[특집] 온실가스·에너지 절감 ‘스마트팜’의 지속가능성

환경문제 농촌현안 두 마리 토끼 잡는다
김명화 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2020-12-08 16:32:24
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[이미디어= 김명화 기자] 전문가들은 지구 온난화와 이에 따른 기후변화가 가속화된다면 농업 생산성과 세계의 식량안보에 심각한 위험이 초래될 수 있음을 경고한다. 미래 지속가능한 농업환경 조성, 농업 분야 온실가스 저감, 신시장 창출 등 농업 현안을 해결할 열쇠로 ‘스마트팜(Smart Farm)’이 떠오르고 있다. 이번 호에서는 국내 스마트팜의 지속가능성에 대해 살펴본다.

3세대 스마트팜 개발 목표
신종 코로나바이러스 감염증(이하 코로나19), 기후변화, 에너지 문제 및 농토의 질 악화 등 도전적인 상황들이 우리 앞에 놓여 있다. 게다가 4차 산업혁명시대를 맞아 전 세계적으로 농업 부문에 커다란 변화가 예상된다. 선진국에서는 이미 정보통신기술(ICT)을 적용하여 생산성과 효율성을 높이기 위해 다각적인 기술혁신을 동원하고 있다. 우리나라도 농업에 대한 투자의 필요성을 인식하고 관련 정책 수립과 예산편성 등의 노력을 강구 중이지만 아직 초기 단계를 벗어나지 못하고 있는 것이 사실이다. 


최근 정부와 농림축산식품부, 농촌진흥청의 주도로 독자적인 농업생산기술 개발에 속도를 내고 있다. 현재 국내 스마트팜은 편의성 향상에 중점을 둔 1세대 스마트팜을 넘어, 생산성 증대를 목표로 삼는 2세대 스마트팜으로 향하고 있다. 향후에는 누구나 손쉽게 고품질의 농산물을 다량 생산할 수 있는 3세대 스마트팜으로 나아갈 전망이다. 과연 스마트팜의 진화는 어디까지 이어질 것인가. 


2세대 스마트팜은 온도와 광, CO2 농도 등 식물의 생육시기별로 영향을 미치는 환경요인 변화에 따른 생장을 예측하는 데 초점을 맞추고 있다. 시기별로 최적의 환경관리와 양·수분 관리를 정밀하게 할 수 있는 생육모델로써 표준화되어 확대할 경우 생산성이 크게 향상될 것으로 예상된다. 

 

▲ 전남대 스마트팜 청년창업보육센터 학생들<사진_농림수산식품교육문화정보원 제공>

 

정부는 2024년까지 로봇 지능형 농기계의 완전 자동화된 ‘3세대 스마트팜’을 목표로 시스템을 개발 지원 중이다. 현재 최고 기술을 보유한 미국의 80% 수준인 농업과학기술을 84.6%까지 끌어올리는 것을 목표로 정했다. 지난 4월 정부는 스마트팜 확산방안의 일환으로 ‘스마트팜 혁신밸리’ 조성을 본격화한다고 발표했다.

 

스마트팜 혁신밸리는 스마트팜 규모화·집적화, 청년창업, 기술혁신 등 생산·교육·연구 기능을 모두 갖춘 ICT기반 농산업 클러스터 개념으로 2022년까지 권역별로 스마트팜 혁신밸리 4개소를 조성한다는 계획이다.


여기에는 원예 단지, 청년창업보육센터, 임대형 스마트팜, 지원센터 등이 들어선다. 전국 시·도를 대상으로 공모, 사업계획서를 평가해 8월 경북 상주와 전북 김제를 선정하고 농업 분야 혁신성장 거점으로 육성한다. 나머지 2개 지역도 평가를 거쳐 조성할 계획이다. 이번에 혁신밸리로 선정된 지역에는 청년교육과 취·창업을 지원하는 창업보육센터, 초기 투자부담 없이 적정 임대료만 내고 스마트팜에 도전할 수 있도록 하는 임대형 스마트팜, 기업과 연구기관이 기술을 개발하고 시험해보는 실증단지 핵심시설이 오는 2021년까지 조성될 예정이다.


