인구감소·농촌소멸 문제 ‘AI·자동화’로 해결 [D:로그인]

농촌진흥청 농업에 디지털·자동화 도입

빅데이터 기반 AI 활용해 농업 효율성↑

농작업로봇으로 고령화 등 현안 해결도

표현체 연구동 모습. ⓒ데일리안 김소희 자

최근 세계는 급변하는 물결 속에 다양한 생존법을 제시하고 있습니다. 기후변화 등 자연재해에 대응하기 위한 탄소 중립, 디지털 첨단 기술을 접목한 4차 산업혁명 등 저마다 시장 선점을 위해 발 빠르게 움직이고 있습니다. 우리나라 정부와 공공기관 역시 이러한 변화에 적응하기 위한 중장기 계획을 수립 중입니다.

데일리안이 기획한 [D:로그인]은 정부와 공공기관 신사업을 조명하고 이를 통한 한국경제 선순환을 끌어내고자 마련했습니다. 네트워크에 접속하기 위해 거치는 [로그인]처럼 정부·공공기관이 다시 한국경제에서 활약하는 모습을 조명할 수 있기를 기대합니다. <편집자 주>

농촌진흥청은 디지털·스마트화를 통해 미래 농업을 대비하고 있다. 인공지능 기술을 활용해 육종 기간을 줄이고 효율성을 높이고자 ‘디지털육종’ 프로그램을 도입했다. 농진청은 바이엘사는 디지털육종을 도입해 과일이 크면서도 병에는 강한 토마토 육종에 전통 육종에 비해 기간은 17%, 소요되는 노력은 66% 줄었다고 설명했다.

고령화 시대에도 대비하고 있다. 인구가 감소하고 농촌 고령화가 급속화되는 문제점을 해결하기 위해 ‘농작업 로봇’을 도입했다. 농촌 고령화, 인건비 상승 등 현안 해결을 위해 농업용 로봇 도입이 필요하다고 판단했다. 농작업 환경을 인식하고 자율주행이 가능한 제초·운반·방제 기능이 결합된 농작업 로봇을 개발해 보급하고 있다.

표현제 연구동 모습. ⓒ데일리안 김소희 기자

육종기간은 줄이고 효율성을 높이고

디지털육종은 유전체정보, 표현체정보 등 빅데이터를 기반으로 딥러닝 인공지능 기술을 활용해 육종기간은 줄이고 효율성은 높이는 기술이다.

국내 디지털육종 기술은 농진청이 주도해 벼, 콩 등 주요 작물 유전체정보, 표현형정보 등 빅데이터를 생산하고 딥러닝을 통해 표현형 예측 정확도를 높이고 있는 단계다.

다만 소규모 작물에서는 아직 갈 길이 멀다. 이에 반해 신젠타, 바이엘 등 글로벌 기업은 다양한 자원 빅데이터를 확보했다. 인공지능 기술을 적용해 옥수수, 콩 등 품종개발에 디지털육종 기술을 활용하고 있는 단계이다.

농진청도 빅데이터, 인공지능 기술, 인프라 등 디지털육종에 필요한 3대 핵심 요소를 구축한다. 민간에도 개방해 국내 디지털육종 발전을 견인할 계획이다.

이 중 표현제 연구동은 농업형질을 고속, 대량 분석해 빅데이터를 생산한다. 생산된 빅데이터는 디지털 육종에 활용한다.

농진청은 작물 특성을 고속대량 분석하기 위해 표현체 연구동을 2017년에 준공했다. 연구동은 스마트온실에 가시광, 근적외선, 형광 등 센서를 컨베이어시설과 로보틱 자동화 장비로 구성해 최대 1012개체를 촬영 및 분석할 수 있는 국내 최대 규모다.

연구동을 통해서 이미지 수집, 분석, 품질관리, 데이터 관리 등에 데이터 수집체계를 확립했다. 또 이미지 분석 기술개발과 디지털육종을 위한 표현체 데이터 확보 및 개발된 기술을 공유해 관련 연구자 역량을 강화하고 있다.

