AI 탑재하는 농축산업 "진정한 '스마트팜' 시대 왔다"
농업과 축산업, AI 도입으로 생산성·효율성 향상
AI가 기후 분석해 일조량 조절하는 태양광 기술 발전
사과 품질 분석에 AI 적용, 생산성과 효율성 높여
가축 사료 급여와 전염병 조기 감지하는 AI 개발
인공지능(AI)이 농업과 축산업에 적용되면서 생산성과 효율성이 높아지고 있다.
현재 기술 발전을 두고 '4차 산업혁명'이라고 얘기합니다. 정보통신기술(ICT) 융합으로 '초연결', '초지능'을 이룬다는 것이 4차 산업의 주요 골자인데요. 기존 산업에 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 5G 등의 기술을 접목해 보다 편리하고 효율적인 체계를 구축한다고 이해하면 됩니다. 최근 기업들이 추구하고 진행하는 디지털 전환이 대표 사례지요.
4차 산업 기술은 농업, 목축업, 어업, 임업 등으로 대표되는 1차 산업 기술에도 변화를 가져오고 있습니다. 대표적인 예가 '스마트팜(Smart Farm)'입니다. 전통 경작 방식에 4차 산업 기술을 접목해 효율적인 방법으로 생산성을 높이는 시스템이지요.
AI는 스마트팜에 접목되는 주요 기술입니다. 농업, 축산업, 어업 등에 접목해 생산성을 높이는 토대를 마련하는 역할을 합니다. 그렇다면 AI는 현재 1차 산업에 어떻게 적용되고 있을까요? <AI타임스>가 올해 1년간 취재한 내용을 [위드AI] 기획에 모아봤습니다.
AI 탑재한 영농형 태양광, 농산물과 전력 생산에 '효율' 입히다
최근 전 세계가 공통으로 고민하는 부분이 있습니다. 기후변화입니다. 무분별한 개발로 환경이 오염되면서 지구가 앓고 있는 질병이지요.
환경오염으로 인한 질병을 치료하는 방안으로 각 국가는 재생에너지 전환을 실행하고 있습니다. 문재인 대통령은 지난해 '2050년 탄소중립'을 선언했습니다. 미래세대를 위해 2050년에는 국내에서 배출되는 탄소를 제로화하겠다고 했지요. 이보다 앞선 2017년에는 2030년까지 신재생에너지 보급을 20% 늘리겠다는 '재생에너지 3020' 이행계획을 발표했습니다. 이를 통해 2017년 대비 탄소 배출량을 24.4% 줄이겠다고 밝혔습니다.
정부 계획에 따르면 한국은 2030년까지 누적 재생에너지 설비용량 63.8GW를 달성해야 합니다. 이 계획을 달성하기 위해 중요한 역할을 담당하게 된 존재가 있습니다. 바로 태양광입니다.
재생에너지에는 태양광, 풍력, 수력 발전 등이 있는데요. 제주도를 제외하고 바람이 많이 불지 않는 우리나라 여건상 가장 많은 발전을 할 수 있는 재생에너지는 태양광입니다. 실제로 정부가 목표로 한 누적 재생에너지 설비용량 63.8GW 중 태양광 산업이 담당하는 용량은 36.5GW입니다. 절반이 넘는 57%의 재생에너지를 태양광에서 생산하는 겁니다.
그런데 문제가 있습니다. 태양광 설비를 어디에다 설치해야 하느냐죠. 태양광 패널이 미관상 좋지 않다고 설치를 반대하는 곳도 있고요, 도로나 주거지역과 이격거리도 고려해야 합니다.
여기서 나온 해결책 중 하나는 영농형 태양광인데요. 밭이나 논에 태양광 발전소를 설치해 작물도 키우고, 태양광 발전도 하는 방법입니다. 하부 농지에서는 작물을 재배하고, 상부 농지에는 발전소를 설치해 전기도 생산하는 것이지요. 농작물과 전기를 함께 생산할 수 있어 농업 외 수익을 올릴 수 있다는 장점이 있습니다. 태양광 발전소 운영 때문에 농지를 줄여야 하는 문제도 극복할 수 있지요.
