농업이 사물인터넷(IoT) 기술을 만나면 놀라운 세상이 열린다

4차산업혁명을 이끄는 핵심 기술에는 빅데이터, 인공지능, 클라우드, 양자 컴퓨팅, 센서, 사물인터넷(IoT), 바이오 테크, 3D 프린팅, 드론 등 여러 가지가 있습니다. 이들 기술은 단독으로 또는 다른 기술들과 융합돼 모든 산업 분야에서 혁명적인 변화의 바람을 불러일으키고 있습니다.
 
농업 분야에서도 예외는 아닙니다. 드론을 활용하여 살포, 방제, 농경지 및 토양 조사, 작물 모니터링, 파종 작업을 수행하는가 하면, 데이터와 정보통신 기술을 접목한 ‘스마트 팜’과 4차산업혁명의 핵심 기술들을 동원한 정밀 농업을 통해 전통적인 농업과는 차원이 다른 기술 농업으로 변모하고 있습니다. 이런 첨단 기술들이 접목되는 이유는 무엇보다 농사일의 효율이 높아지고, 경제적이며, 그 결과물인 소출 또한 전통적인 방식의 농업에 비해 비약적으로 늘어나기 때문입니다. 한마디로 활용하지 않을 이유가 없는 기술 융합인 것이죠.
 
그래서 이 포스팅에서는 4차산업혁명의 핵심 기술 가운데 IoT가 농업에 어떤 기여를 하는지 살펴보고자 합니다. 본론으로 들어가기에 앞서 개념이 생소한 분들을 위해 IoT가 무엇인지 개미 눈물 만큼만 설명하겠습니다. '사물인터넷 IoT'란 'Internet of Things'의 줄임말로 그 기본적 정의는 사물, 사람, 장소, 프로세스 등 유/무형의 사물들이 통신이 가능하도록 연결된 것을 의미합니다. 그렇지만 본질에서는 이러한 사물들이 연결되어 진일보한 새로운 서비스를 제공하는 것을 의미합니다. 즉, 두 가지 이상의 사물들이 서로 연결됨으로써 개별적인 사물들이 제공하지 못했던 새로운 기능을 제공하는 것입니다. 예를 들면, 냉장고에 IoT가 붙으면 냉장고 속 식료품이 떨어질때마다 자동으로 온라인 주문이 이뤄지는 기능 같은 것들이죠.
 

 
기술형 농업 회사들은 다른 산업에서 IoT와 에지 컴퓨팅(분산된 소형 서버 즉 현장에서의 데이터 처리) 및 클라우드(중앙 서버가 모든 데이터 처리) 플랫폼이 사용되면서 생산성을 극대화시키는 것을 보며, 동일한 방법으로 네트워크 액세스와 결합하여 세계의 증가하는 인구를 먹여 살리기 위해 농업을 재창조하고 있습니다. 수직 농장, 클라우드 플랫폼, 농업용 로봇 등 첨단 시설과 기술을 제공하는 이러한 선구적인 기업들은 이제 시장을 확장하며 미래의 농업을 향해 성큼성큼 나아가고 있습니다.
 
미국에서 수직 농장 분야에서는 바우어리 파밍(Bowery Farming)이 단연 으뜸입니다.
 
먼저 ‘수직 농장’이 무엇인지부터 살펴보는 것이 좋겠습니다. ‘수직 농장(vertical farm)’은 1999년 미국 콜롬비아대 딕슨 데스포미어(Dickson Despommir) 교수가 식량이나 농경지 부족 문제 등을 해결하기 위해 창안한 개념인데요. 도심에 지어져 있는 수십 층의 고층 빌딩을 농경지로 활용해 각 층을 식물 농장으로 만들고, 재생 에너지를 이용하여 수경 재배가 가능한 농작물을 재배하는 도시 농업입니다.
 
실내에서 이루어지는 농사다 보니 온도, 빛, 습도, 농업 용수 등 농사에 영향을 미칠 수 있는 모든 조건을 인위적으로 통제할 수 있다는 것이 가장 큰 특징입니다. 그러므로 계절과 상관없이 연중 농작물 생산이 가능하고, 날씨의 영향을 받지 않은 채 농작물을 재배할 수 있기 때문에 안정적인 공급은 물론 생산량 증대 효과까지 볼 수 있는, 많은 장점을 가진 농법입니다.
 
데스포미어 교수의 주장에 따르면, 50층 높이의 고층 건물에 세운 수직 농장으로 5만 명의 시민에게 농산물을 싼 값에 공급할 수 있습니다. 또 이때 생산되는 농산물을 일반 토지에 재배한다면 전체 건물 면적의 10배에 달하는 농경지가 필요하다고 하니, 부족한 농경지를 벌충하는 데는 이만한 방법이 없기도 합니다.
 
