폭우와 폭설, 폭염과 가뭄 등 지구촌의 이상기후는 농작물 생산량을 저하시켜 식량 위기는 갈수록 심화되고 있는 가운데, 최근 애그리테크 농법이 식량 위기를 해결할 대안으로 떠오르고 있다.

 

애그리테크(Agritech)는 농업(Agriculture)와 기술(Tech)이 합쳐진 농업기술로, 전통 산업인 농업에 AI(인공지능), 빅데이터 분석 등 IT기술이 만나 농산물 재배부터 생산, 유통, 관리까지 농업 혁신을 위한 일련의 기술 개발과 활동들이다. 이미 잘 알려진 스마트팜이 대표적인 애그리테크를 선도하는 기술이다.

 

지능화된 농업시스템인 스마트팜은 사물인터넷, 빅데이터, AI 등의 ICT기술을 이용해 농작물의 재배와 생산, 유통 등 전 과정의 효율성과 편리성을 높일 수 있다. 또한 농작물, 가축 및 수산물 등의 생육 환경을 적정하게 유지하고 PC나 스마트폰 등으로 원격 관리가 가능하다.

 

▲ 출처=pixabay  © 특허뉴스

지능화된 스마트팜 관련 특허기술

 

스마트팜 시장은 네덜란드와 일본이 주도하도 있는 가운데, 독일과 미국, 한국 등도 다양한 스마트팜 기술개발을 하고 있다. 우리나라는 스마트팜을 혁신성장 선도산업으로 선정하고 혁신밸리 조성, 기업지원 프로그램 등 투자도 이어지고 있다.

 

▲ 그린플러스 특허 10-2010-0076028호 (출처=윈텔립스)  © 특허뉴스

1996년 설립한 그린플러스는 대형식물원, 첨단유리온실 등의 시공을 주 업무로, 경기도 첨단유리온실단지와 우즈베키스탄 세계경제외교대학 온실 프로젝트를 준공한 바 있다. 그린플러스는 2010년 출원한 ‘무인식물재배 장치’ 특허기술로 식물의 생장주기에 따른 환경제어는 물론 재배판을 자동으로 이동시키며 그에 맞는 조명으로 광합성을 할 수 있는 특허기술이다. 수확이 가능한 식물은 자동으로 배출되는 시스템도 포함하고 있고, 조명을 이용한 기존의 식물재배장치는 관리자들과 접촉 등으로 균에 의한 오염 문제도 무인재배장치를 통해 문제점도 해결했다.

 

SK텔레콤은 온도와 습도의 실시간 모니터링과 스마트폰을 통해 원격으로 제어가능한 지능형 관리시스템 사업을, KT는 2010년 출원한 식물재배관리 시스템에 관한 특허로 재배 식물의 크기 및 색상 정보를 원격으로 측정하고 환경에 따른 식물의 성장 결과와 상관관계를 도출해 최적의 환경을 설정해 주는 기술을 선보였다. 이처럼 대량 재배와 관련된 스마트팜 시스템 외에도 가정용 식물재배기도 최근 이슈가 되고 있다. 대표적으로 LG전자의 식물재배기와 교원 웰스팜의 식물재배기이다.

 

딥러닝으로 농작물 건강 체크, IoT로 식물재배와 축사관리까지

 

▲ 농작물 병충해 모니터링 방법 및 농작물 병충해 모니터링 시스템/등록번호 KR 10-2478723 B1(출처=윈텔립스)  © 특허뉴스

농사의 성패는 재배 농작물의 건강 상태이다. 특히, 농작물의 병충해는 농업인들을 시름에 빠지게 한다. 농작물의 병충해는 그 크기와 종류가 제각각이어서 사람이 육안으로 인식하기 어렵기 때문에 미연에 방지하기 어렵기 때문이다. 국내 기업에서는 딥러닝 분석으로 병충해의 신속한 판별과 정확한 건강 상태를 확인할 수 있는 시스템 기술을 개발했다. 이 기술은 통합 시스템에 입력된 농작물 이미지를 기준으로 농작물의 실시간 건강 상태를 모니터링하고 만약 농작물이 병충해에 걸렸을 경우, 해당 병충해의 종류와 심각도 분석은 물론, 이웃 농가로의 병충해 전파까지 예측하여 사전 예방을 돕는다.

 

▲ IoT를 이용한 스마트 식물재배기용 광원모듈, 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물재배시스템/등록번호 KR 10-2475601 B1(출처=윈텔립스)  © 특허뉴스

또한 앞서 언급한 바와 같이 최근 가정에서도 쉽게 식물을 키울 수 있는 ‘식물재배기’가 큰 인기를 끌고 있다. 지금까지의 식물재배기는 식물의 각 품종과 성장 과정이 반영된 재배환경의 조성과 광원 모듈의 제어가 어려웠지만, SK매직은 IoT(사물인터넷)를 이용한 스마트 재배기용 광원 모듈과 식물 재배 시스템을 개발해 문제점을 보완했다.

 

이 기술은 시간에 따른 자연광의 변화를 자동적으로 반영, 제어하는 광원 모듈이 식물 재배기에 탑재되어 각 식물 종자에 투과되는 조도를 설정하고 IoT 기능을 통해 식물재배기와 연결된 사용자의 휴대폰으로 재배중인 식물의 성장과정도 전송할 수 있다.

 

▲ 사물인터넷을 이용한 축사 감염 예방 및 살균 소독 시스템과 그 방법/등록번호 KR 10-2357974 B1 (출처=윈텔립스)  © 특허뉴스

IoT기술은 바이러스 감염에 취약한 가축의 축사 소독과 살균시스템에도 도움을 줄 수 있고, IoT기술을 이용해 시스템과 연결된 사용자의 스마트폰을 통해 축사의 내부 영상부터 습도, 온도, 악취의 센서 측정값을 모니터링 할 수 있고 축사 UV 살균 소독 장치도 원격으로 제어할 수 있는 기술이다.

 

IT기술과 만난 농기구

 

농장과 경작지에서도 사람 대신 스스로 일하는 트랙터와 로봇이 있다. 농촌의 고령화와 일손 부족 현상이 지속적으로 문제가 되고 있는 상황에서 IT기술을 만난 농기구의 자율주행은 고령화된 농촌의 문제도 해결할 것으로 보인다.

 

이미 글로벌 농기계&트랙터 제조인 존 디어(John Deere)는 최근 완전자율주행 트랙터 ‘8R’을 공개했다. 8R은 별도의 운전자 없이도 씨 뿌리기부터 땅 고르기, 운전까지 모두 자율로 주행이 가능하다.

 

▲ 자율주행 트랙터/등록번호 KR 10-1339750 B1(출처=윈텔립스)  © 특허뉴스

우리나라 기업들도 이 자율주행 트랙터 개발에 한창이다. 농기계 전문 기업 TYM(티와이엠)은 운전자의 조작 없이 자율적으로 경로를 생성하고 따라갈 수 있는 자율주행 트랙터 기술을 개발했다. TYM은 이미 이 자율주행 트랙터의 상용화를 앞두고 있으며 곧 출시될 계획이다.

 

▲ 제초 로봇의 자율주행시스템/등록번호 KR 10-2389379 B1(출처=윈텔립스)  © 특허뉴스

자율주행 기술은 농업용 로봇에도 접목된다. 본 기술은 친환경 제초 로봇에 탑재된 자율 주행 시스템으로서 카메라 센서와 GPS를 통해 제초가 필요한 위치에 스스로 이동해 제초를 실행하는 기술이다.

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