스마트팜 기기 오작동, 정확하고 빠르게 탐지하는 ICT 장비 개발 필요

4차 산업혁명이 다가오면서 농업도 경쟁력 향상을 위해 ICT 기술과 융합하고 있다. 매년마다 스마트 농업 시장 규모는 빠르게 성장하고 있지만, 아직까지 기기의 표준화와 인증제도가 부족한 실정이다. 최휘민 부산대학교 IT응용공학과 교수는 특히 국내에서 보급되고 있는 스마트팜 기기는 업체마다 제품 규격이 상이하고 소프트웨어와 하드웨어가 별도로 개발되고 있는 등 품질과 호환성이 떨어져 저가의 스마트팜 기기를 사용하는 농가의 피해가 빈번하게 발생하여 기기의 이상을 인지할 수 있는 시스템이 필요한 상황이라고 분석한다.

이에 교수는 스마트팜 국내외 정책 동향과 국내 스마트 농업 동향을 알아보고 스마트팜 고장 오작동에 의한 이상 상황을 분석하여 사전에 예방하고 문제 상황이 발생할 경우 사용자에게 알리는 시스템을 제안한다.

국내외 스마트 농업 동향 비교

최근 4차 산업 혁명 시대가 다가오면서 다양한 분야에서 스마트 기술을 접목하기 위한 시도가 국내외적으로 진행되고 있다. 세계 각국에서 농업 기술 혁신을 통한 농업 경쟁력을 향상시키기 위해 ICT 기술을 접목하고 있다. 우리나라 농업은 농촌 고령인구 증가, 노동력 부족, 폐쇄적인 농업 시장 개방 등 아직까지는 전통 농업에 의존하고 있어 노동력 대비 생산성은 떨어지고 있다. 스마트팜 수요가 증가하고 있는 이유도 여기에 있다.

국내 스마트팜 시장 규모는 2018년 4.74조, 세계 스마트팜 시장 규모는 39.3억 달러에 달하였지만, 국내의 스마트팜 개발 기술의 적용에는 아직까지 많은 문제점이 발생하고 있는 실정이다. 국내 벤처 기업 및 학계에서 스마트 기술을 개발하고 있지만, 기기의 성능 편차가 크다. 낮은 품질의 스마트 기기의 고장·오작동으로 인한 스마트팜 농가의 피해가 발생한다. 농민의 평균 IT기기 활용 능력은 낮은 편으로 스마트팜 도입 후에 효과적으로 사용하지 못하거나 문제가 발생해도 쉽게 인지하지 못하고 대처 또한 불가능하다.

국산 스마트팜 기기의 한계점과 오작동 문제

스마트팜은 4차 산업혁명의 농업부문 핵심모델로 주목받고 있다. 그렇지만 대부분 농민들은 IT장비의 이해와 활용능력이 떨어진다. 스마트팜을 활용하는 농민들이 기기가 고장나도 인지하기 어렵고, 어디에 이상이 생긴 것인지도 알 수 없어 추후 대비도 어려워지기 마련이다. 또 스마트팜 기기 이상으로 피해가 발생할 경우, 개발업체와 농민 간 분쟁을 담당하는 기구도 마련되어있지 않으며, 기록 장치도 의무적이지 않아 농민들에게 고스란히 피해를 입게 된다.

따라서 최 교수는 스마트팜 기기의 고장·오작동을 감지하고 사용자가 인지할 수 있게 알리는 시스템 구축이 필수적이라고 역설한다.

국내 스마트팜 분야에서 전반적으로 이용되는 온도, 습도, CO2, 일사량 습도 등 내·외기 센서는 필수적인 정보를 센싱하고 있어 다른 기기의 이상 징후를 파악하기 적합해야한다. 즉, 고장을 예측 하는 것이 중요하다는 의미다. 주로 센서의 오작동으로 사용자에게 이상이 발생하고 있음을 알리지 못하거나 제어기의 고장 및 오작동으로 원격 관리가 이루어지지 않아 큰 피해를 입게 되는 경우가 대다수여서다.

농림축산식품부 자료에 따르면(2019), 스마트팜 국산화율이 전체 시장 70% 내외다. 이는 대부분 단순한 형태의 스마트팜도 추산한 결과다. 국산업체 제품은 하드웨어와 소프트웨어가 별도로 개발돼 부품의 호환성이 떨어진다는 게 가장 큰 문제다. 또 농가들은 제품 성능을 자세히 파악하는 능력이 부족하여 가격 위주로 스마트팜 기기를 선택하고 있어 정확도, 내구성, 고장률이 높은 문제가 많이 발생한다.



스마트팜 이상 탐지 시스템 개발 필요

최 교수는 현재 보급되고 있는 국내외 표준화 동향과 국내 스마트 농업의 동향을 파악하고 스마트팜 기기에 필수적인 고장·오작동에 의한 이상을 탐지하는 방법을 제시하고 있다. 현재 보급되고 있는 국내 스마트 농업의 자동화를 통한 편의성 증진 단계로, 품질 및 생산성 향상과 안정화 단계로 나아가기 위하여 생육·생체 모니터링, 생육·생장 예측 모델, 병해충 진단·처방 모델 개발 및 농작업 관련 로봇의 개발 등과 관련한 연구들이 활발하게 수행되야한다는 것이다.

일례로 애플리케이션에서 내·외기 센서 이상을 감지하기 위해서는 모니터링 장비에서 일정 주기마타 같은 종류의 센서들의 값을 비교하여 정상 차이 범위 내인지 검사하고, 각 센서마다 값의 변화량이 일정량을 넘어가거나 순간적으로 큰 변화를 보이는 경우가 있는 지를 기록해야한다. 스마트폰 어플리케이션 환경 모니터링 화면으로는 온도, 습도, Co2, pH, 지온, 지습, 풍향, 풍속, 토양EC,O2, 일사, 일조 12종 센서 데이터를 원격지에서 실시간으로 확인 할 수 있게 구성한다.

센서 값이 설정한 정상 범위를 벗어나는 경우 데이터 색상에 따라 경고 단계를 구분해 표현해 농부가 알기쉽도록 한다. 만약 사용자가 실시간으로 확인하지 않더라도 PC에서 센서 데이터를 주기적으로 확인해 단시간에 여러 차례 오작동이 발생한 것을 판단, 알림으로 대처할 수 있도록 한다.

주로 큰 피해가 발생하는 상황은 환풍기, 창문, 냉난방기 등을 제어하는 제어기가 원격지에서 제어 요청을 받았지만 정상적으로 작동한 것으로 응답만하고 현지에서 작동하지 않았거나 오작동을 일으키면서 발생하게 되는 것이다. 사용자 입장에서는 오작동을 인지할 수 없게되고, 현지에서 확인하더라도 이미 대처할 수 있는 때를 놓칠 수 있다. 이에 최교수는 상황을 예방하고 고장이나 오작동에 대한 대처를 위해 기기와 연관된 센서를 활용해야한다는고 설명한다.

최휘민 교수는 "국내 스마트 농업 기술 개발 결과의 상용화 및 확산을 위해서라면, 이상 탐지 기술을 효과적으로 구축해야한다. 스마트 농업 핵심 기술을 적용하기 위해 노후화된 생산기반시설 정비가 필요하며, 현장의 농민의 요구를 반영한 스마트 농업 기술 개발이 되도록 필요 기술의 선택이 중요하다"고 말했다.



김철호 기자 news@smartfn.co.kr