속표지가들어갑니다.

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1 D K orea 농업 농촌분야 4차산업혁명기술적용현황과확대방안 김병률 이명기 허정회 송성환 R ural E conomic I nstitute

2 속표지가들어갑니다.

3 연구담당김병률 선임연구위원 연구총괄, 제1장집필이명기 연구위원 제 2장집필허정회 부연구위원 제2 장집필송성환 전문연구원 제1, 2장집필, 보고서편집 연구자료 D462 농업 농촌분야 4차산업혁명기술적용현황과확대방안등록 제6-0007호 ( ) 발행 발행인 김창길발행처 한국농촌경제연구원우 ) 전라남도나주시빛가람로 601 대표전화 인쇄처 지아이지인 ISBN 이책에실린내용은한국농촌경제연구원의공식견해와반드시일치하는것은아닙니다. 이책에실린내용은출처를명시하면자유롭게인용할수있습니다. 무단전재하거나복사하면법에저촉됩니다.

4 i 머리말 4차산업혁명은 2016년세계경제포럼 ( 다보스포럼 ) 에소개되면서, 전세계의주목을받기시작하였고, 이후우리사회를변화시키고있으며, 정치, 경제, 사회등여러분야에서최근가장중요한화두가되었다. 농업분야에도 4차산업혁명기술이적용되면서생산및유통, 소비에이르는전분야가변화하고있다. 이에정부는물론이고사회전반에서 4차산업혁명의적용여부가국가의장래를결정할수있다고보고다양한기술들의적용이적극적으로시도되고있다. 특히, 로봇공학, 인공지능, 나노기술, 생명공학, 사물인터넷, 3D 프린팅및자율주향자동차등다양한 4차산업혁명기술이농업에적용되면서농업생산성의향상, 노동력절감, 안전한먹거리생산, 유통의효율화등산적한농업문제를해결하고농업 농촌에새로운활력을불어넣을수있을것으로기대되고있다. 본연구에서는 4차산업혁명기술이농업생산및유통, 소비, 산림및임업서비스분야에적용된국내외사례및성과를살펴보고, 향후적용확대를위한분야별방안을제시하였다. 이연구가원활히추진될수있도록도움을주신분들과원고집필에힘써주신산 학 연분야별전문가분들께진심으로감사드리며, 이연구가 4차산업혁명기술의적용확대를통해농림산업이발전하는데기여할수있기를기대한다 한국농촌경제연구원장김창길

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6 iii 요 약 연구의배경과목적 4차산업혁명은 2016년에열린세계경제포럼에소개되면서, 전세계가이에대한본격적인관심을끌게되었다. 최근농업분야에도 4차산업혁명기술을접목하여생산부터소비까지자동화하는스마트농업의필요성이대두되고있다. 농업부문에 4차산업혁명기술이적용될경우, 생산부문에서는생산요소투입의최적화및생산성향상, 유통부문에서는유통효율화를통한물류비절감, 수급안정, 소비부문에서는가격안정화로소비자권익과농산물안전성향상, 환경적인측면에서적정량의비료와농약을적기에살포하여환경을보호할수있으며, 농업및관련산업에서기술을이용한창업을촉진하고일자리를창출하는효과등다양한효과가있을것으로전망되고있다. 아울러농촌지역에 4차산업혁명기술이접목될경우, 복지, 의료, 교육, 교통, 주택등의서비스질이높아질가능성이크며, 농촌주민의생활방식의대변혁을가져올수있다. 또한생활서비스향상으로귀농 귀촌인이증가하고국토균형발전및국토활용가치증대효과를가져올수있다. 따라서 4차산업혁명기술이농업 농촌의분야별로적용된사례및현재의기술수준, 향후의발전가능성등에대해검토하고, 분야별대응방안에대한연구가필요한상황이다. 본연구는 4차산업혁명기술의농업 농촌에적용된국내외사례를통해현황과문제점을파악하고, 향후발전가능성및대응방안을모색하는데목적이있다. 농업전반 4차산업혁명시대농업은다양한 4차산업혁명기술과농업생산기술등이융합된스마트팜플랜트산업이될것이며, 농업생산이더욱정밀하고환경친

7 iv 화적으로이루어짐으로써토양및수질오염을개선하고, 가축분뇨및악취역시감소할것으로기대된다. 이는결국농촌환경개선에이바지함으로써농촌다움을유지하고농촌의지속가능한발전에도움이될것이다. 또한 4차산업혁명의디지털기술은거리와시간제약의극복을통하여농촌지역의삶의질역시도시못지않게향상하게될것으로기대된다. 4차산업혁명시대미래농업의핵심은데이터와시설, 장비이다. 데이터의경우아무렇게나모으는것이아니라오랜시간축적하면가치를발휘할수있는데이터를정밀하게선별하여활용가능하고연계가능한형태로구축하는것이핵심이다. 그리고시설과장비는농가의투자여력과활용여력에맞추어확산하는것이관건이다. 혁신에참여하는방향성도달라져야한다. 4차산업혁명시대의혁신은농업외부로부터의혁신동력유입이중요하다. 농업외부에있는다양한스타트업기업들이농업혁신의주역이될수있도록농업분야기술벤처를육성하고경제적보상을받을수있는혁신생태계형성을지원해야한다. 4차산업혁명기술과농업기술의융합을위해서는농업외부로부터의혁신동력유입이핵심성공요인이다. 이에정부는민간의혁신역량지원을강화하고, 부정적영향최소화를위한공공부문의역할을강화할필요가있다. 농업생산농업생산의 4차산업혁명기술의핵심은스마트팜으로대변된다. 스마트팜은데이터에의한과학적농업경영을실현함으로써과거의작부체계를수정할수있다. 나아가과거의작물생육환경전력 (Pre-history) 을이용하여목표생산성설정및최적화관리가가능해진다. 스마트팜을포함한 4차산업혁명기술은우리나라농업현장의문제점해결및새로운성장산업으로발전할기회를제공해줄것이다. 농촌의고령화, 여성화등에대비하고, 농산업의첨단화를견인하기위해 4차산업혁명핵심기술

8 v 을농업혁신의기회로활용해야할필요가있으며, 기술중심의 4차산업혁명대응을위해서는농식품산업에서의활용을위한중점분야모델개발등전략적 R&D 융복합추진이필요하다. 4차산업혁명기술을이용하여농업분야가한단계도약하기위해서는 1 스마트농업도입농가의기술활용기반구축전략, 2 4차산업혁명기술보급확대전략, 3 스마트농업의인프라구축과지속해서스마트농업을육성하기위한거버넌스체계구축등이필요하다. 4차산업혁명시대에는여러분야의기술이 융합 되어새로운기술혁신이일어날것으로기대되고있으며, 특히, 유전학, 합성생물학, 유전자편집등이포함된생명공학기술 (Bio-technology) 이 4차산업혁명을이끌어나갈대표적기술로부상하고, 사물인터넷, 빅데이터, 인공지능, 기술플랫폼등이바이오및의료산업과융합되면서패러다임의변화를가져올것으로전망된다. 농생명자원의바이오소재화를위하여먼저농생명자원관련 DB를통합하고, 지속적인농생명자원의발굴, 수집, 보존을통한 R&D 인프라가구축되어야하며, 바이오소재생산이국산원물구매로이어지는선순환구조를만들기위한정책적지원이필요하며, 경쟁력있는기능성원료개발과표준화가이루어져야한다. 스마트팜은축산분야에도활발히도입되고있다. 축산스마트팜은고령화문제, 노동력부재에서벗어나고, 축사라는한정된공간에서벗어나원격으로언제어디서든축사내부상황을진단하고제어하는등기존의생산방식과는다른새로운모습의축산농가가점차등장할것이다. 축사관리자는공간적제약에서벗어나여가를즐기고자유로이여행할수도있을것이다. 그러나이를위한전제는, 현축산농가의적극적인스마트팜도입, 신기술에대한관심과노력, 후계농에대한지원및교육등이필수적으로요구될것이다. 뿐만아니라단순히, 생산성측면에서벗어나가축의존엄성을인정하는동물복지측면을고려할필요가있다. 4차산업혁명기술을활용하여농업이미래성장산업으로도약하기위해서는먼저스마트농업도입농가의기술활용을위한기반구축전략, 4차산업혁명기술의보급확대전략, 스마트농업의인프라구축과지속적으로스마트농업

9 vi 을육성하기위한거버넌스체계구축등과같은핵심전략이필요하다. 식품 유통 소비 4차산업혁명기술은식품의소비에도변화를가져올것으로기대된다. 특히, 소셜미디어데이터나빅데이터를활용한소비트랜드분석이가능해지고있다. 빅데이터분석에기반한농식품소비트랜드파악및관련마케팅전략수립을위해서는정형및비정형데이터의수집, 가공, 분석이선결과제이다. 본연구는농식품에관한소셜네트워크서비스데이터의반응이실제로해당농식품의소비에어떻게영향을미치는가를분석하여, 농식품마케팅전략을수립할때도빅데이터를활용할필요가있음을확인하였다. 사물인터넷 (IoT), 인공지능 (AI), 빅데이터, 등 4차산업혁명기술은농식품유통부문에도큰변화를가져올전망이다. 농식품유통부문은생산과소비부문을연결해주는중추로서유통부문의정보화는농식품산업을효율적으로작동하게만드는활동이며, 유통부문의효율화뿐만아니라농식품생산및전후방관련산업고도화를견인하는촉매가될수있는중요한분야이다. 그러나그중요성에도불구하고농식품유통부문의정보통신기술융합은다른산업분야에비해많이뒤처져있다. 4차산업혁명시대스마트유통관리기술은 4차산업혁명시대의주축기술인초연결지능정보기술을기반으로하는 u-commerce, 스마트센서, 스마트팩토리, 스마트팜, 3D 프린팅, 푸드케어, 스마트키친, 푸드서비스역영의개발, 그리고시스템, 인프라분야로블록체인, 콜드체인, 국가식품시스템등인프라구축으로시스템기반국가식품안전시스템을개발하여야한다. 산림및임업서비스산림분야 4차산업혁명기술의활용분야는크게산림재해관리, 산림복지, 산림생태, 산림생산분야로구분할수있다. 산림재해관리분야에 4차산업혁명기술이도입되면서산불관리, 산사태예측및경보발령, 산림병해충관리등

10 vii 의정확성및효율성이증대될것으로예상된다. 산림복지분야는맞춤형산림치유헬스케어, 스마트숲생태지성교육플랫폼개발귀산촌리빙랩구현이가능해져산림의복지서비스확대와다양한일자리창출이가능해질것으로전망된다. 산림생태분야는기후변화, 토지이용패턴, 생물다양성등다양한생태정보의획득및처리속도가획기적으로향상될수있으며, 산림생산분야는빅데이터와클라우드기술, 초음파, 레이저, 디지털포인트파인더, GPS 등다양한정보를활용한산림자원육성이가능해지고, 인공지능로봇을활용한임업기계화가가능해질전망이다. 또한산림의 6차산업의요소인산림자원, 단기소득임산물, 경영주체, 산촌등에도산림생태정보, 스마트양묘, 목재산업프로세스, 산림치유헬스케어프로그램등 4차산업혁명기술에기반한다양한활용기술이적용될수있다. 4차산업혁명은사물인터넷, 드론, 무인기, 인공지능등의기술과플랫폼개발로산불, 산사태, 산림병해충등산림재해분야로더욱정밀한산림재해대응이가능해지고있으며, 스마트팜기술의도입으로스마트양묘가가능해지고, 생산성향상과노동력절감등의효과가나타나고있다. 또한 3D 스캔을통한고도화된산림자원측정이이루어지고있으나, 여전히미흡한실정이다. 4차산업혁명기술의산림및임업분야도입을위해서는스마트팜기술을통한스마트임업생산시스템구축과임산물유통및소비플랫폼구축을통한유통시스템의효율화, u-푸드시스템도입을통한유통정보의실시간모니터링이필요하다. 또한작업환경이열악한목재산업을첨단화하기위해서는스마트공장, 스마트벌채시스템개발이필요하다. 아울러산림복지측면에서국민수용에대응한맞춤형산림서비스제공을위하여산림치유및개인별맞춤형건간플랫폼구축을통해자연휴양림과같은휴양시설의맞춤형정보제공으로소비자의만족도를향상할필요가있다.

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12 ix 차 례 제 1 장 서론 1. 연구의필요성및목적 1 2. 선행연구검토및연구의차별성 2 3. 주요내용및연구방법 3 제2 장 4차산업혁명의의미와대응방향 1. 4차산업혁명이란? 차산업혁명시대대응방향 16 제3 장 4차산업혁명과미래농업의만남 1. 4차산업혁명과농업 차산업혁명대응미래농업기술 소결 34 제4 장스마트팜시설원예, 과수분야의 4차산업혁명기술적용사례와발전방향 1. 스마트팜보급현황 스마트팜의구성요소 스마트팜의추진사례 국내외스마트팜기술개발동향 소결 64 제5 장 4차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 1. 4차산업혁명과농업 R&D 67

13 x 2. 분야별농업 R&D 융복합적용방안 소결및시사점 78 제6 장 4차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 1. 4차산업혁명농업부문대응스마트팜모델 농업부문별현안 4차산업혁명과연계방안 차산업혁명대응기술수준및적용가능기술 차산업혁명대응핵심전략 91 제7 장농생명자원의바이오소재화 1. 농생명자원의바이오소재화필요성 농업부문바이오소재화현황 국내바이오소재관련정책 정책제언 108 제8 장 4차산업혁명과축산스마트팜기술동향 1. 4차산업혁명과축산 한우농장의 ICT 장치개발및적용동향 젖소농장의 ICT 장치개발및적용동향 양돈농장의 ICT 장치개발및적용동향 가금농장의 ICT 장치개발및적용동향 해외스마트팜연구사례및축산농장의미래 139 제9 장축산업생산부문 4차산업혁명기술적용사례 1. 들어가며 국내사례 해외사례 시사점및제언 172

14 xi 제10장빅데이터기반농식품마케팅전략 1. 들어가며 소셜네트워크서비스데이터분석 소셜네트워크서비스데이터분석에기반한농식품마케팅전략사례 요약및결론 184 제11장 4차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 1. 들어가며 차산업혁명과농식품유통업의변화 차산업혁명과한국농식품유통부문대응방향 시사점 207 제12장 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 1. 4차산업혁명시대의농식품유통관리기술변화 ICT 기반농식품유통기술 소결 228 제13 장 4차산업혁명시대의식품 유통 소비분야주요이슈및대응방향 1. 논의배경 동향및전망 주요이슈 대응방향 234 제14장산림부문의 4차산업혁명요소기술활용전망 1. 전망의배경과의의 중장기기술개발추진전략방향 244

15 xii 3. 산림분야 4차산업혁명요소기술연계성 산림분야 4차산업혁명요소기술활용전망 248 제15장 4차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 1. 산림서비스산업 차산업혁명과산림 6차산업 ( 서비스산업 ) 의연결 소결 285 제16장 4차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 1. 첨단화되고효율적인산림재해관리 첨단스마트임업및임산업육성 국민수요에대응한맞춤형산림서비스제공 소결 305 참고문헌 307

16 xiii 표차례 제1 장 < 표 1-1> 전문가원고의뢰개요 4 제3 장 < 표 3-1> 농업세대별주요특징 20 < 표 3-2> 경험기반농업에서데이터기반농업으로의전환 21 < 표 3-3> 주요정밀농업및처방농업시스템 27 제4 장 < 표 4-1> 년시설유형및재배방식별스마트팜보급현황 38 < 표 4-2> 2017년말기준과수스마트팜현황 39 < 표 4-3> 스마트팜기자재종류 41 제5 장 < 표 5-1> 데이터기반에따른농업형태변화 76 제6 장 < 표 6-1> 시설원예작물의현안해결을위한 4차산업혁명기술과연계방안적용기술 84 < 표 6-2> 4차산업혁명기술의농업부문적용가능기술 90 제7 장 < 표 7-1> 소재분야별연구추진내용 99 < 표 7-2> 식의약분야바이오소재산업시장규모 ( 추정 ) 101

17 xiv < 표 7-3> 바이오산업관련산업연관표의산업분류 101 < 표 7-4> 바이오관련산업별농림수산품중간수요 102 < 표 7-5> 식음료제외제조업부문의품목별바이오소재중간수요 (2014년) 103 < 표 7-6> 바이오산업분야별생산액 103 < 표 7-7> 바이오산업및바이오소재시장규모 (2016년) 104 < 표 7-8> 국가별바이오소재관련기술수준 105 < 표 7-9> 부처별바이오및바이오소재관련정책 107 < 표 7-10> 부처별농생명유전자원관리체계 108 제8 장 < 표 8-1> 한우스마트팜세대별 ICT 장치목록 118 < 표 8-2> 양돈스마트팜 ICT 장비적용범위및개선사항 129 < 표 8-3> 가금스마트팜종류에따른 ICT 장치목록 132 제9 장 < 표 9-1> 풍일농장의 ICT 적용시설 150 < 표 9-2> 우보SaaS의기능 166 < 표 9-3> 우보SaaS의도입효과 167 < 표 9-4> 육우번식부문우보SaaS 사용전과사용후의경제효과 168 < 표 9-5> 낙농부문번식지연방지에따른우보SaaS 도입의경제효과 168 < 표 9-6> 육우생산관리Saas의기능 171 제10장 < 표 10-1> 양파가격관련기사검색결과 181 < 표 10-2> 인구사회학적변수의기초통계량 182 < 표 10-3> 양파의긍정및부정기사건수가양파구매액에미치는영향 183

18 xv 제12장 < 표 12-1> 국내에서농식품분야 ICT 기술활용사례 213 < 표 12-2> 해외의 ICT 기반농식품유통관리기술사례 225 제14장 < 표 14-1> 제6차산림기본계획목표와 4차산업혁명전략분야및요소기술 243 < 표 14-2> 산림분야에 4차산업요소기술도입의 SWOT분석 245 < 표 14-3> 산림부문의 4차산업혁명요소기술활용전략목표및분야 246 < 표 14-4> 4차산업혁명요소기술의산림분야적용사례및연계성분석 247 제15장 < 표 15-1> 4차산업혁명의 5대기술 275 < 표 15-2> 산림 6차산업요소와제6차산림기본계획목표, 4차산업혁명전략분야및요소기술과의연계 278 < 표 15-3> 임산물소득원의지원대상품목 (79개) 279 < 표 15-4> 산림 1, 2, 3차산업별 4차산업혁명기술연계 280 < 표 15-5> 혁신적아이디어기반 6차산업을위한 4차산업혁명기술 282 < 표 15-6> 4차산업혁명기술과산림부문적용 283 제16장 < 표 16-1> 무인항공기임업분야유형별용도 298

19 xvi 그림차례 제2 장 < 그림 2-1> 가상세계와현실세계의연결과관련기술 7 < 그림 2-2> 산업혁명과정보의교환속도 9 < 그림 2-3> 연령대별인구전망 10 < 그림 2-4> 최근 10년간경제성장률추이 (%) 11 < 그림 2-5> 4차산업혁명시대의새로운서비스와생산방식 12 < 그림 2-6> 4차산업혁명시대수요중심산업으로전환 12 < 그림 2-7> 몬산토와클라이밋사의 4차산업기술활용 15 제3 장 < 그림 3-1> 농업 4.0 시대의생산요소전환 20 < 그림 3-2> 농업의데이터화와데이터농업 22 < 그림 3-3> 농작업의생력화와서비스화 24 < 그림 3-4> Monsanto사의 FieldScripts 28 < 그림 3-5> Pioneer사의 Field360 Tools 29 < 그림 3-6> 얀마의스마트헬리콥터와 NDVI 센서 30 < 그림 3-7> 파머스비즈니스네트워크의처방농업제공시스템 31 < 그림 3-8> ONFARM 32 < 그림 3-9> CropX 센서 33 < 그림 3-10> 픽트레이스서비스개요 33 제4 장 < 그림 4-1> 2014~2016년지역별스마트팜보급현황 38 < 그림 4-2> 2014~2016년품목별스마트팜보급현황 39

20 xvii < 그림 4-3> 시설원예스마트팜구성도및피드백제어관리모식도 41 < 그림 4-4> 시설 ( 기술 ) 의변천과정에서물, 비료사용량과토마토생산성 42 < 그림 4-5> 재배방식별토마토 1kg 생산에소요되는물사용량비교 42 < 그림 4-6> 온실작업관리데이터베이스및관리프로그램을이용한비용절감및노동생산성증대 43 < 그림 4-7> 과수분야스마트팜의서비스구성 44 < 그림 4-8> 과수분야 ICT 융합시스템 45 < 그림 4-9> 스마트팜을도입한시설원예농가성과분석 46 < 그림 4-10> 스마트팜시설원예사례 딸기 ( 전남, 화순 )- 47 < 그림 4-11> 스마트팜시설원예사례 딸기 ( 경남, 사천 )- 47 < 그림 4-12> 스마트팜시설원예사례 딸기 ( 세종시 )- 48 < 그림 4-13> 스마트팜시설원예사례 감자 ( 전남구례 )- 49 < 그림 4-14> 스마트팜시설원예사례 파프리카 ( 경남합천 )- 49 < 그림 4-15> 스마트팜시설원예사례 토마토, 육지봉, 멜론 ( 경북경주 )- 50 < 그림 4-16> 스마트팜시설원예사례 참외 ( 경북성주 )- 50 < 그림 4-17> 노지과수의사례 오미자 ( 경북문경 )- 51 < 그림 4-18> 시설과수의사례 한라봉 ( 전남진도 )- 51 < 그림 4-19> 노지과수자동미세살수시스템 52 < 그림 4-20> ICT 페로몬트랩을이용한병해충예찰 53 < 그림 4-21> 저장고환경관리시스템 53 < 그림 4-22> 국내외스마트팜관련시장규모 54 < 그림 4-23> 이미지분석을통한생육진단및수량예측 55 < 그림 4-24> 농정원에서제공하는빅데이터서비스 55 < 그림 4-25> 한국형 2세대스마트팜 56 < 그림 4-26> 딸기수경재배 2중재배방식 57 < 그림 4-27> 관행보다 3.5배재식밀도를높인행잉거터수경재배 57 < 그림 4-28> ICT 기반의시설인삼생육최적화를위한플랫폼 58

21 xviii < 그림 4-29> IR이미지를이용한수경딸기의기온, 엽온, 과온모니터링 59 < 그림 4-30> 태양열계간축열방식의에너지자립형첨단온실 59 < 그림 4-31> 스마트팜테스트베드구축사례 60 < 그림 4-32> 딸기수확용 SW6010 로봇 61 < 그림 4-33> 드론을이용한토양수분관리 61 < 그림 4-34> 빅데이터분석시스템을이용한농작업자동화 62 < 그림 4-35> 미국 IntelliScout의 Google Glass 앱 62 < 그림 4-36> 네덜란드의 ICT 기반의온라인작물관리지원시스템사례 63 < 그림 4-37> 네덜란드의생산성예측및에너지분석지원시스템사례 63 < 그림 4-38> 온실내환경균일도모니터링시스템 64 < 그림 4-39> 미래 4차산업기술의총화인식물공장 65 제5 장 < 그림 5-1> 농업의 R&D 융합모델개발과정 69 < 그림 5-2> 데이터와인공지능기반고효율농작물재배시스템 70 < 그림 5-3> ICT 활용동물복지형가축관리기술개발 72 < 그림 5-4> 자율주행및무인작업이가능한농업기계플랫폼 74 < 그림 5-5> 규격설정및표준화를통한고품질데이터생산체계 75 제6 장 < 그림 6-1> 4차산업혁명기술스마트팜과연계 82 < 그림 6-2> 시설원예작물의경영성과제고시스템 85 < 그림 6-3> 유통분야경영성과제고시스템 86 < 그림 6-4> 소비자만족도제고시스템 88 < 그림 6-5> 국내스마트팜기술수준 89 < 그림 6-6> 농업부문스마트팜목표및전략 92

22 xix 제7 장 < 그림 7-1> 4차산업혁명의주요기술 98 < 그림 7-2> 농생명자원기반바이오소재화의가치사슬 98 제8 장 < 그림 8-1> 한우스마트팜 115 < 그림 8-2> 한우스마트팜세대별구분 116 < 그림 8-3> 한우스마트팜사양관리장치 119 < 그림 8-4> 한우스마트팜생체정보수집장치 119 < 그림 8-5> 낙농스마트팜개념도 121 < 그림 8-6> 젖소농장의 ICT 장치통합관리모식도 122 < 그림 8-7> 낙농스마트팜환경관리장치 123 < 그림 8-8> 젖소스마트팜사양관리장치 124 < 그림 8-9> 젖소스마트팜생체정보수집장치 125 < 그림 8-10> 로봇착유기 126 < 그림 8-11> 1세대스마트팜통합관리프로그램의모바일모니터링기술 128 < 그림 8-12> 양돈스마트팜사양관리장치 130 < 그림 8-13> 가금농장스마트축사개념도 133 < 그림 8-14> 가금농장의 ICT 장치설치모식도 134 < 그림 8-15> 환경계측센서 135 < 그림 8-16> 사료섭취량및음수량모니터링장비 136 < 그림 8-17> 계란컨베이어및실시간육계체중측정 138 < 그림 8-18> 외국의가축행동모니터링장치 140 제9 장 < 그림 9-1> 참프레의통합관제시스템모식도 146

23 xx < 그림 9-2> AI 양성판정산란계농장의계사내온도및사료섭취량변화 147 < 그림 9-3> AI 음성판정산란계농장의계사내온도및사료섭취량변화 148 < 그림 9-4> 풍일농장시스템구성도 151 < 그림 9-5> ICT 데이터를활용한컨설팅체계도 151 < 그림 9-6> ICT 데이터를활용한시스템구성 152 < 그림 9-7> ICT 데이터를활용한통합관제시스템구축 152 < 그림 9-8> PigWise 시스템 154 < 그림 9-9> SoundTalks 시스템및돼지기침모니터링모식도 155 < 그림 9-10> eyescan의구성도 156 < 그림 9-11> eyescan의카메라 157 < 그림 9-12> 빅더치만의 ICT 장착환경제어체계도 159 < 그림 9-13> SCR의발정발견장치 162 < 그림 9-14> SCR 사의낙농장자동화설비 163 < 그림 9-15> 데이터수집모식도 163 < 그림 9-16> 활동량감지를위한가속센서 164 < 그림 9-17> 반추정보감지를위한마이크센서와발정발견을위한데이터분석 164 < 그림 9-18> 우보SaaS 모식도 165 < 그림 9-19> 우보SaaS 시스템에서의수정적기예시 167 < 그림 9-20> 육우생산관리SaaS의개념도 169 < 그림 9-21> 육우생산관리SaaS 모식도 169 < 그림 9-22> 육우생산관리SaaS 시스템의특징 170 제10장 < 그림 10-1> 빅데이터분석 176 < 그림 10-2> 소셜네트워크빅데이터분석개요및활용 180

24 xxi 제10장 < 그림 11-1> 농식품유통부문 4차산업혁명기술융합기대효과 197 < 그림 11-2> 대형유통업체의양방향정류체계 198 < 그림 11-3> 지능형농산물수출유통환경관리기술 200 < 그림 11-4> 공영도매시장정보화영역및기대효과 203 < 그림 11-5> 공영도매시장정보화세부과제구조 204 < 그림 11-6> 로컬푸드직매장의 4차산업혁명대응과제 206 제12장 < 그림 12-1> 지능정보기술과타산업기술과의융합 210 < 그림 12-2> 식품과 ICT 기술의융합- FoodTech 211 < 그림 12-3> 산업혁명단계별핵심유통관리기술의변화 212 < 그림 12-4> 내손안식품안전정보앱 (app) 이용방법 215 < 그림 12-5> 위해식품판매차단시스템정보전송흐름도 215 < 그림 12-6> 농산물이력추적시스템 216 < 그림 12-7> 축산물이력관리시스템 217 < 그림 12-8> 이력번호표시예 218 < 그림 12-9> 등급계란정보조회서비스화면 218 < 그림 12-10> ICT와식품기술이결합된 u-food System 기술 219 < 그림 12-11> 차세대지능형식품안전유통시스템 (u-food System) 220 < 그림 12-12> u-food 시스템프로젝트에서확보한기반기술 220 < 그림 12-13> u-food 스마트품질모니터링시스템개념도 221 < 그림 12-14> u-food 스마트검수단말기의사용자인터페이스 ( 예시 ) 221 < 그림 12-15> LBS/ 품질기반안전유통이력관리시스템개념도 222 < 그림 12-16> u-rpc 모델의주요개발기술구성도 223 < 그림 12-17> u-rpc의 RTQMS 주요시스템및개요도 223 < 그림 12-18> 유통 ( 수배송 ) 단계에서의 u-it 기술적용사례 227 < 그림 12-19> ICT 기술을활용한식품정보서비스시스템 -Food Scanner 227

25 xxii 제14장 < 그림 14-1> 산림재해관리분야 4차산업혁명요소기술활용전략개념도 249 < 그림 14-2> 산림복지분야 4차산업혁명요소기술활용전략개념도 255 < 그림 14-3> 산림생태분야 4차산업혁명요소기술활용전략개념도 260 < 그림 14-4> 숲가꾸기분야 4차산업혁명요소기술활용전략개념도 265 < 그림 14-5> 임업기계분야 4차산업혁명요소기술활용전략개념도 266 제15장 < 그림 15-1> 2010년산림의공익기능 270 < 그림 15-2> 토지이용단계별생태계서비스 272 < 그림 15-3> 산림의 6차산업개념도 273 < 그림 15-4> 산림청의 10차산업개념도 273 제16장 < 그림 16-1> 산불위험예보시스템분석알고리즘 288 < 그림 16-2> Global Forest Watch 웹사이트와모바일앱 289 < 그림 16-3> 무인기를활용한산사태피해지탐지기술 291 < 그림 16-4> 전자동환경제어온실 293 < 그림 16-5> 생육환경조절시스템 293 < 그림 16-6> 스마트온실구성도 294 < 그림 16-7> 물류자동화 295 < 그림 16-8> 창고물류화로봇 295 < 그림 16-9> 벌채목 3D 스캔 297 < 그림 16-10> 임목별데이터화 297 < 그림 16-11> 지리산둘레보고 애플리케이션화면 303

26 제 1 장 서 론 김병률 송성환 1. 연구의필요성및목적 1.1. 연구의필요성 4차산업혁명은 2016년 1월에열린세계경제포럼 ( 다보스포럼 ) 에소개되면서, 전세계가이에대한본격적인관심을끌게되었다. 4차산업혁명은로봇공학, 인공지능, 나노기술, 생명공학, 사물인터넷, 3D 프린팅및자율주향자동차를포함한여러분야에서새로운기술혁신을통한생산성향상과삶의질을제고시킬것으로예상된다. 우리나라의농업은농가소득의정체, 농가인구의감소와고령화, 식량자급률의하락, 기후변화심화등으로인해작물생산이계획대로이루어지지못함에따라생산량이급변하고, 가격역시심하게등락하고있어국민의안정적먹거리제공에도많은어려움이발생하고있다. 최근농업분야에 4차산업혁명기술을접목하여생산부터소비까지자동화

27 2 하는스마트농업의필요성이대두되고있으며, 이의확대를통해농업을한단계발전시킬필요가있다. 농업부문에 4차산업혁명기술이적용될경우, 생산부문에서는생산요소투입의최적화및생산성향상이가능하며, 유통부문에서는유통효율화를통한물류비절감, 수급안정등이가능할전망이며, 소비부문에서는가격안정화로소비자권익과농산물안전성이향상될것이며, 환경적인측면에서적정량의비료와농약을적기에살포하여환경을보호할수있으며, 농업및관련산업에서기술을이용한창업을촉진하고일자리를창출하는효과가있을것으로전망된다. 따라서, 4차산업혁명기술이농업 농촌의분야별로적용된사례및현재의기술수준, 향후의발전가능성등에대해검토하고, 분야별대응방안에대한연구가필요한상황이다 연구의목적 본연구는 4차산업혁명기술의농업 농촌에적용된국내외사례를통해현황과문제점을파악하고, 분야별대응방안을모색하는데목적이있다. 이를위해농업전반, 생산, 식품 유통 소비, 산림및임업등 4개분야로나누어원내외산 학 연분야별전문가회의및원고의뢰를통해대응방안을모색하고자한다. 2. 선행연구검토및연구의차별성 김연중외 (2013) 는스마트농업의현황, 개념및필요성을정리하고분야별도입가능기반기술및국내외사례검토를통해원예, 축산, 임업, 유통, 농촌

28 서론 3 분야의스마트농업도입을위한정책적방향을제시하였다. 석현덕외 (2017) 는 4차산업혁명주요기술의임업분야국내외적용현황을파악하고, 선진기술대비국내기술수준및 4차산업혁명기술의임업부문적용가능성을분석하였으며, 산림분야 4차산업혁명기술적용의목표와방향을설정하고, SWOT 분석을통해목표달성을위한전략을제시하였다. 김주태외 (2017) 는사물인터넷 (IoT) 기술과스마트팜의개념을설명하고, 스마트팜활용을통해노동력절감, 생산성및품질향상, 관련시장의선점효과, 환경제약이없는농업의실현등다양한순기능의사례를제시하였으며, 농민의식전환, 시스템의신뢰도제고, 시설비용의절감및정부지원확대등을스마트팜활성화방안으로제시하였다. 김연중외 (2017) 는농가를대상으로한스마트농업에대한농가인지도조사와전문가조사를통한농업의현안발굴과스마트농업의보급확산을위한정책우선순위 (AHP 분석 ), 기술수준및기술의중요도등을분석하였으며, 스마트농업보급확대를위한다양한방안을제시하였다. 지금까지 4차산업혁명과관련된연구는, 대부분이분야별기술현황과대응방안에대한연구가대부분이었다. 그러나본연구에서는분야별기술현황과대응방안에대해종합적으로검토하는한편, 농업계이외의전문가의견을반영함으로써농업 농촌의 4차산업혁명대응방안을객관적으로제시하였다. 3. 주요내용및연구방법 본연구에서는농업 농촌분야를농업전반, 생산, 식품 유통 소비, 산림및임업등 4개분야로나누고분야별 4차산업혁명기술적용현황과확대방안에대하여국내외문헌및자료를검토하였으며, 원외산 학 연분야별전문가에게원고를의뢰하여대응방안을모색하였다. 분야별주요연구내용및전문가원고의뢰내용은다음과같다.

29 4 < 표 1-1> 전문가원고의뢰개요 분야주제소속집필진 서론및요약한국농촌경제연구원김병률 송성환 농업전반 생산 식품 유통 소비 산림및임업 4차산업혁명의의미와대응방향 한국농촌경제연구원 이명기 허정회 송성환 4차산업혁명과미래농업의만남 과학기술정책연구원 이주량 스마트팜시설원예, 과수분야의 4차산업혁명기술적용사례와발전방향 온실작물연구소 서범석 4차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 농촌진흥청 황규석, 김승연, 윤남규 4차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 한국농촌경제연구원 김연중 농생명자원의바이오소재화 한국농촌경제연구원 박지연 4차산업혁명과축산스마트팜기술동향 국립축산과학원 최희철, 이동현, 이준엽, 우샘이, 권경석 축산업생산부문 4차산업혁명기술적용사례 한국농촌경제연구원 허덕 빅데이터기반농식품마케팅전략 전남대학교 강혜정 4차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 ABC Lab 성형주 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 한국식품연구원 김병삼 4차산업혁명시대의식품 유통 소비분야주요이슈및대응방향 한국농촌경제연구원 김경필 황윤재 산림부문의 4차산업혁명요소기술활용전망 국립산림과학원 이경학, 원명수, 김은숙, 임종환 4차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 고려대학교 이우균 4차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 한국농촌경제연구원 석현덕

30 제 2 장 4 차산업혁명의의미와대응방향 이명기 허정회 송성환 ( 한국농촌경제연구원 ) 1. 4 차산업혁명이란? 차산업혁명의개념 우리는요즘끊임없이 4차산업혁명 이라는용어를방송, 인터넷, 각종서적등을통해접하고있다. 혁명이라는단어가주는급진적이고근본적인변화라는느낌만큼어느순간일상적으로매우익숙한용어가되었다. 그러나정치적혁명처럼특정그룹또는특정인물에의해주도되는것이아니라산업전반에걸쳐이루어지고거의모든사람의삶에영향을미치는산업혁명은진행되는동안체감하기는쉽지않은면이있다. 세계경제포럼 (World Economic Forum) 을이끄는클라우드슈밥교수가 2016 년세계경제포럼에서 4차산업혁명이란화두를던진이후수많은사람이과연 4차산업혁명이란무엇인가를두고끊임없이논의해왔다. 먼저클라우드슈밥은그의저서 The Fourth Industrial Revolution 에서

31 6 디지털혁명을기반으로한 4차산업혁명은 21세기시작과동시에출현했으며, 유비쿼터스모바일인터넷, 더저렴하면서작고강력해진센서, 인공지능과기계학습을특징으로한다 고하였다. 또한 3차산업혁명이후더욱정교해지고통합적으로진화한디지털기술이사회와세계경제의변화를이끌고있다 고하였다. 또한 과학기술과디지털화를통한파괴적혁신의발전과전파속도가그어느때보다도매우빨라경제, 사회, 정치체제가본질적으로변화할것 이라고하였다. 과거산업혁명을주도한기술이 1차는증기기관과기계, 2차는전기, 3차는컴퓨터와인터넷이었던것과같이다소단편적이었다면물리학, 디지털, 생물학분야가상호교류하는 4차산업혁명은그파급력과범위가기존의산업혁명과는근본적으로다를것이라하였다. 4차산업혁명은모든것이인터넷을통해연결되고인간과사물의데이터가수집 분석 활용되는만물초지능통신혁명이며, 이를기반으로생활방식과사회 경제의운영방식이혁신되는거대한변화의총체이다 ( 하원규 최남희 2015). 이러한측면에서 4차산업혁명의본질은현실세계의디지털화, 디지털세계의지능화, 지능화시스템의사회적탑재와적용이라할수있다. 현실세계의디지털화는초소형컴퓨터를탑재한하드웨어가다른하드웨어와연결되는초연결성의확보를통해방대한데이터와정보를창출하고축적하는것을의미 한다. 디지털세계의지능화는빅데이터정보가클라우드와연결되고, 하드웨어자체가분석하고스스로학습함으로써디지털화된물리적세계의객체들이초지능성을갖는다는것이다. 지능화시스템의사회적탑재와적용은소프트웨어와인공지능의역할이증대됨과동시에이들소프트웨어와하드웨어의융합으로사회시스템의통제가능성이확장되면서산업구조, 도시시스템, 그리고삶의방식이극적으로달라질것임을의미한다 ( 하원규 최남희 2015). 이를다시기술적관점에서정리하며, 4차산업혁명의기술적특성은초연결화, 초지능화, 예측가능성의확장등이다. 초연결화 (IoT IoE+AI) 는현실세계의디지털화와네트워크화, 즉사물인터넷 (IoT) 과만물인터넷 (IoE) 이인공지능

32 4 차산업혁명의의미와대응방향 7 (AI) 을만나모든것의수평적연결성이기하급수적으로확장되는것을말한다. 초지능화 (CPS+AI) 는연결된만물들이생성한빅데이터에대한고도의해석, 즉인공지능 (AI) 의진화로판단의고도화와자율제어가가능해짐으로써기존사회 경제시스템의구조를근본적으로재구축하는수직적지능성이지수함수적으로강화되는것을의미한다. 마지막으로예측가능성의확장 ( 빅데이터 +AI) 은초연결된현실세계와빅데이터해석역량이강화된사이버세계와의상호관련이심화된유기체복합시스템 (CPS) 운용을통해미래의불확실성을감소시키고합리성이증대되는것이다 ( 하원규 최남희 2015). < 그림 2-1> 가상세계와현실세계의연결과관련기술 자료 : 송종국 (2017) 농업전망. 한국농촌경제연구원. 이는먼미래의이야기, 일상의삶과동떨어진이야기가아니다. 하나의예로스마트폰또는시계등다양한기능을하는손목에차는웨어러블기기의건강관련애플리케이션들을생각해보자. 사람이걷거나뛰면그때부터인간의동작을감지해서어디서, 얼마만큼의시간동안, 어떤속도로, 몇보를걷거나뛰는지계측한다. 이뿐아니라개인이등록한키와몸무게정보와계측한심박수, 거리, 시간, 속도등을종합하여운

33 8 동하는동안소모한칼로리양을계산한다. 걷거나뛰는비교적단순한운동뿐만아니라자전거, 계단오르기, 스쿼트, 윗몸일으키기, 팔벌려뛰기등다양한신체활동을측정한다. 개인의다양한활동정보는클라우드에연결된모든사람의활동정보와함께연결되어, 자신의활동정도가다른사람들의활동과비교하여어느정도인지도알려준다. 즉, 인간이기기와연결되고, 이를통해오프라인상에서개인적으로알지못하는수많은사람과연결된다. 한편, 인간운동활동이일정시간정지되어있으면, 기기는건강증진을위한활동을권유하는메시지를자동으로알려준다. 아직은신체활동정보의계측, 분석, 활용에국한되어있지만, 앞으로는보다상세한개인건강및의학정보와연결될경우, 개인건강증진을위한좀더유용하고자세한신체활동정보를제공할것으로예상된다. 한편, 인류의역사발전의동력측면에서살펴보면, 인간은끊임없이자원의희소성에서발생하는생산과분배의문제를해결하고자했다. 이러한의사결정에는수없이다양한정보가필요하다. 예를들어농산물을생산하고자할때, 어디에있는땅을얼마만큼다양한농산물생산에배분하여이용할지, 일하는사람은언제, 어느작업에, 몇명이필요한지, 비료와농약을어느시기에얼마만큼사용할지, 어느시기에수확해야좋은품질의농산물을최대한많이수확할수있을지, 어느지역의누구에게얼마의가격에얼마만큼팔아야할지, 팔아서얻은돈으로다음번농사를위해어디에서무엇을얼마만큼구매해야할지등등농산물생산하나만해도수없이다양한정보를활용해경제적의사결정을하여야한다. 정보의양과속도는효과적이고효율적인경제적의사결정을위해매우중요한데, 산업혁명을통해정보의양과교환속도가크게증가했다. 1차산업혁명에서는에너지생산지를통한정보교환, 2차산업혁명에서는직접이동을통한정보교환, 3차산업혁명에서는시공간이동을통한정보교환이많이증가하여산업활동이폭발적으로증가하고그행태도변화하였다. 초연결, 초지능, 초실감, 초물질등으로특징지어지는 4차산업혁명에서는지능형디지털플랫폼을

34 4 차산업혁명의의미와대응방향 9 바탕으로유기체적정보교환이이루어지며정보의양과교환속도가폭발적으로증가할것으로예상된다. < 그림 2-2> 산업혁명과정보의교환속도 자료 : 심진보 (2017). The 포럼융합. 그동안의다양한논의를정리하면서 4차산업혁명은빅데이터, 사물인터넷, 인공지능, 로봇등첨단기술들이전산업과및일상생활에융합되고, 현실세계와가상세계가결합한초연결 초지능시대가되어경제 사회전반에발생하는근본적변화라고말할수있다. 여기서핵심은사람과사람, 사람과사물, 사물과사물이인터넷을통해연결되어수많은데이터가끊임없이생성되고이를인공지능이분석 가공하여최적의정보와방안을만들어내는것이다. 이러한정보가기업, 소비자등개별주체들의생산과소비등의사결정을대신하거나도와줌으로써새로운부와가치를창출하게된다 ( 이명기 2017).

