해 정책적으로, 또는 R&D적인 측면에서 어떤 부분들이 필요할지 제안하고 토론하는 내용으로 구성될 예정이다.
한편, 미래 농업 관련 전문가들이 모여 강연 및 토론하는 글로벌 AI 포럼 ‘THE AI Forum(이하 TAF): AGRITECH’는 오는 22일 개최한다. TAF는 코로나19 방역 상황을 고려해 당일 온라인으로 실시간 중계되며, 현장 운영은 방역상황에 따라 조정해 진행할 예정이다. 보다 자세한 정보는 홈페이지에서 확인할 수 있다.