1세대 스마트 팜 현장적용기술
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1세대 스마트 팜 현장적용기술
  • 월간원예
  • 승인 2017.08.04 22:36
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ICT적용 유형 규격화한 ‘한국형 스마트 팜’ 제시

2016년부터 농촌진흥청에서는 도 단위 대표작물을 선정하여 편의성 향상 중심의 ‘1세대 스마트 팜 모델’을 보급 및 확산하고 있다. 
이에 따라 품목과 지역, 시설 유형별로 적용된 1세대 중심의 스마트 팜 현장 적용기술을 소개하고 스마트 팜의 기술 보급방안을 제시하고자 한다. 

최근 농업분야의 4차 산업혁명의 대응방향으로 ICT (정보통신기술: Information and Communications Technologies)를 접목한 스마트 팜이 제시되고 있으나, 국내 시설원예는 지역과 품목에 따라 시설유형과 재배 작형이 다양하기 때문에 표준화된 스마트 팜 기술을 적용하기가 어렵다. 이에 따라 국내 시설의 99%를 차지하는 비닐하우스 여건과 농가 규모에 적합한 ICT적용 유형을 규격화한 ‘한국형 스마트 팜’이 제시되었다.

감귤 외부기상대

왜 스마트 팜인가 ?

스마트 팜은 ICT를 하우스, 축사, 과수원 등에 접목하여 자동·원격으로 작물과 가축의 생육환경을 최적·적정하게 유지 및 관리할 수 있는 지능화된 농장으로 생산성과 효율성을 높이고, 품질향상 등과 같은 고부가가치를 창출시킬 수 있다.

스마트 팜의 운영원리는 첫째, 작물의 생육에 따라 적정한 생육 환경 조건을 설정하는 것이며 둘째, 시설 외부의 기상과 내부의 온습도, 일사량, CO2 등의 정보를 자동으로 수집해 환경정보를 모니터링 하는 것이다. 이에 따라 재배자가 설정한 조건으로 측창 및 커튼 개폐,

냉난방기 구동, CO2, 양분의 공급 등 작물 재배환경을 관리할 수 있다. 즉 데이터를 기반으로 한 재배자의 의사결정도구로 스마트 팜을 이해할 수 있다. 이러한 스마트 팜은 최신 기술일까?

<표 1> 국내 시설원예의 발전과정을 보면 1990년대 시설현대화기에 네덜란드의 유리온실을 국내에 들여오면서 컴퓨터에 의한 복합환경제어기술이 도입되기 시작했다. 스마트폰이 만능인 시대적 흐름에 따라 농업과 스마트폰의 편의성을 결합한 신조어로 스마트 팜이 최근

등장하였지만, 컴퓨터를 활용한 시설원예의 환경관리 기술은 이미 90년대 중반부터 활용되고 있다.

느타리버섯 환경측정

스마트 팜 도입 및 운영현황

정부에서는 2014년부터 2017년 이후까지 ‘ICT 융복합 확산-스마트 팜 시설보급’ 지원 사업으로 1440억 원의 예산을 투입할 계획이다. 2016년 기준 스마트 팜 도입 농가는 1441호이며 이중 85.7%가 시설원예(1235호, 920ha)에 집중되어 있다.

품목은 파프리카 > 토마토 > 딸기 순이며, 1ha 이상 면적이 62%로 대규모 농가 중심으로 활용되고 있다. 활용 기술로는 양액제어, 개폐제어, 온습도제어 등을 2개 이상 제어하는 농가가 46.5%, 단순 구동방식은 21.5%, 3개 이상 구동 15.5%, 모든 시설 갖춘 농가가 0.6%이다.

국화 환경 및 생육 모니터링

또한 스마트 팜 도입 전 농업인은 영농 편이성과 단위면적당 생산량 증가를 가장 크게 기대하지만, 도입 후 영농 편이성과 투입 노동시간 개선 효과가 있어, 현재까지 1세대 편의성 중심의 스마트 팜 보급이 주를 이루고 있다.

지역은 전남(173ha, 148호), 경남(163ha, 202호), 전북(143ha, 138호) 순으로, 지역별 호당 평균 면적을 보면 전남이 1.2ha, 전북이 1.04ha로 다른 지역보다 1ha 이상의 신규 진입 농가가 확대되고 있는 것을 유추할 수 있다.

한국형 스마트 팜의 제안 배경 및 적용기술

시설원예의 재배조건과 생산성, 스마트 팜에 대한 한국과 네덜란드의 차이는 <표 2>와 같다.

네덜란드의 경우 농가당 평균 4ha의 대규모 면적과 파프리카, 토마토 등의 과채류 집중재배, 광투과율이 높은 벤로형 유리온실이 87% 규격화가 되어있다. 스마트 팜에 대한 설계기준과 시방서가 국가표준으로 정립되어 환경데이터를 활용한 복합 환경 제어기술이 정립되어있다.

포도 생육 모니터링

특히 시설의 표준화와 생육 단계별 환경 관리에 대한 데이터가 누적되어 있으며, 선도 농가의 자료 공유를 통해 일반 농가들의 생산성과 품질 향상을 극대화 할 수 있는 데이터 농업의 기반을 조성하고 있다.

참외 원격제어

하지만 국내의 경우 시설과 재배 품목이 지역별로 다양하여 재배 조건의 규격화가 어렵고, 스마트 팜에 대한 기기 호환성 및 기자재의 규격화가 미흡하다.

이러한 이유로 네덜란드의 스마트 팜 기술을 한국에 바로 적용하기에는 무리가 있다. 네덜란드의 규격화된 5각형 벤로형 온실은 측창 없이 천창을 들어 올려 개폐하는 방식으로 환기를 하고 있지만, 국내는 비닐을 감아올려 환기하는 권취식 방법을 쓰고 있기 때문에 환기제어에도 큰 차이가 있다. 이에 따라 국내 비닐하우스 여건과 농가규모에 적합한 ICT적용 유형을 규격화한 ‘한국형 스마트 팜’이 제시되었다. 2016년부터 농촌진흥청에서는 도 단위 대표작물을 선정하여 편의성 향상 중심의 ‘1세대 모델’을 보급 확산하고 있다.

한국형 스마트 팜은 <표 3>과 같이 온도 계측을 중심으로 환기와 보온을 제어하며, 원격 모니터링과 원격 제어가 가능한 기본형과 기본형에 관수, 난방, 안전 등의 선택형 ICT 장비를 포함해 재배자가 원하는 기술의 우선순위를 적용한 현장 맞춤형 기술이다.

대표적인 사례로 국내 가장 기본적인 아치형 단동비닐하우스이다. 토양재배를 하는 참외의 경우 기본형(온도에 의한 측창개폐, 내부 터널 보온 덮개 개폐, 천창 환기구 개폐, 생육 관찰 CCTV) + 선택(1)형: 관수(토양센서에 의한 수분, EC, 온도 계측) + 선택(3형): 정전과 화재에 대한 경보 및 통보, 영상 4TB으로 설계하여 스마트 팜을 도입 활용하고 있다.

재배자는 원격으로 측창 및 보온덮개 개폐를 제어하고 CCTV로 확인할 수 있으며, 토양에 대한 환경데이터를 누적하여 관수개시점과 관수의 간격을 조절할 수 있다.

시설유형 및 작물에 적합한 1세대 스마트 팜에 대한 품목별 현장적용기술사례와 기술보급방향은 다음호에 이어가겠다.

 

농촌진흥청 국립원예특작과학원 기술지원과 농촌지도사 차지은


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