35 차산업혁명의주목배경 우리나라를비롯해많은나라가 2008년금융위기이후저성장기조에들어섰다. 우리나라는저성장과함께출산율감소및고령화등으로생산가능인구가감소하고있는데특히청년중심으로일자리가감소하여청년실업률이증가하는사회적문제가야기되었다. < 그림 2-3> 연령대별인구전망 자료 : 통계청 ( 각연도 ). 추계인구. 한편, 3차산업혁명시대 ICT 산업중심의경제는고용없는성장을이끌어전세계적으로도일자리창출은경제정책의중요한현안으로등장하였다. 이러한가운데 ICT를뛰어넘어사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 인공지능, 로봇, 생명공학등의기술들이결합한초연결, 초지능, 초실감등을특징으로하는 4 차산업혁명이본격화될경우의경제, 사회의변화방향에대해각국의정부와기업은촉각을곤두세울수밖에없다. 2% 대의경제성장률을지속하고있는우리나라로서는 4차산업혁명기술을

36 4 차산업혁명의의미와대응방향 11 전산업과일상생활에융합함으로써새로운성장의모멘텀을창출하는것이절실한상황이다. < 그림 2-4> 최근 10 년간경제성장률추이 (%) 자료 : 한국은행. 무엇보다그간개발도상국으로선진국의기술을습득 응용하여성장을추구하는추격형발전방식은선진국으로의도약을꿈꾸는우리나라에더는유효한방식이아니다. 다른기업, 다른국가보다먼저창의적인인재와기업이혁신적인아이디어와기술을개발하여새로운상품과서비스를창출할때만이승자독식이보편화되고있는 4차산업혁명시대에경제성장을이루어낼수있을것으로예상한다. 이를위해서는 4차산업혁명으로예상되는긍정적효과는극대화하고, 부정적영향은최소화하는경제 사회전반의노력이필수적이다. 4차산업혁명의긍정적영향은다음과같이정리할수있다. 첫째, 기술및산업의융 복합, 산업간경계파괴, 새로운서비스모델등산업구조가크게변화할것이다. 기존의획일적인대량생산체계에서맞춤형대량생산으로전환이이루어지고데이터와지식이산업의새로운경쟁원천이될것이다. 둘째, 시장구조가소비자중심으로재편될것이다. 소비자의요구와권리가다양화, 구체화함에따라소비자의요구에맞게제품이생산되는온디맨드 (On-demand) 경제가활성화되고유통단계가축소될것이다. 맞춤형대량생산

37 12 체계의확산은이를더촉진할것이다. 소비자는 4차산업혁명의가장큰수혜자집단이될것이라는예측도있다. 셋째, 공간과거리의개념이새롭게정의될것이다. 즉, 사물인터넷, 무인자동차, 드론등의발달로지역간거리가소멸되거나축소되면서삶의편의성이증대될것이다. 무인택배, 원격의료서비스등은물리적거리로인한서비스의제약을대폭감소시킬것이다. 마지막으로, 국민들의의사결정참여기회가늘어나고국가와국민의관계강화가중요해질것이다. 정보의습득과확산이쉬워지면서정부에대한국민들의기대치가높아지고국민들의의사결정참여는증가할전망이다. 그결과정책의투명성과책임성향상이요구될것이다. < 그림 2-5> 4 차산업혁명시대의새로운서비스와생산방식 자료 : 김창길 (2017). < 그림 2-6> 4 차산업혁명시대수요중심산업으로전환 자료 : 김창길 (2017).

38 4 차산업혁명의의미와대응방향 13 한편, 4차산업혁명시대에가장우려되는문제점으로는일자리감소가언급되고있다. 현재인간이하는다수의육체적, 정신적노동을인공지능과로봇이대체하게되면인간의일자리가많이감소하고, 이는결국경제성장이아닌경제침체로이어질수있다는것이다. 4차산업혁명의부정적영향을좀더살펴보면다음과같다. 첫째, 고용불안정성이증대되고소득양극화가심화될것이다. 기술과자본이노동을대체하면서중 저숙련일자리가대폭감소하고일자리의형태는프리랜서등유동적인형태로전환되어고용불안정성이증가할것이다. 또한노동에대한수요가전문적기술을가진분야로편중되면서전문성과창의성을가진소수의사람에게부의편중이가속화될것으로예상된다. 이는소득양극화로인한사회적긴장감을고조시킬것으로우려된다. 둘째, 인간활동의많은부분이인공지능과로봇으로대체되면서기계에대한의존도가증가하고궁극에는기계가인간의삶을통제하는단계로까지이어질우려가있다. 또한생명연장이나맞춤형아기등은인간의정체성과도덕적관념에대한혼란을초래할것이다. 셋째, 공동체의의미가약화되고인간본연의능력이상실될수있다. 온라인을통한의사소통과정보습득이확대되면서사람들간의직접대면은줄어들것이다. 이로인해타인과공감할수있는사회적능력이저하될것으로예상된다. 디지털홍수에빠져있는시간이길어질수록인지능력이퇴화하고, 정보의풍요는집중력과기억력저하로이어질수있다. 넷째, 정보의관리와사생활보호의문제가중요한이슈로대두될것이다. 사물인터넷을기반으로하여만물이데이터화되면서개인정보가유출될가능성이커지게된다. 개인의생활패턴에대한정보가타인에게노출될수있으며, 심할경우개인생활에대한감시로까지이어질수있다. 또한, 전력이나교통등정보서비스망이해킹될경우국가시스템의혼란이야기될수있다. 지금까지살펴본바와같이 4차산업혁명은인간의경제, 환경, 사회에다양한긍정적영향을가져오리라고예측하는만큼부정적영향도만만치않을것이라는우려도크다. 이와같은불확실성은 4차산업혁명이어떻게전개될지,

39 14 어떻게하면긍정적인측면은극대화하고부정적인측면은최소화할수있을지에대해각국정부와기업이고민하게만드는가장큰이유라고할수있다. 농업부문역시 4차산업혁명으로크게변화될것으로예상되며, 다양한 4차산업혁명기술들이주목받고있다. 1 4차산업혁명을통해지금까지다양한정보를얻을수없었거나, 획득한정보를경제적의사결정에활용할수있는유용한정보로분석 가공해낼수없었던분야들이주목받고있다. 이러한측면에서농업도미래가유망한대표적분야이다. 인류가농사를통해식량을생산한지는 1만년이조금더넘은것으로알려져있다. 농업은가장오래된산업이지만, 다른산업과는달리여전히토양, 강수량, 일조량, 습도, 온도, 종자 ( 유전자 ) 등자연환경조건에영향을많이받고있다. 지금까지는이러한요인들의정보를정확히모르거나, 알아도농사에어떻게이용해야할지몰랐다. 그로인해농업생산량과소득은농업인의경영활동및의사결정뿐만아니라자연환경에크게영향을받을수밖에없었다. 4차산업혁명시대에는이러한문제점이상당부분극복될것이다. 센싱기술과사물인터넷을통해자연환경및생육정보를끊임없이얻을수있게된다. 이러한정보들이수많은농장으로부터계속하여클라우드에수집되며, 인공지능은수집된정보를실시간으로분석하고생산량또는이윤을극대화하기위한솔루션을농장에제공하게될것이다. 해외에서는기업을중심으로 4차산업혁명기술들이농업분야에적용되고있다. 몬산토의필드스크립트는종자와농장의기후및토양데이터등을분석하여개별농장에맞는최적의종자를추천해준다. 미국의클라이밋社는기후예측모델 FieldView 를구축하여농가의수익성을극대화할수있는종자, 비료등의최적투입정보를제공한다. 블루리버테크놀로지가개발한레터스봇 (Lettuce Bot) 은작물과잡초를구별하여잡초만제거하는로봇이다. 1 본절의이후내용은이명기 농업분야의 4차혁명과향후전망. 새농이이야기전문기고 ( ) 의내용을일부수정보완한것임.

40 4 차산업혁명의의미와대응방향 15 < 그림 2-7> 몬산토와클라이밋사의 4 차산업기술활용 자료 : 김창길 (2017). 현재우리나라에서는개별농장에서생육환경측정과제어가자동으로이루어져농업인의편의성을향상시키는 1세대스마트팜이개발되어보급되고있다. 또한생체정보와모델링기반지능형최적생육관리를통한생산성향상을도모하는지능형 2세대스마트팜이올해까지개발될예정이다. 2020년까지는모델링기반정밀생육관리와자동화 로봇화로글로벌경쟁력을높이기위한수출형및자동형 3세대스마트팜을개발할계획이다. 이렇게되면, 수작업이대부분이던농작업을자동개폐기, 자동급수장치, 자동수확기와같은기계와로봇이대체함으로써노동시간을단축할수있고, 농업인은더욱창의적이고혁신적인활동에더많은시간과노력을투자할수있을것이다. 또한사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 인공지능등 4차산업혁명기술활용을통해다양한환경요인을제어하고최적의생육조건을구현함으로써생산성을향상시키고, 품질좋은농산물을생산할수있을것이다. 결론적으로 4차산업혁명시대의농업은땅에서사람의육체적노동을중심

41 16 으로이루어지던지금까지의농업과는크게다를것이다. 다양한 4차산업혁명기술, 플랜트설계, 설치및운영기술, 환경및바이오데이터등과농업생산기술등이융합된스마트팜플랜트산업이될것이다. 4차산업혁명시대의농업은더욱정밀하고환경친화적으로이루어짐으로써토양및수질오염을개선하고, 가축분뇨및악취역시감소할것으로기대된다. 이는결국농촌환경개선에이바지함으로써농촌다움을유지하고농촌의지속가능한발전에도움이될것이다. 한편, 농촌은도시보다공간이넓고거주인구는적어교육, 의료, 교통, 복지등각종서비스가취약하다. 4차산업혁명의디지털기술은거리와시간의제약을극복하는것을핵심으로하므로향후사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 인공지능, 자율주행등을이용한교육, 의료, 교통, 복지서비스가개발되면농촌지역의삶의질역시도시못지않게향상될것으로기대된다 차산업혁명시대대응방향 4차산업혁명시대정부대응방향의핵심은민간의창의적인혁신역량을키워새로운성장동력으로확충하기위해필요한지원역할을수행하고, 일자리감소, 양극화심화, 윤리적문제등과같이향후예상되는부정적영향을최소화하려는방안들을능동적으로모색하고준비해야한다는것이다. 즉, 민간의혁신역량강화지원, 부정적영향최소화를위한공공부문역할강화를정부의핵심대응방향이라고할수있다. 정부는지난 2017년 11월 혁신성장을위한사람중심의 4차산업혁명대응계획 을발표하였는데, 이러한대응방향을담았다고할수있다. 즉, 성장활력제고와미래대비를위해 경제성장 과 사회문제해결 을동시에달성하는 사람중심의 4차산업혁명대응계획 을추진한다고배경에서밝혔다. 2 이는과거성장전략의반성에서비롯되는데, 특히그간선택과집중전략의

42 4 차산업혁명의의미와대응방향 17 일환으로자본투입을통한주력산업의성장은이루어냈으나, 기술혁신기반의생산성제고와성장동력확충에는한계가존재했다는것이다. 무엇보다산업성장을위한기술공급에집중, 산업육성과사회문제를동시에해결하는포용적성장에대한관심은매우부족했다. 또한정부 대기업주도의성장에치중하여, 중소 벤처활성화를통한산업의다양성과성장역량확충이부족하였으며, 창의 도전적혁신과재도전을지원하는혁신안전망구축이미진했다. 정부는현재 4차산업혁명에적응정도에따라기회가될수도, 위기가될수도있는기로에있는상황이라고인식하고있다. 이에우리의강점을살려, 먹거리와일자리를창출하는실체가있는 4차산업혁명실현을위해과학 기술, 산업 경제, 사회 제도를연계한 4대중점추진방향을다음과같이제시하였다. 첫째, 4차산업혁명의잠재력을조기에가시화하고새로운산업과일자리를창출할수있도록산업 사회전영역의지능화혁신추진둘째, 세계최고수준의지능화기술경쟁력을확보하고, R&D 기반의신성장동력창출을위해국가 R&D 체계를전면개편셋째, 지능화분야중소 벤처가 4차산업혁명을선도하는혁신의주역으로부상할수있도록지속가능한산업인프라 생태계조성에주력넷째, 미래일자리변화에대응한핵심인재의성장지원과일자리안전망을강화하고사이버안전망과인간중심의윤리체계를확립이와같은네가지추진방향은지금까지의성장방식이었던, 물적투자중심, 대기업중심, 경제중심, 정부중심, 경쟁 승자중심과는다른성장방식을지향한다. 업계, 학계, 정부모두 4차산업혁명은인공지능, 빅데이터등디지털기술로시작되는초연결기반의지능화혁명으로산업뿐만아니라국가시스템, 사회, 삶전반의혁신적변화를유발할것이라는생각에는이견이없다. 올바른대응방향설정, 실질적성과를낼수있는세부정책추진, 민관의협력등을통해 4차산업혁명시대대한민국이다시한번도약을일궈내야만할것이다. 2 본절의이후내용은범부처 차산업혁명대응계획 을요약정리한것임.

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44 제 3 장 4 차산업혁명과미래농업의만남 3 이주량 ( 과학기술정책연구원 ) 1. 4 차산업혁명과농업 4.0 인류역사에서농업은크게세번의물결을거치며진화해왔다. 농업 1.0은인력과축력에의존하던초기농업모델로 1만년전부터약 100여년전까지의시기이다. 농업 2.0은녹색혁명시기로이시기에는화학기술을활용한비료, 농약등의농업투입재가개발되어농업생산성이비약적으로향상되었다. 농업 3.0은정보통신기술을농업에본격적으로활용하게되는지금의시기로대체로조방농업지역에서는정밀농업형태로, 집약농업지역에서는스마트팜의형태로발전하고있다. 이제막시작되고있는농업 4.0은농업에 4차산업혁명의핵심기술을적용하여농작업을지능화 무인화시키는시기이다. 농업 1.0부터농업 3.0까지는농업경쟁력을결정하는핵심요인이토지와노동이었다면, 농업 4.0 시대의핵 3 본장은 4차산업혁명과미래농업 ( 이주량 2017) 및 4차산업혁명과농업부문해외관련기술및연구동향 ( 이종원 2017) 의내용에기초하였음.

45 20 심은시설 장비 데이터가될전망이다. 아울러빅데이터, 인공지능, 사물인터넷, 로봇등의 4차산업혁명기술을농업에본격적으로활용하게되면첨단시설과장비그리고데이터가사람의노동과지식은물론이고경험과지혜까지도대신하는새로운농업시대가시작될것이다. 농업특징 < 표 3-1> 농업세대별주요특징 구분농업 1.0 농업 2.0 농업 3.0 농업 4.0 노동집약 녹색혁명 ( 화학농법 ) 정밀농업 ( 스마트팜 ) 농작업축력보행형경운기승용형원동기 IoT 활용자료 : 이종원 (2017). 4차산업혁명과농업부문해외관련기술및연구동향. 무인자율구동 ( 로봇 인공지능 빅데이터 ) < 그림 3-1> 농업 4.0 시대의생산요소전환 자료 : 저자작성.

46 4 차산업혁명과미래농업의만남 차산업혁명시대미래농업 4차산업혁명시대미래농업을두가지단어로표현하면농업의데이터화와농업의서비스화이다. 농업의데이터화와서비스화는동전의양면처럼이미함께진행되고있으며점차그속도가빨라질것이다. 파종 재배 / 관리 수확 / 저장 가공 / 유통 종합 < 표 3-2> 경험기반농업에서데이터기반농업으로의전환 - 주관적품종선택 - 파종시기경험의존 경험기반농업 - 농부경험의존비료 / 관수 - 인력의존농작업 - 징후확인후병해충관리 - 경험기반수확시기결정 - 노동력의존수확 - 육안의존품질판단 - 경험기반유통 / 판매 - 농부의경험과노하우의존 - 비효율적농작물관리 - 기후, 환경, 시장변화수동적대응 데이터기반농업 - 목적지향적품종개발 / 선택 - 환경데이터기반파종시기결정 - 비료 / 관수정밀예측, 제어 - 자동화 / 기계화농작업 - 징후예찰동시관리 - 품질 / 유통정보기반수확결정 - 자동화선별 / 포장작업 - 제품화기준품질규격화 - 실시간시장정보기반유통 / 판매 - 축적된데이터기반정밀예측 - 농작업정밀예찰, 효율적관리 - 기후, 환경, 시장상황능동대처 자료 : 오상록 (2017). 지능정보사회신서비스육성 ; 장필성 (2017). 4 차산업혁명의기술적특징과농업적용기술 에서재구성 농업의데이터화 4차산업혁명기술이미래농업혁신에각별한기대를하게하는이유는 4차산업혁명기술을활용하면농업전반의데이터화가가능해질것이라는믿음때문이다. 인간이농업을시작한이래로농작업은육체적으로매우고된노동인동시에정신적으로도불확실성과의끝없는싸움이었다. 환경정보, 기상정보, 생육정보등을항상파악해야하고제한된정보속에서많은의사결정을해야만했다. 그러나미래에는센서가수집하는정확하고방대한데이터에기반하여농업대부분의의사결정이이루어지므로효율성이극대화될가능성이

47 22 매우크다. 과거농업이토지와인간의정신적, 육체적노동에의하여결정되었다면, 미래농업은시설과장비에의해결정될것이분명하다. 그리고이과정에서시설과장비를인간과연결해주는것이바로데이터이고센서이다. 데이터와센서를활용한미래농업은환경정보, 투입재정보, 기상정보, 생육정보, 병해충방제, 수율정보등농업과관련된거의모든정보를관리하여최적화할수있을것이다. 에너지와수자원등농업에필요한각종투입재의관리에대한최적대안도제시하고, 소비자와시장의정보를분석하여생산자인농민의생산과정에피드백하는모델도연구되고있다. 2016년바이엘이몬산토를인수 합병한배경에는몬산토가보유한디지털파밍분야의강점이크게작용했다. 농업연구자들은미래에는디지털파밍기술이농업케미컬과종자, 바이오텍기술과융합되면강력한시너지가가능할것이라고예측한다. 농가는바이엘의종자를구매하는동시에몬산토의데이터를구매해야만쉽고편하고돈버는농업이가능해질것이다. 더나아가농가에서생성된데이터는다시이들기업에피드백되어더강력한빅데이터를형성하게될수도있다. 그렇게되면미래농민은바이엘-몬산토가제공하는정보없이는농사를포기해야할수도있다. 그리고이들기업은농업부문에강력한시장지배력을가진농업계의구글이될수도있을것이다. < 그림 3-2> 농업의데이터화와데이터농업 자료 : 이주량 (2017). 미래농업과 4 차산업혁명의만남 : 의미와과제.

48 4 차산업혁명과미래농업의만남 농업의서비스화 미래에는지금까지사람이직접수행해야만했던육체적 정신적농업노동의많은부분이첨단기계와설비로대체될것으로전망된다. 그리고이과정에서전문적으로농작업을대행해주는농업의서비스화가빠르게진행될것으로예상된다. 농업의서비스화를위해서는무엇보다스마트센서를통한정보수집과모니터링을통해농업과관련한모든활동을데이터화하는것이가능해야하고, 이런데이터들이모아진빅데이터를효율적으로분석하여농작업을매우세밀하게기획할수있어야하고, 최종적으로는첨단농기계를활용하여농작업을정밀하게수행할수있어야한다. 농업의서비스화란이런일련의모든과정이서비스모델로개발되고상업적으로제공되는것을의미하는데, 이미농업전분야에서농업의서비스화가빠르게발전하고있다. 일본 후지쯔 의 아키사이 (Akisai) 시스템, 현재세계최고의복합온실환경제어시스템으로자리매김한네덜란드의 프리바 (Priva) 솔루션, 미국 몬산토 의 필드스크립트 (Field Script) 와 필드뷰 (FieldView) 등은농작업에직간접적으로도움을주는상업적서비스를제공하면서시장에안착한대표적인제품들이다. 이미해당제품을사용하고있는농민들은이들솔루션을구매하고수수료를지불해야만안정적인농사를지을수있는상황이다. 미국블루리버社가개발한 Lettuce Bot, 네덜란드에서개발중인딸기, 파프리카등백합과작목을수확하는 페퍼봇, 일본 NARO 등에서개발중인딸기수확로봇, 네덜란드렐리 (Lely) 의자동착유시스템등도이미농업현장에널리보급되어농민의손과발이되어주는첨단기계장비들이다.

49 24 < 그림 3-3> 농작업의생력화와서비스화 자료 : 이주량 (2017). 미래농업과 4 차산업혁명의만남 : 의미와과제 차산업혁명대응미래농업기술 4 4차산업혁명시대농업기술의핵심은전통적농업기술에첨단 ICT를융합하는것이다. 전통농업기술에적용할수있는 ICT 관련핵심기술은사물지능통신 (M2M, Machine to Machine), 빅데이터, RFID, 인공지능, 로봇, 사물인터넷등이다. 주요농업선진국들은농업생산은물론이고가공 유통 판매 소비등다양한영역에서 ICT 융합기술을개발하고적용하기위한노력을해오고있다. 그러나농업과 ICT를융합하는형태는국가별로농업특성과작부체계, 농촌사회의특성에따라큰차이를보인다. 일반적으로조방농업국가는정밀농업의형태로융합을전개하고있고, 집약농업국가는스마트팜의형태로융합을 4 본절은 4차산업혁명과농업부문해외관련기술및연구동향 ( 이종원 2017) 의내용을기초로작성되었음.

50 4 차산업혁명과미래농업의만남 25 전개하고있다. 이들의공통점은농업과 ICT 융합의목표로농업의데이터화, 서비스화, 최적화를지향한다는것이다 차산업혁명대응농업 -ICT 융합기술주요영역 정밀농업과처방농업 정밀농업 (Precision Agriculture) 의개념이처음으로도입된것은 1930년경미국의일리노이대학이다. 정밀농업의기본개념은미국토양학자의아이디어에서나왔는데, 농경지를작은단위로분할하여특성을정확히파악할수있다면비료와농약등농자재투입량을획기적으로감소시키고생산수율을높일수있다는것이었다. 그러나당시의기술수준으로는정밀농업의아이디어를구현하기에는턱없이부족했다. 정밀농업은아이디어가나온지 50년쯤후에항공사진과토양도를이용해비료를농경지별로다르게살포하는장비가처음으로농경지에서활용되기시작했고, 1995년 GPS가일반화되면서급진적으로발전했다. 그리고 2000년이후에는센서가일반화되면서임계규모이상의빅데이터가구축되었고, 토양데이터, 기상데이터, 작물데이터를농작업에동시에활용하게되면서비약적으로발전하고있다. 유럽농업연구의중심지인네덜란드에서는스마트팜중심의정밀농업을위하여 정밀화사업 (Programma Precisie Lanbouw: PPL) 을추진하고있다. 핵심은센서와데이터인데, 와게닝겐 UR에서다양한센서를개발하고농경지에서활용하는연구가발달해있다. 와게닝겐 UR의실험온실에서는지하에고정된센서가각종필수영양소, 무기염류, 산성도, 수분량을점검하며, 다른센서는온도와습도, 대기중의이산화탄소량등을모니터링하고작물별생육상태와연계하여데이터베이스를구축한다. 농기계에도다양한센서를부착하여농작업과정중에데이터를수집할수있도록하는노력도활발하다. 예를들어트랙터에부착된센서는작물의잎과열매의영양상태, 특정성분의양, 성숙도

51 26 등을분석하여작물생육정보를지수화하거나최소투입으로최대산출을얻으려는최적화노력이추진중이다. 현재미국은전체농가의약 40% 정도가일부라도영농현장에정밀농업을활용하고있으며, 덴마크, 독일등유럽에서는정밀농업인증이시행되고있다. 일본역시벼농사중심으로정밀농업기술이 1990년대중반부터개발돼현장에보급된상황이고, 중국과인도도정밀농업대열에합류하고있다 ( 이종원 2017). 최근미국농촌에서는정밀농업의확장판인처방 (Prescription) 농업도확대되고있다. 처방농업은농기계와농경지에필요한곳마다다양한센서를분산장착하고여기서수집되는방대한자료를한곳에모아서빅데이터기법으로분석한후에이를바탕으로해당지역에최적농법을처방하고농사에적용하는것이다. 5 처방농법은농가들에일기예보, 토양정보, 작물의생육상황등생산과관련한정보는물론이고, 농가수익을높이기위한곡물시세등의시장정보도제공한다. 몬산토에따르면농가는곡물을재배하는과정에서작물선택, 파종시기, 시비량조절등 40가지의사결정을내려야하는데이가운데한두가지만정확하게이루어지면농업생산성이크게향상된다고한다 ( 이종원 2017). 그리고처방농업이미국전역에서시행될경우에는에이커당옥수수농가의생산량이약 4.3톤에서 5.4톤까지향상될것이고, 이로인한부가가치의증가는연간약 200억달러 ( 한화 24조원 ) 에이를것으로추정되고있다. 현재미국전체농가중에약 60% 가량이한두개정도의데이터서비스를이용하고있으며, 미국에서사용되는농업용트랙터의약 80% 에는데이터송수신장치가장착되어있는것으로보고되고있다. 한편, 빅데이터기술의농업분야응용에우려를보내는견해도적지않다. 남한면적 6.5배에달하는미전역 1억 6천만에이커의농지에첨단센서를설치하고여기서수집되는자료 ( 에이커당 1기가바이트 ) 를실시간분석하려면막 5 해상도가 10m 10m(100m2 ) 인경우, 6,000에이커는구역을 2,400분의 1로세분된맞춤관리를받게됨 ( 이종원 2017).

52 4 차산업혁명과미래농업의만남 27 대한자본투입이불가피하기때문이다 ( 이종원 2017) 대표솔루션과사례 정밀농업과관련된솔루션은몬산토의필드스크립트 (FieldScripts), 듀퐁파이오니어 (DuPont Pioneer) 의파이오니어필드360(Pioneer Field360), 존디어 (JohnDeere) 의시드스타모바일 (SeedStar Mobile) 등이대표적이다. 이들솔루션의이용료는에이커당 3~10달러정도이지만시스템을적극적으로활용하면에이커당수익이약 100달러정도증가하는것으로알려져이들솔루션을채택하는농가가지속해서증가하고있다. 또한사용자수의증가에따라수수료가계속하락하는추세에있다. < 표 3-3> 주요정밀농업및처방농업시스템 제품명 제공기술 Monsanto FieldScripts 농업환경빅데이터정보망 Dupont Pioneer Pioneer Field 360 기상데이터분석플랫폼 JohnDeer SeedStar Mobile 휴대용파종작업관리시스템 Climate Corporation Climate FieldView Pro 기후예측모델을통한기상시뮬레이션 Trimble Connected Farm 농업정보기록및분석을위한모바일앱 Yanmar 스마트헬리콥터 작물생육정보모니터링시스템 자료 : 저자작성 1 몬산토의필드스크립트 (FieldScripts) 몬산토의필드스크립트는몬산토가판매하는옥수수, 면화, 대두, 캐놀라등상업종자의유전학적특성을농가별로작물생산과연관한데이터를개별농가별로분석해서개별농가단위로최적의해결책을제공하는일종의정보네트워크서비스이다. 전통적으로몬산토는세계최고수준의종자기술로유전적수확량을극대화하는방법으로자사종자의가치를높이는바이오기술주도형기업이었다. 그러나바이오기술만으로는생산성피크, GMO 논란등한계

53 28 에직면하였고, ICT 기술을농업에적극적으로활용하여자사의바이오기술과 ICT 기술의융합돌파구를마련하여처방농업분야를확대하고자하였다. 이에몬산토는 2013년한화약 1조원을들여처방농업에꼭필요한농업기상정보를전문적으로서비스하는스타트업기업인클라이밋코퍼레이션 (Climate Corporation) 을인수하였다. 그리고이를바탕으로 필드스크립트 라는정보망을개발하였는데이로인해몬산토의처방농업서비스이용자가급증하였다. 몬산토가클라이밋코퍼레이션을인수하기전에는몬산토의서비스를이용하는농지가 1천만에이커로미국전체농지 (1억 6천만에이커 ) 의 16분의 1에불과하였으나, 2015년에는 6천만에이커로미국전체농지의 3분의 l로늘어났다 ( 이종원 2017). 필드스크립트는종자유전학과첨단 ICT 네트워크를사용하여개별경작지에가장적합한품종과파종량을제안하는방식으로농민의선택을돕고, 토질, 질병이력, 강수량등의데이터를분석하여농지별로최적화된재배를할수있도록지원한다. 이시스템의도입효과는지속가능한농업이가능하고, 맞춤형수확을통해투입재는낮추고, 생산량은증대시킬수있다는점이다. 반면에시간이지날수록데이터가몬산토의강력한무기가되기때문에시스템사용자들이몬산토에더욱종속하게될수있다는점과중요한데이터들이유출될경우이를경쟁사에서역이용할소지가있어시장혼란이일어날수있는등의우려가있다 ( 박로운외 2015). < 그림 3-4> Monsanto 사의 FieldScripts 자료 : Monsanto( ).

54 4 차산업혁명과미래농업의만남 29 2 듀퐁파이오니어의 Pioneer Field360 화학기업이었던듀퐁은 1999년종자회사파이오니어를인수하여듀퐁파이오니어로변환한이래로식량을비롯한농생명산업을본격적으로추진해왔다. 듀퐁파이오니어는 2013년기상데이터분석플랫폼 Field360 공개하였고, 이후웹기반의경작관리시스템인 Field360 Select, 모바일앱 Field360 Notes 등을연이어상용화하였다. Field360 Select 는수십년간축적된토양, 기상, 강우량정보를경작지별데이터와실시간농경및기상정보와연계하여농작업관리를지원하는시스템이고, Field360 Notes 는 GPS 태그를이용하여언제어디서나자신의농장데이터에접속해농작업관리를지원하는시스템이다. 이러한시스템을이용하면경작자의경험이나직관에의해파종하고재배, 수확하는일반농업에비해축적된데이터와외부환경정보를결합한체계적인관리가가능하고과학적인영농으로훨씬효율적으로농경지관리가가능하다. 그리고농지에나가지않고도인터넷을통해언제라도원격지에서도농경지관리가가능하다는장점이있으며, 무엇보다도농가의수익성을향상할수있다. 그러나이러한순기능이외에농가에거대한양의데이터를제공하는과정에서불가피하게대규모시행착오가발생할수있는부작용우려가있고, 시스템사용자의데이터들이노출되면경쟁지역의생산자에게악용될소지도있다 ( 박로운외 2015). < 그림 3-5> Pioneer 사의 Field360 Tools 자료 : Farms.com( ).

55 30 3 얀마 (Yanmar) 의농업용스마트헬리콥터를활용한작물생육상태확인얀마는 1912년에설립된일본농기계 디젤엔진전문기업이다. 얀마는최근스마트헬리콥터를활용하여작물의생육상태를측정하고기록하는솔루션을개발하여공개하였다. 얀마의시도는일본과한국의대표작물인벼를대상으로하고있다는점에서특히주목할만하다. 농작업에서가장측정하기어려운데이터는작물생육정보이다. 환경정보에해당하는기상정보와토양정보보다작물의생육정보는생육단계별로작물의특징을규정하고해석하기도어렵고특히지역적으로도넓어정밀하게시각화하여비교 분석하기도애매한경우가많다. 얀마는작물 생육정보를카메라로측정하는 NDVI 센서를개발하고, 관심지역에 3~5m 높이로헬리콥터를비행시켜약 15분에 1ha 넓이의벼의생육상태를시각화하여비교하는기술을개발하였다. 이렇게좁은단위에서공간적으로시각화된작물의생육상태를수확정보및토양정보와연결하면아주좁은면적단위에서유용하게사용될수있다. 예를들어토양의시비정도를콤바인이나트랙터의지리정보와연결하면, 스마트농기계가아주정밀한농작업으로시비량을조절하고보완하는것이다. 이렇게되면같은온도, 습도, 강우등환경조건에적절한비료투입이가능해져, 사람의경험과판단으로작업할때보다수율과품질을획기적으로높일수있다. < 그림 3-6> 얀마의스마트헬리콥터와 NDVI 센서 자료 : 모리모토에이지 (2017). Smart Agriculture Japan Model.

56 4 차산업혁명과미래농업의만남 스타트업기업 농업관련스타트업기업의약진은세계적인추세이다. 특히전세계적으로농업과 IT가결합한회사들이약진하고있다. 농업관련스타트업기업이약진하는배경으로는농업데이터수집과작물모니터링툴의개선, 센서등무선기술을저렴화하는기술적요인과함께세계인구증가로인한늘어난식량수요에관심을두는사업가들이늘어나고, 건강과안전에민감한소비자가늘어나는사회적요인이함께작용하고있다. 대표적인기업으로는파머스비즈니스네트워크 (Farmers Business Network), 픽트레이스 (Picktrace), 크롭엑스 (CropX), 온팜 (Onfarm), 애그릴리스트 (Agrilyst) 등이있다. 파머스비즈니스네트워크 (Farmers Business Network) 는 2014년구글출신프로그래머가창업한회사로종자와토양데이터, 날씨변화등을분석해농부들에게맞춤형비료, 농약사용방법등을제공해수익을올리고있다. 현재미국 17 개주에있는 700만에이커의경작지와 16종의농작물에대한정보를갖고있으며, 2015년 1,500만달러 (164억원 ) 의투자를유치하였다. < 그림 3-7> 파머스비즈니스네트워크의처방농업제공시스템 자료 : Farmers business network( ). 온팜 (Onfarm) 은시간과장소에제약없이농장의정보모니터링이가능하고, 작물생육에따른정보를자동으로습득하여재배전략을제공해주는정밀농업솔루션이다. 온팜솔루션은사용자가직접센서, 날씨등의위젯을추가하는개

57 32 인별설정이가능하고, 미국농무부 (USDA) 가제공하는토양정보와의연동이가능하다. 특히사용자가설정한정보에따라저온, 서리, 높은풍속, 수분부족등위험상황이예상될경우에는사용자알림서비스도제공하고있다. < 그림 3-8> ONFARM 자료 : Onfarm( ). 크롭엑스 (CropX) 는농업에서가장중요한투입재인물과관련한관개설비분야의스타트업기업이다. 크롭엑스는토양의수분상태를확인하는센서를설치하고, 통신망과앱을통해지속해서확인하고조절하는서비스를제공한다. 크롭엑스센서의위치설정은미국농업연구청 (ARS) 의맵을활용해최적화한다. 크롭엑스의솔루션은물사용량은줄이고도생산량은높여농가수익향상과농업의지속가능성확보에기여하고있다. 크롭엑스솔루션을활용하며약 25% 의물을아낄수있는것으로알려져있으며, 구글은크롭엑스에 900만달러 ( 약 100억원 ) 를투자한바있다.

58 4 차산업혁명과미래농업의만남 33 < 그림 3-9> CropX 센서 자료 : CropX( ). 픽트레이스 (PickTrace) 는농산물을생산과정에서투입된트랙터, 콤바인농업인력등의위치나활동량을평가하고농작업에얼마나기여했는지와관련한기계와노무를관리하는서비스이다. 농업경영자는이러한서비스를통하여누가어떤농작업을수행했고, 현재어디에있고, 얼마나기여했는지파악할수있어유용한노무와비용관리를한눈에알수있다. < 그림 3-10> 픽트레이스서비스개요 자료 : Picktrace( ).

59 34 3. 소결 농업이시작된이래로아주오래전부터지금까지농업기술혁신은바이오기술로분류되는생물화학기술이주도하였다. 그러나 ICT 기술이고도로발달하면서농업기술혁신의추진동력이물리기계기술로이동하고있다. 특히, 4차산업혁명시대에는바이오기술과물리기계기술이융합되면서지금까지경험하지못했던새로운농업혁신의시대가열리고있다. 선진국들은농업혁신을가속하고기존의방식으로는해결하지못했던각종농업난제를해결하기위하여첨단 ICT 기술과농업의융합을적극적으로시도하고있다. 농업과전혀관계가없었던농업계외부의기술기업들이농업에진출하도록기술스타트업기업을적극적으로유인하고있으며벤처캐피털등을통해이들기업이충분한보상을받을수있는기업생태계구축에도힘을쏟고있다. 선진국농민들도농업노동력의고령화 공동화등으로인해지금의농업방식이더유효하지않게될것을절감하고각종첨단기계와장비를도입하고활용하는데적극적이다. 우리나라도시설원예와축산분야를중심으로 4차산업혁명기술과농업을융합하기위한다양한노력을전개하고있지만많은부분에서미진한것이사실이다. 특히선진국은시간이걸리더라도실용적이고현장친화적접근을중시하는반면에우리는기술만능주의와성과주의의조급함으로접근하고있는것은아닌지되돌아봐야한다. 그리고우리의농업생산구조와농민의수준등현실을직시하면서긴호흡으로혁신을추진해야한다. 4차산업혁명시대미래농업의핵심은데이터와시설, 장비이다. 데이터의경우아무렇게나모으는것이아니라오랜시간축적하면가치를발휘할수있는데이터를정밀하게선별하여활용과연계가가능한형태로구축하는것이핵심이다. 그리고시설과장비는농가의투자와활용여력에맞추어확산하는것이관건이다. 기술만앞서서그럴싸한제품이개발되어도농업현장에서수용하지못하면아무소용이없다.

60 4 차산업혁명과미래농업의만남 35 혁신의방향성도달라져야한다. 4차산업혁명시대의혁신은농업외부로부터의혁신동력유입이중요하다. 농업외부에있는다양한스타트업기업들이농업혁신의주역이될수있도록농업분야기술벤처를육성하고, 경제적보상을받을수있는혁신생태계형성을지원해야한다. 미국과네덜란드가 4차산업혁명시대의농업혁신에서앞서있는이유중에는농업외부자원을농업기술혁신에적극적으로유입한것이주효했다. 4차산업혁명기술과농업기술의융합을위해서는농업외부로부터의혁신동력유입이핵심성공요인이다.

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62 제 4 장 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 서범석 ( 온실작물연구소 ) 1. 스마트팜보급현황 우리나라의스마트팜은 2014년이전에는정책연구사업의일환으로추진되었으며, 2014년부터 ICT 융복합확산사업, 2016년부터는 스마트팜확산사업 이라는명칭으로정부지원에의한농가보급사업이이루어지고있다 시설원예분야 스마트팜은시설원예, 노지과수, 축산분야에보급되고있으며, 시설원예의경우 2016년말까지 314농가에설치되었다. 지역별로는전북 72, 전남 55, 경남 54, 경기 46농가등의순으로보급되었으며, 품목별로는토마토 99, 파프리카 53, 딸기 49농가등 3품목의보급률이 64% 에이르고있다. 온실의형태는

63 38 연동이 248농가로대부분을차지하고있으며, 3,300 6,600m2가 130농가이며, 3,300m2미만이 92농가로조사되었고, 수경재배가 239농가로대부분을차지하였다. < 표 4-1> 년시설유형및재배방식별스마트팜보급현황 자료 : 한국온실작물연구소 (2017). < 그림 4-1> 2014~2016 년지역별스마트팜보급현황 자료 : 한국온실작물연구소 (2017).

64 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 39 < 그림 4-2> 2014~2016 년품목별스마트팜보급현황 자료 : 한국온실작물연구소 (2017) 과수분야 과수분야스마트팜은 2017년말까지 38농가에보급되어있으며, 지역별로는전북 8, 전남 7, 강원과경기 6농가등이며, 품목별로는사과가 16농가로가장많고, 블루베리 5, 감귤 4, 복숭아 3농가순이었다. 38농가중에서 27농가는노지과수이며, 나머지 11농가는시설과수로써감귤, 만감류, 블루베리, 포도등의품목이포함된다. 농장규모는 0.6~1ha가 10농가로가장많고, 0.3~0.6ha, 1~2ha, 2~3ha 모두 8농가로나타났고, 3ha 이상은 2농가였다. < 표 4-2> 2017 년말기준과수스마트팜현황 자료 : 한국온실작물연구소 (2017).

