연구개발의 필요성

ICT 융복합기술의 농업적 이용이 농업경쟁력 확보 수단으로 중요하게 부각되고 있는 가운데 생산‧유통‧경영 등 농업 전 분야에 ICT 융복합 기술을 적용하는 사업이 다양하게 추진되고 있으며, 정부는 스마트팜 확산 정책을 통해 ICT 융복합 기술이 적용된 스마트팜을 농업현장에 보급하고 있음

ICT 모델화 사업은 농업생산성 향상 및 부가가치 창출이 가능한 성과모델을 발굴·확산하기 위해 추진되고 있으나 시설원예 분야의 재배환경 최적관리 모델링에 대한 연구는 미흡한 실정임

스마트팜을 도입한 일부 농가를 대상으로 부분적인 환경 및 생육정보를 수집하여 분석하는 수준이나, 빅데이터 수집 농가를 온실 유형별 품목별로 확대가 필요하고 수집된 스마트팜 빅데이터를 관리하고 산학연 등이 공동으로 활용하는 기반 마련이 필요함

시설채소 스마트팜의 최적 생육 모델 개발을 위해서는 파종에서부터 출하까지 전 주기 정보의 수집과 온실 유형별, 품목별 빅데이터 수집 농가 확대가 필요하며, 수집된 빅데이터를 활용하여 생산성을 향상하는 모델을 개발하기 위해서는 정보의 품질을 보장하는 프로세스(수집→정제→저장→ 시각화 기술)를 개발해야 함

스마트팜 빅데이터의 다양한 시스템을 통해 필요한 정보를 추출하여 활용함으로써 문제점 예측에 따른 신속한 대비로 생산의 안정화, 효율성 및 생산성 증대, 농가 수익 증대, 노동력 절감 등을 통해 국내 시설원예 농업을 활성화하고 선진국과 동일한 목표의 수량과 품질 향상 연구가 필요한 실정임

빅데이터를 기반으로 하는 정밀한 생육관리에 필요한 데이터 수집 확대 및 데이터의 품질 보증 연구, 빅데이터를 통합 관리하고 분석하여 제공하는 기술, 개발된 모델을 스마트팜 농가에 적용함으로써 소득을 증대하고 모델을 보완하는 종합적인 현장 실증연구가 필요함

또한, 환경과 생육상태를 다양하게 수집하고 활용하기 위해서 작물의 이미지를 데이터로 처리하여 생육 및 병해충을 사전에 진단하는 이미지 활용기술이 필요

국내 연구 현황

– 빅데이터를 활용한 온실 환경데이터 컨설팅 시스템 설계(김성진 외, 2015)에서 시설원예와 관련된 대용량 데이터를 효율적으로 수집하여 저장하고 관리할 수 있으며, 수집된 데이터 처리 및 분석을 통해 농업 환경변화 예측, 생육자동측정 및 자동제어, 생산량 예측 등 빅데이터 서비스를 제공할 수 있는 하둡 기반 온실 통합 관제 시스템을 개발 연구함

– 농작물 생육환경에 대해 ICT기술 중 빅데이터를 이용하여 농업분야 환경을 개선하고, 개방형 지식을 서비스화 할 수 있는 Linked Open Knowledge 연구(정지연 외, 2014)

– 온실 내부 환경 요인의 에너지 교환 요인 데이터들과 기상 등의 다양한 빅데이터를 활용하여 온실 내부의 온도 조절을 위한 난방기의 전주기 운영비용에 대한 추정 기술연구(강신형 외, 2015)

– 토양 및 기상센서와 CCTV 카메라 네트워크를 활용한 유비쿼터스 온실 관리 시스템 구현(서종성 외, 2008), 웹기반의 온실 환경 원격 모니터링 시스템 구축(김경옥 외, 2011) 등의 시설 내 ICT 융합기술 관련 연구가 수행됨

– 유효 적산온도를 이용하여 장미의 초장, 생체중 및 엽면적과 각 생육단계에 도달하는 시간을 예측하고 신초 발달모델을 개발(2010, 여경환)

– SKT는 세종시에 지능형 비닐하우스 관리시스템을 구축하여 스마트폰을 통해 원격으로 재배시설의 개폐 및 제어, 개폐과정 CCTV 카메라 모니터링, 온·습도 등 센싱 정보 모니터링이 가능한 서비스를 제공

– 농업경영컨설팅은 경영기록의 구비가 전제 조건이지만(황영모 2009) 기록에 의한 컨설팅을 수행하기 위한 기초자료가 부족한 실정이며, 농가에서 재배하고 있는 작목의 경영컨설팅은 작물의 정식에서 출하까지 전주기 생육생장 환경 정보를 수집함으로써 데이터에 의한 종합적인 컨설팅 체계 구축이 절실함

국외 연구 현황

– 좋은 품질의 종자 유전학과 첨단 형질 기술로 데이터를 분석해서 각 농가에게 최적 해결책을 제공하는 시스템. 종자 유전학과 정밀한 장비를 사용하여 경작지에 적합한 품종과 파종량을 재배하도록 돕고 토질과 질병의 이력, 강수량 등의 데이터를 통해 농지의 재배를 원활하게 할 수 있도록 지원(Monsanto, FieldScripts)

– 모바일 장비를 사용하여 파종 작업을 실시간으로 전송하고 공유할 수 있도록 트랙터 좌석 에서 행 단위로 파종 수행 작업을 제공하여 풍부한 정보를 얻을 수 있도록 하는 시스템. 획득한 정보는 설정을 최적화하고 잠재적인 문제를 진단하며 필드를 정찰하고 농업 운영의 다른 영역에서 의사결정을 할 때 도움을 줌(JohnDeere, SeedStar Mobile)

– 대만의 농업클라우드 기반 온실모니터링시스템

– 스페인의 EFFIDRIP(과수원예 관개스케줄 및 관제를 위한 툴 키트)

– 그리스의 웹기반 경영 정보시스템을 통한 농업로봇

– 일본의 센서 네트워크를 이용한 식물공장 일정관리 소프트웨어

– 일본의 적시 출하를 위한 채소생산예측 애플리케이션

– 영상 이미지 분석에 기반 한 토마토 품질 등급 분석 기술(Computers and Electronics in Agriculture 2001;31:17)

 

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