농업용 드론, MEMS 센서·GPS 모듈 접목...제품 소형화 이끈다

[스마트에프엔=김미정 기자] 라이언 쿤데는 샌프란시스코 북쪽 소노마 계곡에 있는 완벽한 포도밭 보금자리를 가진 와인메이커다. 하지만 평범한 농부는 아니다. 그는 드론 운영의 전문가다. 한 때 군용 비행 기술이었던 것을 공기 중의 그림을 이용하여 더 나은 포도를 재배하기 위해 사용하고 있는 농부들의 선봉자 역할을 하기도 했다. 이는 감지기와 로봇 기술을 사용하여 정밀 농업에 빅데이터를 제공하는 광범위한 경향의 일부분이다.

쿤데와 그와 같은 농부들의 수가 증가하고 있는 것은 단순히 저가 항공 카메라 플랫폼, 즉 소형 고정익 비행기나 보다 보편적으로 쿼드콥터와 기타 다연장 소형 헬리콥터들이다. 이들 항공기는 GPS를 이용한 오토파일럿과 오토파일럿이 제어하는 표준 포인트 앤 슈트 카메라를 탑재하고 있으며 지상의 소프트웨어는 항공 촬영을 고해상도 모자이크 지도에 꿰맬 수 있다. 기존의 무선 조종 항공기는 지상 조종사가 조종할 필요가 있는 반면에, 쿤데의 드론에서는 오토파일럿(내 회사 3D 로보틱스)이 자동 이륙에서 착륙에 이르기까지 모든 비행을 수행한다. 그것의 소프트웨어는 포도원의 최대 범위를 목표로 비행 경로를 계획하고, 카메라를 제어하여 이후의 분석을 위해 이미지를 최적화한다.

이 저고도 시야(공장 위 몇 미터에서 120 미터 전후로, 미국 연방항공청의 특별 허가 없이 운항하는 무인 항공기에 대한 미국의 규제 천장)는 농부들이 전에는 거의 갖지 못했던 관점을 준다. 위성사진과 비교하면 훨씬 저렴하고 해상도가 높다. 구름 밑으로 가져가기 때문에 방해를 받지 않고 언제든지 이용할 수 있다. 그것은 또한 시간당 1,000달러를 달릴 수 있는 유인 항공기를 이용한 크롭 이미징보다 훨씬 싸다. 농부들은 드론을 한 대에 1,000달러 미만으로 구입할 수 있다.

이렇게 작고 싸고 사용하기 쉬운 드론이 등장한 것은 작은 MEMS 센서(가속계, 자이로, 자석계, 그리고 종종 압력 센서)와 작은 GPS 모듈, 믿을 수 없을 정도로 강력한 프로세서, 그리고 다양한 디지털 라디오 등 기술의 놀라운 발전 덕분이다. 스마트폰에서의 사용과 그 산업의 엄청난 규모의 경제 덕분에 이 모든 부품들은 이제 전례 없는 속도로 점점 더 나아지고 있다. 무인기의 핵심인 이 오토파일럿은 항공우주산업의 값비싼 코드 대신 내가 설립한 DIY 드론 같은 지역사회에서 만든 전문 소프트웨어를 운영한다.

드론은 농부들에게 세 가지 종류의 상세한 견해를 제공할 수 있다. 첫째, 공기에서 작물을 보면 관개 문제에서부터 토양 변화, 심지어 눈 높이에서 뚜렷하지 않은 해충과 곰팡이까지 모든 것을 노출시키는 패턴을 발견할 수 있다. 둘째, 공중 카메라는 적외선뿐만 아니라 시각 스펙트럼으로부터 데이터를 캡처하여 다차원 영상을 찍을 수 있는데, 이것은 결합되어 건강한 식물과 고통받는 식물 사이의 차이를 육안으로 볼 수 없는 방식으로 부각시키는 작물의 모습을 만들어낼 수 있다. 마지막으로, 드론은 매주, 매일, 심지어 매 시간마다 농작물을 조사할 수 있다. 타임 시리즈 애니메이션을 제작하기 위해 조합된 이 영상은 작물의 변화를 보여줌으로써 문제점이나 더 나은 작물 관리를 위한 기회를 드러낼 수 있다.

그것은 점점 더 자료 중심적인 농업으로의 추세의 일부분이다. 오늘날의 농장들은 공학적 경이로움, 수년간의 자동화 및 더 적은 노동력으로 더 많은 식량을 재배하도록 고안된 다른 혁신의 결과로 넘쳐나고 있다. 트랙터는 목표 지점으로부터 몇 센티미터 이내에 자동으로 씨앗을 심고, GPS 유도 항구는 동일한 정확도로 농작물을 수확한다. 광범위한 무선 네트워크는 분석을 위해 토양 수화 및 환경 요인에 대한 데이터를 먼 서버로 백홀링한다. 그러나 만약 우리가 이러한 능력들에 더하여 토양의 수분 함량을 더 포괄적으로 평가하고, 관개 및 해충 문제를 찾아내고, 매일 또는 심지어 매시간 농장의 상태에 대한 일반적인 감각을 얻을 수 있다면 어떨까? 그 의미는 충분히 강조할 수 없다. 우리는 2050년까지 96억의 사람들이 지구를 집으로 부를 것으로 예상한다. 모두 먹여야 한다. 농사는 입출력 문제다. 만약 우리가 물이나 살충제 같은 투입물을 줄이고 같은 생산량을 유지할 수 있다면, 우리는 중심적인 도전을 극복할 것이다.



김미정 기자 liz4435@hanmail.net