농진청은 이를 통해 디지털 육종, 작물 병징 예찰, 유전자원 평가 등 연구분야 저변 확대에 기여할 것으로 기대하고 있다.

농진청 관계자는 “기후변화에 적합한 재배품종 예측과 같은 디지털 육종, 식량 안정적 공급 등 예측을 통한 적정 생산으로 농산물 파동 같은 사회적 손실 예방하는데 기여할 것으로 기대된다”며 “향후 미래에는 개인정보와 식물정보를 이용해 기호와 건강에 적합한 농산물을 생산하고 소비하는 맞춤형 농산물 생산 시대 개막 시발점이 될 것으로 보고 있다”고 말했다.

자율주행 중인 농기계. ⓒ데일리안 김소희 기자

부족한 농촌 노동력…‘로봇’으로 효율 극대화

최근 낮은 출산율로 인한 인구감소는 사회·경제적으로 큰 문제가 되고 있다. 특히 농촌은 일찍 초고령화 사회로 접어들면서 농업 인력이 부족해 농촌소멸이라는 잠재적인 위험에 직면해 있다.

농촌 인력 부족으로 많은 농작업이 농기계로 대체되고 있으나 고령 농업인이 불규칙한 노면이나 경사지에서 농기계를 조작하는 데는 어려움이 있다. 이와 함께 농약 살포에 따른 시간 소요, 농약에 의한 농업인 위해성, 농자재 운반으로 인한 근골격계 질환 등 농업인 근로환경은 개선이 필요하다.

농진청은 농작업 자동화를 위해 사과, 배, 복숭아 과수원을 대상으로 농작업 환경을 스스로 인식하고 자율주행하면서 제초, 운반, 방제와 같은 농작업을 하는 로봇을 개발했다.

안전한 무인 농작업을 위해 안전성 확보를 위해 노력했다. 제초로봇은 레이저 센서를 고도화해 1.5ｍ 이내 과수, 작업자 등 장애물이 있으면 10cm 이내 오차 범위 안에서 정지한 후 장애물이 치워지면 다시 작동하도록 설계했다. 또 로봇 하부에 접촉식 정지 장치를 부착해 로봇이 물체와 닿았을 때 로봇이 바로 정지할 수 있도록 했다.

제초로봇과 운반로봇은 공압 스프링과 같은 완충 장치를 적용해 지면에서 받는 충격을 최소화하고 굴곡진 노면에서 유연하게 대응할 수 있도록 했다.

현장에서 편리하게 사용할 수 있도록 세세한 부분 개선에도 노력을 기울여 산업체와 함께 방제로봇 구동 방식을 엔진에서 전기를 이용하도록 보완했다. 방제 중 농약이 떨어지면 보충하는 위치까지 로봇 스스로 이동하는 기능을 추가했다.

운반 로봇은 평소에는 작업자를 따라다니며 수확물이나 농기구 이송 등 농작업을 수행하다가 작업자 필요에 따라 현재 위치에서 집하장 등 지정한 위치로 로봇을 보낼 수 있도록 셔틀 기능을 탑재했다. 수확 작업 중인 작업자가 셔틀 기능을 켜면 사전에 지정한 위치로 로봇이 움직여 수확물 이송 업무를 수행한 후 다시 작업자가 있는 곳으로 돌아온다.

농진청은 농업 로봇 상용화를 위해 지난해부터 2027년까지 농업용 로봇 현장 실증 지원사업을 추진하고 있다. 2025년부터 신기술 시범 보급사업을 추진해 농업 로봇 기술을 보완 개선할 예정이다.

농업 로봇이 다른 분야에서도 활용될 수 있도록 기관 간 협력도 추진한다. 우선 한국수자원공사와 업무협약을 맺고 공사에서 관리하는 정수장 주변 넓은 녹지 관리에 제초로봇을 투입하기로 했다.

농진청 측은 “노동력이 부족한 상황에서 안정적으로 국민의 먹거리를 공급하기 위해 로봇 기술은 선택이 아니라 필수”라고 강조했다.