그러나 스마트팜 혁신밸리에 대한 우려의 목소리도 나온다. 조성사업 공모 선정 과정에서 지역주민과 갈등을 빚으며 합의점을 찾지 못하는 등의 문제가 발생하고 있다. 농촌진흥청 관계자는 “지역주민과의 갈등을 원만히 해결하고 주민들과 상생하면서 청년 농업인의 농촌 유입을 장려한다면 스마트팜 혁신밸리 구축 이후의 농촌 사회는 4차 산업혁명 시대에 걸맞은 변화를 맞이하게 될 것이다”고 말했다.

▲ 경기 파주 소재 알가팜텍에서 운영 중인 식물공장<사진_농림수산식품교육문화정보원 제공>
표준화된 서비스모델 갖춰
스마트팜은 작물의 성장 및 환경 정보를 다각적으로 수집·확인·관리함으로써 투입되는 재화를 최소화하고 수확량을 최대치로 끌어올리는 4차 산업혁명형 농장이다. 4차 산업혁명 첨단 기술들을 한데 모아 시간과 비용을 줄이고 생산량을 극대화하는 것이다. 농장 곳곳에 센서를 설치하고 온도와 습도, 광량, 생장 상태 등을 파악한다. 여기에서 얻은 정보들을 빅데이터화하면 인공지능은 이를 활용해 물을 뿌리고 개폐 장치를 조절하는 등 최적의 생장 환경을 조성한다. 


비닐하우스나 유리 온실에 주로 설치되는 스마트팜의 모든 정보 관리는 스마트폰 등 휴대용 IT기기를 활용한다. 농장에 설치된 각종 설비의 원격 조작도 가능하다. 

 

▲ 전북 고창 소재 '덕림영농농장'이 운영하는 노지 스마트팜.

<사진_농림수산식품교육문화정보원 제공>

▲ 스마트팜 관수제어 콘트롤러
노지의 논밭도 마찬가지이다. 농업용 드론으로 농약을 살포하고, 카메라와 센서를 설치해 야생동물들의 습격을 차단한다. 최근에는 제초·방제·수확 등 농사의 주요 요소를 전담하는 로봇들도 전 세계 곳곳에서 하나둘 출시되고 있어 기기의 첨단화가 전천후 농업을 가능케 하고 있다.

 

다만, 국내 농업의 조건과 현실에 맞게 최적화된 기술개발이 필요한 상황이다. 농업선진국과 경쟁할 수 있는 현재 보급된 스마트 팜 ICT기기들이 업체마다 제품의 규격이 달라 호환성이 떨어지는 것도 요인으로 지적됐다. 호환성이 떨어질 경우 스마트팜 농가의 통합관리와 유지보수에 어려움을 겪기 때문이다. 


이에 정부와 농촌진흥청 등은 시설원예에 적용되는 각종 센서와 제어기의 형식, 통신방식 등을 하나의 공동규격으로 통일하는 표준화 작업을 추진해왔다. 지난 8월 마침내 농업기술실용화재단의 ‘스마트팜 데이터 융합 서비스모델’이 국제표준으로 최종승인을 받았다. 


스마트팜 기술의 핵심인 농업 데이터는 사물인터넷(IoT), 빅데이터 등 다양한 정보통신기술이 작(ICT)이 작물재배에서 판매에 이르기까지 단계별 데이터 수집과 제어를 위해 표준화된 서비스 모델을 갖추는 것이 중요하다. 따라서 스마트팜 데이터 융합 서비스모델이 국제표준으로 최종승인됨에 따라 국내 스마트팜 기술이 글로벌 시장을 선점할 수 있는 발판이 마련된 셈이다.

농가수익구조 개선 기여
농림축산식품부·해양수산부·통계청이 공동으로 발표한 ‘2019년 귀농어·귀촌인 통계’에 따르면 지난해 귀농가구는 1만1,422가구로 전년보다 4.5% 감소하는 등 최근 2년째 감소세를 보이고 있다. 게다가 농촌의 고령화는 고질적인 문제로 자리잡았다. 힘들고 수익성이 낮은 농업보다는 다른 일거리를 찾아 농촌을 떠나는 이들이 많아졌기 때문이다. 