그렇지만 장점만 있는 것은 아니겠죠? 단점이 있기는 한데, 아래 사진에서 보는 것처럼 인공적인 설비가 많이 필요해서 일반 농사에 비해 비용이 많이 드는 것인데요. 극복하는 것이 그리 어려워 보이지는 않습니다. 생산성을 극대화 시키면 투입 비용을 상쇄시키고 오히려 경제적인 농법으로 자리매김 할 수 있을 테니까요.
 

바우어리 파밍의 수직 농장

 
아무튼 이러한 수직 농업 분야에서 선두주자 격인 바우어리 파밍은 지난 2년간 연속적으로 매출이 상승했다는 실적 보고서를 냈습니다. 이런 실적에 힘입어 올해에는 수직 농장 수를 4배 넘게 늘릴 계획입니다.
 
이 회사는 특히 자원 소비를 최소화하면서 농산물의 품질을 극대화하기 위해 인공지능, 로봇, 사물인터넷(IoT)와 같은 첨단 기술을 접목시켰습니다. 이렇게 하면 전통적인 농업과 비교했을 때 동일한 재배 면적에서 30배나 많은 소출을 올릴 수 있다고 합니다. 수직 농장에는 센서, IoT, 자동화 로봇이 농사 기간 내내 배치됩니다. 농작물은 이동이 쉽고 모니터링이 상시 이루어지는 특수 팔레트 트레이에서 재배됩니다. 이러한 고밀도 농업 시스템이 가능해지려면 기계 학습 알고리즘이 필요한데요. 이 알고리즘은 여러 가지 센서들로 구동됩니다. 이들 센서는 바우어리 전용 운영체제(OS) 플랫폼에 빛, 온도, 습도, 그리고 각 품종 별로 특별히 요구되는 데이터를 제공하는 임무를 수행합니다.
 
트리올로지 네트웍스(Trilogy Networks)라는 회사는 농업 생산성, 식량 안보, 지속 가능성 측면에서의 디지털 전환에 초점을 맞추고 있는 기업입니다. 팜 그리드(FarmGrid)라는 플랫폼을 통해 식품 생산과 유통 시장에 통합된 경험을 제공합니다.
 
이 회사는 최근 스마트 기후 제어 환경 관리 전문 스타트업 기업인 마이크로 클라이밋(Microclimates), IoT 전문 기업인 비아(Veea)와 새로운 협업을 시작했습니다. 이 협업의 목표는 각사의 기술을 결합해 단일 농업기술 솔루션으로 통합하는 것입니다. 이렇게 해서 탄생하는 플랫폼을 농장주나 유통업자들이 사용하면 현장으로부터 데이터를 수집하고, 계산하고, 보호하는 기능을 제공 받기 때문에 운영 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있습니다.
 
비아는 클라우드, 엔드 포인트(말단 센서), 에지(현장 서버) 및 장치 간의 통신을 가능하게 하는 통합 연결망을 제공합니다. 농장들은 항상 온도 모니터링, 습도 조절, 실시간 데이터 부족, 겨울 난방비 지출에 어려움을 겪어왔습니다. 이러한 정밀 농업 기술을 통해 농장주들은 개인사업자용 무선 연결(5G 포함)과 토양 관리에서부터 관개에 이르기까지 모든 작업들을 자동화할 수 있는 무선 제어 기술을 활용할 수 있게 됩니다.
 
첨단 기술은 또 다른 첨단 기술을 낳습니다. 농업 분야에서 첨단 기술이 융합된 또 다른 핵심적인 농업 기술 발전은 로봇화된 IoT 중장비입니다. 이 기술은 빠르게 확장되고 있습니다. 블루 화이트 로보틱스(Blue White Robotics)는 농장이 자율적으로 운영할 수 있는 서비스형 로봇(RaaS)을 제공하는 플랫폼 회사입니다. 이 회사는 하이브리드 전기 구동 시스템, 자율 구동 농기계, 로봇 팔, 연한 농작물 집게, 트레이 스태킹 기술을 만듭니다. 또한 소프트웨어 에뮬레이터(시험용 장치)를 고객에게 제공하여 자동화 로봇을 현장에 투입하기 전에 디지털 트윈을 통한 시뮬레이션으로 미리 기능을 테스트해 볼 수 있도록 해 줍니다. 이 회사는 정확성과 섬세함으로 반복된 작업에서도 연한 농작물을 흠집 내지 않고 집어올리는 기술을 개발했습니다. 또한 로봇에게 컴퓨터 눈과 기계 학습을 제공해 하루종일 쉬지 않고 자율적으로 경작지를 돌아다니며 열매를 수확할 수 있도록 만들어 줍니다.
 

블루 화이트 로보틱스의 자율 구동 로봇 농기계

 
농업 회사인지 첨단 기술 회사인지 헷갈릴 정도인데요. 이렇듯 4차산업혁명 시대를 맞아 이제는 농업도 스마트 팜을 넘어 첨단 정밀 기술 산업으로 변모해 가고 있습니다. 오래지 않아 농부가 직접 손으로 흙을 만지는 일은 더 이상 없을 같습니다. 독자 여러분의 생각은 어떠신가요?