65 40 저가의일반형스마트팜은스마트폰을활용해관수를제어하는단순제어형으로써농장관리의편리성이높아지고, 원격모니터링및제어를통하여노동력이크게절감되었다. ICT 페로몬트랩이설치된농장에원격기상정보, 병해충예찰정보, 재배기술정보등간단한실시간문자서비스를지원하는등기술지원방법도달라지고있다. 이로써농가는과거보다여가가늘어나면서농산업화, 6차산업화를계획, 추진할수있는시간적여유를갖게되었으며, 컨설팅도과거보다풍부한데이터기반의전문기술지원으로효율성이향상된것으로인식되고있다. 2. 스마트팜의구성요소 스마트팜시설원예와과수에적용되는 4차산업기술은사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 인공지능, 드론, 로봇등이며, 정책사업으로농가에보급되고있는스마트팜구성요소는센서, 장치, 프로그램등사물인터넷과클라우드분야이며, 나머지드론, 로봇, 소프트웨어 ( 경영진단, 기술지원서비스 ) 등은현재연구개발이추진되고있거나실증시험중이다 시설원예분야 시설원예스마트팜에활용되는기자재는생육환경정보를센싱하는시설내, 외부센서류 ( 광, 온도, 습도, CO2, 강우, 근권온도, EC, ph 등 ) 와제어반, 제어노드, 온실관리컴퓨터와이미지카메라, 녹화장치 (DVR, NVR) 등으로구성되어있다.

66 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 41 < 표 4-3> 스마트팜기자재종류 구분장비구성요소 환경정보수집장비 내부환경센서외부환경센서 작물관리센서 광, 온도 ( 기온, 지온 ), 습도, CO2 일사량, 온도, 습도, 강우, 풍향, 풍속 함수율 (WCM), 지습, EC/pH, 관수량, 배액량, 생체정보 ( 엽온등 ) 구동기제어 구동장비 유동팬 / 배기팬, 차광 / 보온커튼, 천창 / 측창, 냉 / 난방기, 관수공급기, 양액공급기, CO2공급기등 통합제어기 통합제어장비 제어반, PC( 복합환경제어관리시스템 ) 정보관리장비 자료 : 서범석 (2018a). 카메라녹화장비전산장비정보관리시스템 CCTV, 2D, 3D, 적외선, 형광, 웹카메라 DVR / NVR PC, 모니터, UPS 경영 ( 작업 ) 관리, 모바일제어, 생육정보진단시스템 < 그림 4-3> 시설원예스마트팜구성도및피드백제어관리모식도 자료 : 스마트팜코리아 ( ). 센서에의해수집된정보는통신모듈이탑재된제어반과같은게이트웨이를통하여컴퓨터나네트워크가연결된 PC, 스마트폰, 태블릿PC 등으로데이터가전송된다. 전송된데이터는사용자가가진다양한종류의복합환경제어나원격

67 42 제어관리프로그램등에의하여재설정된데이터가제어노드를통하여각종구동기에전달된다. 이러한과정이실시간피드백되면서데이터는로컬또는클라우드기반서버에저장되어사용자가그래프, 표, 그림등으로관리하는것이다. 시설원예시설 ( 기술 ) 의발달에의해물과비료의사용량이현저히감소하고 < 그림 4-4의왼쪽 >, 투자대비수확량은비약적으로증가하였다 < 그림 4-4의오른쪽 >. 특히, 토마토 1kg을생산하는데소요되는물은노지에서 60L가소요되지만, 스마트팜과유사한첨단폐쇄식온실의수경재배 (high tech closed greenhouse hydroponic system) 에서는 4L가소요되어물사용량을 93% 줄일수있다 < 그림 4-5>. < 그림 4-4> 시설 ( 기술 ) 의변천과정에서물, 비료사용량과토마토생산성 자료 : Ridder Group(2014.). < 그림 4-5> 재배방식별토마토 1kg 생산에소요되는물사용량비교 자료 : fstjournal( ).

68 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 43 이처럼스마트팜시설원예는자동화장치를개선하여센서네트워크 ( 에너지, 이미지 ) 를통한시설, 장비의오작동을경감함으로써기회비용을절감할수있고, 정밀한생육환경관리를통한생산성, 품질향상, 비용절감이가능하다. 특히, 농가에서는자가농장진단을통하여생산성, 품질제한요인을규명하고, 해결성과의도출이가능하며, 초보자에게도매뉴얼화된데이터농업체계를마련하여지원이가능하다. < 그림 4-6> 온실작업관리데이터베이스및관리프로그램을이용한비용절감및노동생산성증대 자료 : Hortimax( ).

69 44 온실내작업관리데이터베이스를구축하여공정 ( 적엽, 생육관리, 수확, 선별. 유인. 방제 ) 의전문화를추진할수있다. 작업도구, 전동작업차, 수확물자동이송, 선별시스템 RFID 활용작업자별효율성을비교하고, 다양한전동작업차등으로노동생산성을증대시킬수있으며비수기, 성수기작업인원관리, 분업화된작업공정의탄력적관리가가능하다 과수분야 시설과수는시설원예와구성요소와기능이유사하며, 노지과수는외부기상대와과수군락내의온도, 습도센서관수최적화를위한수분함유율센서, 지온센서등센서류와관수펌프제어반과제어노드, 미세스프링클러 ( 가습, 시비, 방제 ), 방상팬, ICT 페로몬트랩등구동기가포함된다. < 그림 4-7> 과수분야스마트팜의서비스구성 자료 : 스마트팜코리아 ( ).

70 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 45 각종구동기의통합제어반과제어노드로부터수집된정보를분석하여피드백제어가가능한과수재배관리 S/W가탑재된 PC나스마트폰을통하여제어관리가가능하다. 작물감시, 시설및장비감시, 방범용이미지카메라와녹화장비를통한영상정보관리와수확후과실저장고의저장환경 ( 가스, 온도, 습도 ) 등을모니터링할수있는장비가구축된다. 각종구동기의통합제어반과제어노드로부터수집된정보를분석하여피드백제어가가능한과수재배관리 S/W가탑재된 PC나스마트폰을통하여제어관리하며, 이미지카메라와녹화장비를통한영상정보관리시스템을설치하여작물, 시설및장비를감시하고, 방범용으로활용한다. 이러한기자재 H/D와 S/W를통하여환경데이터를모니터링하고정보를수집하여영농자료로써전문기술을제공할수있고, 병해충예찰및발생상황을실시간으로통보할수있다. < 그림 4-8> 과수분야 ICT 융합시스템 자료 : 문병우 (2016). 생장환경을정밀하게관리하여생산성증대, 품질향상및비용절감이가능하고, 서리가예측되면방상팬, 살수장치및난방장치등을작동함으로써냉해

71 46 와한해의방지가가능하다. 또한, 저장고의환경모니터링을통하여저장고의원격제어및정밀환경관리가이루어짐으로써저장기간의연장, 품질저하방지등의효과를기대할수있다. 3. 스마트팜의추진사례 스마트팜은사물인터넷기술을이용하여환경정보와생육정보를수집하고, 수집된정보를이용하여작물생육을진단, 생육환경을최적화함으로써생산성증대, 품질향상은물론비용절감의성과가있는것으로조사되고있다. < 그림 4-9> 스마트팜을도입한시설원예농가성과분석 자료 : 서울대학교 (2016) 시설원예분야 전남지역딸기수경재배는초기에파프리카시설재배농가가에너지, 수출등의문제로딸기로품목을전환하면서, 기존의복합환경제어및 CO 2 시비장치

72 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 47 등을그대로활용하여고설수경재배로전환한사례로, 정밀환경제어에의한품질향상, 병해충경감및생산성증대효과가인정되면서단기간에재배면적이급격하게확대되었다. < 그림 4-10> 스마트팜시설원예사례 딸기 ( 전남, 화순 ) - 자료 : 서범석 (2018d). < 그림 4-11> 스마트팜시설원예사례 딸기 ( 경남, 사천 )- 자료 : 서범석 (2018d).

73 48 < 그림 4-12> 스마트팜시설원예사례 딸기 ( 세종시 )- 자료 : 서범석 (2018d). 경남사천지역의고설수경재배는하우스의길이가다른단동형플라스틱하우스의단점을스마트팜설치를통하여극복한사례로, 각단동별환경을최적화한경우이다. 세종시딸기농가의경우는고설수경재배시스템을도입하면서랙피니언 ( 기어장치 ) 을이용하여수평으로베드가이동되도록하여공간이용률을 30% 이상높여서재식주수를늘렸으며, 정밀환경제어에의한생산성증대의가능성을높인특징을보인다. 전남구례에서는겨울감자시설재배에스마트팜을도입하여복합영농의성공가능성을높인사례이다. 측창개폐, 관수자동화, 하우스내작물감시용, 하우스밖의방범및시설감시용 CCTV 등을설치하여원격으로시설물을관리할수있는단동형스마트팜으로써, 복합환경제어형보다가격이낮은장점이있다. 경남합천 ( 해인사 ) 지역의파프리카는고랭지여름에고품질파프리카를생산하여수출하는작형으로유명한산지이지만, 재배면적이증가하고, 일본으로의수출가격도낮아지면서시설규모를확대하여대응하는과정에서스마트팜의도입이확산되었다.

74 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 49 < 그림 4-13> 스마트팜시설원예사례 감자 ( 전남구례 ) - 자료 : 서범석 (2018d). < 그림 4-14> 스마트팜시설원예사례 파프리카 ( 경남합천 ) - 자료 : 서범석 (2018d). 경북경주의스마트팜시설농가는오랜기간시설원예를경영하면서초기구형온실과최근에신축한신형온실까지총 17동의온실내에멜론, 토마토, 육지봉 ( 한라봉 ) 등다양한품목을재배함으로써재배관리와환경관리가매우복잡하였지만, 관비재배시스템과스마트팜을도입함으로써지상환경및근권환경을품목별, 시설별로최적화하였다.

75 50 < 그림 4-15> 스마트팜시설원예사례 - 토마토, 육지봉, 멜론 ( 경북경주 ) - 자료 : 서범석 (2018d). < 그림 4-16> 스마트팜시설원예사례 참외 ( 경북성주 ) - 자료 : 서범석 (2018d). 경북성주의참외스마트팜은단동형전용으로제작된장비를도입한사례로각하우스동에설치된센서노드가광, 온도, 습도, CO 2, 토양수분함유율등환경정보를수집하고, 센서노드에부착된카메라를이용하여이미지정보를수집하게된다. 이러한정보들은하우스밖의제어반과제어노드및공유기를거쳐스마트폰으로동별모니터링및측창, 보온스크린및관수제어가가능하다.

76 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 과수분야 경북문경의오미자스마트팜은외부기상대를설치하여서리피해방지용방상팬과관수제어노드를이용한관수자동화및 CCTV 카메라를설치하여과원의원격제어관리가이루어지고있다. < 그림 4-17> 노지과수의사례 오미자 ( 경북문경 ) - 자료 : 서범석 (2018d). < 그림 4-18> 시설과수의사례 한라봉 ( 전남진도 ) - 자료 : 서범석 (2018d).

77 52 < 그림 4-19> 노지과수자동미세살수시스템 자료 : 문병우 (2016). 전남진도의시설한라봉스마트팜은초봄개화기에냉해나곰팡이에의한착과부진을예방하기위하여외부기상대와내부온도, 습도센서를설치하였고, 유동팬과천창환기를통하여시설내습도를조절하고있다. 노지과수는대부분경사지에과원이조성되어있어, 관수량을최적화하기위해서는구역별수분센서에의한관수제어가필요하다. 관수방법은점적관수나스프링클러또는미세살수장치를사용한다. 개화기에 2.5 이하가되면미세살수장치를작동하여꽃을얼음으로피막처리를해동해를방지할수있으며, 32 이상이되면미세살수장치를작동하여낙화되지않도록기화열을이용한냉각이가능하다. 온도, 습도센서와토양수분센서를이용하여개화기냉해방지, 고온기의일소피해방지는물론관수자동화, 관수최적화가가능한장점이있다. 성페로몬트랩과카메라, 통신모듈, 해충분석 S/W 시스템등을이용하여해충의발생밀도를원격으로모니터링하여농약살포시기를결정하고, 설치농가와주변농가에알려공동방제체계를구축할수있다.

78 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 53 < 그림 4-20> ICT 페로몬트랩을이용한병해충예찰 자료 : 문병우 (2016). 저장고내에과실에서발생하는가스의농도를모니터링하여저장기간을연장하는방법과과실의품질을최적으로유지할수있는온도, 습도관리가가능하며, 원격모니터링을통하여저장고의환기, 난방, 냉방, 제습, 가스조정등이가능한장점이있다. < 그림 4-21> 저장고환경관리시스템 자료 : 문병우 (2016).

79 54 4. 국내외스마트팜기술개발동향 국내스마트팜의시장규모는 2016년 4조 1,700억원이며, 세계시장규모는 1,974억달러 (225조 3,000억원 ) 로추정되고있으며, 국내스마트팜시장의연평균성장률은 14.5% 로세계시장의 13.3% 보다높아시장의성장이매우가파르게이루어지고있는것을알수있다. < 그림 4-22> 국내외스마트팜관련시장규모 자료 : 삼정 KPMG 연구원 (2016) 국내기술개발동향 농촌진흥청은작물이미지를분석하여자동으로생육량을측정하는시스템과생육진단을통한최적생육환경제어를지원할수있는프로그램을토마토를대상으로개발하였으며, 기상환경정보와결합한생육량정보와과실의과고, 과폭데이터를이용하여생산성을예측할수있다.

80 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 55 < 그림 4-23> 이미지분석을통한생육진단및수량예측 자료 : 서범석 (2018b). 농림수산식품교육문화정보원은기존에딸기, 토마토, 파프리카등을대상으로빅데이터서비스를제공하여생육환경정보, 생육량정보뿐만아니라생육진단, 수확예측, 에너지비용예측등의서비스를제공하였으며최근에는버섯, 축산분야품목까지확대하여추진하고있다. < 그림 4-24> 농정원에서제공하는빅데이터서비스 자료 : 스마트팜코리아 ( ).

81 56 농촌진흥청은빅데이터연구팀이구성되어토마토, 딸기등다수의품목에대한생육환경정보, 생육량정보를수집중이며, 농공학부와 ( 사 ) 한국온실작물연구소, 노루기반은생육환경정보와생육량, 수확량정보를매핑 (mapping) 한토마토의결합정보를클라우드기반에서수집하고환경데이터유효성검증과인공지능을이용한추론기술등을개발하는스마트팜 2세대기술개발을추진하고있다. < 그림 4-25> 한국형 2 세대스마트팜 자료 : 서범석 (2018c). 과실의중량이작은소과류 ( 딸기, 방울토마토, 풋고추등 ) 는탄산가스시비, 잎의 VPD( 수증기압차 ) 에의한양액공급제어등정밀환경제어에의한생산성증대및품질향상효과가매우높으며보통재배보다 배재식밀도를높일수있으며, 생산성은 3.4배이상높은것으로조사되고있다.

82 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 57 < 그림 4-26> 딸기수경재배 2 중재배방식 자료 : 서범석 (2018d)( 좌 : 일반재배, 우 : 2 중재배 ). < 그림 4-27> 관행보다 3.5 배재식밀도를높인행잉거터수경재배 자료 : 서범석 (2018d). 최근인삼에도생육환경최적화및편리성추구를위하여기상환경정보와이미지정보를결합한데이터활용및생육관리플랫폼개발에관한연구가진행되고있다. 수경딸기재배에 IR 카메라를이용하면일중기온과, 엽온, 과온패턴모니터링등을통하여관수량부족으로작물이시든위치정보를수집할수있으며, 생육환경을최적화하고자하는환경제어관리의의사결정지원시스템에효과적으로사용될수있다.

83 58 < 그림 4-28> ICT 기반의시설인삼생육최적화를위한플랫폼 자료 : 윤두현 (2018). 태양광에너지를이용한에너지자립형첨단온실관리시스템개발에도 ICT 융합기술을적용하여에너지이용과생육환경을최적화하려는연구가진행되고있다. 스마트팜시설에사용되는센서, 제어반, 프로그램등의기자재를농가에보급하기전에사전실증시험을할수있는테스트베드가한국온실작물연구소 ( 전남담양 ) 에구축되고있으며, 스마트팜전문체험실습교육기능도수행하게된다. 과수분야에서는과원경사지의수분균일화및관수자동화시스템, ICT 페로몬트랩을이용한자동방제, 저장시설의원격제어관리, 서리피해예방시스템등의기술개발이품목별로추진되고있으며, 드론과로봇을이용한과수의생육환경정보와생육량정보를수집하는것도가능하다.

84 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 59 < 그림 4-29> IR 이미지를이용한수경딸기의기온, 엽온, 과온모니터링 자료 : 서범석 (2018c). < 그림 4-30> 태양열계간축열방식의에너지자립형첨단온실 자료 : 서범석 (2018c).

85 60 < 그림 4-31> 스마트팜테스트베드구축사례 자료 : 박양호 (2018) 국외기술개발동향 스페인의애그로봇 (Agrobot) 사는내장카메라로딸기의크기와숙성도를파악하여스스로수확할딸기를선별한뒤날카로운칼날로수확함으로써노동인력을로봇으로대체하는시험을수행하고있다. 프랑스에너이노브 (Airinov) 는광학탐지장비가탑재된드론으로빅데이터와농업을연결하고있다. 광학센서로경작지자료를수집, 분석한후특정지점에적절한양의물과비료를투입하여농장사용량을절감함으로써환경친화적농업경영이가능하다. 드론은과수원의식물스트레스정보수집, 수확예측, 엽록소측정, 한해진단, 엽면적측정, 관수및시비진단, 생육모니터링, 수목분류, 식물주수측정, 잡초분석등에활용되고있다.

86 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 61 < 그림 4-32> 딸기수확용 SW6010 로봇 자료 : Agrobot( ). < 그림 4-33> 드론을이용한토양수분관리 자료 : Airinov( ). 미국의듀폰 (DuPont) 과클라이밋 (Climate), Trimble사등은트랙터에이미지스캐너와빅데이터분석시스템을이용하여관수, 시비, 제초등농작업의자동화및기상, 가격정보와연계된수확시기결정등다양한분야에 4차산업화기술의융합이이루어지고있다.

87 62 < 그림 4-34> 빅데이터분석시스템을이용한농작업자동화 주 : 上 -DuPont, Climate, 下 -Climat, Trimble, JohnDeere. 자료 : 농림수산식품기술평가원 (2016b); Kibble Equipment( /Seedstar%20Mobile%20Brochure.pdf: ) 미국 IntelliScout는안경에이미지분석소프트웨어를탑재하여수량, 병해충을분석서비스하고있으며. 네덜란드의경우기상환경정보와이미지정보를이용하여온라인전문기술지원을시도하고있다. < 그림 4-35> 미국 IntelliScout 의 Google Glass 앱 자료 : Glassalmanac( ).

88 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 63 < 그림 4-36> 네덜란드의 ICT 기반의온라인작물관리지원시스템사례 자료 : Dutchfoodinnovations( ). 이처럼시설내작물재배과정에서획득되는환경정보, 생육정보, 수확정보등을이용하면생산성, 품질, 에너지비용등을예측할수있다. 최근들어이러한분야에인공지능 (AI) 의이용에대한연구가이루어지고있다. < 그림 4-37> 네덜란드의생산성예측및에너지분석지원시스템사례 자료 : Delphy( ).

89 64 < 그림 4-38> 온실내환경균일도모니터링시스템 자료 : Dutchfoodinnovations( ). 이외에도온실내에수직, 수평온도및습도계를설치하여환경균일도를모니터링할수있는시스템이개발되어있다. 5. 소결 스마트팜은데이터에의한과학적농업경영을실현함으로써과거의작부체계를수정할수있다. 나아가과거의작물생육환경전력 (Pre-history) 을이용하여미래의환경조절, 작물관리방법의수정은물론재식밀도조정, 엽면적지수의변경등환경관리의정밀성과작물부하계산을통한목표생산성설정및최적화관리가가능해진다. 생육정보와환경정보를수집하고기록을활용하여재배력의수정, 환경관리설정치변경등을수행하여작물의생육환경을최적화할수있으며기상정보를이용하여수확및품질예측, 에너지절감등경영의사결정에필요한지원시스템을받을수있게된다.

90 스마트팜시설원예, 과수분야의 4 차산업혁명기술적용사례와발전방향 65 과거의광량패턴을분석하고생육을진단하여미래의환경설정변경, 작부계획및작업관리일정의변경의사결정을지원할수있으며, 품목별전문프로그램에의하여, 생산성, 품질, 에너지비용등을예측할수있다. 이과정에서전문컨설턴트의온 오프라인컨설팅을효율적으로지원받을수있는장점이있다. 최근들어, 이러한분야에인공지능 (AI) 의이용이확대되고있다. < 그림 4-39> 미래 4 차산업기술의총화인식물공장 자료 : Goole 이미지검색 차산업기술은농업분야에있어더욱고도화된정밀농업실현이가능해지면, 무인재배형식물공장의개발과상용화가앞당겨질것이다.

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92 제 5 장 4 차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 황규석 김승연 윤남규 ( 농촌진흥청 ) 1. 4 차산업혁명과농업 R&D 최근정부에서는 4차산업혁명위원회 주관으로 4차산업혁명대응계획 수립을통해의료 제조 금융 물류등전분야에서지능화기술을확산하여지속성장의기틀을확립하고자하고있다. 특히농업은 ICBM[ 사물인터넷 (IoT), 클라우드 (Cloud), 빅데이터 (BigData), 모바일 (Mobile)] 및인공지능등 4차산업혁명기술과의융 복합을통해농업난제 ( 難題 ) 해결과성장동력원확보등혁신가능성이큰산업이다 ICT 기술의국내농업적용현황 국내시설원예온실환경시스템분야의기술은크게양수분관리, 환경제어,

93 68 에너지시스템분야로분류되며주로자동화장치를응용한시설내작물생산기술과컴퓨터와인터넷을이용한온실환경의자동관리기술을중심으로발전되어왔다. 노지작물의경우, 최근무인이동체나위성영상정보를활용하여주요곡물생산지대의생산환경및작황평가, 고해상도영상수집 분석을통한작물분류및재배면적산정등의빅데이터수집이확대되고있다. 이를위하여무인기에부착할임무장비최적화기술개발및무인기원천기술을농업용임무장비와융합한응용기술개발등이이루어지고있다. 또한주요채소 ( 배추 마늘 양파등 ) 의안정적수급정책수립및합리적영농계획수립지원을위해영상정보등의빅데이터를활용한과학적데이터기반의정밀작황평가의필요성이증대되고있다. 국내축산시스템분야의기술은크게동물복지형축사시스템, 축산물품질및안전관리시스템, 사료및사양관리시스템분야로분류되며, 주로외국기술을도입하여활용하는초기단계에머무르고있다. 동물복지형축사의표준모델, ICT 융복합기술을활용한가축질병, 품질, 안전등이력관리기술, 축종별정밀사양관리기술등이개발 보급되고있다. 그러나동물복지형축사시스템기술은기술단계별로볼경우아직초기단계로축종별가이드라인제시, 협소한사육면적, 4계절환경여건, 가축생산성위주의관행적한계를극복할수있는모델이필요한상황이다. 또한방역체계, 가축관리, 시설 장비등의통합관리를위한빅데이터를활용한축사통합관리기술개발이필요하며, 조사료및사료관련기계는외국기술의도입 활용단계를벗어나지못하고있어우리사양환경에적합한기술개발이필요한단계이다 농업 R&D 융복합적용추진방향 인공지능기술과데이터 정보기술의창의적연결을통한실용적융합으로농산업의혁신적인발전을선도하는연구개발이이루어져야한다. 4차산업혁

94 4 차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 69 명의핵심기술인사물인터넷, 빅데이터, 클라우드컴퓨팅, 딥러닝, 인공지능등을활용하여로봇, 드론, 자율주행농기계, 지능형 S/W 등을최종수요자인농업인 농산업경영체에서이용할수있도록개발 보급해야한다. 4차산업혁명이농업에미치는영향을기술적측면에서분석하고, 이를통해파급력이크고기술적융합이쉬운농업현안및성장동력원을발굴하여농업의 R&D 융합모델을제시하여야한다. 농업의다양한분야에서지능정보기술의적용가능성을분석하고농업및전후방산업에미치는효과, 농촌및농업인의삶에미치는영향, 영농구조및일자리변화에미치는영향등을면밀히분석할필요가있다. 4차산업혁명기술의적용용이성및파급력등을고려하여, 한국농업의국가적이슈를선별 발굴하고선별한농업현안및성장동력원에대해 ICT, BT, RT 등의기반기술과 4차산업혁명기술등을적용하여모델화및시스템화하고, 이를정책개발이나 R&D 추진계획수립시반영하여야한다. 특히생산분야에서농업성장의기반을구축하고스마트생산 인공지능엔진 빅데이터 신 ( 新 ) 바이오등농업의여러분야에서 ICT 융합을통해새로운성장동력을발굴해나가야한다. < 그림 5-1> 농업의 R&D 융합모델개발과정 자료 : 농촌진흥청 (2017). 농업 R&D 와 4 차산업혁명기술의융합.

95 70 2. 분야별농업 R&D 융복합적용방안 2.1. 지능정보기반스마트농업생산시스템구축 데이터와인공지능기반고효율농작물재배시스템한국형스마트온실 1세대모델은비닐하우스적용된사례로 2015년개발되어영농의편의성이크게향상했다. 단동형 ( 기본형 ) 의경우, 원격제어 ( 환기 + 보온 ), 모니터링 ( 환경 + 영상감시 ) 기술이적용되었으며, 연동형 ( 기본형 + 옵션 ) 은기본형에관수, 난방, CO 2, 안전등의기술이적용되었다. < 그림 5-2> 데이터와인공지능기반고효율농작물재배시스템 영농반영 자료 : 농촌진흥청 (2017). 첨단기술융복합차세대스마트팜기술개발. 1세대모델에서나아가한국형스마트팜 2세대모델 ( 생산성향상 ) 의개발을위해서는인공지능과클라우드기반서비스환경을구축 활용할필요가있다.

96 4 차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 71 이를위하여인공지능기반재배환경관리의사결정지원시스템을개발하고생체계측및 AI 활용농작물생산환경자동관리시스템을구축이필요하다. 세부추진기술로는 1 농작물재배환경과생육정보의실시간계측 진단기술 ( 지상부 지하부환경계측, 작물생육 질병진단 ), 2 딥러닝기계학습및인공지능기반작물빅데이터분석 ( 데이터기반농가별맞춤형생육모델및환경제어시스템 ), 3 디지털의사결정지원및스마트농업클라우드서비스등이있다. Bio-IoT 융합유용곤충의자원화및생산고도화특수한사육환경을가진곤충 동물들의산업적활용이증가하면서곤충사양관리에 ICT 적용을확대되고있으며, 미래산업수요의블루오션분야로서기술적인선점이필요하다. 세계곤충산업의시장규모는 2023년 5억 2천만달러수준으로성장할전망 6 이다. 특수곤충 동물의사육환경을지능적으로모니터링하고곤충사육시뮬레이션을구현, 인공지능을활용하여맞춤형품종및사료를개발하는체계마련이중요하다. 또한, ICT 기술이접목된화분매개곤충의효율적인활용기술을개발하고, 곤충생체모방기술의산업적용다변화및곤충운동의메커니즘을모방한로봇을개발하여농업분야에의활용극대화를추진해야한다. 이를위하여추진되어야할기술은 1 IoT와 Micro-Robot 기반의지능형곤충환경관리시스템 ( 양봉, 식의약곤충사육환경모니터링, 천적제거, 번식관리 ) 2 인공사료개발및스마트사양관리시스템 ( 곤충별인공사료조제, 먹이자동공급, 곤충사육시뮬레이션 ) 3 곤충산업수요발굴및맞춤형품종개량, 기능성분추출 ( 채밀, 식용, 의약용, 애완, 치유, 화분매개, 사료용, 생체모방등 ) 등이있다. 지속가능한노지작물정밀농업구현을위한재배시스템및생산환경개선노지작물의경우, 노지환경에서발생할수있는작물-토양-기상의상호관계 6 세계농업제 207 호 ( ): 식용곤충산업의현황과전망

97 72 에대한실시간파악 ( 모니터링 ) 은매우중요하며, 인공지능기반농업정보 (Agro-information) 분석및작물예측모형을통한스마트팜기술등농업 ICT 기술의기반이되므로개발필요성이매우높다. 노지작물의제반환경을고려한센서기반의관수제어가필요하며, 시설내에서의제어가아닌노지의기상환경등을고려한제어방법이필요하다. 특히, 노지특성상구역별로필요관수량이달라지므로지형을고려한구역별관수량조절알고리즘이필요하다. 이를위하여추진되어야할기술은 1 ICT 기반환경정보이용관수시스템개발 ( 웹기반실시간기상자료모니터링체계구축, ICT 원격자동관수제어시스템개발등 ) 2 재배시스템구축및각종센서를통한실시간모니터링및원격지원등이다. ICT 활용동물복지형가축관리기술개발 < 그림 5-3> ICT 활용동물복지형가축관리기술개발 자료 : 농촌진흥청 (2017). 한국형스마트팜모델개발. 현재가축의동물복지상태를평가하는방법들은관리자또는평가자의육안판별또는평가지표를이용한수치화가대부분이다. 그러나관리자의육안판별만으로는가축의건강상문제점을신속히판단할수없다는문제가있다. 이를해결하기위해 ICT 기술을활용하여축종별동물복지실시간모니터링기술을개발하고이러한정보기반농장주의사결정지원 AI 시스템개발이필요

98 4 차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 73 하다. 세부추진기술은 1 ICT 장치를이용한동물복지수준의계량화및설정기준연구 2 실시간동물복지모니터링알고리즘개발, 3 AI 접목실시간축군의영상정보기반복지수준모니터링프로그램고도화, 4 농장주의사결정지원기술등이다 농업용인공지능엔진및애플리케이션 농업클라우드연계인공지능서비스플랫폼 (SaaS) 현재글로벌기업들은인공지능플랫폼확보를위해경쟁하고있는상황에서우리나라농업의경우 H/W, S/W, 개발환경등인공지능산업생태계조성이시급한실정이다. 선도농업인육성, 농산업일자리확보등을위해정부주도의농업용인공지능플랫폼 7 구축이필요한상황이며, 세부추진기술은 1 고성능클라우드컴퓨팅기반농업용인공지능개발환경구축, 2 딥러닝, 추론엔진등인공지능알고리즘라이브러리및도구화 ( 상용플랫폼의장점과서비스활용한하이브리드 AI 엔진개발 ), 3 음성기반농가용인공지능비서 MyFarmer 서비스모델등이다. 자율주행및무인작업이가능한농업기계플랫폼농촌의고령화로자율주행및무인농기계의수요가증가하는상황에서국내농작업환경의개선과농기계의글로벌경쟁력확보를위해서는자율주행기능을가진지능형농기계개발이필요하다. 미국과유럽의경우대형농기계의 70% 는 GPS 항법장치가부착된가이던스시스템을적용하고있다. 원격관제시스템구축및지능형제어기를활용하여인공지능자율주행과무인농작업이가능한농기계독자모델확보가가능하다. 이를위해 1 전통농 7 농업용인공지능플랫폼 : 자연어처리, 이미지인식, 학습및추론기능을통해농업의새로운제품이나서비스를개발하기위한도구의집합체임.

99 74 업기계의전자화기술 (ISO 국제규격적용농업기계 ECU 및액추에이터개발 ), 2 카메라, 레이더, IMU 등다양한항법정보를분석해경로설정과농작업제어를수행하는인공지능엔진, 3 무인농기계운용및원격관제시스템기술등이필요하다. < 그림 5-4> 자율주행및무인작업이가능한농업기계플랫폼 자료 : 농촌진흥청 4 차산업혁명대응단 (2017). 농업 R&D 와 4 차산업혁명기술의융합. 농가맞춤형의사결정기계학습시스템 ICT 융복합기술의보급확산으로스마트농업적용이확대되는추세에서농장의위치및시설구조등에따라다르게나타나는빅데이터를인공지능으로분석해농가맞춤형으로제공할필요가있다. 개별농가의영농여건에따라환경설정및생육 수확등빅데이터를인공지능으로분석하면농가에맞춤형으로제공할수있다. 이를위해 1 농가데이터구조화및실시간고용량복합데이터업데이트기술, 2 실시간병렬처리가능한농가분석용인공지능엔진 ( 빅데이터기반기계학습, 생육모델적용, 제어알고리즘 ), 3 클라우드기반농가별의사결정정보서비스 (SaaS) 플랫폼 ( 재배 사육환경설정, 생장예측, 수확 출하분석 ) 등의개발이필요하다.

100 4 차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 고품질농업데이터지속생산및자원화 규격설정및표준화를통한고품질데이터생산체계현재국내에는약 70여개의스마트농업기자재생산 설치업체들이각각다른데이터규격과형식으로농가에공급하고있어데이터의미해석의어려움및시스템간상호연계부족등의문제에직면해있다. 따라서 GS1 등국제표준코드적용으로스마트농업의글로벌화를선제적준비할필요가있다. 이를해결하기위해국제규격을적용한농산업데이터의수집관리체계확립과표준기반의데이터분석 활용인공지능플랫폼구축이필요하다. < 그림 5-5> 규격설정및표준화를통한고품질데이터생산체계 자료 : 농촌진흥청 4 차산업혁명대응단 (2017). 농업 R&D 와 4 차산업혁명기술의융합. 농업데이터실시간분석및서비스플랫폼농업분야에도스마트농업의확산으로대량의빅데이터가매순간수집 저장되고있으나, 빅데이터를통한농가의소득향상과경제적효과를증대하기위한데이터의활용체계는아직미진한상황이다. 이를해결하기위해서는농업용클라우드서비스기반구축을통한데이터관리와함께행안부, 과기정통부, 한국정보화진흥원등관련기관간의분야별협력체계구성이필요하다. 세

101 76 부추진기술로는 1 농업용클라우드서비스기반구축및운영 ( 농생명 R&D 데이터의수집, 저장, 공유클라우드운영 ), 2 시스템성능저하, 용량부족에따른플랫폼확장기술, 3 스마트농업생산성향상을위한인공지능기반모델적용등이있다. 데이터고품질화와자원화를위한유효성평가체계현재스마트농업보급활성화로인해토양 기상 유전체 농업경영체정보등대량의농업정보가수집 저장 활용되고있다. 수집된데이터의이상치및결측치가발생하는문제등을예방하기위해서는데이터의고품질화와자원화를위한데이터식별및가공기술의선제적개발이필요하다. 이상데이터분별기술 ( 다상결측자료패턴분석기술등 ), 데이터보정기술 ( 방사보정기술, 외란보정기술등 ) 등을활용하여이상데이터처리가가능한인공지능알고리즘개발이필요하다. < 표 5-1> 데이터기반에따른농업형태변화 구분경험기반전통농업데이터기반지능형농업 생산수확 / 저장가공 / 유통종합 주관적인품종선택 파종시기경험의존 농부경험에의존한비료 / 관수 인력의존농작업 징후확인후병해충관리 경험기반수확시기결정 노동력의존수확 육안의존품질판단 경험기반유통 / 판매 농부의경험과노하우에의존 비효율적인농작물관리 기후, 환경, 시장변화에수동적으로대응 목적지향형품종개발 / 선택 환경데이터기반파종시기결정 비료 / 관수정밀예측및제어 자동화 기계화농작업 병해충징후예찰동시관리 품질 / 유통정보기반수확결정 선별 / 포장작업의자동화 품질화기준품질규격화 실시간시장정보기반유통 / 판매 축적된데이터기반정밀예측 농작업정밀예찰, 효율적관리 기후, 환경, 시장변화에능동적으로대응 자료 : 농경과원예 (2017). 4 차산업혁명과 < 농업 4.0>. 세부추진기술로는 1 이상치및결측치탐색인공지능알고리즘개발 ( 이상치 : 설치오류, 센서이상등범위외데이터발생식별, 결측치 : 센서고장, 정

102 4 차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 77 전등으로데이터자체가수집되지않는경우 ), 2 이상치및결측치발생시조치및처리프로세스개발, 3 측정데이터통합 DB에결측치보정시스템개발활용방안등이있다 생명정보기반신 ( 新 ) 바이오농업 유전체정보기반정밀육종 (Genome to Breeding) 유전체정보기반정밀육종기술은농작물 가축의유전체생명정보를이용하여우수한품종을선발하는새로운육종기술로가축에서활용중이나농작물에서는아직시도단계이다. 현재는정밀육종기술을개발하기위한농작물의전장유전체정보, 핵심집단및관련오믹스생명정보가미비하고빅데이터의처리기술이필요한상황이다. 이를위해유전체생명정보분석, 핵심집단및유전분석집단, 품종을선발하기위한알고리즘개발등유전체생명정보기반정밀육종을통한품종개발시스템구축이필요하며, 세부추진기술로는 1 농생물자원및생명정보의포털오믹스플랫폼구축, 2 핵심집단과유전체선발모델을통한신품종개발정밀육종플랫폼구축등이있다. 바이오기술을이용한고부가기능성농생명소재선진국들은이미고부가기능성물질대량생산이상용화되고있으나, 우리나라는고부가바이오소재생산실용화단계이다. 우리나라도상용화단계로진입하기위한적극적인투자및추진체계마련이시급하다. 해외사례를살펴보면, 보습제프로판다이올생산 ( 듀퐁, 미국 ), 아미노산및비타민생산 (BASF, 미국 ) 등이있으며, 국내에는레틴올 (2015), 제로칼로리단맛사이코스 (2015), 식물성에스트로젠 (2016) 등이있다. 바이오기술을이용한농생명소재산업으로발전을위해시스템생물학분석

103 78 ( 유전체, 전사체, 단백체, 대사체등 ) 과고부가소재유전자모델링 ( 대사제어모델링등 ) 을통해기능성개체플랫폼화및대량생산체계구축이필요하며, 세부추진기술로는 1 고부가농생명체플랫폼생산시스템구축및활용기반마련, 2 생명정보활용맞춤형합성생물기술, 고부가기능성농생물체개발적용 ( 시스템생물학, 합성생물, 대사공학기술등의융복합 ), 3 분자농업을통한고부가기능성식품 산업 의료용소재개발등이있다. 작물표현체대량분석플랫폼현재독일, 영국, 호주등선진국에서는표현형이미지빅데이터를활용하여대량작물표현체플랫폼이상업화단계이며, 관련서비스를제공중이다. 우리나라도표현체빅데이터지능분석기술을개발하여유전자변이또는결실에따른식물체의변화를영상정보로획득, 이를통해유전자의역할및기능에대한이해증진체계마련이필요하다. 이를위하여작물생육정보, 생육환경정보, 유전체정보, 유전자 표현체상관정보등여러정보를빅데이터기술을활용하여작물표현체기술플랫폼을구축하고서비스를제공할필요가있으며, 세부추진기술로는 1 작물표현형분석기초기반기술력구축, 2 국가작물표현체자동대량분석기술플랫폼서비스등이있다. 3. 소결및시사점 4차산업혁명기술을스마트농업에융합적용함으로써우리나라농업현장의문제점해결및새로운성장산업으로발전할기회를제공해줄것이다. 이는한국농업이지닌소규모, 가족농위주의현실적인한계와문제점을해결하고, 글로벌시장의선제대응과전후방산업의동반성장을가능하게할것으로판단된다. 또한쌀문제, 구제역과조류인플루엔자, 축산분뇨와냄새처리문

104 4 차산업혁명기술을활용한농업 R&D 융복합적용방안 79 제, 농산물의수급불균형문제등농업관련현안도 4차산업혁명기술을활용하면해법을찾을수있을것이다. 농림축산업과인공지능기술의융합으로새로운성장역량확보와청년일자리창출등지속적인발전과안정된농업기반구축이가능할것이다. 인공지능은농업생산과판매, 창업등에새로운솔루션을제공해줄것이며, 특히, 농가나농업법인이 4차산업혁명기술을쉽게도입하기위해인허가문제, 작목선정문제, 기술문제, 자금지원문제등을원스톱으로해결할수있는 ( 가칭 )4차산업혁명런칭프로그램 의시스템화가필요하다. 농촌의고령화, 여성화등에대비하고, 농산업의첨단화를견인하기위해 4차산업혁명핵심기술을농업혁신의기회로활용해야할필요가있으며, 기술중심의 4차산업혁명대응을위해서는농식품산업에서의활용을위한중점분야모델개발등전략적 R&D 융복합추진이필요하다.

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106 제 6 장 4 차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 8 김연중 ( 한국농촌경제연구원 ) 1. 4 차산업혁명농업부문대응스마트팜모델 스마트팜은 4차산업혁명기술인사물인터넷, 빅데이터, 인공지능기술등이적용된자율주행농기계, 지능형로봇, 농장자율제어앱등을농가 ( 농업법인 ) 및농업관련종사자가이용하는농업형태이다. 스마트팜의실현은농업부문의난제인노동력부족, 생산성저하, 농가소득정체등을해결할수있는하나의수단이다. 그러나우리나라농업은아쉽게도 3차산업혁명단계에머물러있다. 3차산업혁명단계에서정형화된데이터는현장조사또는통계자료등을통해수집하고, 수집된데이터를모델화하여그정보를앱을통해농가에제공하고, 농가는정보를받아스스로수동컨트롤하는수준이다. 진정한의미의스마트팜이실현되기위해서는 4차산업혁명기술이생산 유통 소비부문과후방산업과도연계되어야한다. 더나아가경영성과관리가자동으로이루어져야한다. 8 본장은 4 차산업혁명에대응한스마트농업발전방안 ( 김연중외 2017) 의내용에기초하였음.