AI 얘기를 하다가 갑자기 태양광 얘기를 한 이유도 영농형 태양광 때문입니다. 영농형 태양광이 가진 단점 중 하나는 상부 농지에 발전소를 세우면서 하부 농지에 있는 농산물이 햇볕을 제대로 받지 못한다는 겁니다. 아무래도 위에 태양광 패널이 지붕처럼 설치되기 때문에 기존처럼 햇볕을 받지 못해 농작물이 제대로 자라지 못하는 어려움에 직면할 수 있게 되지요.
AI는 이 문제를 해결할 수 있습니다. 일조량을 AI가 실시간으로 감지해 패널 모듈부 각도를 조절하는 겁니다. 그렇게 되면 농작물에도 적절하게 햇볕을 제공할 수 있게 되고, 태양광 발전도 더 효율적으로 할 수 있게 되죠.
이 기술은 현재 파루에서 제공하고 있습니다. 파루는 지난 10월 경기도 일산 킨텍스에서 열린 '2021 대한민국 에너지대전'에서 AI를 활용한 '영농형 AI 태양광 트래커'를 선보였는데요.
이 트래커는 태양 위치와 기상 상황을 실시간으로 감지 후 자동 추적 알고리즘을 통해 모듈부의 각도를 자동으로 조정해 발전량을 높이고 농산물도 보호할 수 있습니다. 일조량이 많이 필요한 작물이 자라는 농지에는 쉐도우 모두를 적용해 태양광 모듈이 아래의 작물에 최소한의 그림자를 드리우도록 할 수 있고요. 비가 오거나 구름이 많은 흐린 날씨에도 백트래킹 모드, 스케터링 모드를 통해 발전 효율을 높일 수 있습니다.
태양의 이동 및 고도변화를 실시간으로 추적해 발전효율을 높이는 파루의 양축 추적식 트래커 소개 영상. (출처=파루)
파루 관계자는 "AI 태양광 트래커는 태풍이 오거나 폭설이 내렸을 때 모듈부가 환경조건을 감지해 각도를 자동으로 조정, 자연재해 피해를 최소로 줄여주는 역할도 할 수 있다"며 "앞으로 토지를 효율적으로 활용하며 신재생에너지 발전을 높일 수 있는 연구개발(R&D)을 이어가겠다"고 말했습니다.
과수 재배에 활용되는 AI, 품질 향상에 기여
AI는 과수 재배에도 활용됩니다. 비전 기술을 이용해 과일의 품질을 분석하는 데 주로 사용되는데요.
라온피플은 지난 10월 경북 안동시 사과재배에 16억 6000만원 규모의 AI 솔루션을 구축하기로 했다고 밝혔습니다. 한국농어촌공사와 안동스마트팜사업단이 주관하는 '안동 노지 스마트 농업 생산단지 구축' 사업 일환으로 해당 기술을 공급하기로 했다고 밝혔지요.
라온피플은 AI 비전 기술로 사과 품질을 분석하는 기술을 상용화했다. 사진은 이석중 라온피플 대표. (사진=AI타임스 DB)
라온피플이 제공하는 솔루션은 AI 비전 기술로 사과 품질을 분석하는 기술입니다. 농장에 설치된 레일을 따라 카메라가 이동해 사과를 촬영하면 AI가 카메라로 촬영된 영상을 분석해 사과 품질 여부를 분석해주는 방식이지요. 사과가 정상 크기보다 작으면 농장주에게 해당 사실을 알려주고 물과 비료를 더 줘야 한다는 등의 조치 사항도 AI가 알려줄 수 있습니다. 사과 스크래치 상태를 분석해 상용화할 수 있는 여부도 AI가 판단할 수 있지요.
해당 기술은 서울 여의도 면적의 20%가 넘는 규모의 사과 재배에 사용됩니다. 안동시 노지 62헥타르, 90필지, 56개 농가가 이번 사업에 참여하기로 했습니다.
라온피플 관계자는 "농장주는 매일 사과 상태를 점검하며 조치해야 하는데 해당 기술이 도입되면 AI가 점검하는 일을 대신해줘 업무 효율성을 높일 수 있다"고 설명했습니다.
