[과학향기 for Kids] 데이터로 운영하는 미래 농장, 스마트 팜 : KISTI의 과학향기

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[과학향기 for Kids] 데이터로 운영하는 미래 농장, 스마트 팜

<KISTI의 과학향기> 제3078호 2024년 07월 15일

첨단 과학기술이 우리의 일상을 바꿔놓고 있는 지금, 농장의 모습도 크게 변하고 있어요. 컴퓨터가 농장의 환경을 파악하고, 사람 대신 드론이나 로봇이 농작물을 돌보는 농장이 등장하고 있죠. 이렇게 첨단 기술을 활용해 농작물을 재배하는 농장을 ‘스마트 팜’이라고 합니다. 과학기술이 바꾸고 있는 새로운 농장의 모습을 함께 만나볼까요?

사진 1. 스마트 팜은 첨단 기술을 활용해 농작물을 키우는 농장을 말한다. ⓒshutterstock

컴퓨터와 드론, 로봇이 농장 일을 대신한다?

스마트 팜의 가장 큰 특징은 ‘자동화’입니다. 농장에 각종 ‘센서’가 달려있어 흙의 상태, 온도와 습도, 햇빛의 양 등을 실시간으로 확인할 수 있어요. 이렇게 수집된 정보는 컴퓨터로 전송되는데요, 컴퓨터는 이 데이터를 조합하고 분석해 식물이 잘 자랄 수 있도록 가장 좋은 환경을 만들어줍니다. 언제 물을 주고, 어떤 영양분을 공급해야 할지 알려줄 뿐만 아니라, 병충해를 예측해서 대비할 수 있게 해줍니다. 덕분에 농부들은 식물의 상태를 언제든 확인할 수 있고, 문제가 생겨도 곧바로 해결할 수 있답니다.

사진 2. 스마트 팜에는 각종 센서가 있어 농작물의 상태를 실시간으로 확인해 준다. ⓒshutterstock

그리고 스마트 팜에서는 사람보다 드론이나 로봇 농부를 더 쉽게 찾아볼 수 있어요. 이들은 사람 대신 힘든 일을 도맡아 해주는데요, 드론은 하늘에서 농작물을 촬영해 식물의 상태를 확인하거나, 넓은 땅에 물이나 비료, 농약, 씨앗 등을 뿌려주기도 합니다. 로봇도 마찬가지입니다. 최근에는 모종(어린 식물)을 옮겨 심는 로봇이 등장하기도 했어요. 한국생산기술원 연구팀이 개발한 이 로봇은 두 개의 로봇팔과 자율주행차로 이뤄져 있는데요, 자율주행차가 움직이면서 한쪽 팔은 모종을 뽑아내고, 다른 팔은 땅을 파낸 뒤에 모종을 옮겨 심어요.

사진 3. 한국생산기술연구원 연구팀은 두 개의 로봇팔로 모종을 옮겨 심는 로봇을 개발했다. ⓒ한국생산기술연구원

올해 1월에는 사람 대신 잘 익은 열매를 따주는 로봇도 개발됐어요. 한국기계연구원 연구팀이 개발한 수확 로봇인데요, AI 기술이 적용돼 열매의 위치를 정확하게 인식하고, 로봇손을 이용해 열매를 수확합니다. 그리고 상자에 수확한 열매가 어느 정도 차면, 이송 로봇을 불러 열매를 전달해주기까지 한답니다.

사진 4. 한국기계연구원 연구팀은 열매를 수확해주는 로봇을 개발했다. ⓒ한국기계연구원

넓은 땅이 없어도, 실내에서 농사를 지을 수 있다는 점도 스마트 팜의 특징입니다. 가끔 지하철역이나 도시에서 ‘수직 농장’을 본 적 있을 텐데요, 마치 높은 탑처럼 농작물을 수직으로 쌓아 재배하는 농장을 말합니다. 햇빛 대신 LED 조명을 사용하고, 흙 대신 영양분이 섞인 물을 분무기로 뿌려 농작물을 키운답니다. 좁은 땅에서도 많은 농작물을 재배할 수 있기에 수확량을 크게 늘릴 수 있다는 장점이 있어요.

기후 변화, 고령화 등에 대응하기 위해 필요

그렇다면 농장들이 스마트 팜으로 변신하고 있는 이유는 무엇일까요? 우선 기후 변화로 가뭄과 폭우 등의 이상기후 현상이 잦아지면서, 이전보다 안정적으로 농작물을 키우기가 어려워지고 있어요. 실제로 얼마 전, 기후 변화로 사과 생산량이 줄면서 사과값이 크게 오르기도 했죠. 스마트 팜에서는 계절이나 날씨에 상관없이, 최적의 환경에서 농작물을 키울 수 있어요.

사진 5. 기후 변화로 가뭄과 폭우 등의 이상기후 현상이 잦아지면서 식량을 안정적으로 생산하기 어려워지고 있다. ⓒshutterstock

또 농촌 지역이 고령화 사회가 되어가고 있고, 그만큼 농사를 짓는 사람도 점점 줄어들고 있다는 것도 스마트 팜이 필요한 이유 중 하나예요. 2023년 통계에 따르면, 전체 농가 인구 중 52.6%가 65세 이상일 정도로 농촌의 인구 문제는 심각한 상황입니다. 그렇기에 드론이나 로봇 등 스마트 팜 기술의 도움을 받는다면, 조금 더 농사를 편리하고 쉽게 지을 수 있죠. 농사는 어렵고 힘든 일이라는 생각을 가졌던 사람들도, 누구나 농업에 도전해볼 수 있고요.

게다가 스마트 팜은 전통적인 농사 방식보다 농약과 화학 비료, 물을 덜 사용하기에 환경을 지키는 데도 도움이 돼요. 각종 데이터를 분석해 필요한 만큼만 자원을 쓰기 때문이죠.

이렇게 많은 장점 덕분에 전 세계 많은 농장이 스마트 팜으로 변신하고 있고, 과학자들 또한 스마트 팜을 만들기 위한 기술을 연구하고 있습니다. 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서도 데이터를 활용해 미래 농업 기술을 개발하는 ‘데이터 농업’ 연구를 진행하고 있는데요, 다양한 재배 실험 환경을 만들어 고품질의 농업 데이터를 생산하고 있습니다. 또 여러 농장과 함께 협업해 모니터링 시스템을 운영하며 빅데이터와 AI를 활용해 안전하고 풍요로운 농업 생태계를 만들기 위해 여러 연구 및 실험을 진행하고 있습니다.

농업은 인류 역사상 가장 오래된 산업이자, 우리의 먹거리를 책임지는 가장 중요한 산업입니다. 스마트 팜은 우리 삶을 더욱 풍요롭고 건강하게 만들어 줄 멋진 기술이랍니다. 여러분도 스마트 팜에 관심을 갖고, 함께 푸른 미래를 만들어가는 데 동참해 보세요!

※ 교과서 연계 - 이번 과학향기 에피소드는 어떤 교과 단원과 관련돼 있을까?

5학년 2학기 과학 - 날씨와 우리 생활
6학년 2학기 사회 - 변화하는 세계 속의 우리

글: 오혜진 동아에스앤씨 기자 / 일러스트: 감쵸 작가

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