107 82 그러기위해서는사물인터넷과 SNS 등을통해수집된정형 비정형데이터를딥러닝, 머신러링, 인공지능, 시멘틱웹기술로분석하고, 분석된결과를클라우드시스템에탑재하고, 클라우드정보를자율주행농기계, 자동로봇, 무인드론등이이용할수있어야진정한의미의 4차산업혁명기술과스마트팜이접목된것이라볼수있다. 네덜란드의경우, 온실시공, 센서기술등이른바하드웨어부문은후발국가들과의큰차이가없는것으로생각하고, 빅데이터분석등소프트웨어개발에집중하고있다. 이로인해네덜란드는스마트팜분야에서다른국가보다앞서나갈수있었다고판단된다. < 그림 6-1> 4 차산업혁명기술스마트팜과연계 자료 : 김연중외 (2017). 우리나라는늦은감은있지만지금부터라도정형 비정형데이터축적에역량을모아야할것이다. 그러나정부는 4차산업혁명의기초라할수있는데이터축적시스템이아직구축되어있지않음에도, 선진국수준으로단기간에발전할것이라는기대감에빠져있기도하다. 따라서우리나라농업에 4차산업혁명기술이확대적용되기위해서는생산 유통 소비데이터가결합되고, 농업전후방산업부문도큰노력이필요한상황이다. 생산 유통 소비단계에서수집

108 4 차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 83 된데이터를인공지능, 딥러닝, 시멘틱웹기술로분석하여, 클라우드에탑재하고, 탑재된데이터가로봇, 드론, 자율주행농기계, 스마트앱등에연계하여야한다. 또한이와관련된법, 규제, 제도, 자금지원, R&D, 인력육성, 주체별역할강화등의기반조성이무엇보다중요하다. 2. 농업부문별현안 4 차산업혁명과연계방안 2.1. 시설원예분야 시설원예생산분야의현안은생산성증대, 생산비절감, 품질향상이다. 생산성증대를위해서는복합환경제어관리, 생육진단예측기술, 공간재배기술, 원격전문가지원등이필요하다. 복합환경제어항목은온도 습도, 탄산가스, 비료제어등이다. 이런데이터를사물인터넷으로수집하고, 수집된빅데이터를인공지능을통해분석하여재배환경과생육이자동으로제어될수있도록하는기술개발이이루어지면생산성향상에크게기여할것으로예상된다. 생산비절감을위해서는인건비절감과광열비절감이관건이다. 인건비를절감하기위한핵심기술은파종 수확자동화, 원격제어관리, 온 습도자동제어, 개폐자동제어, 양액자동제어, 원격제어관리, 수확작업의자동화등이다. 현재우리나라기술수준은사물인터넷으로수집된데이터를분석한후, 애플리케이션을통한원격창문개폐와양액제어정도이다. 그러나일부품목에서는노동력절감을위하여파종과수확에로봇을이용하기도한다. 광열비절감을위해서는에너지통합관리시스템을이용하여생육시기별온습도제어, 국소냉난방제어, 기상데이터와연계하여시설내온습도를최적으로관리하는기술이시도되고있다. 현재우리나라의기술수준은사물인터넷으로데이터를수집 분석하는정도로판단되며, 온습도및냉난방시설가동은아직자동화되지않았다.

109 84 < 표 6-1> 시설원예작물의현안해결을위한 4 차산업혁명기술과연계방안적용기술 현안 생산성증대 ( 단수증가 ) 생산비절감 품질향상 인건비절감 광열비절감 적용기술 복합환경제어관리 - 온도, 습도, 제습제어 - 관수, 시비제어 - 탄산가스시비 IoT 빅데이터 현재 4 차산업혁명핵심기술적용실태 데이터분석클라우드 공간재배기술 생육진단예측기술 원격전문가지원 원격제어관리 파종-수확자동화 온-습도자동제어 개폐자동제어 양액자동제어 원격제어관리 농작업데이터관리 에너지통합관리시스템 - 생육시기별온습도제어 - 국소냉방, 난방제어 기상데이터결합 정밀생육환경조절 생육진단과처방 병해충예찰 ( 화상 ) 수확후관리 ( 고품질, 안전성 ) 소비자니즈반영 전문컨설팅 인공지능 (AI) 로봇등 자료 : 김연중외 (2017). 품질향상을위해서는생육진단과처방, 병해충예찰및감시, 정밀생육환경조절, 신선도를위한수확후관리등이중요하다. 현재기술수준은사물인터넷을이용하여생육상황, 병해충자료를수집 분석하여정보를경영주에게제공하면경영주가애플리케이션을이용하거나수동으로조절하는단계이다. 향

110 4 차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 85 후사물인터넷을통해수집된데이터가인공지능등에의해분석된후자동으로조절할수있도록기술이개발 보급되어야한다. 우리나라시설원예분야에적용된 4차산업혁명의기술수준은아직초보단계이다. 공학및농학전문가들이공동으로수집된정형 비정형데이터를분석하고, 딥러닝등을통해농가의개입을최소화하는자동제어애플리케이션과로봇등의개발과보급이필요하다. < 그림 6-2> 시설원예작물의경영성과제고시스템 자료 : 김연중외 (2017). 시설원예분야의경영성과를높이기위해서는먼저사물인터넷기술을이용하여데이터를수집하고, 수집된정형 비정형데이터를결합하여빅데이터를딥러닝, 인공지능등을통해분석하고분석된결과를활용하여, 로봇 ( 파종-접목, 농약방제 ), 드론, 자율주행농기계등이자동으로제어될수있어야한다. 이것이실현될때, 비로소스마트팜이한차원높은단계로성장할수있으며, 농가경영성과제고와더불어, 현안인생산성증대, 생산비절감, 품질향상, 소득증가도가능해질수있을것이다.

111 유통 가공분야 농산물유통 가공분야의현안은수급안정, 유통효율화, 품질향상등을들수있다. 수급안정을위해서는수급예측및조절, 계약재배, 생산 유통 (ERP), 저장및가공, 축산물생산이력정보등이필요하다. 현재우리나라의수급안정분야 4차산업혁명기술은사물인터넷으로데이터를수집하여빅데이터를분석한결과를클라우드에업로드하는정도이다. 향후클라우드의분석된정보를활용하여자동으로수급예측이이루어져야한다. 유통효율화부분은물류시스템현대화와판매촉진이핵심이다. 물류시스템현대화는온라인경매플랫폼설치, 인터넷경매, 원격구매, 전자수발주시스템개발, 운반차량관리등이실현될때가능해질것으로예상된다. 현재우리나라 4차산업혁명기술수준은사물인터넷으로데이터수집및빅데이터분석정도이다. 향후분석된결과가유통주체들에게전달되어자동으로의사결정을할수있게되어야한다. 또하나의유통효율화현안인판매촉진은소비자의구매패턴분석, 스마트상점등의설치로인한인건비절감과소비자만족도제고이다. 현재유통분야는다른부문에비해자동화되어있다고판단되나향후온디멘딩, 블록체인등과같은 4차산업혁명기술이도입될필요가있다. < 그림 6-3> 유통분야경영성과제고시스템 자료 : 김연중외 (2017).

112 4 차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 87 마지막으로농산물의품질향상을위해서는저온저장시설현대화와등급판정등이중요한이슈이다. 현재우리나라관련기술적용은기초적인데이터수집 분석과저장량및저장상태를파악하는수준이다. 반면등급판정은자동판정기기가보급되어이용되어지고있는실정이다. 유통분야의경영성과제고를위해서는수급 물류 판매데이터의통합사물인터넷솔루션이필요하며, 데이터를이용한이미지경매, 소비패턴에맞는판매촉진, 판매처선택시스템, 수발주자동시스템등이개발 보급되어야한다 소비분야 4차산업혁명시대에생산, 유통, 소비의구분이모호해지기때문에소비분야의현안은비단소비단계에서만나타나는것이아니므로, 생산단계와유통단계에서사전에포착할필요가있다. 소비자가원하는것은품질좋고, 안전하며, 더저렴한농산물이며소비자의트랜드변화에맞춰생산, 유통 가공이사전에이루어져야한다. 고품질농산물확보를위해서는생산단계에서품목의선택, 환경제어, 품질모니터링, 예찰및방제, 시비및선별, 가축질병예방및관리등이이루어져야하고, 유통분야에서는등급판정, 수확후저장기술, 유통과정중품질유지, 소비자니즈가반영된상품을개발하기위한기술이개발되어야한다. 농산물안전성을위해서는생산단계의이력제, 원산지표시, 잔류농약검사, GAP 인증, HACCP, 유기및친환경생산, 동물복지등을위한기술이필요하다. 유통단계에서는성분및영양표시, 유통기한및보관방법등의기술개발이필요하다. 가격안정을위해생산단계에서는수급정보를사전에파악하고, 기상및재해로인한생산량변화에대한예측정보가필요하다. 유통단계에서가격안정을위해서는저장량정보, 수출입정보, 유통채널별시장정보, 국내외농산물이동추적등의정보가수집분석되어야한다.

113 88 또한소비트랜드가반영된제품도공급되어야한다. 특정소비층을위한제품, 예를들어병원식, 고령식, 유아식등과 1인가구증가에따른가정간편식등이개발되어야하며, 가상 ( 증강 ) 현실구매가가능한기술도보급될필요가있다. 이를위해데이터수집단계에서안전성관련이력정보를수집하고, 품질을높일수있는센서, 수요변화에대한정보등의데이터가필요하다. 이런데이터는사물인터넷기술을이용하여수집될수있으며, 수집된데이터를분석에는딥러닝, 인공지능기술이적용되어야한다. 분석된데이터를클라우드에탑재하고, 이데이터를이용하여온라인쇼핑, 모바일앱, 스마트폰으로구매할수있도록관련정보를제공하여소비자의구매만족도를높일수있는기술개발및보급이필요하다. < 그림 6-4> 소비자만족도제고시스템 현안 자료 : 김연중외 (2017).

114 4 차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 차산업혁명대응기술수준및적용가능기술 차산업혁명스마트팜기술수준 스마트팜관련기술수준은 1세대, 2세대, 3세대로구분할수있으며, 1세대는센서를통한환경변화모니터링과편리성증진, 기능제어등제어시스템으로구성된다. 한국의스마트팜기술수준은 1.5세대로서선진국의기술수준에는미치지못하고있다. 2세대기술은스마트팜최적화단계이다. 2세대는생육환경의최적화알고리즘적용하여생산성을높이고, 농작물의질병예방및생육진단서비스를제공하는단계로일본이여기에해당하며, 2.8세대인미국을추격하고있다. 3세대는시설내온 습도등을자율적으로조절할수있도록기술을개발하고, 맞춤형서비스및플랜트를수출하는단계로네덜란드가여기에해당하며, 가장높은기술수준에있다. < 그림 6-5> 국내스마트팜기술수준 자료 : 정재진 (2017).

115 차산업혁명적용가능기술 9 현재 4차산업혁명기술중우리나라농업부문에적용가능한기술은다음과같다. 사물인터넷기술은스마트팜원격제어, 동물체내에센서를삽입하여건강및사양관리, 농산물자동선별정보및입 출고관리, 수발주 배송등농식품유통이력관리, 기능성식품개발등에이용되고있다. < 표 6-2> 4 차산업혁명기술의농업부문적용가능기술 주요기술분야농업부문적용가능기술 사물인터넷 ( 인공지능 ) 로봇 ( 무인자동화 ) 드론 ( 무인기 ) 빅데이터 ( 클라우드 ) 나노 바이오 생산 유통식품 생산 생산관측질병 생산소비, 유통질병관측 생산 질병 소비 IoT 기반스마트팜을통한원격 자동농작물재배 딥러닝등인공지능기술탑재를통한최적재배 동물체내삽입형센서를활용한동물건강 질병관리 자동선별정보, 입 출고관리, 수발주, 배송등농식품유통이력관리 기능성식품개발, 안전관리및 IoT 기반기술활용한메뉴판활용 무인자동화기술을활용한물공장 자동육묘및파종로봇기술 무인주행기술을활용한노지작물방제및축사청소로봇 탐색기술을활용한무인수확기등작업기 이미지탐색기술을활용한생육정보자동취득 농작업보조로봇을활용한노동절감및작업패턴분석 드론 ( 무인기 ) 을활용한방제 원격탐사, 드론및빅데이터기술을활용한산지작황정보관측 드론을활용한작물 ( 산림 ) 질병등예측 탐지 스마트팜환경 생육정보활용최적재배환경컨설팅 빅데이터기반소비자농산물구매성향분석및직거래유통지원 질병방역대및차량이동등의빅데이터분석을활용한축산질병발생예측및분석, 방역관리 빅데이터정보를활용한영농정보종합지원, 스마트팜맵, 공간정보기반의빅데이터활용 분광스펙트럼을활용한이병종자및유전자변형농산물관리 DNA 등유전자분석기술을활용한축산질병탐색 나노및핵융합기술활용축사 산지유통시설의유해환경요소관리 유전자분석기법및패턴분석기술을활용한원산지식별 소비 3D 프린팅을통한소규모판매, 농산물포장재개발기타에너지 가축분뇨, 발전소폐열, 신재생에너지등을활용한에너지저장 (ESS) 및통합 (EMS) 관리기술자료 : 농림축산식품부 ( ). 내부자료. 9 농림축산식품부 내부자료.

116 4 차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 91 로봇부문에서는무인자동화기술을활용하고있는식물공장, 육묘및파종로봇등이있다. 드론분야에서는무인기를활용한방제와드론을활용한산지작황정보관측등에 4차산업혁명기술이이용되고있다. 클라우드기술은소비자의농산물구매패턴분석, 질병방역대및차량이동경로정보등의빅데이터분석을활용하면축산질병예측등에적용이가능하다. 나노및바이오부문은우수종자관리, 유전자분석기술을활용한축산질병탐색기술이개발되었고, 나노및핵융합기술활용축사 산지유통시설의유해환경요소관리, 유전자분석기법및패턴분석기술을활용한원산지식별기술도적용할수있다 차산업혁명대응핵심전략 4차산업혁명기술을이용하여농업분야가한단계도약하기위한목표를 농업을미래성장산업으로도약 으로설정하였다. 이에따른혁신전략으로스마트농업도입농가의기술활용기반구축전략, 4차산업혁명기술보급확대전략, 스마트농업의인프라구축과지속해서스마트농업을육성하기위한거버넌스체계구축등을전략으로설정하였다. 첫째, 스마트농업도입농가의기술활용기반구축이다. 스마트농업의기술보급확대를위해서는초기투자자본지원강화, 농가의수준에맞는맞춤형지원등이필요하며, 무엇보다도농가가스마트농업을도입하고자할때필요한서류, 인허가, 대출조건등많은행정절차와시간을함께처리할수있는원스톱지원시스템구축이중요하다. 또한처음스마트농업을도입하고자하는농가의불확실성을감소시키기위해선진농장견학과테스트베드실습을통해기술습득과동시에스마트농업의성과에대한확신을사전에갖게할필요가있다. 둘째, 스마트농업보급확대전략이다. 여기에서는스마트농업을실질적으

117 92 로가능하게하는인력육성, 민간투자활성화, 테스트베드설치운영등이필요하며, 스마트농업의수요자인농가가직접사용할수있는농업용애플리케이션개발보급이시급하다. 셋째, 기술개발및보급확대인프라구축이다. 현재스마트농업의확산에걸림돌이될수있는법과제도가정비되어야하며, 농가의정보를보호할수있는개인정보보호방안마련이절실하다. 또한빅데이터구축과지속적인스마트농업발전을위한중장기 R&D 로드맵도사전에마련되어야한다. < 그림 6-6> 농업부문스마트팜목표및전략 자료 : 김연중외 (2017). 마지막으로 4차산업혁명관련한각농업주체들의역할정립및컨트롤타워설치, 전 후방산업연계를위한거버넌스체계구축도절실히필요하다 농업현장지원기반구축전략 스마트농업의보급확대를위해서는초기시설투자비및운영비지원이매우중요하다. 이를위해서는크라우드펀딩과모태펀드등초기자금지원을통해민간투자가활성화될수있는제도마련이필요하다.

118 4 차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 93 또한농가수준에맞는맞춤형스마트농업컨설팅이이루어져야한다. 농가의시설형태, 경영주능력, 자본금, 작목 ( 축종 ) 등을고려하고, 온실형태 ( 단동, 연동 ), 시설형태 ( 비닐, 유리, 경질판 ), 작목 ( 시설원예, 축산, 노지, 과수 ), 규모 ( 대 중 소규모 ) 에따라필요기기와규모가각기다르기때문이다. 스마트농업원스톱지원프로그램시스템화는농가편의와매우관련이깊다. 스마트농업도입희망농가의자금문제, 기술문제, 작목선정문제및인허가에대한모든서류등을원스톱으로처리할수있는지원시스템구축이필요하다. 스마트농업의도입 확대를위해서는도입성과의확신에대한홍보가필요하다. 김연중등 (2016) 의기존연구결과에의하면 농가의스마트농업도입에따라생산성향상, 노동력절감, 품질향상등의성과가뚜렷한것으로나타났으나여전히대다수의농가는이에대한확신이적은 것으로나타났다. 이를극복하기위해서는스마트농업선도농가의경영성과홍보가필요하고, 테스트베드실습및선진지견학등을통해관련기술을사전에습득할수있는장치가마련되어야한다 스마트농업의보급활성화핵심전략 정부의스마트농업관련정책이성공하기위해서는무엇보다도지속적이고체계적인인력육성이중요하다. 현재시행되고있는스마트농업기술은농가스스로운영하기에는어려운수준이다. 따라서농가가기술을습득하고첨단기술을원활히감당할수있도록교육하고컨설팅할수있는현장전문인력이필요하기때문이다. 향후이분야의인력수요는많이증가할것으로예상된다. 또한농가도자기주도혁신과협력을내재화하고시장기반의의사결정을통해항상연구하고변화하는태도를가질필요가있다. 또한민간기업의인프라구축및자본도유치되어야한다. 스마트농업을설치 운영하기위해서는인터넷설치인프라와사물인터넷, 만물인터넷 (IoE)

119 94 분야에기술개발및투자가필요하며, 이러한기술을보유하고있는대기업들이통신과 ICT 기술을살려스마트농업을추진중이다. 일례로 SKT는농림축산식품부, 세종창조혁신센터와협업을통해세종창조마을을시범적으로운영중이며, KT는 2010년에농업과의료분야의 KT 스마트농업사업을추진하고있다. 결국, 우리농업에외부자본과기술이자연스럽게접목될수있는장이마련되도록유도할필요가있는것이다. 우리농업은 1960년대노동집약적농업에서 1980년대토지집약적농업으로변화하였으며, 2000년대는자본집약적농업, 2010년초에는자본과기술집약적농업으로전환되어왔다. 이제는자본, 기술과더불어 4차산업혁명에서추구하는새로운아이디어가융합된농산업이요구되는시대이다. 따라서아이디어와융복합은민간분야의인프라와자본투입이결합될때큰시너지효과를낼수있다. 또한 4차산업혁명기술의농업분야보급 확대를위해개발된기술을소개하고실증할수있는테스트베드가필요하다. 기술개발자의경우새로운장비를설치 실험하는데많은자금이소요되고, 개발된기술이수요자인농가가실현하기에는높은기술수준이요구된다. 테스트베드는이러한실험들이한장소에서이루어질수있는중요한장소이다. 마지막으로스마트농업기술의수요자인농가가손쉽고빠르게적응하기위해실질적이고손쉽게이용할수있는애플리케이션개발과보급이시급하다. 현재기초수준에머물러있는환경제어관리, 생육관리, 영농의사결정애플리케이션등을보다정밀하게개발보급해야한다 스마트농업의인프라구축핵심전략 스마트농업의안정적실현을위해서는무엇보다도법, 제도정비가우선적으로필요하다. 법적기반정비는플랫폼생태계및신기술발전에맞추어경쟁정책및인허가등을재정비해야한다. 경쟁정책은반드시중립성이보장

120 4 차산업혁명에대응한농업분야핵심전략 95 되어야하며불공정거래에대한감시도철저히할필요가있다. 특히 4차산업혁명기술발전에따라발생할수있는문제에대한책임소재와관련된제도의기반정비도장기적으로추진되어야한다. 4차산업혁명에서가장기초적인것은데이터이다. 데이터를제공하는사람이피해를당하지않도록개인정보보호망이필요하며, 기본적단계에서발생하는지적재산권의새로운체계도구축되어야한다. 빅데이터, 클라우드, 나아가인공지능에의해발생한산출물등향후발생할수있는다양한형태의결과에대한개념과개인보호제도정비가절실하다. 스마트농업이한걸음더도약하기위해서는데이터수집및관리가체계적으로이루어져야한다. 수집 분석 관리주체도분명하게정립되어야한다. 현재정책사업에서얻어진환경관리, 생육관리, 시설관리데이터가개별적으로관리되고있고, 수집된데이터를농가가분석할수있는능력에는한계가있다. 따라서정부정책사업에의해발생하는데이터를수집 분석 관리할수있는주체가필요하며, 수집된데이터를체계적으로관리 분석하여 4차산업혁명과연계할때우리나라농업발전의계기가될수있다. 마지막으로 4차산업혁명기술을농업과접목하기위해서는지속적인 R&D 투자, 중장기로드맵이작성되어야한다. 4차산업혁명의근본은데이터이며, 데이터의수집 분석, 빅데이터의딥러닝, 인공지능과연계하여농업에활용할수있는드론, 로봇등에연계되는중장기로드맵작성이필요하다 스마트농업확산을위한거버넌스체계핵심전략 스마트농업관련주체간협력할수있도록체계구축이중요하다. 기관별협력 부문에서는 기술교류및협력네트워크 구축과 민간투자유치활성화 가요구된다. 스마트농업특성상농림축산식품부뿐만아니라산업자원부, 환경부, 과학기술정보통신부등정부부처와농촌진흥청, 대학및출연연구기관등유관기관과의협력과지원이절실하다.

121 96 스마트농업의컨트롤타워및스마트농업워킹그룹을지속해서운영할필요가있다. 스마트농업의특성상정책, 경제, 경영, 재배 ( 사육 ) 기술, 농학및첨단기자재등다양한분야전문가의협업이필수적이다. 따라서이를통합관리하고기획할수있는본부 (HQ) 가설치되어야하며각분야전문가가참여하는위원회구성이필요하다. 스마트농업혁신네트워크시스템이필요하다. 농림축산식품부는정책수요개발과스마트농업의산업화방향을설정하고보급확산을위한정책을계획하고수립해야한다. 농촌진흥청은 ICT 기반원천기술개발과중장기기술개발로드맵을작성하여실천하도록하며, 이미보급된기술의현장애로사항을해결하는방안을모색하고, 현장수요를반영하여 ICT 관련테스트베드를설치 운영할필요가있다. ICT 수요자인농가, 법인은영농활동에필요한기술개발을요구하여야하며, 운영과정에서발생하는기술적결함, 운영상문제점을보고하여개선할수있도록해야한다. 대학및출연연구기관은중장기스마트농업보급확대시농가의경영성과분석과정부의재정지출효과분석, 스마트농업의외연적확대방안등을모색해야한다. 4차산업혁명기술의농업부문적용으로일자리감소, 고용불안정, 소득양극화, 개인정보, 저작권, 윤리문제등이발생할수있다. 이를사전에범국가적인차원에서대처할수있어야한다. 4차산업혁명기술로자동화되어일자리가감소할것으로보는견해가있으며, 반대로경제전체가성장하면고용증가, 소비자잉여가발생하여또다른수요창출등으로새로운영역의비즈니스가창출된다는의견도있다.

122 제 7 장 농생명자원의바이오소재화 박지연 ( 한국농촌경제연구원 ) 1. 농생명자원의바이오소재화필요성 4차산업혁명은 3차산업혁명인디지털혁명을기반으로디지털, 생물학, 물리학등의경계가없어지고융합되는기술혁명을의미한다. 4차산업혁명시대에는여러분야의기술이 융합 되어새로운기술혁신이일어날것으로기대되고있으며, 특히유전학, 합성생물학, 유전자편집등이포함된생명공학기술 (Bio-technology) 이 4차산업혁명을이끌어나갈대표적기술로부상하고, 사물인터넷, 빅데이터, 인공지능, 기술플랫폼등이바이오및의료산업과융합되면서패러다임의변화를가져올것으로전망된다 ( 정민 2017). 농업에서생산되는농생명자원은생물 화학 물리공정과같은바이오소재화를거쳐다양한산업에서사용되는바이오소재로전환된다. 바이오소재화를통해농업의새로운수요가발생하고기존식소재로사용되는농산물에비해높은부가가치를창출할수있다.

123 98 < 그림 7-1> 4 차산업혁명의주요기술 자료 : 정민 (2017). 4 차산업혁명과바이오. < 그림 7-2> 농생명자원기반바이오소재화의가치사슬 생명자원 전환공정 농생명유래바이오소재 응용산업 식물동물미생물곤충부산물 당전분셀룰로스리그닌단백질지질 생물공정화학공정물리공정 천연방부제천연항생제대체제기능성아미노산기능성효모천연장기능개선제식품첨가제바이오염료바이오향료바이오플라스틱바이오섬유바이오에너지바이오의약품 식품산업생활소재산업섬유산업포장재산업의약품산업인테리어소재산업바이오에너지산업 자료 : 한국농촌경제연구원 (2018). 농업전망 ( 원출처 : 농생명소재산업화기술개발사업 기획보고서요약본 (IPET 2011)). 이처럼바이오소재화는최근정체된우리농업의외연적확대및새로운성장을이끌동력이지만, 바이오산업내농업의역할은매우제한적이다. 따라서바이오소재화를통한바이오산업과농업간의유기적관계수립이시급하며이를위해농생명자원의바이오소재화와농업부문의바이오소재산업의체

124 농생명자원의바이오소재화 99 계적육성지원방안을검토 수립할필요가있다 ( 박지연 안현진 박영구 2017). 2. 농업부문바이오소재화현황 농생명자원기반바이오소재는식물, 동물, 미생물, 곤충등의농생명자원으로부터얻어지는천연또는바이오소재로대표적인바이오소재로는바이오섬유, 바이오플라스틱 ( 바이오폴리머 ), 바이오용매, 식품첨가제, 바이오화학소재, 바이오의약품, 바이오향료, 바이오염료, 바이오연료등이있다 ( 한국농촌경제연구원 2018). < 표 7-1> 소재분야별연구추진내용 구분주요내용소재 천연방부제 천연항생제대체재 천연 5 미 ( 味 ) 소재 기능성아미노산 기능성효소 유기합성방부제시장대체천연방부제소재개발 - 식품첨가및화장품첨가물용천연방부제개발 - 농작물보존및항균 항진균 항산화용천연방부제개발 무독성 ( 저독성 ) 의천연항생제대체재개발 - 미생물 ( 생균제 ) 항생제대체재 - 약용식물 ( 허브 ) 추출물항생제대체재 - 농산물가공부산물을이용한항생제대체재 천연기능성감미 조미료소재상용화기술개발 - 항당뇨비만충치감미료소재생산기술확보 - 천연고감미료 ( 혼합감미제 ) 확보 농축수산업및식품산업부산자원을원료로한유용아미노산과펩타이드개발 - 신부가가치의건강식품용, 화장품용, 사료용등의항균 / 항비만 / 항당뇨 / 항치매기능의펩타이드개발 고기능및신기능산업효소개발 - 가축사료용효소개발 - 식품첨가물효소개발 - 펄프, 세제, 섬유제조를위한효소개발 생활소재 동물건강소재 식품소재, 농산업소재 동물건강소재, 농산업소재, 생활소재, 식품소재 농산업소재, 생활소재, 동물건강소재

125 100 구분주요내용소재 천연장기능개선제 바이오향료 바이오색소 염료 도료 바이오플라스틱 바이오섬유 장정착능력이우수한고기능성프로 & 프리바이오틱스개발 - 고기능성프로 & 프리바이오틱스확보 - 전통발효식품유래프로프리바이오틱스확보 - 인체적합성이높은맞춤형프로 & 프리바이오틱스확보 - 유전체기반식이섬유및올리고당류개발 글로벌수준의바이오향료개발 - 식 음료및향장품용바이오향료개발 - 융복합용및의료용바이오향료개발 - 바이오공조향료및한방향료개발 친환경기능성색소 염료 도료기술개발 - 천연염료의고생산성을위한작물자원확보 - 천연염료의안정화및고수율추출법개발 - 천연염색법개발 ( 섬유용, 제지용, 목재용 ) 범용수지대체바이오플라스틱소재개발 - 생분해 (95% 이상 ) 및재생가능한바이오플라스틱개발 - 식품포장재용바이오플라스틱개발 식물생리활용융복합섬유소재와생화학적공정을통한생분해성그린섬유소재를개발 - 식물생리활성물질활용융복합섬유확보 - 조직재생용섬유확보 - 셀룰로스기반용융방사용그린섬유확보 - 동식물단백질 / 바이오매스기반의섬유확보 식품소재 생활소재, 식품소재 생활소재, 식품소재 농산업소재, 생활소재 생활소재, 농산업소재 ( 계속 ) 자료 : 한국농촌경제연구원 (2018). 농업전망 ( 원출처 : 농생명소재산업화기술개발사업예비타당성조사보고서 (STEPI 2011)). 바이오소재산업의규모는 2014년 7.4조원에서 2016년 9.6조원으로성장하고있으며 2020년에는 16.5조원으로연평균 14.2% 씩성장할것으로전망된다. 특히천연물의약품과같은의약소재산업과기능성화장품과같은향장산업의성장률은각각 20.0%, 18.3% 로다른바이오소재산업군보다더빠르게성장할것으로추정된다. 산업연관표상바이오관련산업들이중간수요로서농림수산품을사용한금액을살펴보면 1995년 3.2조원에서 2014년 9.6조원으로매년 6.0% 씩증가하였다. 산업별로살펴보면가장많은농림수산품을중간수요로사용한산업은식품으로 2014년기준 8.2조원으로나타났다. 이는전체농림수산품중간수요의 85% 에달하며그다음으로는화학, 의약품순으로나타났다. 농림수산품중간수요가가장빠르게증가하고있는산업은검정, 정보서비스및연구개발업

126 농생명자원의바이오소재화 101 으로 1995년이후연평균 22.4% 씩증가하였고, 식품, 화학순으로증가속도가빠른것으로조사되었다. 활용산업군 식품산업 < 표 7-2> 식의약분야바이오소재산업시장규모 ( 추정 ) 산업분야 시장규모 연평균성장률 (2014~2022) 건강기능성식품 % 천연조미료 % 단위 : 조원 농산업 바이오농약 비료 % 사료첨가제 % 의약소재산업 천연물의약품 % 향장산업 기능성화장품 % 합계 % 자료 : 한국농촌경제연구원 (2018). 농업전망 ( 원출처 : 식품의약품통계연보 ( 식약처 ), 바이오산업실태조사 ( 산업부 ), 보건산업진흥원자료재분류 ). < 표 7-3> 바이오산업관련산업연관표의산업분류 산업연관표 바이오산업 대분류 소분류 1 바이오의약 042 의약품 2 바이오화학 07 화학제품 (042 의약품제외 ) 3 바이오식품 018 조미료및유지, 019 기타식료품, 020 사료 4 바이오환경 5 바이오전자 12 전기및전자기기 6 바이오공정및기기 090 의료및측정기기 7 바이오에너지및자원산업 ( 기본부문 ) 012 종자및묘목, 025 농림어업서비스, 279 신재생에너지 8 바이오검정, 정보서비스및연구개발업 25 전문, 과학및기술서비스 자료 : 박지연 안현진 박영구 (2017). 농업부문바이오소재산업의현황과과제. 2014년기준식음료를제외한제조업부문의농림업원물중간수요는기타작물이 1.8조원으로가장큰것으로나타났으며, 임산물 1.2조원, 기타축산

127 102 물이 0.2조원순으로나타났다. 전통적으로생산액이큰곡물및식량작물이나채소및과실은식음료를제외한제조업분야에서의활용이낮은것으로생각된다. 기타작물의 65.4% 가화학제품에사용되고있으며임산물의 95.7% 가목재, 종이, 인쇄및복제업에사용되고있다. < 표 7-4> 바이오관련산업별농림수산품중간수요 단위 : 억원 연평균증가율 의약품 1,775 1,822 2,602 3,855 3, % 화학 3,881 4,847 5,855 14,589 9, % 식품 25,962 29,444 37,769 66,419 81, % 전자 공정및기기 에너지및자원 % 검정, 정보서비스및연구개발업 ,080 1, % 총 31,873 36,408 46,318 86,328 96, % 자료 : 박지연 안현진 박영구 (2017). 농업부문바이오소재산업의현황과과제. ( 원출처 : 산업연관표 ( 한국은행각연도 )). 산업통상자원부와한국바이오협회가매년실시하는국내바이오산업실태조사에의하면바이오소재가사용되는바이오산업은 2011년 6.4조원에서 2015 년 8.5조원으로매년 7.2% 씩생산액이빠르게성장하고있다. 분야별로살펴보면 2015년기준바이오의약산업의생산액은 3.4조원으로총바이오산업생산액의 40.5% 를차지하고있고, 그다음으로바이오식품산업의생산량이 3.2조원, 바이오화학산업이 0.6조원순으로생산액이높은것으로나타났다. 우리나라의바이오산업에서바이오의약과바이오식품이차지하는비중이 78.5% 로, 바이오산업이식의약중심으로성장하고있음을알수있다.

128 농생명자원의바이오소재화 103 < 표 7-5> 식음료제외제조업부문의품목별바이오소재중간수요 (2014 년 ) 곡물및식량작물 채소및과실 기타작물 단위 : 조원 낙농및육우기타축산임산물 섬유및가죽제품 , ,327 6 목재, 종이, 인쇄및복제업 ,901 석탄및석유제품 화학제품 , 비금속광물제품 차금속제품 금속제품 기계및장비 전기및전자기기 정밀기기 운송장비 기타 제조업합계 , ,117 12,433 자료 : 박지연 안현진 박영구 (2017). 농업부문바이오소재산업의현황과과제. ( 원출처 : 산업연관표 ( 한국은행 2016). < 표 7-6> 바이오산업분야별생산액 단위 : 억원, % 생산액 비중 연평균증가율 전체 63,963 75,108 84, 바이오의약산업 24,607 27,635 34, 바이오화학산업 4,305 5,622 5, 바이오식품산업 25,978 31,211 32, 바이오환경산업 1, 바이오전자산업 1,164 1,517 1, 바이오공정및기기산업 811 1,216 1, 바이오에너지및자원산업 4,387 6,659 6, 바이오검정, 정보서비스및연구개발산업 1,620 1,947 2, 주 : 생산액 = 국내판매 + 수출액자료 : 박지연 안현진 박영구 (2017). 농업부문바이오소재산업의현황과과제. ( 원출처 : 국내바이오산업실태조사결과보고서 ( 산업통상자원부 한국바이오협회각연도 )).

129 104 바이오산업에서사용되는천연및가공의바이오소재는 2016년기준 7,794 억원으로총바이오생산액의 8.7% 규모인것으로조사되었다. 가장많은바이오소재를사용하고있는바이오산업군은바이오식품이며전체바이오소재의 85.8% 인 6,684억원의바이오소재가사용되고있다. 그다음으로는바이오의약, 바이오화학순으로각각 501억원, 469억원규모의바이오소재를사용하는것으로조사되었다. 바이오소재의비중이가장큰분야도바이오식품으로총생산액의 19.6% 에이르는것으로나타났으며, 바이오환경 16.3%, 바이오화학 7.7% 순으로바이오소재의비중이높은것으로나타났다. 본조사결과에따르면바이오의약은산업규모는크지만바이오소재의사용비중이낮은것으로분석된다. < 표 7-7> 바이오산업및바이오소재시장규모 (2016년) 단위 : 억원, % 바이오산업 바이오소재 바이오소재비중 바이오의약 36, 바이오화학 6, 바이오식품 34,136 6, 바이오환경 바이오전자 1, 바이오공정및기기 1, 바이오에너지및자원 6, 바이오검정, 정보서비스및연구개발 2, 총 89,768 7, 자료 : 박지연 안현진 박영구 (2017). 농업부문바이오소재산업의현황과과제. 바이오소재화분야의기술수준이가장높은국가는미국이며, 동물자원신소재자원기술을제외한모든기술에서최고수준의기술력을소유하고있다. 우리나라는미국의 74.1% 수준으로약 5.6년의기술격차가있는것으로나타났다. 특히농생명신규자원활용기술력은최고기술국인미국과는 8.9년의격차가나며, 농생명신규자원과바이오매스활용기술은미국, 일본, 유럽과같은선두그룹뿐만아니라중국보다도기술력이낮은것으로분석된다.

130 농생명자원의바이오소재화 105 < 표 7-8> 국가별바이오소재관련기술수준 단위 : 연, % 최고기술국과의격차 한국 미국 일본 유럽 중국 주 : 1 농생명식의약소재부가가치제고기술 ; 2 농생명기능성소재부가가치제고기술 ; 3 BT 융합 산업화부가가치 제고기술 ; 4 농생명신규자원활용기술 ; 5 동물자원신소재자원기술 ; 6 바이오매스활용기술. 자료 : 박지연 안현진 박영구 (2017). 농업부문바이오소재산업의현황과과제. ( 원출처 : 농생명산업기술개발사업기술현 황조사 ( 농림수산식품기술기획평가원 2016). < 농생명자원의바이오소재화우수사례 > 10 농진청의누에를활용한의료용생체소재농촌진흥청은차세대바이오그린21 사업을통해누에를활용한 3D 프린팅의료용생체소재를개발하였으며, 이로인하여수술유착방지제, 치과용차폐막등 300억원이상의수입대체효과와전문의료용소재를생산하는잠사농가육성으로양잠산업의기반강화가예상된다. 최근 3D 프린팅기술의의료용소재개발기술이고부가가치산업으로주목받고있으며, 2013년기준 3D 소재의료용생체합성재료의세계시장규모는 1조달러에달한다. 따라서 BT 융복합기술을응용한실크의고부가가치화로양잠산업의신성장동력을확보하기위하여농진청은누에실크소재를활용한 3D 프린팅기술및다양한의료용소재개발을추진하여왔다. 의료용소재생산을위하여누에고치에서생산되는실크피브로인을이용하여의료용 3D 프린팅을위한원료제조기술의원천기술을확보하고 3D 프린팅소재로실크를활용하여국제경쟁력확보가가능한다양한생체의료소재 ( 수술유착방지제, 치과용차폐막, 외과수술용골고정판 ) 제작및실용화에적용할수있다.

131 106 전남장흥의멀꿀기반류머티즘관절염치료제전남천연자원연구센터가멀꿀을소재화한관절염신약물질기술개발에성공하여, 제약회사인영진약품에기술을이전하였다. 또한장흥군은영진약품, 전남천연자원연구센터와멀꿀나무지역특화를위한업무협약 (MOU) 을체결하고멀꿀나무의보급, 재배관리및수매, 천연물의약품원료의안정적수급, 지역농가의안정적재배등에관하여협력하기로함에따라 ( 매일일보 ) 기업은우수한품질의원료를안정적으로수급이가능해지고농업인또한안정적인농가소득확보가예상된다. 지자체의지원아래, 기술이전조건으로장흥에제약공장을설립하고신약생산에필요한멀꿀은장흥산멀꿀을사용하기로하였는데, 영진약품과재배계약을한정남진멀꿀영농조합은약 6ha에서멀꿀나무를재배하고있으며조합소속의 15개농가가가구당약 2천만원의연소득올리고있는것으로나타났다 ( 한국농어민신문 ). 3. 국내바이오소재관련정책 바이오및바이오소재관련정책은현재다양한부처에서추진하고있다. 과학기술정보통신부는핵심원천기술확보, 교육부는바이오관련전문인력육성, 산업통상자원부는바이오산업의산업생태계구축, 보건복지부는바이오의료산업육성등을지원하는정책을추진중이다. 농림축산식품부는생명자원을활용한기술개발및실용화와농식품분야생명공학기술개발및융복합산업육성을지원하고있으며, 주요관련사업으로 10 한국농촌경제연구원 (2018) 의 농업전망 2018 에서인용함.