소 사료 급여량 AI가 조절, 경제성과 환경 문제 함께 해결
축산업에서도 AI는 중요한 역할을 합니다. 가축이 먹는 사료 급여량을 분석하고, 전염병 이상징후를 빠르게 파악하기도 하지요.
씽크포비엘은 10월 킨텍스에서 열린 '2021 탄소중립 엑스포'의 부대행사 '탄소중립 우수기술 소개 세미나'에서 AI 기반 개체 정밀사양 도구 '밀크티(Milk-T)'를 개발했다고 밝혔습니다.
밀크티는 AI 기술로 소의 상태를 분석해 적정 사료 급여량을 알려주는 서비스입니다. 기존 사료 섭취에 따른 우유 생산성 변화 데이터를 바탕으로 소의 유전적 능력을 파악하고, 축사에 설치된 카메라와 움직임 센서 등으로 수집된 데이터로 소의 활동·소화·수면 시간과 상태 등을 탐지·분석해 적정 사료 급여량을 알려주지요.
소의 상태는 센서와 카메라로 수집한 데이터로 분석합니다. 소에 센서를 달고 농가에 카메라를 장착해 여기서 모아진 데이터를 AI가 실시간으로 분석하는 것이죠.
씽크포비엘은 카메라와 센서를 통해 취합한 데이터를 AI가 분석해 적정 사료 급여량을 제공하는 '밀크티'를 개발했다. (사진=김동원 기자)
밀크티는 사료 낭비와 메탄가스 발생 감소에 긍정적 영향을 줄 것으로 기대됩니다. 기존 농가에서는 보통 모든 소에 같은 양의 사료를 먹이고 있습니다. 소의 몸집을 키우고 우유 생산량일 높이기 위해 사료량은 최대치를 유지하지요. 하지만 소는 사람과 마찬가지로 유전적 영향에 따라 사료를 소화할 수 있는 능력이 정해져 있어 늘 최대치로만 먹이면 그만큼 사료가 낭비되고, 메탄이 많이 배출돼 환경에 부정적 영향을 끼칠 수 있습니다.
박지환 씽크포비엘 대표는 "메탄으로 손실되는 사료 에너지를 80%만 줄여도 우유와 육류 생산성이 10% 향상되고, 경제적 이익이 약 43% 증가한다는 일본 홋카이도 대학의 연구 조사 결과가 있다"며 "과도한 사료 급여에 따른 메탄가스 발생량을 줄이면, 축산농가 비용 절감과 생산성 향상을 꾀하는 동시에 탄소 중립도 실현할 수 있다"고 말했습니다.
구제역 전염, AI로 조기에 확산 방지
가축 전염병 예방에도 AI 기술이 활용됩니다. 한국전자통신연구원(ETRI) SDF융합연구단은 10월 가축 방역 통합 운영시스템 '아디오스(ADIOS)'를 개발했다고 밝혔는데요. 이 시스템으로 구제역(Foot&Mouth Disease) 확산을 방지할 수 있다고 설명했지요.
구제역은 한 마리가 감염되면 나머지 가축에게 빠르게 확산하는 전염병입니다. 공기를 통해 호흡기로 감염되지요. 확산 속도가 빨라 조기에 대응하는 게 중요합니다.
아디오스는 AI가 카메라 센서를 통해 수집된 돼지의 활동성, 농장 환경, 사료 섭취량, 체온 등의 데이터를 실시간으로 분석해 이상징후를 조기에 감지하는 기술입니다. 구제역에 걸린 돼지에게 나타나는 행동 변화를 AI가 분석해 조기에 대처하는 것이지요.
ETRI 연구진이 개발한 가축 전염병 통합 관리 플랫폼 작동 시연 예시 (출처=ETRI)
정광효 ETRI SDF융합연구단 진단플랫폼연구실장은 "구제역 외에도 아프리카돼지열병(ASF), 고병원성조류인플루엔자(HPAI) 등과 같은 국가재난형 가축 질병에 대한 대응 기술도 개발해 아디오스 플랫폼에서 통합 관리할 수 있게 질병의 종류를 다양화할 계획"이라고 밝혔습니다.
스마트팜 관련 종목
그린플러스
인트로메딕, 현대건설,농우바이오,우리바이오, LS
(출처:http://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=142038)
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