이러한 농촌 현실의 당면 문제를 해결할 수 있는 대안으로 정부는 ‘스마트팜 다부처패키지 혁신기술개발사업’을 추진하며 2027년까지 5430억 원을 투입한다는 계획이다. 스마트팜은 개인의 경험과 노하우에 덜 의존하고 누구나 안정적으로 농축산물을 생산할 수 있게 만든다. 이는 현재 농촌고령화에 대응하고 농업기술을 암묵지(경험에서 경험으로 전달되는 지식)에서 명시지(문서화 등 명확화된 지식)로 전환시켜 누구나 쉽게 농업에 뛰어들 수 있도록 도와준다.


다만, 기존의 일반적인 시설원예에 난방비가 차지하는 비중이 적게는 25.5%에서 많게는 64.6%까지 차지한다. 스마트팜이 난방비 절감에 대한 개선 등 농가수익구조 개선을 통해 지속가능한 농촌을 조성하고 나아가 식량주권 확립에 기여할 수 있어야 한다는 지적이다. 


여기에 정부가 목표로 한 온실가스 저감 정책에도 부합해야 한다. 우리나라는 2030년까지 BAU대비 37%라는 온실가스 저감목표를 설정하고 산업부문마다 목표량을 제시한 바 있으며 농업부문은 7.9%를 감축해야 하는 상황이다.

▲ 전남대 스마트팜 청년창업보육센터 학생들<사진_농림수산식품교육문화정보원 제공>


제반적인 환경문제 전제

농촌진흥청에서는 ‘한국형 스마트팜’을 개발해 국내 농업의 조건과 현실에 맞게 최적화시켜 농업선진국과 경쟁할 수 있는 독자적인 농업생산기술을 확보하는 것을 목표로 하고 있다. 한국형 스마트팜은 효율적 기술개발과 신속보급을 위해 적용기술을 3단계로 구분해 개발을 추진하고 있다. 


1단계는 원격관리에 의한 농가의 편의성 향상을 목적으로 현재까지 개발된 자동화 및 ICT 기술들을 시설수준에 맞춰 적용한 모델을 제시한다. 


2단계는 식물의 생육시기별 환경요인(온도, 광, CO₂ 농도) 변화에 따른 생장을 예측하고 시기별 최적 환경과 양분·수분 관리를 정밀하게 할 수 있는 생육모델을 기반으로 생산성을 향상하는 것을 목적으로 한다. 


3단계는 한국형 스마트팜을 기술적으로 완성하는 단계로 1, 2단계 기술을 토대로 에너지시스템의 최적화, 로봇 등을 활용한 무인자동화시스템을 적용해 스마트팜의 통합제어가 가능한 단계다.


이는 국내 스마트팜 농가의 규모화와 생력화를 통한 생산비 절감으로 경쟁력을 향상시킬 전망이다. 뿐만 아니라 지능형 생육관리모델이 탑재된 비닐하우스 중심의 저비용·고성능 한국형 스마트팜을 수출해 우리나라가 농업 선진국이며 수출국으로서 세계시장에서 지위를 확보하는 데 핵심역할을 할 것으로 기대한다.


이와 함께 농장과 소비자를 곧바로 연결하는 직거래 쇼핑몰, 농촌 일자리와 도시 구직자를 매칭시켜 주는 일자리 플랫폼 등도 고도화된 정보통신기술을 활용한다는 점에서 스마트팜의 또 다른 범주라고 볼 수 있다. 스마트팜이 1차산업뿐만 아니라 관련된 2·3차 산업까지도 두루 아우르는 셈이다. 스마트팜이 미래농업이라는 타이틀을 확고히 하려면 제반적인 환경문제에 대한 책임감 고취와 함께 고효율기기, 신재생에너지 적극 활용 등 뚜렷한 대안 제시가 전제돼야 한다는 목소리가 나오는 이유다. 

 

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