132 농생명자원의바이오소재화 107 는 < 생명산업기술개발사업 >, < 고부가가치식품기술개발사업 > 등을운영하고있다 ( 한국농촌경제연구원 2018). < 표 7-9> 부처별바이오및바이오소재관련정책 부처명 과학기술정보통신부 교육부 농림축산식품부 산업통상자원부 보건복지부 환경부 해양수산부 다부처사업 지원분야 5 대분야 * 핵심원천기술확보 * 신약개발, 줄기세포, 뇌연구, 유전체, 차세대의료기반조성바이오헬스의미래신성장동력화및건강이슈대응강화 주요대형사업 : 중견연구자지원사업, 바이오의료기술개발사업 기초연구분야의저번확대및우수연구인력의양성 주요대형사업 : 이공학개인연구기초지원사업, BK 플러스 21 사업 생명자원을활용한기술개발및실용화농식품분야생명공학기술개발및융합을통합산업육성 주요대형사업 : 생명산업기술개발사업, 고부가가치식품기술개발 헬스케어분야산업화집중지원, 산업생태계구축주력 * 중점지원분야 : 바이오의약, 바이오화학, 융합바이오 주요대형사업 : 바이오의료기기산업핵심기술개발사업, 신재생에너지핵심기술개발사업 보건산업을미래성장산업으로육성, 글로벌헬스케어시장선점, 질병극복 R&D( 감염병, 만성질환, 맞춤예방의학 ) 주요대형사업 : 보건의료기술연구개발사업 ( 질환극복, 첨단의료 ), 한의약선도기술개발사업 환경생명공학분야로청정바이오소재개발생물을이용한폐기물저감및오염물질정화기술연구폐자원및바이오매스의에너지화기술연구 주요대형사업 : 차세대에코이노베이션사업, 생활공감환경보건기술개발사업 해양수산생명자원확보및자원을활용한신소재, 바이오에너지등원천기술및산업화기술개발 주요대형사업 : 해양수산생명공학기술개발사업, 수산실용화기술개발 비고 ( 관련전문기관 ) 한국연구재단 농림식품기술기획평가원 한국산업기술평가관리원 한국보건산업진흥원 한국환경산업기술원 한국해양과학기술진흥원 범부처신약개발사업 ( 미래창조과학부, 산업통상자원부, 보건복지부 ) 골든씨드프로젝트 ( 농림축산식품부, 해양수산부, 농촌진흥청, 산림청 ) 포스트게놈다부처유전체사업 ( 보건복지부, 미래창조과학부, 농림축산식품부 농진청, 산림청, 산업통상자원부, 해양수산부 ) 자료 : 한국농촌경제연구원 (2018). 농업전망 ( 원출처 : 2016 한국바이오의소개와현황, 생명공학정책연구센터 (2016)).

133 정책제언 4.1. 농생명소재의바이오소재화를위한 R&D 인프라구축 바이오분야의경우다른분야보다민간의 R&D 투자비중이높고, 민간투자비중이지속해서증가하고있는만큼민간의투자를계속확대 유지할수있는인프라구축및지원이필요하다 ( 박지연외 2017). 바이오소재 R&D에서가장기본적으로필요한것은소재화의재료인농생명자원들의기초자료들과 R&D에사용할원물의확보이다. 하지만현재농생명자원의 DB가부처별로부분적으로제공되고있으며, 심지어공공 DB들에서제공되는정보가일치하지않는등신뢰도의문제가발생하고있다. < 표 7-10> 부처별농생명유전자원관리체계 구분 근거법령 자원관리시스템구축 농림축산식품부 - 농수산생명자원의보존 관리및이용에관한법률 생명자원정보서비스 (BRIS) 과학기술정보통신부 환경부 - 생명공학육성법 - 생명연구자원확보 관리활용에관한법률 - 생물다양성보전및이용에관한법률 국가생명연구자원정보센터 (KOBIS) 국가생물자원종합시스템 (KBR) 자료 : 한국농촌경제연구원 (2018). 농업전망 ( 원출처 : 농생명소재산업화기술개발사업 기획연구보고서, 농림축산식품부 (2017)). 또한현재일부제공되고있는농생명자원의특성평가에서외형평가수준의기초평가 11 는 60% 정도제공되고있지만, 바이오소재화 R&D를수행하고자하는민간기업이실질적으로필요로하는정밀평가 12 는 15% 에머무르는수준으로기업의농생명자원의활용이저하되고있다 ( 박지연외 2017). 2011년부터생명자원정보서비스 (BRIS) 에서식물, 동물, 미생물, 곤충등을포함한생명자 11 시험포장에서눈으로구분되는형태적특성에대한평가. 12 농생명자원의생리 생태적특성, 내병충성, 기능성등에대한평가.

134 농생명자원의바이오소재화 109 원의정보를제공하고있지만, 기초 정밀평가된자원의공개율이 0.1%(2016) 수준으로제공되는정보의수준이단순자원목록에그치고있어산업계의활용도가낮다 ( 박지연외 2017). 따라서지속해서농생명자원을수집및보존하고있는농진청과산림청을중심으로기존에산발적으로제공되던농생명자원관련 DB를통합하고, 바이오소재화의원료가되는농생명자원의발굴, 수집, 보존을계속확대하고, 기초 정밀평가를강화하여특성평가정보와농생원자원의소재화원료로서필요한정보를함께제공하는 DB를구축하여국내농생명자원이국내외에서바이오소재화에적극적으로활용될수있도록지원하여야한다 ( 박지연외 2017). 생명연구자원의확보 관리및활용에관한법률 제6조에의하여과학기술정보통신부가생명연구자원의확보 관리및활용체계조성, 생명연구자원의통합정보시스템구축및통계유지, 생명연구자원의관리및활용을위한정보통신기술의확보를지원하고있다 ( 박지연외 2017). 또한범정부대책과다부처사업이너무많아실효적인자원관리가이루어지지못하고있고, 한국식물추출물은행 ( 생명공학연구원 ) 에서일부국내생물소재와해외생물소재에대해메탄올추출물은행사업을하고있으나제한적인것으로나타났다 ( 박지연외 2017). 따라서과학기술정보통신부와의협의를거쳐농식품부가이미식물자원을가장많이보유하고있는농진청을중심으로이미수집된농생명자원을소재화 R&D에활용할수있는상태로제공해줄수있는농생명연구자원은행사업을한다면산업계의농생명연구자원수요에대응하고민간부문의국내농생명자원의소재화연구에큰도움이될것으로판단된다 ( 박지연외 2017) 바이오산업으로의안정적원물수급 농업부문의바이오소재 R&D의최종적목표가농산물의바이오소재화를통한새로운농가소득원창출이지만, 실제바이오소재생산을국산원물구매로이어주는선순환구조를만들기위한정책적지원은미비한상황이다 ( 박지

135 110 연외 2017). 산업계의특정한기능성을함유한특이작물에대한수요가많아지면서공급처발굴, 재배기술확보, 종자품종증명, 농업인교육등에대한필요가커지고있으며, 농업과바이오소재산업을연계해줄수있는주체를통해농가와바이오소재기업이신뢰를구축할수있는모델을개발해야하는필요성이대두되고있다 ( 박지연외 2017). 이와같은역할을효과적으로수행할수있는주체중하나가지자체및지자체산하농업관련기관들이다. 지자체나지자체산하의농업관련기관이농가의원료생산을지원하거나, 농가로부터농산물을수매하여전처리를거쳐기업에판매하는것과같이농가와기업을이어주는역할을적극적으로수행한다면농가의농업소득증가와기업의안정적원료공급에도움이될것으로보인다 ( 박지연 안현진 박영구 2017) 바이오소재발굴과표준화 현재까지국내산원료개발의품목이제한적이기때문에경쟁력있는원료의개발도지속하여국내산건강기능식품의기능성원료개발을확대해야한다 ( 한국농촌경제연구원 2018). 또한시장성이높은스타소재를위해서는종자 종묘생산및보급일관화시스템체계를구축하고채종포운영개소수를확대하여표준화된품종을공급할필요가있으며소면적의품종미개발작목은표준품종을육성해야하는데이를위해서는자원수집 집단양성 개체선발 순계분리 생산력검정을거쳐표준품종출원의과정을거쳐야한다 ( 한국농촌경제연구원 2018). 또한소비자신뢰확대를위한안정생산기술을개발하고, 그에대한과학적표준화를정립하고, 효능을입증하기위하여글로벌 GAP 인증기준설정을위한위해요소관리기술의개발등유기농재배기술을개발하여원물의안전성을향상시키고표준화된재배법을개발하여거점농가 (Leading Farm) 육성을통해지속적으로개량하며, 거점농가를통해표준재배법의자발적인확산을유도하여야한다 ( 한국농촌경제연구원 2018).

136 농생명자원의바이오소재화 바이오소재화관련농업부문규제개선 마지막으로바이오산업은사람과윤리, 환경등과매우밀접한관련이있으며, 이는때에따라바이오산업의성장과생명윤리, 환경보호등의가치들이상충하기도한다 ( 박지연외 2017). 특히농생명소재의경우, 유전자조작등의민감한문제도해결해야할분야이며, 농업생명자원법 은농생명자원의보존및관리위주로되어있어산업적이용활성화에대한근거규정이부족한실정이며, 향후농생명소재의산업적이용활성화에대한근거규정부족으로개정이필요한상황이다 ( 박지연외 2017). 농업인-국민-바이오산업체의의견을수렴한바이오소재산업의성장을저해하는불합리한규제를개선하여야한다.

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138 제 8 장 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 최희철 이동현 이준엽 우샘이 권경석 ( 국립축산과학원 ) 1. 4 차산업혁명과축산 2016년초, 세간의이목을집중시켰던이세돌과알파고의구글딥마인드챌린지매치이후방송, 언론매체등에서는인공지능, 빅데이터, 로봇, ICT, 사물인터넷등으로대표되는 4차산업혁명관련키워드들을쏟아내고있다. 4차산업혁명은세계경제포럼회장인클라우스슈밥 (Klaus Schwab) 이제창한개념으로, 이세돌과알파고의대결이열린같은해, 다보스포럼에서 4차산업혁명의이해 (Mastering the Fourth Industrial Revolution) 에대한논의와함께처음등장하였다. 18세기중엽, 증기기관의등장은 1차산업혁명을, 19세기후반, 전기를이용한대량생산시스템의구축은 2차산업혁명을유발하였다. 정보통신기술의발달은앨빈토플러 (Alvin Toffler) 가 제3의물결 로표현한 3차산업혁명을이끌었으며, 초지능, 초연결, 초자율기술에기반, 사물인터넷, 모바일, 클라우드, 빅데이터, 인공지능등의각종기반기술의융복합을토대로새로운지능정보

139 114 및가치를창출하고경제, 사회, 생활전반에걸쳐근본적변화와혁신을초래하는것이바로 4차산업혁명이라정의하고있다. 이러한 4차산업혁명으로인한바람은사회전반에걸쳐그어느때보다빠르고혁신적인변화를이끌고있다. 축산분야역시예외는아니다. 돼지, 가금, 한우, 젖소등을사육하는많은농가가스마트팜 (smart farm) 도입에동참하고있다. 스마트팜이란정보통신기술즉, ICT(Information and Communication Technology) 기술및자동화된설비를이용하여원격으로가축의성장및생육환경을진단하고적정수준으로유지및관리를하는등생산의전주기적과정에대하여지능적시스템화를목표로하는시설을의미한다. 다시말하면, 생육, 환경, 경영정보등정확한데이터를기반으로언제, 어디서나가축의생육환경을점검하고적정수준으로유지및관리함으로써노동력절감, 생산성향상및품질제고등을목표로운영되는축사를의미한다. 축산을포함한농업분야에있어, 스마트팜의등장은농촌인구의고령화로인한노동력부족문제를극복하고, 자유무역협정 (FTA) 에따른수입농산물과의경쟁력확보, 농업생산물의고부가가치화등농업의패러다임을전환할수있는일종의원동력으로작용하고있다. 축산분야의경우, 적용기술수준에따라크게편이성증진모델 ( 기본형 ), 생체정보적용모델 ( 고급형 ), 에너지통합관리및수출형모델 ( 첨단형 ) 로구분할수있으며, 관련기술및장치의눈부시게빠른개발속도에발맞추어스마트팜연구개발역시빠른진척을보인다. 2. 한우농장의 ICT 장치개발및적용동향 한우스마트팜농가의아침은축사를직접돌아보는것이아니라컴퓨터앞에앉아모니터를확인하는것으로시작한다. 소들의음수량, 사료섭취량을체크하여전날이상이발생한개체가없었는지확인하고나서야하루의일과를시작한다. 대규모농장에서도한달에한번실시하기힘든소들의체중측정

140 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 115 을하루에도세번씩할수있다. 또한사료빈내부에사료잔량이부족할경우, 자동으로사료회사담당자와농장주에게문자메시지가전송되는알림기능을탑재한똑똑한사료빈관리기가있다. 어미젖에이상이있어설사가끊이지않던송아지들도로봇포유기가설치된송아지축사에서충분한영양을공급받으며깔끔한환경에서치료를받는다. 고화질 PTZ 카메라 ( 상 하 좌 우줌이가능한움직이는카메라 ) 는원하는위치를녹화할수도있고줌기능을이용하여개체의건강상태를언제, 어디서나확인할수있다. 휴대폰으로농장내 외부온 습도를확인하고송풍팬을제어하는것이그리신기한일도아니다. 위에언급된모든것들이농장주손안의스마트폰을통해실현되는스마트한한우농가는, 농촌진흥청에서 ICT 융복합축산스마트팜모델개발 (2016~2018) 을위해구축한전북임실군에있는한우스마트팜모델농장의현재모습이다. < 그림 8-1> 한우스마트팜 자료 : 허덕 (2018a) 한우스마트팜모델 세대 ( 편이성증진모델 ) 한우농가의연간노동시간은 969시간 ( 비육우 50두기준 ) 으로벼농사단작보다 9배이상의노동시간이소요된다 (109시간/ha). 소득의경우, ha당 56.4천원

141 116 인벼농사단작보다, 비육우 (50두기준 ) 소득은 15.9천원에불과한실정이다 ( 통계청 2014). 벼농사는 1990년대후반부터기계화 자동화를이루기시작하여현재노동시간이대폭단축된데비해축산소규모농가는사료빈에연결되는자동사료급이라인마저갖추지못한농가가대부분이다. 이에노동시간단축및작업편이성향상을위한노력이우선시되어야한다. 1세대편이성증진을위한한우스마트팜은, 온 습도, 풍향, 풍속등과같은환경정보를실시간으로모니터링하고, 사료급이, 음수관리, 선별, 출하등사양관리전반에걸쳐 ICT 장치를갖추어섭취량이나체중등을자동으로계측하고개체별적정관리를통해노동력을절감및사료의허실방지를통한생산비절감과더불어, 궁극적으로축산농가삶의질을향상시키기위한형태를띄고있다. < 그림 8-2> 한우스마트팜세대별구분 자료 : 권경석 (2017).

142 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 세대 ( 생체정보적용모델 ) 현재활발히연구중인단계로, 1세대모델을기반으로가축생체정보와인공지능기술을활용하는모델을일컫는다. RGB, 열화상, Depth 카메라등을이용한영상정보및 3축가속도, 온도, Vocal 센서등과같은소형센서를이용하여가축의체온, 행동, 음성등의데이터를수집하고분석하는데활용될수있다. 이러한 2세대모델을통해획득되는생체정보와, 1세대 ICT 장치들로부터수집되는환경정보, 사양관리정보등을활용하여, 가축의발정탐지, 최적성장모델도출, 질병조기탐색등을실시할수있으며, 이를통해가축의생산성을극대화해농가의경제성을제고할수있다. 그뿐아니라 ICT 장치들로부터획득되는영상정보, 센서계측정보, 인공지능기술등을활용하여농장주의오랜경험을통해얻을수있는노하우 (know-how) 를뒷받침하고대안책으로활용이가능하다 세대 ( 로봇기술활용, 무인화축사 ) 미래형축사의단계로, 1세대, 2세대모델을통해 농가단위빅데이터 를구축할수있는단계에이르게되면인공지능시스템에의해농장이관리되는 무인화축사 의단계에이르게될것이다. 농장주는사료급이, 발정관찰, 축사청소등과같은일상적인일에서해방되고수의, 정비, 경영등과같은일에더집중하게될것이다. ICT 장치나인공지능으로대신할수없는일에대해서는로봇기술이활용된 작업보조형로봇 의개발이이루어질것으로예상된다. 현재급격한발전을이루고있는로봇팔, 휴머노이드, 자율주행기술등이축산업에접목되어농장주의작업을쉽게하거나, 대신수행해줄것으로기대된다. 위와같이무인화기술, 로봇기술이접목된미래형축사의형태를 3세대 ( 로봇기술활용 ) 스마트팜이라고한다.

143 118 1 세대 < 표 8-1> 한우스마트팜세대별 ICT 장치목록 환경관리 CCTV, 송풍팬제어장치, 온 습도센서, 누전감지센서 사양관리 자동사료급여기, 자동포유기, 음수량측정기, 사료빈무게측정장치, 체중자동측정장치 2세대 생체정보수집장치 ( 체온, 행동, 음성등 ), 영상분석시스템, 인공지능사양관리 3세대 고도열관리시스템 작업보조형로봇 자료 : 권경석 (2017) 한우농장의주요 ICT 장치 환경관리장치 환경관리장치는 CCTV 영상정보, 각종환경계측센서등을이용하여한우사의환경을모니터링하고제어가가능한환경관리 ICT 장비를갖추어한우사육의최적환경을달성하는데목표가있다. 또한, 낙뢰, 누전등과같은사고에대비하여축사안전과관련된장치가설치된다 사양관리장치 사양관리장치는전자저울 ( 로드셀 ) 을이용하여사료빈내잔량을표시해주는사료빈관리기, 로봇포유기 ( 송아지 ), 사료자동급이기 ( 비육우, 번식우 ), TMR 급이기, 물섭취량조사장치등을통해각정보를통합제어시스템을거쳐실시간으로모니터링할수있도록해준다. 그뿐아니라가축의월령, 성별, 번식관리 ( 수정, 임신등 ) 관련내용을기록할수있다 생체정보수집장치 유럽의경우, 가축의생체정보 ( 체온, 행동, 음성등 ) 를수집 분석하여농장주

144 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 119 의사양관리수단으로활용하는사례가많다. 우리나라에서도일부선도농가에서가축생체정보수집장치를이용하고있는데, 형태별로부착형 ( 이표, 발목, 꼬리, 목걸이 ) 과삽입형 ( 반추위, 질내 ) 으로나뉜다. 한우에게착용시키기쉽고탈락의위험이적은 목걸이 형이부착형생체정보수집장치중가장수요가많다. 삽입형으로는반추위내삽입형이주로이용되고있는데, 다른형태의장치들에비해체온측정이쉽고탈락의위험이적은특징을가지고있다. < 그림 8-3> 한우스마트팜사양관리장치 < 사료빈관리기 > < 로봇포유기 > < 사료자동급이기 > <TMR 급이기 > < 음수량측정기 > < 통합제어시스템 > 자료 : 최희철 (2016). < 그림 8-4> 한우스마트팜생체정보수집장치 < 목걸이형 > < 반추위내삽입형 > 자료 : 최희철 (2016).

145 젖소농장의 ICT 장치개발및적용동향 낙농스마트팜은환경관리장치, 착유관리장치, 사양관리장치, 건강관리장치등을이용하여농장주가시공간의제약없이개체별로젖소를관리하여관리자의삶의질및젖소의복지수준향상을목적으로한다. 젖소농장의경우다음과같은특징들을고려해야한다. 우선, 여름철고온에취약한젖소의특성상우사내온 습도및송풍팬관리가중요하며, 착유된우유의품질관리및착유성적에대한세밀한관리가필요하다. 젖소농장의생산성은번식관리와직결되므로가축생체정보에대한실시간모니터링역시매우중요하다. 젖소농장에설치되는 ICT 장치는각농가현황을고려하여선택적으로적용하여야하며, 특히농가의문제점해결혹은농가의생산성을높이기위한목적에맞는적절한 ICT 장치의설치및활용이요구된다 낙농스마트팜모델 낙농스마트팜은앞선한우스마트팜과마찬가지로적용기술수준에따라크게 1세대편이성증진모델, 2세대생체정보적용모델, 3세대에너지통합관리및수출형모델 ( 혹은로봇기술활용및무인화축사 ) 로구분될수있다. 1세대모델의경우각종환경계측센서, CCTV 등과같은영상장치, 제어장치등을이용하여축사환경을원격으로모니터링할수있으며, 화재, 정전등에대비하여환경관리 ICT 장치, 사육단계별로적정영양소를공급할수있는사료빈관리기, 음수관리기, 자동사료급이기등과같은사양관리 ICT 장치등이구축된상태를의미한다. 2세대모델은 1세대모델에서수집한환경및사양관리모니터링자료를전제로, 각종생체정보측정장치, 열화상장치, Vison 및 Vocal 센서등을통해젖소의반추, 맥박, 체온, 운동량등과같은빅데이터를수집하고인공지능기

146 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 121 술을활용하여가축의질병조기진단, 발정이나이상징후탐지에서나아가최적성장모델을구축한형태를의미한다. 3세대모델은최적환기모델및지열, 열교환기등과같은신재생에너지시스템등을이용하여축사에너지를효율적으로관리하여가축에게쾌적한환경을제공하고, 기후변화, 화석연료고갈에대비하는고도의열환경통합관리기술이접목된형태를의미한다. 또한, 로봇기술을적용하여작업편이성향상및노동력부하를감소하고더나아가무인축사시스템의실현을통한생산성극대화, 첨단화된축사를일컫는다. < 그림 8-5> 낙농스마트팜개념도 자료 : 허덕 (2018b) 젖소농장의주요 ICT 장치 환경모니터링, 안전관리센서를비롯하여자동포유기, 자동급이기, 음수

147 122 관리기, 사료빈관리기등과같은다양한사양관리장치등이함께설치된다. 일종의통합관리장치를이용하여우사내 외부에서모니터링시특정변수가정상범위를벗어날경우, 경보를발령하고이를통해이상발생시조기에적절한조처를할수있도록각장치가구성된다. 또한, 각종사물인터넷기능이탑재된계측센서, 제어장치등을이용하여데이터기반의최적사양관리를함으로써생산성을극대화시킨다. 젖소농장의 ICT 장치설치는우사내부, 외부를구분하여설치하며, 우사외부의경우농장인근기상환경을측정할수있는기상측정장치와 CCTV, 무인차단방역기등이설치된다. < 그림 8-6> 젖소농장의 ICT 장치통합관리모식도 자료 : 허덕 (2018b) 환경관리장치 환경관리장치는낙농스마트팜내 외부의사육환경을측정하기위하여기

148 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 123 본적으로온도및습도센서를설치하여실시간으로측정하고, 선택적으로암모니아및이산화탄소센서를설치하여가스농도모니터링을한다. 이때특정측정값이설정된기준값이상으로상승할경우, 농장주에게알람이나경광등작동과같은경보를발생한다. 우사내일반송풍팬은온도, 습도, 또는가축의열스트레스를평가하기위한 THI 지수 ( 온습도지수 ) 기준에의하여가동되거나혹은타이머를이용하여단순제어방식으로작동된다. 360도송풍팬의경우, 우사외부에설치된기상측정장치로부터수집된풍향과풍속값과연동하여축사내부에설치된송풍팬의풍향을제어한다. 360도송풍팬은관리자에의해수동모드로작동시킬수도있어기상측정장치와의통신에러등과같은문제발생시유연하게대응할수있다. 우사내부젖소의사육상태를확인할수있는영상용카메라의경우, 고정형과회전 / 줌형으로구분할수있는데, 고정형은주로우사내사각지대를감시할수있는위치에설치하며, 회전 / 줌형은우사내적절한곳에설치하여젖소의상태를면밀히관찰할수있어야한다. 그리고이들영상정보는일정시간동안녹화가가능하도록하여농가에서문제발생시확인할수있어야한다. < 그림 8-7> 낙농스마트팜환경관리장치 < 온습도센서 > <360 도송풍팬 > < 회전, 줌형 CCTV> 자료 : 허덕 (2018b).

149 사양관리장치 송아지자동포유기는분유토출량의정확한제어및온도관리로최적의대용유급이가가능한정밀사양관리 ICT 장치이다. 포유기의경우급이기내송아지체류방지를위해섭취완료후젖꼭지가자동으로감춰지며송아지의성장에따라섭취가편리하도록젖꼭지의각도가조절된다. RFID 태그를이용하여송아지개체별로대용유섭취량을조절하고관리할수있다. 농후사료자동급이기는착유우를위한자동급이기로써송아지와마찬가지로 RFID 태그를이용하여착유우의농후사료섭취를제어한다. 관리자의사양관리방법에따라다양한급이프로그램을적용할수있으며사료섭취량정보를축적하기때문에개체별사양관리에접목할수있다. 또한, 사료빈관리기와연동하여실시간으로사료의잔량을체크하고, 부족시, 농장주에알람을제공한다. 앞서언급한각사양장치들은현재 RS-232 또는 RS-485와같은직렬유선및블루투스, Zigbee, WiFi 등과같은무선통신을이용하여통합관리장치와통신한다. 이들사양관리 ICT 장치에서사용되는구동기는제어시스템으로부터신호를받아작동하며유무선통신에문제가발생할때를대비하여자체시스템으로도작동할수있도록설계된다. < 그림 8-8> 젖소스마트팜사양관리장치 < 사료빈관리기 > < 농후사료자동급이기 > < 송아지자동포유기 > 자료 : 허덕 (2018b).

150 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 생체정보수집장치 젖소와같은대가축은정밀개체관리를통해건강및번식능력의향상을도모하고, 이를통해농가의생산성을향상시키는것이매우중요하다. 일반적인번식관리의경우, 발정탐지기만으로충분하나최근젖소의생체정보를활용한번식및건강관리장치들이활발히도입되고있다. 발정탐지기의경우, 젖소의걸음걸이와같은행동량정보를토대로이용되고있으나생체정보수집 ( 측정 ) 장치의경우, 형태에따라기능은다소다르지만번식관리뿐만아니라일부대사성질병의조기예찰이가능하다는점에서발정탐지기보다젖소의개체관리에유용하게활용될수있다. 위내삽입형생체정보측정장치는위내체온및활동량측정뿐만아니라 ph까지측정할수있어서위내소화환경을정확히모니터링하여사양관리에접목할수있다는장점이있다. 그러나체외부착형생체정보측정장치와달리배터리수명에따른교체가어렵다는단점이있다. 반면목걸이형태의체외부착형은제품에따라다소차이가있으나대부분젖소활동량, 체온, 반추시간등을측정하여농장주에게정보를제공한다. 대부분의생체정보측정장치는모바일앱을통하여농장주에게실시간으로정보를알려주기때문에농장주가먼곳에있더라도젖소의상태를실시간으로확인할수있으며이들제품이유성분분석기등과연동되어사용될경우, 상당히정밀한젖소개체관리가가능하다. < 그림 8-9> 젖소스마트팜생체정보수집장치 < 위내삽입형 > < 목걸이형 > < 센서의위내삽입 > 자료 : 허덕 (2018b).

151 로봇착유기또는착유관리장치 대부분의젖소농가에서착유시설을여러대설치하는반면, 로봇착유기는한대설치로착유우 55~60두를관리할수있다. 그뿐아니라단순착유작업외에도실시간유성분분석기가내장되어젖소의질병및영양관리가가능하며생체정보측정장치와의연동으로젖소의정밀사양관리가가능하다. 로봇착유기는관리자의노동시간절감외에도착유횟수증가로착유량이증가하는장점이있다. 착유기의선정은투자비용, 편의성, 경제성및사육규모에따라결정된다. 이러한착유시설에서활용가능한 ICT 장치는유량측정장치, 전자식개체식별장치, 유방염진단장치, 유성분분석기등이있다. 현재까지는수입제품들이주를이루고있으나최근젖소정밀관리를위한 ICT 장치들의개발연구가진행중이기때문에조만간국산제품들도시장에소개될것이다. < 그림 8-10> 로봇착유기 < 로봇착유기 > < 유량측정장치 > < 실시간유성분분석기 > 자료 : 허덕 (2018b) ICT 장치통합관리 젖소농장에설치되는 ICT 장치통합관리프로그램은개방형 API를바탕으로장치간확장성을고려하여개방형플랫폼방식으로설계되어있다. 프로그

152 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 127 램의화면은관리자의정보의시인성과제어의편이성을고려한사용자친화형 UI(user interface) 로설계되어있으며젖소농장관리에필수적인개별젖소들의기본정보및농장의정보를입력한다. 화면의구성에따라개별 ICT 장치들을모니터링하고있으며이곳에서각데이터를실시간으로확인할수있을뿐만아니라특정기간누적된데이터도확인할수있도록하여농장의과거이력을바탕으로현재상황을판단할수있도록배려하고있다. 센서들의경우데이터수집간격을관리자가설정할수있도록하였으며일별, 주별, 월별데이터를그래프또는테이블형태로시각화할수있도록구성되어있다. 착유정보는로봇착유기또는유량및유성분분석기에서발생한데이터를활용할수있도록설계되었다. 현재국내농가에서사용되고있는생체정보센서의경우, 대부분수입품으로각제조회사의 S/W를활용하고있으나향후에통신이개방되고, 데이터수집및제어를할수있으면바로연결하여사용할수있다. 4. 양돈농장의 ICT 장치개발및적용동향 양돈농가는우리나라농업전반및축산물생산에서높은비중을차지하고있으나, 규모화에따른냄새민원, 동물복지이슈, 인력문제등, 지속가능한축산을위해해결해야할다양한현안에직면하고있다. 이에따라업무프로세스의혁신이요구되자스마트팜이이를해결할수있는열쇠로떠오르고있다. 양돈스마트팜은원격관리가가능하여작업자의시간과공간의제약을줄여주고, 농장관리의리스크를줄여준다. 대표적인사례로, 양돈농가에있어가장중요한사료급이및체중을원격으로관리해정밀한급이관리가가능하고, 개체인식기술을적용한급이관리를통해모돈과자돈의강건성을높이고출하돈체중의균일도를높여농가의생산성향상을도모할수있다. 특히, 동물복

153 128 지를고려한모돈사육방식인군사사육에있어 ICT 장치를이용한개체관리는필수기술이라고볼수있다. < 그림 8-11> 1 세대스마트팜통합관리프로그램의모바일모니터링기술 <CCTV 영상의원격확인 > < 월간사료소비동향 > < 돼지출하선별기기록관리 > 자료 : 최희철 (2016) 양돈스마트팜모델 국내에보급된 1세대스마트팜기술은빅데이터수집기반단계라할수있다. 원격자동관리를통해관리자의편이성을개선하고가축사양시발생하는데이터를관리프로그램을통해수집하여농가컨설팅에활용할수있는단계이다. 1세대스마트팜구축시농가에서발생하는모든데이터를통합관리할수있는프로그램과장비를선택하여데이터관리의효율을높이는것이중요하다. 2세대스마트팜은 1세대모델을기반으로생체정보활용과인공지능이결합된형태로, 스마트팜에서발생한데이터를작업자가아닌인공지능이처리하여농가상황에맞는최적관리의사결정을하게됨으로써농가의리스크를최소화하는데목표가있다.

154 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 129 < 표 8-2> 양돈스마트팜 ICT 장비적용범위및개선사항 임신사 ( 후보사, 번식사, 교배사 ) 분만사 자돈사 육성사 ( 육성사, 비육사 ) ICT 장비적용범위 양돈생산관리프로그램, 임신돈군사급이기, 모돈자동급이기, CCTV, 음수관리기, 사료빈관리기, 냉난방기, 돈사환경관리기등 양돈생산관리프로그램, 모돈자동급이기, 보온등관리기, CCTV, 음수관리기, 사료빈관리기, 냉난방기, 돈사환경관리기등 양돈생산관리프로그램, 액상사료급이기, 보온등관리기, 네트워크 CCTV, 음수관리기, 사료빈관리기, 냉난방기, 돈사환경관리기등 양돈생산관리프로그램, 사료믹스급이기, 출하돈선별기, CCTV, 음수관리기, 사료빈관리기, 냉난방기, 돈사환경관리기등 개선사항 교배계획, 발정체크, 사료잔량관리, 음수관리, 돈방환경관리 ( 온도, 습도, 조도, 정전, 환기량등 ) 분만스케줄관리, 포유자돈관리, 백신접종기록, 사료관리, 음수관리, 돈방환경관리 백신접종기록, 자돈이유관리, 사료관리, 음수관리, 돈방환경관리 백신접종기록, 사료관리, 음수관리, 출하관리, 돈방환경관리 농장내외부네트워크 CCTV, 외부기상대 ( 온도, 습도, 풍향, 풍속 ) 분뇨장, 음수관정, 농장내외부안전점검 자료 : 최희철 (2016). 더나아가 3세대스마트팜은 1세대, 2세대스마트팜장치를통해수집 처리된빅데이터를사물인터넷, 로봇기술과접목하여무인축사화하는것을목표로하고있다 양돈농장의주요 ICT 장치 환경관리장치 CCTV 영상정보및돈사의온 습도, 먼지, 유해가스등사육환경을모니터링하고제어가가능한환경관리 ICT 장비를통해사육단계별최적환경을맞추어주고, 낙뢰 화재등과같은사고에대비해축사안전과관련된장치를설치하여축사시설 장비가동에치명적인영향을끼칠수있는상황에대해대비할수있는장치이다.

155 사양관리장치 사양관리장치는전자저울 ( 로드셀 ) 을이용하여사료빈내잔량을표시해주는사료빈관리기, 개체인식기술을활용한모돈군사급이장치, 정밀급이를위한포유모돈자동급이기, 자돈액상급이기및물섭취량조사장치등이있다. 각장치는통합관리프로그램과연동하여개체별섭취량, 체중을실시간으로모니터링할수있도록해주며개월, 성별, 번식관리 ( 수정, 임신등 ) 관련내용을기록할수있다. < 그림 8-12> 양돈스마트팜사양관리장치 < 자돈액상사료급이기 > < 포유모돈자동급이기 > < 임신돈군사사육장치 > < 출하돈선별기 > 자료 : 최희철 (2016). 자돈액상급이기는일반자돈용사료를따뜻한상태의어미젖과유사한상태로만들어자돈에게공급하는장치이다. 이유후사료형태변화로인한사

156 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 131 료섭취거부를감소시켜기존자돈에서흔히발생하던초기성장지연현상과, 사료적응후폭식에따른설사를예방할수있다. 또한최적의위생조건을유지하기위하여파이프라인의세척과탱크세척이가능하며, 압축공기방식에의해사료조에위생적으로사료공급이가능하다. 포유모돈자동급이기의경우, 포유모돈용사료를개체의요구에따라자동으로공급하는기기로사료섭취량을증가시키고사료의허실을최소화할수있도록개발된시스템이다. 또한, 개체별관리가가능하여농장주의효율적인관리를유도하며, 모바일관리가가능하여상황에따라시공간의제약없이실시간원격관리가가능하다. 임신돈군사급이기의경우, 유럽의스톨사용금지정책에따라동물복지형대체시스템으로개발되었으며, 돈방내에서모돈의이동이가능하고 RFID 기술을이용하여개체별정밀급이가가능하다. 그뿐아니라, 임신초기임신돈에게적용시다리건강, 난방효과등을볼수있다. 출하돈선별기는출하에가까운비육돈의체중을측정하여출하체중에도달한돼지를자동으로선별하는장치로노동력절감, 출하소요시간감소등규격돈출하에매우유용하다. 또 RFID 기술을활용하여개체별측정체중을통합관리프로그램에기록하여농장경영에유용한자료로활용할수있다. 5. 가금농장의 ICT 장치개발및적용동향 산란계, 육계, 오리, 종계 ( 종오리 ) 등가금농장의스마트팜은닭과오리를관리함에있어서원격관리에의한농가의편이성향상으로, 시간과장소의구속에서농업인을자유롭게하여삶의질향상에기여하는것을목적으로한다. 이미산란계, 육계농가등가금농장의자동화기기는상당수도입되어있으나계사동단위로설치된제어기로관리되고있으며관리자의 PC나스마트폰으로데이터가전달되거나원격제어를할수있는농장은아직많지않다.

157 132 이러한자동화기기에데이터를송수신할수있는장치와통합관리프로그램을설치하여동단위로제어되던것을농장단위로데이터를송수신하고원격으로제어할수있는통신기능이추가될때비로소스마트팜의기능을할수있다고볼수있다 가금농장의특징과스마트장비종류 가금농장은다음과같은특징이있다. 고밀집사육및병아리부터성계까지사육하여사육단계별정밀환경관리가매우중요하다. 많은종류의사양관리장치가이용되고있으며먼지, 유해가스등으로인하여내부사육환경이매우열악하다. 그뿐아니라냄새로인하여인근주민으로부터민원이다수발생하기도한다. < 표 8-3> 가금스마트팜종류에따른 ICT 장치목록 가금종 산란계 육계 오리 종계 ( 종오리 ) ICT 장치목록 사료빈관리기, 달걀선별기, 음수관리기, 수압센서, 자동체중측정기, 계사환경모니터링 ( 온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아, 정전감지센서, 화재감지센서등 ), 환기제어기, 낙뢰방지기, CCTV 및 DVR 녹화장치, 기상측정장치 ( 온도, 습도, 풍향, 풍속, 일사량, 강수등 ), 통신중계기, 데이터수집기, 양계시설통합관리프로그램, 쿨링패드, 난방제어기, 통합제어 PC, 경영관리프로그램등 사료빈관리기, 음수관리기, 수압센서, 자동체중측정기, 계사환경모니터링 ( 온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아, 정전감지센서, 화재감지센서등 ), 환기제어기, 낙뢰방지기, CCTV 및 DVR 녹화장치, 기상측정장치 ( 온도, 습도, 풍향, 풍속, 일사량, 강수등 ), 통신중계기, 데이터수집기, 양계시설통합관리프로그램, 쿨링패드, 난방제어기, 통합제어 PC, 경영관리프로그램등 사료빈관리기, 음수관리기, 수압센서, 자동체중측정기, 계사환경모니터링 ( 온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아, 정전감지센서, 화재감지센서등 ), 환기제어기, 낙뢰방지기, CCTV 및 DVR 녹화장치, 기상측정장치 ( 온도, 습도, 풍향, 풍속, 일사량, 강수등 ), 통신중계기, 데이터수집기, 오리시설통합관리프로그램, 쿨링패드, 난방제어기, 통합제어 PC, 경영관리프로그램등 부화기, 달걀선별기, 사료빈관리기, 음수관리기, 수압센서, 계사환경모니터링 ( 온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아, 정전감지센서, 화재감지센서등 ), 환기제어기, 낙뢰방지기, CCTV 및 DVR 녹화장치, 기상측정장치 ( 온도, 습도, 풍향, 풍속, 일사량, 강수등 ), 통신중계기, 데이터수집기, 양계시설통합관리프로그램, 쿨링패드, 난방제어기, 통합제어 PC, 경영관리프로그램등 자료 : 최희철 (2018).

158 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 133 농장주, 관리자의고령화경향이있으며외국인노동자가대다수이다. 가금농장에설치되는 ICT 장치는산란계, 육계, 오리, 종계 ( 종오리 ) 농장등과그규모에따라서설치기종이달라질수있으며특히가금종에따라구분해야한다 가금농장의스마트팜기술구성및모델 다른축종과마찬가지로 1세대기본형모델의경우, 환경계측센서, CCTV, 제어장치를이용하여축사내환경을모니터링및제어하고, 화재, 정전등안전관리를할수있는환경관리 ICT 장비, 사육단계별로알맞은영양소를공급할수있는사양관리 ICT 장비 ( 사료빈관리기, 음수관리기, 자동사료급이기등 ) 등을통합할수있는시스템을구축한상태를의미한다. < 그림 8-13> 가금농장스마트축사개념도 자료 : 최희철 (2018).

159 134 2세대고급형모델의경우, 1세대모델에서수집된데이터와소형생체정보센서, 열화상장치, vision 센서, vocal 센서등과같은생체정보수집장치등을이용하여가금류의호흡, 맥박, 체온, 분포, 행동등을수집하여가축질병의조기진단, 최적성장모델을구축한형태를의미한다. 3세대첨단형모델의경우, 최적환기모델, 지열, 열교환기등과같은신재생에너지원등을이용하여축사에너지를효율적으로관리하여가축에게쾌적한환경을제공하고고도의열환경통합관리기술이접목된상태를의미한다. 나아가, 인공지능과로봇기술등이융합된첨단형축사이다 가금농장의주요 ICT 장치 환경모니터링, 안전관리센서, 급이 음수관리, 냉 난방, 체중, 산란등생산분석등을위하여각각의센서와제어기설치가요구된다. 스마트팜은계사내외부에서측정센서로모니터링을한후정상범위를벗어날경우경보를발령하고이를통해이상발생시조기에적절한조처를할수있다. 또한, 각종사물인터넷기능이장착된사양관리장치로부터수집된빅데이터를활용하여데이터기반최적사양관리를함으로써생산성을극대화한다. < 그림 8-14> 가금농장의 ICT 장치설치모식도 < 산란계 > < 육계 > 자료 : 최희철 (2018).

160 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 135 가금농장의 ICT 장치설치는계사내부, 외부에구분하여설치하며계사내부에는환경관리장치, 사양관리장치, 안전관리장치등이설치되고계사외부에는농장기상을측정할수있는센서와 CCTV 등이설치된다 환경측정장치및안전관리장치 계사내 외부의사육환경을측정하기위하여온도, 습도, 암모니아, 이산화탄소센서등이설치되어실시간으로환경값이측정된다. 측정값은아날로그직렬연결방식과 RS-485 통신방식등을통해통신하며온도, 습도등에의하여환기팬을가동하거나환기팬작동만으로적정한사육환경조성이어려우면열풍기나쿨링패드를제어하여가동하게된다. 축사내암모니아나이산화탄소농도등이기준농도이상으로검출시알람이나경광등등경보를울리고환기제어프로그램과연동하여팬을자동제어한다. 가금사는자동화장치로구성되어있어정전시큰문제점을일으킬수있어서정전감지센서가설치되고정전시경보를울리고경광등이작동한다. < 그림 8-15> 환경계측센서 < 온도센서 > < 습도센서 > < 암모니아센서 > 자료 : 최희철 (2018) 사양관리장치 사료빈관리기는사료빈기둥에로드셀을부착하여사료잔량을파악하고일령별사료섭취량을확인할수있는장치이다. 사료빈을받치고있는 4개또는

161 136 6개기둥에로드셀을설치하여, 사료빈의중량을측정하고이를사료빈표시기로전송한다. 중량정보수집장치를통해실시간중량이수집되며사료빈무게표시기에중량이표시되고 RS-232 통신을통해유무선으로정보가전달된다. 사료빈관리기가설치된동별로시간대별, 일별사료섭취량확인이가능하고사육일령별표준사료섭취량에맞게사료를섭취하는지확인할수있고과도하게사료섭취량이증가하거나감소할경우후속조치를통해서적정한사양관리가가능하다. 음수량측정센서는농장계사내로공급되는물의양을측정한다. 이장치는급수량입력모듈에서펄스신호를인식하여급수량정보로변환되며무선데이터전송장치를통해관리사의컴퓨터에설치된통합관리시스템으로급수량데이터를전송한다. 수압센서는농장계사내로공급되는수압을측정하는장치로 0~10 Bar까지의측정범위를가지며펌프장치와연동되어일정수압을유지할수있도록조정할수있다. 본장치는 4~20mA 전류신호를출력하며수압입력모듈에서전압값으로변환된수압데이터를무선데이터전송장치를통해관리자의컴퓨터로전송된다. 특히사료와물의섭취량이급격하게변화하는경우계군의건강에이상이있는지확인이필요하다. 단수나급수파이프, 니플등의파손에의한비정상적인급수량증가와감소도알람을통하여알려준다. < 그림 8-16> 사료섭취량및음수량모니터링장비 < 로드셀 > < 사료빈관리기 > < 음수량및수압센서 > 자료 : 최희철 (2018).

162 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 점등제어장치 가금류는점등자극에의하여산란하고사료섭취를하므로점등은매우중요하다. 점등과소등시스트레스를방지하기위하여디밍기능이있는 LED 점등과제어장치가필요하다. 디밍은 0~100% 범위에서이루어지며디밍시간을제어할수있어야한다. 미들웨어와점등제어장치는 RS-485를이용하여통신한다. 산란계는육성단계, 산란단계에따라점등프로그램이다르며육계도입추시부터출하시까지매일점등시간과조도가다르기때문에점등제어장치나 PC에서점등프로그램의설정및제어를할수있어야한다 달걀컨베이어및선별기제어장치 산란계 / 종계농장에설치된달걀선별기장치와의데이터연동을위한것으로선별과정에서생성되는달걀중량별, 크기별선별데이터를유무선통신을통해관리자컴퓨터에서자동수집하는하드웨어, 소프트웨어모듈이다. 선별기컴퓨터에는통신용클라이언트프로그램이설치되어다양한선별기모델과의소프트웨어인터페이스를지원하며관리사컴퓨터와의통신을담당한다. 관리사컴퓨터에서는수집된선별데이터를지정된기간별조회및통계기능을지원한다 실시간체중측정장치 육계, 종계등은체중관리가매우중요하다. 육계는정상적인성장관리및출하시기결정을위하여주기적으로체중을측정하며, 종계도산란기높은생산성및부화율향상을위해서는육성기체중관리가매우중요하다. 기존에는닭을잡아서수동식저울로체중측정을하였으나로드셀을이용하여자동으로체중을측정하는장치가활용되고있다.

163 138 < 그림 8-17> 달걀컨베이어및실시간육계체중측정 < 컨베이어모니터링장치 > < 실시간육계체중측정 > 자료 : 최희철 (2018) 미들웨어와네트워크장치 미들웨어는각측정요소들에대한데이터요청및수집그리고관리자컴퓨터와의통신을위한무선모뎀인터페이스제공과관련한기능을지원한다. 사료빈인터페이스를지원하며온도, 급수량, 수압과같은측정요소들은 4개단위로확장해서연결할수있는디지털아날로그신호입력기능이있으며환경설비들에대한 ON/OFF 제어용릴레이인터페이스를내장한릴레이보드를지원한다. 내부버스구조는 RS-485 통신규격을사용하며각입출력모듈들은고유 ID를지정하여관리자프로그램을통한시스템확장성및유연성지원이가능하다. 또한, 관리자컴퓨터와통신할수없을때내부메모리장치를이용하여데이터를저장하며정상적인통신이재개되면데이터를송신하는자동저장기능을지원한다. 가장큰특징은순간정전발생시에도미들웨어에연결된장치가정상적으로작동되게되어있으며, 보드고장시이중화기능을통해정상작동이가능하다. 아울러각종네트워크기능을옵션방식으로선택하여외부에서직접적인제어가가능하다. 네트워크장치는내부장치간및내부장치와관리자컴퓨터와의데이터통신

164 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 139 을제공하는수단으로다양한현장설치환경을지원하기위하여 WiFi, Bluetooth, Zigbee, CDMA, LTE 등의무선통신기능을이용한다. 통신거리, 통신속도및설치환경에따라적절한통신모듈을선택해야한다. 6. 해외스마트팜연구사례및축산농장의미래 6.1. 해외스마트팜연구사례 축산선진국으로분류되는네덜란드, 덴마크, 벨기에등과같은 EU 국가들의경우스마트팜과유사한개념으로 정밀축산 (Precision Livestock Farming: PLF) 의개념을일찍이정립하였다. 정밀축산은시설내부의모든과정을자동화하고가축생육환경의적정성, 쾌적성달성을위하여환경관리의모든시스템을정밀하게관리하기위한개념을의미한다. 2000년대초중반의경우축사내부의미기상, 즉온도, 습도, 분진및각종가스등의요소를정밀관리하기위한환경제어적인측면에연구가집중된바있다. 기존의다양한환경계측센서를이용하여내부환경을측정하고, 가축생육환경이적정수준에도달할때까지환기시스템혹은냉 난방시스템을가동하고, 다시내부환경이적정치이상이될경우이를반복하는일종의 Sensor-based control( 측정기반제어 ) 에서현재축사내부가향후몇초혹은몇분이후에어떤환경이조성될것인지를예측하고선대응하는 Model-based control( 모델기반제어 ) 로의전환과관련한연구가집중수행되었다. 최근에는국내에서도집중적으로조명되고있는동물복지적측면에초점을맞추어, 가축의상태를실시간으로모니터링하고분석하여건강, 이상징후탐색, 동물복지평가등에활용하기위한연구가중점적으로수행되고있다. 유럽의정밀축산 (PLF) 연구를수년째주도하고있는대니얼버크만 (Daniel Berckmans) 교수는정밀축산에대한정의를 가축의건강, 복지, 성장, 생산및

165 140 주변환경변화를자동화된기술을이용하여실시간모니터링하고관리하기위한기술 로정의하고있는데, 이는우리가알고있는일반적인스마트팜의개념과크게다르지않다. < 그림 8-18> 외국의가축행동모니터링장치 < 돼지공격성모니터링 > < 호흡기질환모니터링장치 > < 계군분포모니터링 > < 음성모니터링을통한산란계섭취량추정 > 자료 : 농촌진흥청 (2017). 첨단기술융복합차세대스마트팜기술개발. 모니터링을통한가축개체관리의기본철학은살아있는동물은복잡 (Complex) 한유기체이며, 개별적인성격과특성이다르며 (Individual), 시간에따라다른반응 (Time-varying) 을보일수있고, 매우동적인특성 (Dynamic) 을지니고있다는데서시작한다. 이러한철학을전제로, CCTV 및각종카메라등과같은

166 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 141 영상장치, 인공신경망등의기법에서부터최근의인공지능기술까지다양한알고리즘, 가축사양과관련한경험과지식등을기반으로실시간가축의행위및패턴을모니터링하고, 그속에숨겨진의미를찾고자하는연구가지속해서수행되고있다. 대표적인예로, 돼지의경우영상정보를이용한공격성모니터링, 음수모니터링및음성데이터를이용한호흡기질환발생모니터링사례를들수있다. 일반적으로돼지가스트레스를받을경우공격적인행동양상을보이며이러한행위가반복될경우상처부위로부터질병에대한감염위험성이높아지고그로인해건강상이상혹은생산성하락등을일으킬수있다. 그러나이를육안으로관측할경우객관성, 정확성이결여되고일일이매시간관측할수없다는한계를지니고있다. 따라서이러한문제를타개하려는방법으로, 전문가패널이장시간돼지행동종류, 지속시간, 공격적행동발생의인과관계등과관련한기초자료를수집하고, 영상기기및인공지능기술을활용한분석기법개발을하였다 (Oczak 등, 2013, 2014; Viazzi 등 2014). 그결과, 극심한공격성을띠는행동패턴에대한분류를 99% 이상분류할수있는연구결과를제시한바있다. 이와유사한방식으로음수모니터링장치의경우, 돼지개체별음수니플접근시간과실제돼지의음수량간상관관계를구축하고, 실시간영상자료를이용하여시간별각돈방내돼지의음수량을추정하는체계로구성되어있다. 또한, 기침모니터링장치의경우 SoundsTalks 라는제품이덴마크, 벨기에, 이탈리아등의많은양돈농가에보급되고있는데, 해당제품역시돼지가발생시키는각종소리의주파수에대한빅데이터분석을실시하고이를호흡기질환과관련한돼지의기침소리와돈방내일반적인소음등으로분류할수있는알고리즘을토대로작동한다. 만약호흡기질환에걸린것으로의심되는기침소리가특정돈방에서주기적으로발생한다면농장주에게경보를주고이를통해즉각적인후속조치를할수있다. 이러한기술들은최근인공지능기술의급진적인발전및지속적인학계연구등에따라그정확성이점차증가하고있다.

167 142 육계의경우, Fancom 사의 eyenamic system을이용하여계사내부계군분포모니터링을통해계사내이상징후를탐색하는데활용되고있다. 예를들어, 일부난방기가동이중단되어적정열환경관리에실패할경우, 닭들이해당지역을피하고보다따뜻한영역으로군집하는상황이발생하는데이러한분포변화를매시간단위별로수치로표현하고분석에활용하는것이다. 카메라를이용하여 5분간격으로획득한영상자료를이용하여닭의분포도및활동성을지수로표현하고특정임계치를기준으로 ±25% 이상의지수변화가감지될경우비정상적인행동이발생하는것으로간주하고농장주에게알림을제공하는시스템이다. 최근에는 eyenamic system과내부온습도센서등을연동하여, 일종의쾌적지수라고볼수있는온습도지수 (Temperature and humidity index: THI) 의권장치를벗어나는경우, 닭발바닥피부염 (Footpad dermatitis) 발생이증가할것이라판단되면알람을제공하는기술을개발중이다. 산란계의경우, 닭이사료를쪼는행위를할때발생하는소리의강도및주파수를이용하여실제사료섭취량을추정하기위한알고리즘이개발되었다. 사전에수많은측정및실험을토대로확보한음성데이터, 실제섭취량, 바닥에손실된사료의양등과의관계를토대로일당실제사료섭취량을추정하고닭의성장을예측할수있으며정확도는 93% 수준으로보고되었다. 그외기타정밀축산관련기술및제품으로는실시간육계중량측정장치, 육계용달걀인큐베이터내미기상및중량모니터링장치등이개발되어보급및상용화를눈앞에두고있다. 미국 USDA의가금연구센터에서는계사의천정에카메라를설치하여영상을취득한후, 특정질병에걸렸을때계분과함께배설되는특이대사산물이특정색상을띄는점에서고안하여, 특정질병탐색기술체계를개발하고실용화직전단계에이르고있다.

168 4 차산업혁명과축산스마트팜기술동향 축산농장의미래 앞서언급한바와같이축산스마트팜의등장은그동안의축산분야가패러다임을바꿀것이라고많은이들이전망하고있다. 고령화문제, 노동력부재로부터벗어나고, 축사라는한정된공간에서벗어나원격으로언제어디서든축사내부상황을진단하고제어하는등기존의생산방식과는다른새로운모습의축산농가가등장할것이다. 축사관리자는공간적제약에서벗어나여가를즐기고자유로이여행할수도있을것이다. 그러나이를위한전제는현축산농가의적극적인스마트팜도입, 신기술에대한관심과노력, 후계농에대한지원및교육등이필수적으로요구될것이다. 그뿐아니라생산성측면만을고집하는시각에서벗어나가축의존엄성을인정하는동물복지측면을고려할필요가있다. 유럽의정밀축산연구동향또한이러한흐름을방증한다고볼수있다. 초기생산성중심의환경제어측면에서이제는가축의상태를모니터링하고가축의생육환경을진단하고가축에게유리한, 가축을위한환경을조성해야한다. 가축이편안하면자연스레생산성이향상하고소비자들의축산물에대한인식도긍정적인방향으로작용할것이다.

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170 제 9 장 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 허덕 ( 한국농촌경제연구원 ) 1. 들어가며 최근들어각매스컴, 잡지, 신문등에 4차산업혁명이라는말이적지않게등장한다. 4차산업혁명과관련된정보를접하다보면, 미래공상과학영화나소설들에서보던꿈같은일들이실현되어가고있다는생각이든다. 4차산업혁명의키워드로인공지능과사물인터넷, 빅데이터, 클라우드컴퓨팅, 로봇, 딥러닝등을꼽는다. 4차산업혁명이라고부르는이유는이러한기술들을초연결 (hyperconnectivity, 超連結 ) 하고융복합하여새로운기술을개발해나가기때문이다. 4차산업혁명을선도하는국가로는미국과독일, 일본을들지만, 우리나라축산업에도이미 4차산업혁명기술들이도입되고있다. 농촌진흥청이추진하고있는 ICT 활용축산스마트팜사업도이에해당한다. 현재의축산스마트팜기술들이아직은 4차산업혁명의초기단계에머물고있지만, ICT를활용한시설들을설치한축산농장들도적지않다. 또한, 이들이내는성과도결코적지않

171 146 음이밝혀지고있어향후확산이기대된다. 본장에서국내외에있어서축산업생산부문에 4차산업혁명기술들이적용되는사례들을소개하고자한다. 2. 국내사례 2.1. 양계농가적용사례 참프레 - 방역에이용사례 참프레는육계와오리부문의계열화사업체이다. 이회사에서는육계사육농가에 ICT 시설을도입하고, 계열화사업자인 참프레본부에서통합관제시스템을운영하고있다. 현재로서는 ICT 시설들에서발생한데이터들을주로방역에초점을맞추어활용하고있지만, 앞으로는오리부문에도적용범위를확대하고, 타분야에의활용도계획하고있다. 이시스템은 참프레와전라북도청이공동으로추진하고있는방역사업의일환으로만들어졌다. 지자체와계열화사업자의투자액은 20억원수준이며, 2016년도에도입하였고, 2017년도에본격적으로적용해성과를거두고있다. 2017년기준으로육계와종계계약사육농가 150호에 ICT 시설을적용하고있으며, 통합관제센터에서계약사육농가의농장환경을실시간으로모니터링할수있는시스템을구축하였다. 이시스템을통해 참프레는시설설치농장내에서이상징후가발생하면신속하게조치할수있다. 이를가능하게하기위해계약농가의방역활동과출하시상차작업반도모니터링하면서, 주로방역에초점을맞추어활용하고있다. 그림은 참프레의통합관제시스템의모식도이다.

172 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 147 < 그림 9-1> 참프레의통합관제시스템모식도 자료 : 참프레. 아직은관리농가에 CCTV와농가관리프로그램정도만설치및연결하여모니터링하는수준이다. 하지만이를더욱발전시켜계사내온습도관리장치, 화재나정전경보시스템, 가금개체의무게를재는로드셀등필요한주요시설들을추가하여운영할계획이다. 이시스템이완성되면, 농장내조류인플루엔자 (Avian Influenza, 이하 AI) 발생징후포착도가능하다. ICT 시설로수집된데이터가해당농장뿐만아니라농장의방역관리에대한책임이있는주체에게실시간으로공유될것이기때문이다. 이를더욱확산하여전국적으로이용하려면, 정부차원의중앙관제시스템구축이필요할것이다 어비트 조류인프루엔자감염사전탐지사례 실제로 AI 감염을사전에탐지가능한기술을도입한사례도있다. 어비트는주로계사내온도와습도등을제어하는 ICT 시설을만드는양계부문의시설업체중하나이다.

173 148 양계농가에계사내 ICT를활용한환경제어시설을통해온도나습도, 암모니아농도, 사료급이량, 음수량등농장내사육환경데이터를실시간으로수집할수있다. 시설을갖춘양계농가에서닭이 AI 바이러스에감염되면계사내온도변화가감지될것이고, 사료급이량과음수섭취량도평소와달리큰차이가발생할것이다. 이러한점을이용하면, AI를조기진단하기위해실시간데이터를활용할수있다는말이다. 실제로, 2016년 8월에 어비트의환경제어시설을설치한산란계농가에서 2016년 12월중순에 AI 의심신고를하고, 하루뒤바로 AI 양성판정을받아사육하던 20만마리를모두살처분하였다. 그런데이후시설에서나온데이터들을분석하는과정에서이미 15일전부터계사내온도가상승하였고, 사료섭취량도평상시와다른등 AI 감염으로의심되는이상징후가발견되었다. < 그림 9-2> AI 양성판정산란계농장의계사내온도및사료섭취량변화 자료 : 어비트.

174 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 년 12월에같은 ICT 시설을설치한다른산란계농장에서는계사내온도상승이나사료섭취량변화등의현상이발견되지않았다. 그런데 AI 발생농장과 100m밖에떨어져있지않다는이유만으로사육하고있던 7만마리가모두예방적살처분되었다. 살처분이후검사결과는 AI 음성판정을받았다. 결국 AI에걸리지않은농장인데살처분에의해운영이중단되었다. 아래그림은해당농가의계사내온도및사료섭취량변화를나타낸것이다. < 그림 9-3> AI 음성판정산란계농장의계사내온도및사료섭취량변화 자료 : 어비트. 현행조류인플루엔자긴급행동지침에따르면, 발생농장과관리지역 (500m) 안에서사육되는가금류및생산물은폐기해야한다. 다만, 중앙가축방역심의회심의결과, 관리지역내사육가금류의살처분이불필요하다고인정되는경

175 150 우에는대상에서제외할수있다. 이조항을적극적으로활용하여살처분범위결정에 ICT 적용농장의데이터를분석하여활용한다면결과적으로불필요한살처분마릿수를줄일수있다. 하지만제시된사례들이일반적인현상이라고보기에는아직데이터가부족하다. 일반화를위해농림축산검역본부를통해농장내사육환경데이터수집이가능한다수의농장을분석하여사실여부를먼저판단하여야하는절차가남아있다 양돈농장적용사례 - 생산성향상사례 ( 풍일농장 ) 천안에소재하고있는풍일농장은 4차산업혁명의키워드인융복합의전형적인사례이다. 풍일농장정창용대표는 2007년양돈업에들어오기전국내유명 ICT 전자기기업체의수리기사였다. 그경험을바탕으로양돈업에 ICT 기술을접목하여융복합을시작한것은그로부터 4년뒤인 2011년이다. 2015년부터는스마트팜사업에도적극적으로참여하고있다. 그는자신의양돈장생산성을더욱높이기위해 ICT 시설들로부터축적된데이터를분석하고있다. 이과정에서자신의힘만으로다양한어려움이있음을실감하였다. 기존의 ICT 사업또는그장치들이농가, 설비전문가, 컨설팅전문가집단의각기독자적인기능으로작용하고있다는문제를개선하여야만자신의농장또는다른양돈장에도도움이될것이라는점을깨달은것이다. 이에데이터해석및더욱발전적인컨설팅이가능할수있도록외부적으로데이터해석과더욱나은하드웨어및소프트웨어개발을위한조직들을구성하는데까지이르렀다. 이제곧외부적조직이본격적으로활용되는단계가될것이다. 이런노력의성과로, 데이터분석을통해출하일령을스마트팜도입전 180 ~190일에서도입후 170일로앞당겼고, ICT 데이터들을경영에접목시켜발생할수있는문제들을사전적으로해결하고있다.

176 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 151 풍일농장은돈사환경관리기 ( 자동온도 습도조절및센싱장비 ) 이외에도포유돈자동급이기, 사료빈관리기, 돈선별기, 생산 경영관리시스템, 돈사내 외부의 CCTV 등스마트팜시스템을갖추고있다. 필자가풍일농장의투자효율을분석해본결과, 편익 / 비용비율이 8.78로투자효율지표의기준인 1보다훨씬높게나타났고, 투자액회수기간도 1년이내에투자금액을회수할수있는농장으로나타났다. 13 < 표 9-1> 풍일농장의 ICT 적용시설 사육두수 센싱장비 환경 환기제어 냉난방기제어 모돈군사급이기 자동급이기 포유돈급이기 사료믹스급이기 사료빈관리기 출하 / 사육관리 모돈돈선발정별기체크기 음수관리 경영관리시스템 원격모바일 PC 제어시스템 CC TV 모니터링 웹캠녹화장비 기타 정전 / 화재감시 모돈 278 두 팜키퍼 X X X X 돈컴 X X - 자료 : 풍일농장. 정창용대표는농장의각 ICT 시설에서나오는일별 주별 월별온도및습도, 사료급이, 급수등의데이터들을자동으로수집하는통합시스템인팜키퍼를전문가들과함께개발하였다. 팜키퍼는각데이터를한눈에알아볼수있도록그래프화한프로그램이다. 예를들면, 그래프상사료량이변화된이유가환경때문인지백신또는질병때문인지등을분석하고문제가될수있는부분은사전에해결하고있다. 자신의농장에서나온데이터와분석된결과들은모두사료회사, 조합, 컨설팅전문회사, 제약회사, 대학교수등각분야의전문가에게도실시간으로전송된다. 이를통해종합적인컨설팅이가능하게되는시스템이다. 정대표는자신의농장뿐만아니라다른농장들도이러한시스템을이용하여서로연계한다면생산성향상에더욱효과적일것이라는점도지적하면서, 각 13 허덕 김현중 이동소, ICT 적용축산농가실태분석및투자효율평가 (1/3차연도 ), 한국농촌경제연구원 농촌진흥청, 2016( 미간행 ) 연구결과중발췌한것임.

177 152 농장의데이터들을통합관제센터에서수집, 분석하는체계가바람직하다고주장한다. < 그림 9-4> 풍일농장시스템구성도 농장정보 ( 자동 ) 분만시자동급이기 자료 : 정창용 (2014). < 그림 9-5> ICT 데이터를활용한컨설팅체계도 자료 : 정창용 (2014).

178 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 153 < 그림 9-6> ICT 데이터를활용한시스템구성 자료 : 정창용 (2014). < 그림 9-7> ICT 데이터를활용한통합관제시스템구축 자료 : 정창용 (2014).

179 해외사례 3.1. 양돈부문의 4 차산업혁명신기술사례 PIGWISE 축산업생산부문중에서도양돈부문에 4차산업혁명기술을적용하고있는사례들이많다. 이탈리아의 PIGWISE 프로젝트는 4차산업혁명기술중사물인터넷을기반으로양돈용개체의동기성능모니터링 (synergistic performances monitoring) 기술이다. 현재는양돈부문뿐만아니라다른가축에도이기술이적용되고있다. 정밀축산이라는기치아래 ICT, 로봇및자동화구성요소가풍부한솔루션활용이점차늘어나고있다. 그대표적인사례가 PIGWISE이다. PIGWISE는비육돈의사료섭취행동을모니터링하고기록하기위한광범위한 ICT 시스템이다. 고주파무선자동식별이표 (HF RFID ear-tag, High Frequency Radio Frequency IDentification ear-tag) 는돼지의머리가사료조위에있는동안가축의사료섭취행동을탐지하는데이용된다. 이 RFID 이표와더불어카메라비전 (vision) 시스템을동시에활용하여사료섭취중에이상행동을보이는가축들을찾아낸다. 이시스템에는정보분석, 정보추출, 결과적인문제등을감지하기위해동기제어 (Synergistic Control) 알고리즘이적용된다. 이렇게수집된정보는벌터스중개장치 (Virtus Middle ware) 를통해인터넷으로연결되어네트워크에서최종사용자에게제공된다.

180 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 155 < 그림 9-8> PigWise 시스템 데이터수집장치 카메라비전시스템 알람메시지 PigWise 웹사이트 자료 : 농촌진흥청 (2014). 농업 ICT 융합선진사례모음. 즉, PIGWISE는 RFID 인식기와카메라를이용하여돼지개체별로성장과행동상황, 복지상태등을모니터링하는데사용되는장치로, 돈사내돼지의행동을탐지하는시스템과가축의사료섭취행동을모니터링하는시스템, 그리고이를농가에조기경보를주는시스템등세가지로구성된다. 이런장치는결국경제적손실을미리방지하고, 의사결정에필요한정보를제공하여초기에문제점을진단하는역할을한다. 만일문제가발생하면즉시긴급알람을제공함으로써사용자가신속하게대처할수있게되는것이다. SoundTalks 앞의 PIGWISE가비전시스템을활용한사례라면, SoundTalks는돼지의음성을이용하여건강상태를체크하는기술이다. 현재는돼지이외에소와육계, 산란계에도이러한기술이활용된다. SoundTalks는벨기에의가톨릭루벤대학교 (KU leuven) 와이탈리아의밀라노대학교 (UNIMI) 가공동으로연구하여

181 156 개발한시스템이다. 구체적으로는세가지서로다른유닛으로구성되는데, 루벤대학교에서 M3-Biores와 PMA라는장치를그리고밀라노대학에서 Sound Talks를각각개발하여연결하였다. M3-Biores는루벤대학교농업공학연구소에서개발한것으로동물의행동에대한연구를기초로하여만들어진시스템이다. 생산공학, 기계설계및자동화의의미인 PMA는루벤대학교기계공학과소음진동연구그룹에서개발한시스템으로, 이그룹에서는주로음성데이터수집과분석장치를개발하는역할을담당했다. 밀라노대학교의 SoundTalks는동대학의생명공학그룹 (Bioengineering group) 에서개발했다. 이세가지유닛을묶어 SoundTalks 시스템으로출시하였다. 이시스템을국가간그리고분야간융복합연구로, 4차산업혁명기술의대표사례로꼽는이유가여기에있다. SoundTalks는돼지의발성음을인식, 질병감염등여부를실시간으로모니터링하여, 어린돼지등의호흡기질병감염을조기에알려준다. 또한, 돈사내환기불량등환경의변화를실시간으로분석하고제어하여자돈의건강에적합한환경을자동으로조절할수있다. < 그림 9-9> SoundTalks 시스템및돼지기침모니터링모식도 자료 : 이준엽 (2015). 양돈분야 ICT 해외신기술동향. 어린돼지단계에서호흡기질병에걸리면성장이지연되는등손실이크다.

182 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 157 이런이유로이장치를이용하면호흡기질병을미리살피어확산을막을수있고, 질병조기탐지로항생제등의사용을줄일수있다. SoundTalks를이용하는농가들이점차증가하면서실제로농민들의총수익증가에기여하고있다는평가를받고있다. 또한예기치않게제약업계에서신제품개발을위한연구비절감효과도거두고있고, 2017년도에는벨기에의 10 대혁신창업기업에선정되기도하였다. 돼지의기침상태로가축의질병상황을분석하는시스템은 SoundTalks 외에도네덜란드 Fancom 사가유명하지만, SoundTalks는기침분석의핵심기술인특유의소프트웨어모듈로세계시장진출을하는강소기업이다. eyescan 양돈부문에또다른비전 (vision) 을이용해 4차산업혁명기술을적용한시스템이 eyescan이다. 이시스템은영상정보와영상분석기술을통합하여돼지의성장상태와체중변화를측정하는기술로, 소규모돈방에있는돼지를대상으로돼지의행동을모니터링하고분석한다. < 그림 9-10> eyescan 의구성도 자료 : 이준엽 (2015). 양돈분야 ICT 해외신기술동향.

183 158 기존에도 CCTV를돈사에설치하여돼지의성장및행동을모니터링하는데활용했지만, 단순히화면을통해돼지의행동을보는데그치는수준이었다. 하지만이시스템은얻어진영상정보를분석하여농가에제공하는수준까지가능하다. eyescan 장치는컴퓨터와분석장치그리고 8대의카메라가한세트로구성된다. 아래그림은이시스템의개요이다. 카메라를통해돈방내돼지의행동을실시간모니터링하고, 기록된영상을통해분석시스템에서돼지의행동상태를평가할수있다, 그뿐아니라비육돈의체중이자동적으로추정되어출하시기를결정한다. 이장치의추정치는실제체중과오차범위도아주미미하며, 점점오차범위가줄어들고있다. 기존에도출하선별기를이용하여돼지의체중을측정하여출하시기를결정할수있었다. eyescan 시스템은기존방법과달리실시간측정이가능하고, 돼지에스트레스를주지않고체중을측정할수있다는것이장점이다. 나아가돼지의섭식행동, 개체별사료섭취량정보를분석하여실시간으로사료효율을자동으로분석하여제공한다. 그때문에관리노동력을줄일수있고, 사료비도절감할수있어생산성향상에도움을준다. < 그림 9-11> eyescan 의카메라 고정식카메라 이동식카메라 자료 : 이준엽 (2015). 양돈분야 ICT 해외신기술동향.

184 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 159 < 그림 9-11> 의오른쪽사진은이동형체중측정장치이며, 왼쪽사진은고정형이다. 촬영된돼지의사진을분석서버로보내어서버에탑재된알고리즘을이용, 체중을추정한다. 추정값은카메라화면에표시된다 양계부문의 ICT 축사를이용한생산성향상사례 - 빅더치만 독일에본사를둔빅더치만 (Big Dutchman) 은양계부문의시설을생산하여보급하는오래된업체이다. 빅더치만은기존의시설에가축및농장주의동선을고려하여사육환경을조성하고, ICT 장비를추가하여농가들의생산성을높인전형적인사례중하나라할수있다. 빅더치만이기존의양계시설에 ICT 장비를추가하여생산 보급하기시작한것은비교적최근인데유럽의동물복지정책으로주목받기시작하였다. 빅더치만은세계 80여개국에계사시설을판매하고있으며, 세계 9개국가에지사를두고있고, 우리나라에도시설을수출하고있다. 현재돈사에도 ICT 시설을장착하여판매하고있다. EU 참여국중하나인스페인의경우스페인빅더치만이계사시장점유율 1위를차지하고있다. 스페인에서빅더치만의시장점유율은산란계부문 70%, 육계 50% 정도로막강하다. 돈사시설의경우는점유율이 15~25% 로, 아직 1 위의점유율은아니지만, 점차높아지고있다. 이러한배경에는빅더치만의가축및농장주의동선을고려한사육환경조성이라는원칙이있다. 스페인의경우 EU의동물복지정책에따라단계적으로축사를개조해나가면서가금사육시설의시장이급속하게커졌다. 2020년에는전농장에전체방사형태의동물복지시설설치가의무화된다. 이과정에서빅더치만은시장의우위를점하기위한전략중하나로축사 ICT화를추진하였다. 빅더치만이생산공급하고있는 ICT 장착축사시설은환경사양을유지할수있음은물론, 자동조절이가능하도록시스템이설계되어있다. 이시설을장착한농가에서산란율이높아지는등효과도인정받고있다.

185 160 산란계시설의경우농가규모가대부분대규모이기때문에빅더치만은음수 / 사료급이시스템, 온 습도환경조절기, 환풍기등으로구성된패키지형태의시설을생산하여판매한다. 축사시설에 ICT 장비를장착한이후, 각농장의사료효율과같은생산성관련자료들이농가로부터빅더치만으로자동으로전송된다. 빅더치만은이자료를분석하여사육환경개선및생산성향상에대해컨설팅하는등컨설팅부문까지업무영역을확대하는계기가되었다. 한편, 스페인양계부문의경우농가당평균폐사율이 2~3% 이다. 만일폐사율이 5% 를넘으면, 사설방역회사가원인규명에대한조사를하도록되어있다. 이러한정책적요구도양계농가가 ICT 시설을설치하는요인으로작용하였다. < 그림 9-12> 빅더치만의 ICT 장착환경제어체계도 자료 : 스페인빅더치만제공 ( 출장입수자료 ).

186 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 161 빅더치만의시설패키지중한모델을소개하면, 계사내에 ICT 로드셀 ( 중량측정장치 ) 을장착하여닭개체별중량이자동으로측정되어 DB에저장된다. 자동사료급이시스템에서도계군별로사료섭취량자료가전송된다. 그뿐아니라계사내온도나습도를자동으로조절해주는장치에의해적절한계사환경을유지하며, 관련데이터는모두 DB에저장된다. 빅더치만은각농장에서보낸데이터를분석하여농가별로어떠한부분이취약한지등을찾아개선할수있도록컨설팅한다 축우부문사례 Allflex 그룹 SCR사의이력추적과생체정보활용사례 14 알플렉스 (Allflex) 사는세계가축용개체식별장치인이표를제조하는업체로, 우리나라에도매우잘알려진기업이다. 우리나라에서기르는대부분소의귀에는이회사에서생산된이표가달려있다. 이회사는프랑스에본사를두고 80여개국에글로벌네트워크를구축하고있다. 이기업은 2015년이전까지만하더라도플라스틱이표를주로생산하였고, 기껏해야약간의 RFID 이표를생산하고있었기때문에, 4차산업혁명의기수라고보지는않았다. 2015년생체정보수집장치를생산하는 SCR 사를인수 합병하면서, 가축개체식별분야의노하우를생체정보수집정보와결합할수있게되었다. 이를계기로이제는 4차산업혁명기술의대표적인기업이되었다. 알플렉스사는 AllflexIntrodesTeime라는소를감시하고지능을키우는차세대감시카메라와함께혁신적인 SenseTime 암소모니터링솔루션을개발, 차세대소모니터링및인텔리전스 (intelligence) 기술을내놓았다. SenseTime은 10년이상, 500만마리이상의소에서증명된최고의소모니터링기술이다. 이기술과전세계적으로수억마리의가축을사육하는데사용되는알플렉스 14 Allflex( 참조.

187 162 의가축확인기술을결합한 SenseTime은가장혁신적인솔루션으로평가되고있다. 또한, SenseTime은애플리케이션레벨 ( 스타터, 고급또는프리미엄 ), 지불옵션 ( 선불또는할부 ) 에따라여러사용자전용기기 (PC, 휴대전화기 ) 와의호환성을강조하고있다. 이는농민에게옵션을확장하거나변경하여변화하는요구사항에맞추려는전략이다. 이스라엘에본사를두고있는 SCR 사는 Milking Intelligence의선두주자이며, 40년이상혁신기술을구축하던기업이다. 특히전세계수백만마리의젖소를관찰하는 SCR의데이터기반솔루션으로유명하다. 낙농부문에특화된회사인 SCR데어리 (SCRdairy) 는젖소와착유인텔리전스를선도하고있다. 1976년작은창고에서시작하여초기에는낙농업, 압착기및자동탈기기용전기기계장치개발에주력하다가 10여년전부터젖소의활동성과반추센서를토대로한첨단젖소감시솔루션을개발해낙농업자의호응을얻고있다. SCR HeatimeHR태그에서제공하는모든반추데이터는곧바로실행가능한데이터로전환된다. 이정보는낙농업자들이가축의질병을조기에식별하고치료하며, 도태전에질병을예방할수있도록젖소의건강을감시하는데사용된다. 이시스템또한농가의큰호응을얻고있다. 이회사는단독으로솔루션을개발하여독자브랜드판매를하기보다유수기업과의협업을통해세계최고의기업으로나아가고자하였다. 1995년로봇착유기로유명한드라발 (DeLaval) 사와 OEM 계약을체결하고, DeLaval 브랜드로자동우유계량시스템을개발판매하였다. 2007년에는또다른로봇착유기의선두주자인렐리 (Lely) 와 SCR 태그기술을통합하여제품을업그레이드하였다. 40여년의기술개발에의한 SCR 착유인텔리전스기술은시장에서표준이되었다. 이기술은낙농가들의니즈해결을위해낙농가들과손을잡고개발되었다는점에서의미를더한다. SCR 착유의구성요소는독립적인솔루션으로구현되어타회사의착유시스

188 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 163 템에도통합이가능하도록설계되어있다. SCR 사의착유솔루션은확장가능하고모든종류의착유실에서사용할수있어크기나종류와관계없이유제품제조를할수있다. 또한, SCRCow 및착유인텔리전스솔루션과호환이되면타사솔루션에서제공하는데이터를활용할수도있고, 낙농가들의사정에따라시설을단계적으로업그레이드하는데적합하다는점이좋은평가를받는요인이다. 아래그림들은 SCR 사가판매하는농장자동화설비의개념도와적용사진이다. < 그림 9-13> SCR 의발정발견장치 자료 : 허덕외 (2017)( 미간행 ). ICT 적용축산농가실태분석및투자효율평가 (2/3 차연도 ). 한국농촌경제연구원 농촌진흥청 (

189 164 < 그림 9-14> SCR 사의낙농장자동화설비 자료 : 허덕외 (2017)( 미간행 ). ICT 적용축산농가실태분석및투자효율평가 (2/3 차연도 ). 한국농촌경제연구원 농촌진흥청 ( < 그림 9-15> 데이터수집모식도 주 : 200x500m 범위에서 20 분간격으로수집. 자료 : 허덕외 (2017)( 미간행 ). ICT 적용축산농가실태분석및투자효율평가 (2/3 차연도 ). 한국농촌경제연구원 농촌진흥청 (

190 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 165 < 그림 9-16> 활동량감지를위한가속센서 자료 : 허덕외 (2017)( 미간행 ). ICT 적용축산농가실태분석및투자효율평가 (2/3 차연도 ). 한국농촌경제연구원 농촌진흥청 ( < 그림 9-17> 반추정보감지를위한마이크센서와발정발견을위한데이터분석 자료 : 허덕외 (2017)( 미간행 ). ICT 적용축산농가실태분석및투자효율평가 (2/3 차연도 ). 한국농촌경제연구원 농촌진흥청 ( 후지쓰사의 SaaS 일본의후지쓰사는전산제품을생산하는세계적으로유명한기업이다. 이회사를사례로든이유는이회사와일본농협인 JA와협력으로농축산부문에 4차산업혁명기술을도입하게되었기때문이다. JA는일본농축산업의과제중하나인생산성향상과소비자안전 안심을위해후지쓰사와손잡고농산물생산이력 /GAP 솔루션, 강하고건강한지역만들기를지원하는 NetSeed 솔루션. 육우생산관리솔루션, 우보 ( 牛步 )SaaS 솔루션

191 166 등네가지시스템을개발하였다. 그중두가지가축산부문의솔루션에해당한다. 현재에는더많은시스템이개발되었다. < 우보SaaS> 우보시스템은소의걸음수를측정하는기계를활용하여암소의걸음수를측정하는기술로, 이를토대로발정시간 ( 발정징후 ) 을감지한다. 감지된결과는이용자에게메일을보내농가가수정기회를맞출수있도록하는시스템이다. 그결과수태율이높아져번식률도높아진다. 이는곧운영비용을절감하는효과를가져온다. < 그림 9-18> 우보 SaaS 모식도 자료 : 후지쓰 (2013). 牛歩 SaaS. 부수적인효과로소개체마다건강상태파악이가능하기때문에사산율이낮아지고, 어미소생존율도높아진다. 기존에는육안으로발정징후를종일감시했는데시스템을통해감시할수있어시간절약의의미도크다. 수정률향상으로정액구매비용과수정작업시간도절감된다.

192 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 167 < 표 9-2> 우보 SaaS 의기능 No 기능명기능개요 1 알림 알림에서는이하 6 가지종류의일람을표시함. 우보증가정보 6 시간보수제로 보수감소정보 데이터없는만보계 보수무변동정보증가없음 우보배터리경고정보 이용자기능 관리자기능 2 개체정보와번식정보 3 예정우캘린더 4 재적우일람 5 재적우작업리스트 개체정보와번식정보화면에서는어미소의이름과번식 ( 발정부터분만까지 ) 에관한등록을시행 캘린더에서는색으로구분하여예정우를표시함. 작업예정에는이하 5 가지종류가있음. 우보부착예정 임신감정예정우 분만예정우 건유예정우 발정예정우 재적우일람에서는소마다최종분만일, 분만후경과일수, 첫수정일, 첫수정일수, 최종수정일, 수정횟수, 공태일수등데이터를표시함. 재적우작업리스트에서는채집수정일, 최종분만일, 최종분만일로부터분만후경과일수, 전회발정개시일, 다음번발정예정일, 분만예정일등데이터를확인할수있음. 6 우보탈착만보계부착상황이일람으로표시됨. 7 삭제우일람 삭제우일람화면에는삭제연월일, 삭제이유, 매각한경우에는매각처와매각금액을확인할수있음. 8 초기설정 초기설정에서는번식정보, 우보정보, 메일정보에관한설정을함. 9 규칙설정 규칙설정에서는보수증가메일의발신처를등록, 변경, 삭제를함. 10 보수그래프 알림 재적우일람 재적우작업리스트 의리스트부분을클릭하면그래프로표시됨. 소마다보수를꺽은선그래프로표시함. 그래프의표시일수와표시간격은설정에서지정할수있음. 11 보수리스트 알림 재적우일람 재적우작업리스트 의리스트부분을클릭하면소별로보수를표시함. 1 일람 일람에는두가지종류가있음. 하위조직농가일람 에는등록된조직, 농가를표시함. 수정사일람 에는등록되어있는수정사를표시함. 2 농가관리 농가등록 에는농가, 목장의기본정보와이용자정보에관한등록을함. 3 조직관리 4 조직관련사항 5 수정사관리 6 매스터관리 7 이용상황관리 자료 : 후지쓰 (2013). 肉牛生産管理 SaaS. 조직등록 에는조직의기본정보와이용자정보에관한등록을함. 조직갱신 에는조직의기본정보와이용자정보에관한갱신을함. 조직관련 ( 조직 - 농가 ) 에서는조직과농가의관련사항에관한관련사항을수행함. 조직관련 ( 조직 - 조직 ) 에서는조직과조직의관련사항에관한관련사항을수행함. 수정사등록 에서는수정사의기본정보와목장과의관계사항에관한등록을함. 수정사등록의각항목중인력항목에는수정사명, 소재지, 전화번호등이표시됨. 시스템초기설정 에서는번식정보, 메일정보에관한설정을함. 여기에설정된정보는목장설정시에설정된정보의초기치로사용됨. 만보계일괄등록 에서는대상목장에만보계를일괄하여등록함. 이용이력검색 에서는이용자의이력을볼수있음. 이용빈도검색 에서는우보 SaaS 이용빈도를볼수있음.

193 168 < 그림 9-19> 우보 SaaS 시스템에서의수정적기예시 자료 : 후지쓰 (2013). 肉牛生産管理 SaaS. < 표 9-3> 우보 SaaS 의도입효과 No 이점세부내용 1 1 두당경제효과개선 번식우수태까지평균수정횟수를줄여인공수정비용과쓸데없는사료비용절감을꾀할수있음. 번식우의효율적인증산을꾀할수있음. 젖소의경우, 수태가되지않음에따른유량확보의기회손실을저감할수있음. 만보계를장착함으로써건강상태파악이가능하게됨. 2 노동력경감 / 신규취업자를위한지원 야간에많은발정감시를하여힘든작업을경감할수있음. 발정발견이미숙한신규취업자지원에기여함. 3 JA와의연계 관련단체와의정보공유로지역의생산력제고에연계될수있음. 자료 : 후지쓰 (2013). 肉牛生産管理 SaaS.

194 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 169 목장명 사육두수 < 표 9-4> 육우번식부문우보 SaaS 사용전과사용후의경제효과 우보도입전 ( ). (8 개월간 ) 우보도입후 ( ) (8 개월간 ) 단축일수 연간증산두수 증산에의한수입증가 (350,000 엔 / 두, 암수평균 ) 공태일수 분만간격 공태일수 분만간격 A축산 ,800,000 B축산 ,200,000 C축산 ,800,000 D축산 ,100,000 E축산 ,000,000 F축산 ,950,000 G축산 ,250,000 H축산 ,750,000 I축산 ,150,000 J축산 ,400,000 K축산 ,550,000 평균 ,722,727 자료 : 후지쓰 (2013). 牛歩 SaaS. < 표 9-5> 낙농부문번식지연방지에따른우보 SaaS 도입의경제효과 번식지연에의한손실추정손실액가정 출산직후산유량에의한손실 ( 두당 ) 35kg 60 일 = 900kg 출산직후산유량이순조롭다면, 30kg( 일일 ) 이상이므로 35kg 을가정 수태지연에의한손실 ( 두당 ) 연간환산치 ( 두당 ) 2,100kg 900 kg = 1,200 kg 1,200kg (365 일 /440 일 ) =995kg 1,000kg 수태가되지않아임신 60 일지연은비유곡선말기에해당하므로산유량은 15kg( 일일 ) 이됨. 두상황차이를산출 연간 (365 일 ) 으로환산 유대환산치 ( 두당 ) 유대 90엔 1,000kg = 90,000엔 유대 90엔 /kg 가정 기타손실포함손실 ( 두당 ) 100,000엔 / 두 수정횟수의증가, 진료비용이증가가산 1만엔 / 두 성우두수 40두 전국평균 총농가당손실 4000,000엔 / 호 자료 : 후지쓰 (2013). 牛歩 SaaS 를참조하여저자작성.

195 170 < 육우생산관리 SaaS> 육우생산관리SaaS는육우농가의비용절약을위한생산및경영관리시스템이다. 소개체별정보와각개체단위로시점별누적비용방식으로투자원가를알려주고, 매일의사육작업과같은데이터를일괄관리한다. 또이를가시화하여육우를저비용으로고품질생산을할수있도록도움을준다. < 그림 9-20> 육우생산관리 SaaS 의개념도 자료 : 후지쓰 (2013). 肉牛生産管理 SaaS. < 그림 9-21> 육우생산관리 SaaS 모식도 자료 : 후지쓰 (2103). 肉牛生産管理 SaaS.

196 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 171 < 그림 9-22> 육우생산관리 SaaS 시스템의특징 자료 : 후지쓰 (2013). 肉牛生産管理 SaaS. 이시스템의주요기능중에작업리스트 (ToDo 리스트 ) 작성기능이있다. 이는송아지등록기록이나기본등록, 그외의각종작업예정을표시하여주는기능이다. 또발정 분만일예측기능은수정일부터일수를분석해발정예정일, 분만예정일을예측할수있다. 발정정보나수정정보및임신정보를토대로분만정보가등록되는관리기능도가지고있으며, 개체단위로급이계획, 급이설정, 급이실적량을만들어누구라도쉽게축산을할수있도록도와주는기능도있다. 나아가이동관리, 질병관리, 체형 체중관리기능, 생산원가및손익관리기능, 성적평가, 이력추적정보등의기능도보유하고있다.

197 172 < 표 9-6> 육우생산관리 SaaS 의기능 기능명 기능개요 ToDo리스트 송아지등기, 기본등록, 기타각종작업예정을표시함. 발정 분만일수예측 수정일로부터일수를기초로발정예정일을예측하여 ToDo리스트에반영함. 번식관리 번식우에대한번식정보 ( 발정정보, 수정정보, 임신정보, 분만정보 ) 를등록함. 수정실적정보, 임신예정우, 분만예정우, 분만실적정보일람을출력할수있음. 출생보고 가축개량센터에보고하기위한시스템에연계하는 CSV 파일로작성함. 송아지등록 화우등록협회등에보고하는정보를 CSV 파일로출력가능함. 사료급여관리 이동관리 질병관리 체형 체중관리 생산원가관리, 손익관리 성적평가 ( 송아지판매 ) 성적평가 ( 지육판매 ) 개체단위로사료의계획급여를설정하여급여실적량을체크함. 현장에서확인할때사용하는사료급여계획, 실적일람을출력함. 소의농가간이동 ( 구입 판매 ) 정보, 소의사망정보를등록함. 재적우일람, 소개체단위이동이력, 사망한소의일람을출력함. 발굽깍기, 구충, 백신접종, 치료정보를등록. 인쇄출력함. 예방 ( 거세, 제각, 코뚜레장착 ) 정보를등록, 인쇄출력함. 측정한체형 ( 체중, 체고, 십자부높이, 체장 ) 을등록함. 체형측정결과일람과체중추이를그래프로출력할수있음. 소에대하여등록되어있는사료비, 종부료, 약품비등의합계를원가로관리하고, 출하판매후, 판매가격과이들비용의차 ( 손익 ) 를손익관리로조회및인쇄할수있음. 송아지판매가결과의판매성적내용을표시 / 수정함. 송아지출하성적을일람표시하고, 각생산자및각번식우의우량사례를분석함. 지육시장의등급판정, 판매성적의내용을표시 / 수정함. 지육출하성적을일람표시하고, 각생산자및각번식우의우량사례를분석함. 이력정보출력육우생산관리 SaaS 상에축적된데이터를임의선택하여, 필요에따라이력추적정보를 CSV 파일로출력함. 자료 : 후지쓰 (2013). 肉牛生産管理 SaaS. 각개체마다기본정보와수정 분만정보를알수있어, 자동으로소의발정예정과분만예정등의예정리스트작성이이루어진다. 이를통해농가는 1인당관리두수를늘릴수있고, 품질을확보함과동시에비용을절감하고기술력도향상시킬수있게된다. 한편, 신고서식등을프로그램내에서자동적으로만들어제출할수있도록설계하여행정간소화에도이바지하고있다.

198 축산업생산부문 4 차산업혁명기술적용사례 시사점및제언 4차산업혁명기술중하나인축산스마트팜기술은제일낮은단계인 1세대부터 2세대, 3세대스마트팜기술로진전될것이다. 현재우리나라축산스마트팜기술대부분이 1세대에속한다고볼수있지만, 유럽등선진국에서는 2세대, 3세대스마트팜기술이개발되어, 농장에적용되고있다. 선진국의우수농가들은전문시설업체를통해각자농장에 ICT 활용시설을갖추고있다. 이와동시에각시설업체들은 ICT 시설을이용한농장의정보들을수집 비교 분석하여해당농가에정보를피드백해주는형태의사업을별도로추진하고있다. 하지만우리나라에는아직선진국의경우처럼전문적이고규모가큰시설업체도없다. 이들정보를이용하여생산성향상을꾀하고있는우수한농가도찾아보기어려운실정이다. 따라서먼저전문적이고규모가어느정도있는전문업체를육성해야한다. 풍일농장대표도이러한점을지적하고있다. 이를위해현존영세한시설업체들을육성하는방안도있지만, 이와함께축산계열주체 ( 풍일농장대표가말하는통합관제센터에해당 ) 가각소속농장에 ICT 시설을갖추도록하고, 이로부터수집된정보를전문적으로분석 비교하여다시소속농장에피드백해줌으로써생산성향상을꾀하는방법도고려해볼필요가있다. 예를들면, A 축산조합계열업체가각소속농가를비육전문농장, 번식전문농장, 육성전문농장, 종축전문농장등으로구분하여, 각특성에맞는 ICT 시설을갖추도록하고, 이들로부터수집된정보를축산조합부서중하나에서전문성을갖춘인력이비교 분석하여각소속농가에생산성향상에유용한정보를피드백해주는방법이다. 우리나라는자원도부족하고예산도많지않다. 이러한제약조건하에서우리가광범위한 4차산업혁명기술을독자적으로개발하여적용하기란쉽지않다. 위의사례에서도보았듯이선진국들도독자적으로추진하기보다는국가간협업, 융복합을통해기술을개발하고있다. 우리도주어진조건으로우리의강점

199 174 을살리고, 다른나라의힘도빌려야선진국의기술을따라잡을가능성도높아진다. 이를위해축산업부문별로기술개발및보급전략수립이요구되며, 적극적으로국내외의기술을융복합하여야한다.

200 제 10 장 빅데이터기반농식품마케팅전략 강혜정 ( 전남대학교 ) 1. 들어가며 4차산업혁명의핵심원천은빅데이터분석이다. 기업은물론공공기관은정형및비정형의방대한데이터를실시간으로수집, 저장, 분석하고사람들의관심, 선호도등을파악하여이용하고있다. 단순하게산출되는데이터의양을단순비교하는것이아니라통계학적으로데이터를분석하여이를활용하는것이빅데이터의핵심이다. 최근이러한빅데이터가수많은소비자의욕구를파악하고기업의이윤창출을위한활용의목적으로활용되면서그중요성이더욱커지고, 빅데이터분석은최근 4차산업혁명의핵심기술로급부상하고있다. 빅데이터분석은소셜빅데이터, 실시간사물지능통신 (M2M:Machine to Machine) 센서데이터, 기업고객관계데이터등다양한성격의빅데이터를효과적으로분석하는것 을말한다. 빅데이터시대에는정형데이터뿐아니라인터넷, SNS, 모바일환경등에서생성되는웹문서, 이메일, 소셜데이터등비정형빅데이터를효과적으로분석하는것이무엇보다중요해졌다. 2012년

201 제타바이트에이른빅데이터는 2020년에는 40제타바이트로급격히증가할것이며, 그중 20% 는정형데이터, 나머지 80% 는비정형데이터가될것으로예상 하고있다 ( 황승구외 2013). < 그림 10-1> 빅데이터분석 자료 : 황승구외 (2013). 빅데이터플랫폼전략 : 빅데이터가바꾸는미래비즈니스플랫폼혁명. 최근인구구조및소비환경이빠르게변화하면서농업경영체및농산물유통업체의수익증대를위해서는소비자의농식품트렌드를신속하고정확하게파악하는것이필요하게되었다. 따라서농식품마케팅전략을수립을위해서도빅데이터기반의합리적의사결정기법개발이중요하게되었다. 15 이에농업분야에서생산되는각종정부통계, 기상정보, 생산자 소비자패널, 소득조사정보등방대한데이터 ( 정형, 비정형 ) 를활용하여마케팅의사결정전략수립연구의필요성이강하게제기되고있다. 빅데이터에기반한농업경영및농식품마케팅전략개발은농업분야빅데이터를수집 저장 처리하는플랫폼구축연구와병행되어야할것이며, 궁극적으로농업경영체및농식품산업계가필요한농식품마케팅정보를제공하는서 15 유승훈 김윤호 (2014) 은빅데이터유통의경제적효과에관한연구사례분석에서빅데이터유통은모든산업과기술, 사회에영향을미치며향후중요한기반기술이될것으로전망함.

202 빅데이터기반농식품마케팅전략 177 비스방안이제시되어야할것이다. 빅데이터를활용한인구구조및소비트렌드변화등의농식품소비관련이슈분석은농업경영및농식품산업계에합리적인의사결정의기초자료를제공할것이며, 또한, 농업연구기관및정부의미래성장연구개발분야탐색및정책방안마련에도움을줄수있다. 최근일반기업은마케팅전략수립에있어빅데이터를적극적으로활용하고있다. 예를들어, 이유재외 (2014) 는 KB국민카드의내부및외부의빅데이터를결합한실시간마케팅과모니터링을위한시스템구축작업을소개하며, 카드사용고객의라이프사이클을분석하여, 유사하게나타나는패턴을예측하여이에실시간으로대응하는빅데이터활용전략을제시 한바있다. 농식품분야에서도빅데이터분석에근거한농식품마케팅전략의중요성은관련선행연구들에서나타나고있다. 임종태외 (2014) 는빅데이터분석을이용한식품정보분석시스템을설계 구현하였으며, 식품에대한정보를분석하여특징에따라분류하고, 빅데이터분석을통해구매자에게실생활에유용한서비스제공이중요함을지적하였다. 문정훈외 (2015) 는농림수산식품교육문화정보원의빅데이터기반농식품추천시스템설계및구현에관해연구한바있다. 정병호외 (2013) 는 농식품분야의생산단계에서 RFID 센싱등의기술을통해서획득할수있는정보들이그활용가능성보다실질적인활용도가그리높지않은것이현실이며, 식품이력추적관리제, 사물인터넷기술의활용으로사람의조작이나노력없이도사물끼리정보가교환되고분석되는형태가앞으로농식품분야에있어서도매우중요한이슈일것 이라고예측하였다. 빅데이터기반농식품마케팅분석을위한빅데이터소스로서공공데이터, 소비자의식품구매데이터등의정형데이터가활용되나, 최근에는소셜네트워크서비스 (Social Network Service, SNS) 데이터가중요하게대두되고있다. 정병호외 (2013) 는웹크롤링기반을이용하여수집한트윗빅데이터와농촌진흥청소비자패널조사의일환으로수집된농식품구매이력빅데이터를결합하여, 2012년발생한라면벤조피렌사건에따른소비자의라면재구매심리회복시간과영향력에대해분석한바있다. 소셜메트릭스 16 를사용하여벤조피

203 178 렌이슈가발생한 2012년 10월부터 12월까지트워터상에서라면과벤조피렌이라는키워드를포함하는트윗총 4,625개를수집하여분석에이용하였다. 이연구를통해서식품을구매하는소비자들은각종매체에의해식품구매행동을조절한다는것을확인할수있으며, 특히 TV 매체를통해정보를획득하였을때사람들은해당매체를신뢰하여구매행동에영향을주는것으로나타났다. 채광석외 (2018) 는 daum 소프트에서제공하는빅데이터분석툴인소셜메트릭스를활용해주요밭작물의소비자선호에대한 SNS 자료를분석했다. 인터넷상에서검색된키워드의빈도수는농산물의 브랜드 ( 또는 생산자 ) 보다 맛, 조리법, 효능 등이더많은것으로조사되었다. 또한소비자는개인의기호및원하는조리방식에따라서같은품목이라도다양한맛, 크기, 모양을찾는것으로나타났다. 2. 소셜네트워크서비스데이터분석 소셜빅데이터분석이란뉴스, 블로그, 트위터등의소셜미디어에서매일생성되는방대한소셜데이터로부터 인사이트 (insight) 를찾아내는것 을말한다. 소셜빅데이터분석에서는소셜미디어사용자의관심사, 이용패턴등을알수있어, 기업의제품과브랜드, 마케팅등에관한다양한이슈, 여론, 사회현상을파악할수있다. 16 소셜메트릭스란자연어처리기술과덱스트마이닝기술을바탕으로블로그, 트위터문서분석을돕는틀로, 국내덱스트마이닝전문업체인다음소프트가제공하는서비스이며, 연간 240만개의트위터한국계정에서 1억건이넘게생성되는트윗과 1억건이상의블로그포스트들을분석하여숨은의미와평판을찾아내서각키워드에대한긍 부정감성정보및날짜별로가장많이확산된트윗메시지를제공하고있음 ( 이충희외 2013).

204 빅데이터기반농식품마케팅전략 179 소셜빅데이터분석은소셜데이터수집, 저장, 분석, 통찰력도출, 리포트제공등의단계로진행된다. 소셜빅데이터분석에는소셜미디어에서수집되는비정형텍스트문장을분석하는자연어처리 ( 형태소분석, 개체명인식, 구문분석등 ) 기술, 정보추출 ( 관계추출및통합등 ) 및분류기술, 그리고소셜네트워크분석기술, 데이터마이닝기술등다양한기술들이적용된다 ( 황승구외 2013). 소셜빅데이터분석은다음과같이 3단계로진행하였다. 1단계데이터수집단계에서는분석대상채널에서수집엔진 (crawler) 을이용하여관련키워드가포함된문서를검색하여수집한다. 1단계에서수집된비정형텍스트데이터는 2단계비정형데이터분류및정제를위해적합문서판단로직과불용어처리과정을통해정제한후형태소분석기를활용하여, 관심키워드를추출 (text mining) 한다. 마지막 3단계는키워드 / 빈도 / 추세 / 감성 / 연관어분석, 주요확산문서및빅마우스식별을통하여정제된데이터를분석한다. 소셜네트워크분석의 3단계분석방법은다음과같다. 첫째는관심키워드의발현빈도, 주간발현량 ( 순위 ), 주요확산문서등을파악하는키워드 / 빈도분석이다. 둘째는추세분석으로관심키워드의발현빈도추세를파악하여국민적관심도의변화양상을확인한다. 셋째, 연관어분석은관심키워드가발현되는웹문서상에나타나는키워드 ( 연관키워드 ) 들을추출하여그발현빈도를측정하고순위를정하여연관관계와그강도를파악하거나, 카테고리화한다. 넷째는소셜네트워크빅데이터생산자의식품관련이슈및정부정책등에대한감정상태및그추세를파악하여국민정서의변화동태를확인하는감성분석이다. 감성분석에서는감정을표현하는단어리스트를정리 분류한감성사전을활용하여특정키워드에대한국민의감정상태를긍정, 부정, 중립의영역으로분류하고점수화한다 ( 이계임외 2016).

205 180 < 그림 10-2> 소셜네트워크빅데이터분석개요및활용 자료 : SK 스마트인사이트 ( ). 3. 소셜네트워크서비스데이터분석에기반한농식품마케팅전략사례 17 본연구는농식품마케팅전략개발에있어서빅데이터의중요성을실증분석하기위해, 그동안잘다루어지지않았던비정형빅데이터를활용하고자하였다. 구체적으로농식품에관한소셜미디어의반응이실제로해당농식품의소비에어떻게영향을미치는가를분석하여, 농식품마케팅전략을수립할때도빅데이터를활용할필요가있음을제시하고자한다. 이를위해양파와관련된긍정또는부정적기사건수가소비자의월별양파소비지출액에어떻게영향을미치는가를분석하였다. 양파소비자료는 년동안의농촌진흥청농식품소비자패널조사를이용하였다. 본분석의소비자양파소비지출액자료는농촌진흥청이소비자패널조사를통해구축한 년동안서울 경기지역에서수집한 703개의소비자패 17 강혜정외 (2018). 빅데이터기반농업경영 마케팅전략개발및서비스방안연구 에서발췌요약한내용임.

206 빅데이터기반농식품마케팅전략 181 널자료를이용하였다. 이자료는개별소비자의모든일일농식품구매내역을담고있으며, 농식품은크게곡류, 채소류, 청과류, 육류, 수산물, 유제품, 기타로구분되어있다. 이자료는소비가구의일별농축수산물구매액, 농식품별구입일, 구입처의상호가조사되어있어, 해당구입처와구매일자별소비자의농식품구매행태를자세히살펴볼수있다. 또한, 이자료는농식품소비자의인구사회학적변수및소비행태특성까지조사되어있어농식품구매액에영향을미치는다른설명변수까지도고려할수있는장점이있다. 본분석의양파에대한긍정및부정기사건수는 년의양파기사검색데이터를이용하였다. 연도 < 표 10-1> 양파가격관련기사검색결과 전체기사수 (News_n) 부정기사 (News_neg) 긍정기사 (News_pos) 구글검색빈도 (google) , , , , , , ,575 주 : Google은 구글트렌드 에서 양파 라는단어를검색한빈도추이를나타냄. 분석모형에서종속변수는소비자물가지수로디플레이트된월별양파구매액이고, 설명변수는인구사회학적변수및소비행태변수를포함하고또한, 전월의양파의긍정기사와부정기사건수를각각포함하였다. 설명변수로이용된인구사회학적및소비행태변수의기초통계량은다음표와같다.

207 182 < 표 10-2> 인구사회학적변수의기초통계량 변수 단위 평균 표준편차 최소값 최대값 40세미만 더미 대 더미 대 더미 세이상 더미 중졸이하 더미 고졸 더미 대졸이상 더미 전업주부여부 더미 가족원수 명 부모모심여부 더미 저녁식수인원 명 아파트거주여부 더미 주말구매여부 더미 일요일구매여부 더미 월평균가구소득 만원 ,323 월평균외식비용 만원 주 : 월평균가구소득과월평균외식비용은 GDP 디플레이터 (2010=100) 를이용해실질변수로환산하였음. 소비가구중매월양파를구매하지않는가구가있으므로월별양파소비지출액에는 0 의자료도포함되어있다. 이처럼종속변수에 0 의데이터가포함되어있을경우, 토빗 (Tobit) 모형을이용하였다. 분석결과, 전월의양파의긍정기사건수가많을수록다음달양파구매액은통계적으로유의하게증가하는것으로나타났다. 한편, 부정기사건수가많을수록다음달양파의구매액은감소하나, 통계적유의성은없는것으로나타났다. 또한, 다른조건이일정할때연령이 40세미만보다는 40세이상인응답자의양파구매액이높게나타났다. 전업주부의경우양파구매액은상대적으로높으며, 가족원수가많은가구일수록농식품구매액은상대적으로증가한다. 부모를모시고사는가구일수록양파구매액은높으며, 저녁식수인원이많을수록구매액이높다. 외식비용이많을수록구매액은감소하며, 평일보다주말의

208 빅데이터기반농식품마케팅전략 183 양파구매액이높으며, 다른계절에비해여름철과가을철에양파구매액이높게나타났다. 전통시장에서구매한양파구매액은상대적으로높은것으로나타났다. < 표 10-3> 양파의긍정및부정기사건수가양파구매액에미치는영향 종속변수 : 월별양파구매액 구분 추정계수 표준오차 전월의양파긍정기사건수 0.222*** 전월의양파부정기사건수 대 0.480*** 대 0.799*** 세이상 1.064*** 중졸이하 0.244*** 고졸 0.304*** 전업주부여부 0.060** 가족원수 0.131*** 부모모심여부 0.658*** 저녁식수인원 0.040*** 아파트거주여부 *** 실질월평균소득 ( 원 ) 0.001*** 실질월평균소득 0.000*** 실질월평균외식비용 *** 주말여부 0.321*** 여름 0.645*** 가을 1.647*** 겨울 *** 전통시장구입여부 0.760*** 상수항 3.959*** 주 : *** p<0.01, ** p<0.05, * p<0.1 농식품의긍 부정소셜미디어데이터가해당농식품의구매액에미치는영향을양파품목을선정하여분석한결과, 소셜미디어데이터는실제농식품

209 184 구매액에유의한영향을미치는것으로나타났다. 본연구에서는전월의양파긍정기사건수가많을수록양파의구매액이증가하는것으로나타났다. 이와같은결과는 SNS 등의소셜네트워크를통한농식품의건강성분및기능성홍보를통해농식품의소비를증대시키는효과가나타날수있음을시사한다. 따라서최근온라인소셜네트워크의활용도가증가하면서비정형데이터를포함한빅데이터를활용하여농식품마케팅전략을수립하는것이필요할것이다. 4. 요약및결론 4차산업혁명시대의빅데이터분석에기반한농식품소비트랜드파악및관련마케팅전략수립을위해서는정형및비정형데이터의수집, 가공, 분석이선결과제이다. 본연구는농식품에관한소셜네트워크서비스데이터의반응이실제로해당농식품소비에어떻게영향을미치는가를분석하여, 농식품마케팅전략을수립할때도빅데이터를활용할필요가있음을증명하였다. 이러한분석결과에따른시사점으로서농식품마케팅전략수립에빅데이터활용방안을다음과같이제시하고자한다. 가. 소비자유형별주요농식품소비패턴정보제공 농식품생산및소비관련정형및비정형데이터를통합 이용하여소비자유형별주요농식품소비패턴정보를제공하여이러한소비트렌드에근거한소비유망생산품목정보를생산자에게제시해줄수있다. 즉, 생산자는소비자유형별원하는품목의구매량과품질수준정보를통해소비자맞춤형농산물을생산할수있다. 또한, 소비자유형별주요농식품소비패턴을계량화하여소비자유형별농식품마케팅전략을수립할수있다. 이는앞으로 스마트팜맵 과연계할수있고지역별로적지적작에관한의사결정에도도움이될것이다.

210 빅데이터기반농식품마케팅전략 185 나. 외부환경변화에따른농식품소비패턴변화예측 농식품가격, 소득이외에다양한외부환경변화가농식품소비패턴변화에영향을미친다. 저출산고령화에따른인구구성비변화, 1인가구증가등의인구구조적변화에따라농식품소비패턴은변화한다. 또한, 지구온난화, 미세먼지, 황사등의기후변화에따른현상에소비자의농식품소비패턴은영향을받는다. 또한, 인터넷및모바일쇼핑증대, 로컬푸드매장증가등에따른농식품유통변화등도농식품소비패턴에영향을미칠것이다. 이러한외부환경변화에따른농식품소비데이터를수집및분석하여과거지역별 시기별소비패턴을분석한다. 기관별로산재되어있는농식품소비관련데이터를융합 분석하여농식품소비패턴변화를예측하고, 이러한정보는생산자가선제적의사결정을하는데기여할것이다. 농산물도소매시장도농식품소비패턴예측정보를통해유통물량조절과농식품마케팅전략을수립할수있을것이다. 다. 맞춤형농식품소비정보서비스제공방안 농식품소비빅데이터정보는 O2O(Online-to-Offline) 에서농산물소비자가격, 구매관련정보를수집및분석하는서비스를제공할수있을것이다. 빅데이터에근거한맞춤형농식품소비정보를바탕으로농업경영체는작목, 재배면적, 출하시기등을결정하여농업소득을극대화할수있다. 또한, 생산자또는유통업체는빅데이터기반농식품소비정보를통해효과적인농식품마케팅전략을수립할수있을것이다. 이러한서비스를제공하기위해서농식품소비관련공공데이터를분석하고정형 비정형데이터를종합할수있는농식품소비빅데이터플랫폼구축및관련서비스사업이필요하다. 빅데이터에기반한농식품마케팅전략개발은농식품소비관련빅데이터를수집 저장 처리하는플랫폼및농식품정보통합시스템구축이선결되어야하며, 이를통해농업경영체및농식품산업계가필요로하는다양한정보를제공하는서비스방안이제시되어야할것이다.

211 186 빅데이터를활용한인구구조및소비트렌드변화등의농식품소비관련이슈분석은농업경영및농식품산업계에합리적인의사결정의기초자료를제공할것이며, 또농업연구기관및정부의미래성장연구개발분야탐색및정책방안마련에도움을줄수있다. 농식품소비관련빅데이터플랫폼구축뿐만아니라소비자유형별농식품소비패턴데이터를적절히활용할수있는농식품소비통합정보시스템을구축하여, 관련정보를필요로하는농업경영체, 유통업체, 소비자, 행정가등에게 One-click 서비스로제공할필요가있다. 농식품소비빅데이터통합정보시스템구축을위해서는이런시스템을운영, 관리, 지원할수있는별도의조직및인력이필요할것이다. 농식품소비빅데이터정보를체계적으로수집 저장 가공하는빅데이터플랫폼을구축함으로써소비트렌드를빠르게파악할수있는기반을마련하며, 농식품빅데이터정보를실제농업현장에적용할수있도록통합정보시스템을구축함으로써합리적인의사결정에영향을미치고자한다. 더나아가농식품소비통합정보시스템을통해농업인뿐만아니라유통업자와소비자에게다양한농산물생산, 유통및마케팅정보를제공함으로써궁극적으로사회후생증대에기여할수있을것이다. 라. 농식품 소비 빅데이터 접근성 및 활용도 제고를 위한 분석정보 제공 서비스 기능 강화 소비유형별맞춤형농식품생산을통한농가소득증가를위해서는우선농식품소비빅데이터를통합적으로수집 저장 처리할수있는플랫폼및농식품소비정보지원시스템을구축할필요가있으며, 더나아가관련분석정보를필요로하는농가, 유통업체, 소비자등에게효과적으로제공해줄수있는정보서비스기능을강화할필요가있다. 일반인이 SNS 데이터등을포함한빅데이터를수집 저장 처리할수있는역량이부족하며, 빅데이터플랫폼이구축되었다고하더라도이용자가편리하게

212 빅데이터기반농식품마케팅전략 187 효율적으로사용할수있도록온 오프라인공공서비스를대행해줄수있고, 관련데이터를활용할수있도록컨설팅및교육을해주는기능이필요하다. 농식품소비빅데이터분석정보서비스기능강화를통해데이터탐색비용이절감되고, 더욱합리적인소비자및관련유통업체의의사결정이가능하며, 더나아가소비자맞춤형농산물생산체계구축이가능해질것이다.

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214 제 11 장 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 성형주 (ABC Lab) 1. 들어가며 다양한분야의석학들이 4차산업혁명이가져올미래의본질적인특징으로 초 ( 超 ) 연결 (Hyper-connected) 사회의도래 를이야기한다. 여기서 초 ( 超 ) 연결 이란사람과사람, 사람과사물또는사물과사물이서로촘촘하게연결된네트워크를통해소통하는것을의미하며, 사물인터넷과클라우딩, 빅데이터기술등이초연결사회구현의핵심기술로꼽히고있다. 흐르고통하게하는것이유통 ( 流通 ) 이라면그본질또한결국연결이다. 거래의흐름 ( 商流 ) 을통하게하는것, 물건의흐름 ( 物流 ) 을통하게하는것, 정보의흐름 ( 情流 ) 을통하게하는것, 이모든연결활동을우리는유통이라고일컫는다. 20세기후반 PC, 인터넷, 모바일의급속한확산으로촉발된정보기술혁명기에유통산업은근본적인패러다임의변화를겪어왔다. 공간적 지리적제약을전제로전통적인가치사슬에의존해온유통산업은온라인으로연결된새로운

215 190 세상에서디지털기술로무장한새로운경쟁자 ( 아마존, 이베이, 알리바바등 ) 들에게빠르게시장을잠식당해왔다. 저비용 ( 낮은재고비용 & 운영비용 ) 과효과적인연결 ( 구매자-판매자-생산자의직접적이고즉각적인연결 ) 을가능케하는온라인플랫폼기술이길고복잡했던가치사슬을단축한것이그본질적인이유라고할수있을것이다. 그리고오늘날사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 인공지능등다양한첨단기술들이서로융합하면서엄청난속도로우리의생활과산업을변화시키는이른바 4차산업혁명시대가도래하면서유통업은다시한번혁명적변화의시기를맞이하고있다. 그변화의물결은과거어느시기보다거세고빠를것으로전망된다. 본장에서는 4차산업혁명이유통산업특히농식품유통산업에가져올주요한변화를살펴보고, 한국농식품유통에서매우중요한비중을차지하고있는공공유통경로 ( 도매시장, 로컬푸드등직거래유통경로등 ) 를중심으로향후바람직한정책목표와이에따른대응과제를제시하고자한다. 이제사회는끊임없이변화하는상태로존재한다. 현재의혁명이라고하면우리는 1789년 ( 프랑스혁명 ), 1848년 ( 유럽민주화혁명 ), 혹은 1917년 ( 러시아혁명 ) 을생각하는경향이있지만, 정확히말하자면오늘날은모든해가혁명적이다 차산업혁명과농식품유통업의변화 최근전세계적인농식품유통산업의변화를가장상징적으로보여주고있는사건을두가지꼽으면한가지는 2017년 6월, 아마존이미국최대유기농식품업체인홀푸드 (Whole Foods) 를인수한것이고, 다른한가지는 2016년 10월, 알리바바의마윈회장이 신유통 을제시하고 2017년을신유통을시작하는원 18 유발하라리 (Yuval Noah Harari), 사피엔스, 조현욱옮김, 2015, p. 515.

216 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 191 년이라천명한것이다. 그간의농식품유통산업변화의메가트랜드가온라인전자상거래시장이기존오프라인시장을빠르게잠식해나가는과정이었다면, 새로운트랜드는온라인과오프라인의경계를허물어시너지가발휘되는새로운유통생태계를창출하는것임을보여주는사건들이라고할수있다. 비슷하면서도서로다른두사건을통해 4차산업혁명시대농식품유통산업의변화방향을살펴보고자한다 세계최대전자상거래기업인아마존의홀푸드인수 세계최대의전자상거래업체인아마존은 2017년 6월, 미국최대유기농식품유통업체홀푸드마켓을 137억달러에인수했다. 홀푸드마켓은미국과영국, 캐나다등에서 460여개지점을운영중인오프라인유통업체로미국내에서고급식자재를고가 ( 高價 ) 에판매하는매장으로유명한식품유통전문기업이다. 1994년설립된아마존은전자책을시작으로의류, 전자제품등다양한상품의온라인판매를중심으로미국내전자상거래시장점유율 43% 를차지하고있다. 또 이틀이내무료배송서비스 를연간 99$ 에무제한제공하는 아마존프라임 에가입한충성고객이 2016년에 7천만명을돌파하는등독보적인온라인유통기업으로자리를굳건히하고있다. 그야말로 진격의아마존 인것이다. 인수를발표한직후뉴욕증시는기존유통강자인월마트가 4.7%, 코스트코가 7.2% 하락했고, 식품업체인크로거가 9.2%, 도매업체인슈퍼밸류가 14.4% 폭락하는등아마존의오프라인진출에대한강한두려움을보였다. 홀푸드마켓도매우큰유통업체지만, 매출이약 2배인크리거나 5배에이르는월마트주가가급락한것은아마존의온 오프라인통합시도가그만큼식품유통시장에큰파급효과를가져올것이라는시장의기대를반영한평가라고볼수있다.

217 192 그렇다면아마존은무엇때문에홀푸드마켓을인수하였을까? 미국내많은언론들은아마존이그동안온 오프라인통합시장과관련하여시험적으로진행해왔던다양한시도들을토대로본격적인유통시장특히신선식품유통시장에진출하는신호탄을쏘아올린것으로분석한다. 그동안전자상거래업체인아마존의유일한약점으로지적되어온신선식품시장을장악하기위한것이라는평가다. 기본적으로아마존은미국각지에초대형물류창고를마련해두고적정재고를확보해두거나심지어는미리수요를예측하는방식으로고객과가장가까운물류창고에서주문즉시배송해주는신개념물류방식을통해경쟁력을확보해왔지만, 신선식품은보존기간이짧아이같은방식을적용하기어려웠다. 그러나신선식품의품질만큼은최고라는평가를받아온홀푸드마켓인수를통해브랜드와물류거점을확보하여이러한약점을보완할수있게된것이다. 현재아마존이세계최대전자상거래업체로서구축해온방대한고객데이터베이스와매우강한로열티 ( 아마존프라임 ) 를확보한배송서비스, 효율적인물류관리시스템을홀푸드마켓의오프라인매장에접목해종합유통서비스를제공할방침으로알려졌다. 우선기존아마존의프라임회원들에게홀푸드마켓이제공하는신선식품을온라인으로주문 배송하는서비스를제공할것으로알려졌다. 이외에도계산대없는새로운형태의매장 Amazon Go, 온라인으로주문후 15분후에찾아가는 Amazon Fresh Pickup 서비스등아마존이선보이고있는다양한실험들이접목될수있다는분석도적지않다. 아마존이극비리에전격적으로실행한홀푸드마켓인수가있기전이를예측해서주목을받은뉴욕대의스콧갤러웨이 (Scott Galloway) 교수는한언론사와의인터뷰 19 에서다음과같이그이유를밝혔다. 아마식료품부분은혁신적파괴가가능한가장성숙한소비재일겁니다. 이는미국에서만한해 7,500억달러에이르는세계에서가장큰소비재부문이죠. 그러나 ( 식품을취급하는 ) 19 Scott Galloway explains exactly why Amazon would buy Whole Foods (when he predicted it last month), Business Insider, Jun 16, 2017.

218 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 193 슈퍼마켓에간다면여기는 1985년과별다른차이가없다는것을알수있을겁니다. 결국가장큰소비재시장임에도그동안기술환경과소비자변화에제대로대응하지못한식품유통시장을세계최고의유통기업인아마존이간과할리없으며, 첨단물류시스템과프라임맴버스라는어마어마한충성고객을가지고있는아마존은신선식품분야에차별화된브랜드와물류거점을확보하고있는홀푸드마켓을인수함으로써가장효율적으로새로운식품유통생태계를만들어갈것이라는것이스콧갤러웨이교수의예측근거인것이다. 그리고그러한식품유통시장에대한판단은한국에서더유효하다 알리바바마윈, 신유통시대의도래를선언 20 일매출 1,628억위안 ( 약 28조 3천억원 ) 은 2017년 11월 11일중국판블랙프라이데이인광군절에중국최대전자상거래업체인알리바바가달성한매출기록이다. 해마다세계적인매출신기록을경신하고있는중국최대전자상거래업체인알리바바의창업주마윈은지난 2016년 10월알리바바의본사가위치한중국항저우에서 전자상거래시대는조만간끝날것 이라며신유통시대의도래를선언했다. 21 신유통은 온라인과오프라인그리고물류를결합하는새로운유통방식 으로, 마윈은 2017년을신유통을시작하는원년으로하여전그룹계열사가이를위해전념할것이라고발표했다. 이후알리바바는빠르게오프라인유통업체에대한투자를늘리며기존전자상거래플랫폼기반을근거로온 오프라인통합서비스확장을추진하고있다. 대표적인사례로 2016년 11월중국저장성지역 30여개도시에서 150여개의슈퍼마켓을운영중인저장성최대유통기업싼장쇼핑 (( 三江购物 ) 지분을 20 한승희 (2017). 참조함. 21 中전자상거래시대이어신유통시대본격시동. ITFIND,

219 194 인수해 타오바오편의점 을개업한것과 2017년 2월중국최대소매유통기업인바이렌그룹과파트너십을통해대형마트, 슈퍼마켓, 편의점등 3개소매채널을확보하고고효율의공급체인을구축하고있는것을들수있다. 마윈이주창하는신유통은단순히온라인과오프라인을연결하는것을의미하지않는다. 오프라인소매생태계전체가모바일기반의온라인으로연결, 새로운시장을만드는것을의미한다. 소비자수요를중심으로새로운고객경험을제공할수있도록사람, 물품, 장소, 서비스를재구성하겠다는것이다. 디지털화된데이터를활용하여소비자의니즈를파악하고특화된고객경험을제공하는데초점을맞추고있다. 즉, 고객빅데이터를활용한실시간제품수요및재고파악을통해유통과정의손실이최종적으로 0에가까워지도록밸류체인을리모델링하는한편중간거래상을없애효율성및비용절감을도모하고있다. 또한, 고객의관심사, 잠재적니즈, 향후활동등을예측하고인공지능, 가상현실 (VR/AR), 사물인터넷등최신기술및빅데이터를활용하여온 오프라인을뛰어넘는새로운맞춤형쇼핑경험을제공하고자한다. 결국마윈의신유통지향점은알리바바가기존중국전자상거래시장에서 80% 에이르는점유율을차지한것처럼오프라인소매생태계전체를모바일기반의온라인으로연결함으로써고객이온 오프라인어떤장소에서언제, 어떤재화를구매하든간에그모든패턴을분석해서온 오프라인이통합된신유통플랫폼을통해차별화된서비스를제공하겠다는것으로보인다. 그야말로온 오프라인경계를뛰어넘는 천하통일 을도모하는것이다. 공교롭게아마존과마찬가지로온 오프라인을통합하려는마윈의구상을가장먼저적용한분야가신선식품유통이다. 마윈이신유통시대를선언하기전인 2016년 1월 신유통 1호 프로젝트로추진된중국최초의온 오프라인통합형신선식품마트, 허마셴성 ( 盒馬鮮生 ) 이그대표적사례이다. 현재계속매장수를늘려가며성공적인평가를받는허마셴성은 3km 이내, 30분이내배송 이라는차별적인물류시스템과오프라인매장을마트보다체험공간에가깝게구성한특징을갖고있다.

220 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 195 매장을방문한소비자는제품의신선도를직접확인할수있으며, 선택한식재료를조리해서완제품으로판매하는식사코너도배치되어있다. 온라인과오프라인의강점을효과적으로결합하여일부러신선식품매장을방문하지않고집에서신선식품을소비할수있게함으로써특히 20~30대모바일세대들에게인기를끌고있다는평이다. 결국마윈이주창한 신유통 모델은온 오프라인고객접점의연결 (O2O) 과빅데이터, 인공지능등첨단기술의융합을통해길고복잡했던가치사슬을가장효율적으로재구성함으로써변화하는소비자의니즈를실시간으로대응하거나또는선제적으로예측하여제공하겠다는것이다. 소비자의변화, 유통채널의분화, 기술의발전, 이모든것들을아우르는유통의초연결의시대인것이다 차산업혁명과한국농식품유통부문대응방향 3.1. 농식품유통부문, 4 차산업혁명기술융합의필요성과기대효과 22 농식품유통은농식품의생산부문과소비부문을연결해주는척추이다. 농식품유통부문의 4차산업혁명기술융합은농식품유통가치사슬의개별프로세스들을더욱효율적으로개선할뿐만아니라전 후방산업으로확산하여농산업전체의획기적변화를견인하는효과를가진다. 특히사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 인공지능, 모바일, 보안기술 ( 이하 ICBAMS) 등 4차산업혁명핵심기술융합을통한유통부분의정보흐름고도화는농식품유통산업자체의발전뿐만아니라농식품산업전체의중추신경계가효율적으로작동하게함으로써농식품생산및관련산업고도화를견인 22 이부분은저자가집필한 농업전망 2017, ICT 융합을통한농식품유통고도화 의내용을발췌, 재구성하였음.

221 196 하는촉매가된다는점에서무엇보다시급하고중요하다고할수있다. 이에따라농식품유통부문의 4차산업혁명기술융합의필요성과기대효과는농식품유통산업의발전을위한부분과농식품산업전체가치사슬의동반발전을견인하기위한부분으로나누어접근할필요가있다. 농식품유통분야의 4차산업혁명기술융합은생산자와유통-구매자들의협업활동을더욱효율적으로수행할수있도록함으로써다음과같은농식품산업의시너지를창출하는임무를수행한다. 1 기존의농식품유통과정을더투명하고정밀하게하여거래비용 (transaction cost) 을절감하는한편비효율적인과정을제거하거나효율화함으로써유통비용을감소시키는효과를가져온다. 2 농식품소비및유통트랜드변화등의정보를효율적으로생산자에게전달함으로써농식품의적량, 적시, 적품, 적가생산을유도하는효과가있다. 3 농식품의다양한상품정보, 생산이력정보, 유통과정정보등을디지털화함으로써유통단계간정보공유강화, 농식품의신뢰성 차별성이강화되는효과가있다. 공공적측면에서보면 ICBAMS 융합을통한유통정보의고도화는농식품가격안정화및식품안전성에대한국민의니즈를충족시키는등다음과같은다양한공공적효과가있다. 1 농식품은단기의가격변동에대해공급이매우비탄력적이며, 자연조건에의해높은가격변동성요인을내재하고있다. 정밀한유통정보는단기적으로는정부와유통주체들의수급조절능력을향상시킴으로써농식품의가격변동성을완화하고, 장기적으로는생산량조절등에기여할수있다. 2 또한, 식품안전성에대한국민적요구를충족시키는한편 FTA 확대로완전개방시대를맞이한우리나라우수농식품의차별화에기여한다. 3 국민소득증가및라이프스타일 ( 가구형태등 ) 변화에따라급변하고있는농식품소비트랜드에대한대응능력을강화한다.

222 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 197 < 그림 11-1> 농식품유통부문 4 차산업혁명기술융합기대효과 자료 : 고윤석 성형주 (2017) 한국농식품유통부문, 4 차산업혁명기술도입현황 대형유통기업들의정보통신기술융합고도화 우리나라농식품유통부문의 4차산업혁명기술도입은전통적유통채널이자중추적유통채널이라고할수있는공영도매시장이나산지유통조직에서더디게진행되고있지만, 소비지대형유통업체 (SSM 등 ) 나전자상거래유통경로들에서는빠르게진행되고있다. 이미포화상태가아니냐는평가가나올만큼빠르게확산된소비지대형유통업체 (SSM 등 ) 는균일한품질의연중공급체계를구축하고, 소비자의농식품소비패턴변화 ( 고품질, 소포장, 반가공등 ) 에적극적으로대처하기위하여소비지주변에대형물류센터를운영하면서산지의출하단계 (APC 운영과계약재배등 ) 로까지사업영역을확장하고있다. 이러한경영을가능케하는것이바로빅데이터를포함하는 ICT 기술활용을통한지능경영 (Business Intelligence: BI) 시스템이다.

223 198 대형유통업체는소비자구매정보분석을통하여매장별농식품수요량을도출, 전체수요량을통합하여적절한수급및발주계획을수립하는한편고객의구매로연결되도록하는고객관리 (Customer Relationship Management: CRM) 시스템을지속해서고도화시키고있다. 아울러적시, 적품, 적량공급을위한공급사슬관리 (Supply Chain Management: SCM) 시스템도소비자선호체계의변화에신속히대응할수있도록진화시키고있다. 대형유통업체의고객관리와공급사슬관리를포함하는전사적자원관리시스템은현재지능경영시스템으로발전하여모든기업활동 ( 본원적활동및지원활동 ) 영역에적용되고있으며, 생산자-소비자간양방향정류체계도강화하고있다. < 그림 11-2> 대형유통업체의양방향정류체계 자료 : 고윤석 성형주 (2017). 이러한변화를촉발하는원인은확장기이후맞이하고있는재무적성과의악화이다. 즉, 빅데이터, 인공지능등첨단정보통신기술의융합을통해환경변화에빠르게대처하지못하면거침없는쇠락의길로들어설수있다는위기의식인것이다. 실제로국내대표적인유통기업인롯데쇼핑의경우, 2011년영업이익이 1.5조원대에서지금은 1조원아래로, 이마트도 2010년대초반에 7천억원대에서지금은 5천억원대로하락하였다. 그런데도농식품부문의 4차산업혁명기술도입은같은기업내에서도타상품유통부문보다는아직초기단계라고할수있다. 롯데백화점의경우,

224 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 년 12월부터인공지능챗봇서비스 로사 를시작했다. IBM의인공지능왓슨솔루션을기반으로한로사는소비자의구매패턴과빅데이터를기반으로하여적합한제품을추천해주는기능을갖추고있다. APP을통한문자대화나음성대화는물론이고이미지인식 (VR) 을통해비슷한스타일의제품을추천해주는쇼핑지원서비스가가능하도록구축되었다. 로사의경우는의류등의패션상품에적용되고있으며, 식품부문에서는카트나바구니없이단말기를사용해쇼핑하는서비스를제공하는수준에머물고있다. 농식품이가진본질적인특성과생산농가및산지유통조직의낮은정보화수준으로인하여타상품부문보다기존의전통적가치사슬을효율적으로재구성하기가쉽지않기때문이다 신선식품유통환경관리부문의정보통신기술융합고도화 신선농산물은저장및유통과정에서발생하는손실률이최대 30% 정도로추정되고있어유통과정에서부패율을절감하고, 신선도를유지하는수확후관리기술이매우중요하다. 신선농산물유통환경관리기술의발전은부패율감소와더불어상품에대한신뢰도를증가시키고, 비현물거래에대한소비자의수용성을높여비대면직거래를활성화시키는등더효율적인물류방식을선택할수있기때문에농식품유통전체의발전을위해필수불가결한요소이다. 특히, FTA 확대로인하여수입과일의소비가증가하면서국내산과일의수출경쟁력제고가요구되고있는상황에서, 물류비용이낮은선박운송을통한신선농산물수출을가능케하기위한농산물유통환경관리기술의개발은매우시급한과제이다. 과학기술정보통신부 ( 당시미래창조과학부 ) 와한국정보화진흥원 (NIA) 의지원으로국립원예특작과학원이수행한 지능형농산물수출유통환경관리기술 은 ICT 융합을통한유통환경관리기술고도화의가능성과향후농산물유통환경의발전방향을보여준연구라고할수있다.

225 200 < 그림 11-3> 지능형농산물수출유통환경관리기술 자료 : 한국농어민신문 ( ). 다양한개발기술중핵심기술이라고할수있는수출용지능형컨테이너의경우, M2M, RFID/USN 등 ICT를적용하여농산물수출물류환경 ( 온도, 습도, 진동, 보안등 ) 의모니터링이가능하도록하였다. 실제로국산 설향 딸기를이산화탄소처리기술이적용된지능형컨테이너로홍콩에시범수출한결과, 수확후 8일뒤홍콩에도착했으나수확직후보다단단한정도가증가했으며물러짐도감소하는것으로나타났다. 앞으로신선농산물수출뿐만아니라국내에도적용할수있는농산물유통환경관리기술의상용화노력이요구된다.

226 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 공공농식품유통경로의 4 차산업혁명대응방향및과제 공영도매시장의대응방향및과제 23 전국 32개공영도매시장은 2015년생산량기준으로원예농산물의 69% 가경유하는한국농산물의중추적유통경로이다. 대형마트, 온라인시장의빠른성장속에서도원예농산물의도매시장경유율은 2000년 41% 에서크게증가하였다. 공영도매시장은생산자와소비자를연결하는농산물유통가치사슬의중심에위치하고있기때문에공영도매시장의 4차산업혁명대응방향은전후방 ( 생산단계및소매단계 ) 가치사슬전체의발전방향을결정짓고견인하게된다. 이러한측면에서첨단정보통신기술의융합을통한공영도매시장의 4차산업혁명대응은한국농산물유통부문에서가장중요하고, 시급한과제라고판단된다. 32개공영도매시장은배후인구, 입지, 시설등에서큰차이는있지만, 일반적으로민간유통경로보다거래규모, 접근성, 사용료등물류적인측면에서절대적인우위를점하고있다. 그러나수직통합된유통구조를가진소비지대형유통등에비해정보화측면에서는매우취약한상황이다. 도매시장유통주체인도매법인과중도매인의정보통신기술융합역량이부족하고, 대부분의개설자 ( 지방자치단체 ) 역시첨단정보통신기술이융합된미래도매시장육성에대한견인능력과의지가미흡하기때문에중앙정부차원의정책지원이없을경우공영도매시장의정보화및 4차산업혁명대응은매우더디게진행될가능성이높다. 농식품소비및유통환경의빠른변화에도불구하고현재는산지조직화, 규모화, 정보화수준이높지않기때문에도매시장거래규모가유지되고있으나현상황이유지될경우공영도매시장의위축은불가피할것으로예상된다. 23 이부분은한국농식품유통공사 (at) 에서발주한 도매시장지원센터설립전략 중저자가수행한 도매시장지원센터의정보화전략과과제 에서발췌하였음.

227 202 문제는공영도매시장의위축이단지종사자 (2015년기준약 16,000명, 중도매인 7,593명, 하역인 3,423명, 도매법인임직원 2,195명 ) 의일자리를위협하는데그치지않고, 공영도매시장의공공적기능의약화와함께전통적인농산물유통생태계전체의위축을가져올수있다는점이다. 공영도매시장은대다수생산자의출하처역할을하고있을뿐만아니라전방가치사슬에서동네슈퍼, 재래시장상인, 프렌차이즈가아닌음식점등주로자영소상공인들의핵심적인공급체인역할을하고있다. 따라서공영도매시장이크게위축될경우, 생산자들의출하교섭력이악화될뿐만아니라소비지자영소상공인들의동반위축을초래하게될것이다. 결국공영도매시장의내부고객 ( 도매법인, 중도매인, 하역인등시장종사자 ) 과외부고객 ( 출하자와도매시장구매고객 ) 이지속해서상생하기위해서는현재각유통단계간에낮은수준으로연결되거나, 단절된유통정보를상호유기적으로연결하여농식품소비 유통환경의변화에대응할수있도록도매시장유통생태계의정보화수준을빠르게육성하는것이무엇보다중요하다. 가. 4 차산업혁명에대비한도매시장의정보화영역과기대효과 4차산업혁명에대비하기위한공영도매시장의정보화는도매시장의공적기능강화및관리운영효율화를위한영역과도매시장활성화를위한영역으로나눌수있으며, 각각의영역은다음과같은기대효과를가져올것이다. 1 도매시장거래정보고도화 공영도매시장의정보발신기능강화 - 현재표준코드미반영및법인별품목코드불일치, 수집단계의전송오류등의문제가지속되고있는도매시장공공데이터품질개선및표준화 2 정책효과향상을위한고품질공공데이터제공 수급정책정보인프라향상 - 전국도매시장의유통정보를실시간으로파악할수있는고품질공공데이터확보및정보사용자접근성향상 3 도매시장관리 운영스마트화 관리 운영효율화 / 협업역량강화

228 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 현재오프라인공문방식으로처리되고있는도매시장유관기관들의분산된행정업무를 one stop service로통합전산화 4 도매시장경유농산물품질인증및정류고도화 도매시장유통경쟁력강화및소비자후생증대 - 농산물생산부터소비자까지전유통단계의중심축으로서양방향정보전달체계를확보, 도매시장전후방정보사슬구축 < 그림 11-4> 공영도매시장정보화영역및기대효과 자료 : 고윤석 성형주 (2017). 5 도매시장거래제도의진화 도매시장활성화및도매유통효율화 - 예약거래, 원격경매, 이미지경매등발전된거래방식을통합적으로제공하는통합거래시스템의도입및확산 6 도매시장유통주체경영정보화 도매유통지능화와트랜드대응강화 - 도매법인및중도매인의경영정보화를견인, 동일한코드체계적용으로유통코드표준화주도. 도매시장전후방정류체계구축

229 204 나. 공영도매시장정보화를위한세부과제 다음에제시되는공영도매시장정보화과제들은각각이 4차산업혁명시대를대비한도매시장정보고도화를위해필요한구성요소인동시에타 ( 他 ) 과제들의성과에따라달성할수있는수준과성과가직접상호영향을주고받는구조로구성되어있다. 예를들어 기존도매시장공공데이터품질개선및접근성강화 를위해서는현재공공데이터의수집영역에주안점을둔통합정보시스템의개선이공공데이터생성단계로확대되어야하며, 이과제의효율적인수행을위해서는 고품질의농산물유통정보실현 ( 표준코드적용 ) 과 도매시장통합거래시스템구축및활용, 표준경영정보화플랫폼구축및활용 이요구된다. < 그림 11-5> 공영도매시장정보화세부과제구조 자료 : 김종안외 (2017).

230 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 205 역으로표준코드를기반으로하는 도매시장통합거래시스템구축및활용 은 공유 개방이확대된고품질통합정보시스템및스마트플랫폼구축 의성공적인토대를제공할것이다. 따라서제시된도매시장정보화세부과제들은독립적인과제로추진되어서는안되며전체적인도매시장정보화프로세스의진화과정으로통합적인접근방식이필요하다 로컬푸드직매장등직거래유통경로의대응방향및과제 농산물직거래는다양한품목의주산지가존재하고, 생산지와소비지가분리되어있으며, 생산과소비시점이일치하지않는등주류유통경로가되기는어려운문제가있으나, 주류유통경로를보완하는경쟁유통경로이자대안유통경로로육성한다는정부의정책지원에따라농식품직거래유통경로는빠른속도로성장해왔다. 그중가장주목할만한성장세를보이는것이오프라인직거래유형인로컬푸드직매장이다. 2012년전북완주옹진농협이 1호점을개설한이후로 2016년연말까지 148개소, 현재는약 180여곳으로빠르게늘어나고있다. 판매액역시 2012년 3개소 62억원에서 2016년약 2,530억원으로큰폭으로성장하였다. 이런괄목할만한성장세에도불구하고많은로컬푸드직매장이적자에시달리고있으며, 양적인성장에걸맞은질적인성장을하지못하고있다는지적도많이제기되고있다. 현재의오프라인로컬푸드직매장을온 오프라인통합모델로전환시켜나가는것이하나의해법이될수있다. 물론농산물특히로컬푸드직매장에출하되는농산물의상당수는 1 유통기간이짧고품질저하가빠르게일어나며, 2 가격에비해부피가크고무거우며, 3 품질의균등화와표준화가어려운본질적인특징을가지고있어일반공산품오프라인매장의 O2O 전환에비해쉽지않은것이큰과제이다. 그런데도로컬푸드직거래유통이중간유통과정을줄여지역생산자와소비자모두에게기여한다는본래의취지를달성하며대안유통경로로더크게성

231 206 장하기위해서오프라인과온라인이결합된 O2O 모델전환은불가피한것으로판단된다. 전술한바와같이농식품유통산업의 O2O 전환은이미전세계적인트랜드가되고있다. 새로운기술환경에따라변화하고있는소비자가이를원하고있기때문이다. < 그림 11-6> 로컬푸드직매장의 4 차산업혁명대응과제 자료 : 김종안외 (2017). 지역농민들이관행적으로생산하여출하된 (product-out) 지역농산물을대신팔아주는직매장을넘어서지역소비자들이수요하는농식품을적시, 적품, 적량납품 (market-in) 하는방식으로근본적인패러다임을전환해나갈필요가있다. 물론, O2O 모델전환의중심에는농식품소비의핵심주체인주부관점이위치해야하며, 4차산업혁명기술들이그실천적방법을제공할수있다.

232 4 차산업혁명시대도래에따른농식품유통부문대응방향 시사점 정보통신기술의발전과상용화가거듭되면서컴퓨터, 인터넷에이어사물인터넷 (IoT), 빅데이터, 인공지능 (AI) 등정보통신기술의핵심구성요소들인지능기술이범용기술 (GPT) 24 로부상, 사회전분야에서혁신적인지능화시대패러다임을견인하고있다. 지능기술은사람과사물 ( 기계 ) 의사고능력을획기적으로향상시킬뿐만아니라문제해결능력을제고시켜경제 사회시스템을최적화하면서지능화시대로의급속한전환을주도한다. 25 한국농업은 FTA 확대에따른완전개방시대진입과농업인의고령화등으로지속가능성을위협받고있으며산업구조전체의급진적인변화를요구받고있다. 특히농식품유통부문의정보통신기술융합을통한정보화가시급하다. 농식품유통부문은생산부문과소비부문을연결해주는척추로서유통부문의정보화는농식품산업의중추신경계가효율적으로작동하게만드는활동이며, 유통부문의효율화뿐만아니라농식품생산및전후방관련산업고도화를견인하는촉매가될것이기때문이다. 중요성에도불구하고농식품유통부문의정보통신기술융합은다른산업분야에비해많이뒤처져있다. 범국가적으로전산업분야에서추진되고있는 4차산업혁명대응기조를기회로삼아야한다. 기꺼이달리는호랑이등에올라타야할시점이다. 24 범용기술 (GPT, General Purpose Technology) 은장기간에걸쳐폭넓게확산되어경제사회를혁신시키는기술로식료, 정보통신, 교통 수송, 에너지등인간사회의기반을지원하는것이많으며, 급격한생산성향상과더불어생산방식, 산업구조, 고용구조변화등경제사회전반에서혁신을유발함. 이정아 (2016). 지능화시대, 새로운대한민국으로빅디자인하라. 한국정보화진흥원. 25 이정아 (2016). 지능화시대, 새로운대한민국으로빅디자인하라. 한국정보화진흥원.

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234 제 12 장 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 김병삼 ( 한국식품연구원 ) 1. 4 차산업혁명시대의농식품유통관리기술변화 오늘날다양한분야에서정보통신기술을기반으로다양한형태의융복합지식산업으로산업생태계가전환하고있다. 특히, 첨단 IT 인프라와유비쿼터스정보서비스가융합된 u-it는일상생활전반의편리성과안전성, 효율성을높이는형태로변화시킬것으로기대되고있다. 게다가 u-it는사물간커뮤니케이션으로 u커머스, u헬스, u시티등이실현되면서지능형생활서비스가사회전반으로확산되고있다. 최근들어화두가되고있는정보통신기술융합이만들어낼새로운 4차산업혁명은사물인터넷, 모바일, 3D 프린터, 인공지능로봇, 나노및바이오기술, 재료과학, 컴퓨터공학을응용한새로운제품이고난도문제의해결사로등장하여, 그동안인류가이룩한모든과학기술을망라하는융합기반으로우리가사는방식의새로운패러다임이전개될것이다. 4차산업혁명시대는사이버세계와물리적세계의통합으로사물들이서로소통하며자율적, 지능적으로제어되는시대라고한다. 4차산업혁명시대의

235 210 특징은, 첫째 5G, 광통신, CPS(Cyber Physical System) 등 ICT의급속한발전에따른초연결사회로의진입, 둘째, 신같은인간, 즉호모데우스로인간능력을초월하는머신 (AI) 과 Dataism에의한강력한인간이출현하는인간의정체성을변화시키는혁명, 셋째, 상상한것이현실로실현되고공유경제가정착하는창의성과사람중심의사회라고한다. 클라우드슈밥은세계경제포럼에서우리가일찍이경험하지못하는변화를맞이할것이라고하였으며, 이러한변화를 4차산업혁명이라고하였다. 3GO인알파고, 포켓몬고, 아마존고는상상이현실로실현되는미래를우리에게믿게하였다. < 그림 12-1> 지능정보기술과타산업기술과의융합 자료 : 관계부처합동 (2016). 슈밥은 4차산업혁명이 3차산업혁명과구별되는큰특징을속도와범위그리고시스템이미치는충격이라고하였다. 그동안산업혁명은한세기에걸쳐지속해서일어났으나 4차산업혁명시대는혁명의주기가반으로짧아졌다는데또다른의미가있으며, 1, 2, 3차혁명시대는생산의주체가사람이었으나 4차산업혁명시대에는생산의주체가사람에게서기계로이동하게된다는점에서혁명적이라고할수있다. 특히인터넷서점으로출발한아마존이시가총

236 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 211 액 5위를기록하고미국최대유기농식품회사인 Whole Food를인수하면서포식자를지나잡식성을드러내고있다. 아마존물류창고에는 2천만종의물품이축구장 46배크기의창고에서인공지능로봇 1,000대가초당 50건, 하루 3백만개를출고하고있다. 구글은인공지능왓슨에이어이미인간수명 150세연장을위한프로젝트를착수하였다. 디지털혁명으로불리는 3차산업혁명시대에빠르게적응한기업들의시대가오고있다. 4차산업혁명의시대는기계와일할줄아는사람이승자가된다. 즉, AI와조화롭게일할수있는인지적능력이필요하다고한다. 4차산업혁명시대는인공지능, 사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 모바일등의지능정보기술이다양한산업기술과융합을이루어가는것으로지능형로봇, 스마트팩토리, 블록체인, 자율주행자동차, 웨어러블, 3D 프린팅, 케넥티드홈, 스마트시티등다양한신산업을창출하고있다. < 그림 12-2> 식품과 ICT 기술의융합 - FoodTech 자료 : 김병삼 (2017b). 푸드테크는식품산업과관련된기술로생산단계에서가공, 유통, 판매, 소비단계에이르는전푸드체인에걸쳐관련되는기술을총칭한다. 이러한푸드테크는 4차산업혁명시대의신기술과융합함으로써새로운산업으로발전할수

237 212 있다. 가정에서는스마트냉장고가스마트홈의허브역할을하고스마트키친, 스마트쉐프, 무인판매점, 스마트센서등그영역은광범위하다. 현재상용화되고있는컨테이너, 물류, 냉동 냉장기술등유통분야의기술은세계를먹거리에있어서지구촌화를가져왔고세계식량교역에핵심역할을하였다. 특히유통, 소비분야의기술은 4차산업혁명의핵심기술인초연결, 지능정보기술이가장유망한분야로여겨지고있다. 인공지능과빅데이터, 클라우드등으로무장한무인판매점등미래식품판매점과로봇, 드론, 인공지능으로운영하는무인물류, 로봇쉐프, 블록체인기술등은미래유통, 소비기술의변화를실감하게하고있다. 세계식품시장은자동차, IT 시장을 2배이상웃돌고있으며, 우리나라푸드테크시장은 200조원이상이라고한다. 가장대표적인것은배달서비스분야로배달의민족, 요기요, 배달통등토종업체에 UberEats가이미 200여개의음식점을네트워킹하여국내시장에진출하고있다. 미국의경우음식배달서비스시장은 700억달러를웃돈다고한다. < 그림 12-3> 산업혁명단계별핵심유통관리기술의변화 자료 : 김병삼 (2017a).

238 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 213 FarmTech라할수있는스마트팜, 버티컬팜, 도시형스마트팜과푸드서비스분야인맛집추천, 레시피공유, 식자재배송, O2O 서비스등이시장을확장하고있다. 그러나미래푸드테크산업은맞춤형식품으로크게나뉘는푸드케어분야, 아마존, 쿠팡, 알리바바가주도하고있는 u-commerce, 아마존고와알리바바의타오카페로알려진무인판매점, 스마트키친, 분자요리, 3D 프린팅등으로알려진스마트쿠킹, 그리고미래식량위기에큰비즈니스가될수있는미래대체식품 ( 배양육, 곤충, 소이렌트 ) 과푸드센서, 장비등스마트센서가주류를이루는스마트장치산업등이 4차산업혁명시대의스마트푸드테크의시장으로크게발전할것이다. 2. ICT 기반농식품유통기술 2.1. 국내 ICT 기반농식품유통관리기술 농식품 ICT 확산사업 국내에서농식품분야 ICT 기술활용사례는식품의약품안전처와농림축산식품부등에서시행하고있는이력관리제도 (traceability), 식품안전정보앱, 식품안전통합포털, 위해상품판매차단시스템, 단체급식전자조달시스템, 배달음식서비스앱, 인터넷상거래 u-commerece, 무인판매점등이대표적이다. < 표 12-1> 국내에서농식품분야 ICT 기술활용사례 지역 CJ 시스템즈 SK 텔레콤 적용내용 CJ 시스템즈 식품이력추적관리적합성검증시스템 : RFID를이용한자동이력관리를통해식품안전사고발생시제품추적관리고려인삼적용국내외인삼진품관리서비스 : SK텔레콤은한국인삼공사, 신세계 I&C 등과 RFID 활용인삼진품관리서비스시범추진

239 214 ( 계속 ) 지역 적용내용 식품의약품안전처 안전안심 u-먹거리환경조성 ( 영 유아제품 ) 식품공업협회 안전안심 u-먹거리구축 ( 빵류, 케익류, 분유등 10개제품 ) 식품공업협회 생산되는완제품박스에 RFID를부착, 생산 물류 유통등전과정의이력추적관리시스템구축 수의과학검역원 수입쇠고기추적서비스 강원도 GPS/GIS 활용재배정보수집관리, 재배의사결정미츠수급조절관리, RFID 활용이력추적관리 강원도 대관령한우 RFID 시스템 경기도평택시 RFID 기반의쌀이력추적관리시스템 ( 평택시 / 원삼농협등 ) 경기도평택시 U-BIT 정밀농업 A-Z 시스템구축 경남하동군 USN 활용재배환경모니터링제어, 원료주문생산출하정보관리, RFID 활용이력추적관리 경남농업기술원 USN 시설하우스모니터링 경상북도 USN 활용, 재배환경모니터링제어, RFID 활용이력추적관리, 모바일영농일지관리 경상북도 전자태그 (RFID) 를이용한농산물이력관리시스템시범구축 경북문경시 IT 신기술기반오미자생육모니터링및관리시스템 전남고흥군 친환경특산물이력관리시스템 : USN 활용생장환경관리, 저장고모니터링및자동제어, RFID 활용이력추적관리 전북장수군 농산물산지유통센터통합 ERP 구축 전라북도 시설관리기반의적응형생장환경최적화시스템 제주시 제주특별자치도 RFID/USN을활용한양식지능화시스템개발 (2006년 6월 ~12월 ) : 양식장사료팔레트및수조에태그를부착하여 RFID 기반먹이공급체 u-it 기반양돈 HACCP 시스템 : 모든단계 HACCP 관리, RFID 활용개체관리, RFID 활용도축-가공-판매관리 충북진천군 U-IT를활용한 U-포크안전 안심시스템구축 : USN 활용돈사환경관리, RFID 활용개체별사양관리, 모든단계의이력추적관리 충청남도 가축방역체계및돼지이력정보추적시스템구축 자료 : 중소기업청 (2013). 중소기업기술로드맵 _ 고부가식품산업 식품표시개선시범사업 소비자가식품표시사항을알기쉽게포장지에제품명, 업소명, 유통기한, 주요원재료 ( 원산지 ), 내용량및열량, 품목보고번호등필수정보를표로표시하고나머지정보는 내손안식품안전정보앱 을통해서자세히제공하는방법이다. 내손안식품안전정보앱 을통해유통바코드조회를하면업체행정처분내역, 회수, 폐기등에대한정보도얻을수있으며, 원료 ( 성분 ) 항목을조회하면 네이버지식백과 로연결돼원재료에대한정보를확인할수있다.

240 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 215 < 그림 12-4> 내손안식품안전정보앱 (app) 이용방법 자료 : 식품의약품안전처 (2018) 위해식품회수및판매차단시스템 위해식품판매차단시스템은위해식품정보 ( 바코드포함 ) 를판매업체에전송하면매장계산대에서해당식품의판매 ( 결제 ) 가차단되는시스템으로 2009년부터도입되었다. 위해식품판매차단시스템은식약처의통합식품안전정보망과대한상공회의소의유통물류시스템이연계된대표적인민관협력식품안전관리시스템으로영업자의자율적참여로설치 운영되고있다. < 그림 12-5> 위해식품판매차단시스템정보전송흐름도 자료 : 식품의약품안전처 (2018).

241 농식품이력추적시스템 농산물에대한추적과역추적체계를확립하여농산물의안전성을확보하고, 문제발생시신속한원인규명및조처를하여농산물에대한소비자의신뢰성을확보하기위한제도이다. 팜투테이블웹사이트에접속하여이력추적관리번호를입력하면, 생산 / 출하정보, 품목별대표함량및판매정보를확인할수있다. 이력추적관리농산물의표시사항은산지 ( 농산물을생산한지역으로시, 군, 구단위작성 ), 품목 ( 품종 ), 중량 ( 개수, 포장단위의중량 ), 생산연도 ( 쌀만해당됨 ), 생산자 ( 성명, 생산단체조직명, 주소, 전화번호 ), 이력추적관리번호이다. < 그림 12-6> 농산물이력추적시스템 자료 : 국립농산물품질관리원 (ww.naqs.go.kr/f2t: ).

242 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 쇠고기이력추적제 쇠고기이력제 (Beef Traceability System) 는소의출생에서부터도축, 포장처리, 판매에이르기까지의정보를기록 관리하여위생 안전에문제가발생할경우그이력을추적하여신속하게대처하기위한제도이다. 쇠고기이력제도입을통하여축산농가의생산, 이동, 출하에대한거래내역을기록관리함으로써농가에대한방역의효율성을도모할수있으며, 축산물유통의투명성확보및원산지허위표시나둔갑판매등이방지될수있다. < 그림 12-7> 축산물이력관리시스템 자료 : 농림축산식품부 ( ).

243 218 < 그림 12-8> 이력번호표시예 자료 : 농림축산식품부 ( ) 등급계란정보서비스 축산물품질평가원에서제공하는등급계란정보조회서비스는등급판정을받은 60일이내의계란 ( 난각에판정표시 ) 에대해서생산정보 ( 농장명, 농장주성명, 농장주소, 품종과일령, 집하장명, 대표이름, 주소, 브랜드정보 ) 를조회할수있는서비스이다. < 그림 12-9> 등급계란정보조회서비스화면 자료 : 축산물품질평가원 ( ).

244 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 219 축산물품질평가원홈페이지에접속해등급계란정보확인하기페이지를이용하여계란난각에표시한정보 ( 계란정보, 등급판정일 ) 를입력하면정보를확인할수있다. 최근에는살충제파동과관련하여등급계란중부적합판정계란 ( 살충제계란 ) 조회가가능하도록서비스가보완되었다 ICT 융합식품안전유통시스템 u-food 시스템 세계는 ICT 융합형지식산업으로구조전환중으로 ICT는새로운제품과서비스를등장시키면서일상생활전반을더욱편리하면서안전하고효율적인형태로변화시킬전망이다. 복잡하고다양한가치사슬경로를가진식품산업도혁신적기술변화에신속한대응이필요하며, 글로벌시대에기업의지속가능한생존을위해새로운변혁의시대를능동적으로맞이하고혁신적인기술개발이필수적이다. < 그림 12-10> ICT 와식품기술이결합한 u-food System 기술 자료 : 김병삼 (2010). 한국식품연구원에서수행한 u-food System 이란사물인터넷기반의식품이력, 유통, 영양, 안전, 품질과신선도등식품의각종정보를공급자와소비자

245 220 및유통관계자에게제공하고관리할수있는차세대식품시스템으로서 ICT, 바이오기술, 센싱기술등을식품에융합한미래형식품기술이다. u-food 시스템은사전대응적식품사고방지및손실감소로식품산업의경제적효과증대, 수출농식품의전주기품질 안전관리를통하여농식품시장개방화에선제적대응으로관련산업의경쟁력확보가가능하다. 또한, 유통밸류체인전과정의모니터링과추적및 DB화로유통관계자들의책임감강화 ( 문제발생시책임소재추적가능 ), 소비자에게품질관리시스템을시각적으로보여줌으로써식품의신뢰감제고및유통손실을감소할수있는차세대지능형품질유통시스템이다. < 그림 12-11> 차세대지능형식품안전유통시스템 (u-food ystem) 자료 : 한국식품연구원 (2014). < 그림 12-12> u-food 시스템프로젝트에서확보한기반기술

246 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 221 ( 계속 ) 자료 : 한국식품연구원 (2014). < 그림 12-13> u-food 스마트품질모니터링시스템개념도 자료 : 한국식품연구원 (2014). < 그림 12-14> u-food 스마트검수단말기의사용자인터페이스 ( 예시 ) 자료 : 한국식품연구원 (2014).

247 222 < 그림 12-15> LBS/ 품질기반안전유통이력관리시스템개념도 자료 : 한국식품연구원 (2014) u-rpc( 차세대미곡종합처리장 ) 지능형식품생산, 유통환경제어시스템의대표기술로 u-rpc 개발이이루어졌는데, 현재제2세대 RPC에서발생하는이력, 물량및품질관리문제점을해결하기위하여수행되었으며, 특히 WTO에의한수입쌀에대한우리나라쌀산업의경쟁력강화를위해이력추적을통한외국산과의차별화, 안전한고품질쌀생산, 기술향상을통한가격경쟁력강화을위하여 u-it 기술을융합한새로운 RPC 모델, 즉제3세대 u-rpc 모델을개발하였다. u-rpc모델은아래그림과같이크게 u-생산및반입관리모델 (u-traceability and Intake Management System of Paddy: u-timsp), u-가공공정모델 (Extended- Yield & Inventory Control System: E-YICS) 및 u-유통공정모델 (Real Time Quality Management System: RTQMS) 등 3개세부모델로구성되어있으며, 총 16개의세부기술로구분할수있다.

248 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 223 < 그림 12-16> u-rpc 모델의주요개발기술구성도 자료 : 한국식품연구원 (2014). < 그림 12-17> u-rpc 의 RTQMS 주요시스템및개요도 자료 : 한국식품연구원 (2014).

249 해외의 ICT 기반농식품유통관리기술 국외에서도 RF 센서태그를활용하여사물인터넷기반의식품유통및물류관리시스템이개발되고있다. 미국 Infratab 사의 FreshTimeTM은 Semi-passive 형태의 RFID 센서태그를개발하여누적된온도변화에따른품질예측을센서에부착된 LED를통해서알려주는기능을개발하였다. 그러나개발된기술은유통과정중실시간모니터링및위치추적이불가능하여사전통제가어려운단점이있다. 이스라엘 StePac의품질모니터링프로그램인 Xsense 기술은개발된 RFID 태그를이용하여유통과정에서의온 습도등의실시간정보를화주와물류 유통업체가모니터링할수있는기술을개발하였다. 그러나식품의품질정보에대한 data 및모델링연구가구축되어있지않아유통과정중단순한온 습도모니터링만가능한단점이있다. 터키의 Alvin System 사는부패하기쉬운과일, 채소, 포장식자재, 화훼, 어류등과같은제품에대해 KSW Microtec 사와 Tempsense RFID-Temperature Sensor Label을사용하여운송및저장기간동안온도에민감한제품의상태를모니터링하는솔루션을제공하고있다. 미국의 Deloitte는제조및생산지역으로부터물건을 Tracking할수있고온도, 가스및기타환경변수가허용범위를초과할경우빠르게경보를전달하고자동으로조치할수있는 Intelligent Cold Chain 시스템을개발하여, 여러지점에서제품의실시간모니터링및재고파악으로자동보충이가능한물류체계를구축하였다. 온도추적장비를생산하는 Sensitech에서는 RFID를이용한 ColdStream Plant to Shelf (PTS) 으로상품의유통과정을기록하고, 제품이손상될가능성이있는경우공급업자및유통업자에게경고메시지를보내고, 책임소재를파악하는시스템으로 Cold-Chain을도입한기업의제품손상률을 15% 감소시키는것으로알려져있다.

250 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 225 < 표 12-2> 해외의 ICT 기반농식품유통관리기술사례 개발기술명 ( 연도 ) 연구자 ( 개발국 ) 핵심연구내용 Infratab (USA) Freshtime (2004~ 현재 ) 미국 Infratab 사는식품의온도에따른품질변화에대한간단한모델을개발하고, 신선도유지가필요한식품의이동시물류관리시스템에적용하기위해 Semi-passive 형태의 FreshtimeTM RFID 태그를개발하여 15 분마다온도와시간을측정하여누적된온도변화에따라정상 (Green), 상함 (Red), 상하기전 (Yellow) 등 3 단계로구분하여부착된 LED 를통해알려주는시스템을구축하였음. StePac (Israel) Xsense system 이스라엘 StePac 의품질모니터링프로그램인 Xsense 기술은농산물의유통과정에서의온 습도등의정보를실시간기록하여통신망을통해화주와물류, 유통업체들이모니터링할수있는 RFID/USN 기술로컨테이너, 트럭별온도관리뿐만아니라팔레트및박스단위의관리가가능함. 주로유통단계별온습도등의 data 사업 (DB 사업 ) 과온도센서태그사업으로이윤을창출하고있음. Ceebron Smart-Trace Ceeborn 사는식품신선도품질모니터링을위한 Smart-Trace 시스템을개발하였음. Smart-Trace 시스템은식품을운반하는팔레트에명함크기의태그를부착하고무선메쉬네트워크를통해유통과정에서위치와온도데이터를실시간으로제공하는사업화모델을개발함. 자료 : 농림수산식품기술기획평가원 (2014). 이탈리아의 Parma대학과 Conad 사는체리농장으로부터소비지판매점까지의유통과정에서온도관리상태를파악하기위해온도센서 RFID 태그를사용

251 226 하였고 (2007년), 온도센서를이용한 RFID 태그는현재칠레의아보카도생산업체인 Rio Blanco 사, 델몬트, Capespan 등의거대농산물유통업체에의해서도도입을검토중이다. 노르웨이에서는 RFID 센서태그를이용하여냉장육류에슈퍼칠드방법 (super-chilled, 식품온도를섭씨 0 이하로유지해박테리아의증식을방지하고육류의품질을유지함 ) 을적용하고있다. 도축처리된양고기는 RFID 리더가설치된트럭을통하여물류센터로배송되며, 트럭내부의온도측정을위하여온도센서태그 9개가설치하였고양고기에도태그의탐침을삽입해양고기자체의온도변화를측정하여트럭의 RFID 리더가운송중에각태그의 ID와온도센서정보를 10분마다수집한다. 세계 5위의유통기업인메트로그룹이독일뒤셀도르프인근크레펠트지역에세운미래형매장인레알 (real) 퓨처스토어는첨단장비를설치해쇼핑공간이어떻게진화할것인지를체험하도록한매장으로, 고객이냉장고에서제품을집으면재고관리전산망에자동통보되며, 업체는어떤제품을얼마나새로진열해야하고유통기한이임박한제품은얼마정도남아있는지를관리한다. 미국의블랙베리생산업체는블랙베리제품의품질을향상시키고과일이부패하는것을최대한감소시키기위하여, RFID 온도센서태그를적용하는시범사업을하였으며, 현재 RFID 온도센서태그솔루션을시설전반으로솔루션을확대하고있다. RFID 온도센서태그를사용하여멕시코포장공장에서미국유통센터까지출하하는블랙베리를추적하며, 블랙베리의수확시점으로부터유통센터에도달하기까지팔레트에실려컨테이너로이동할때 RFID 온도센서태그를사용하여주변온도를추적하고있다.

252 ICT 기반농식품스마트유통관리기술 227 < 그림 12-18> 유통 ( 수배송 ) 단계에서의 u-it 기술적용사례 자료 : 한국식품연구원 (2014). < 그림 12-19> ICT 기술을활용한식품정보서비스시스템 -Food Scanner 자료 : 한국식품연구원 (2014).

253 소결 우리농식품산업분야의 4차산업혁명시대대응은스마트팜이전부라할정도로신영역이개척되지못하고있다. AI와살충제달걀사태에서보듯이가치있는농식품빅데이터가부재하고, 가공이나유통, 소비분야의 4차산업혁명기술의창조가부진하다. 기후변화에따라다가올미래 food security에대응할국가식품시스템에대한대응도미흡하다. 무엇보다시스템기반의인프라가약하고과학기술기반의농식품산업이성장하지못하고있다. 4차산업혁명시대스마트유통관리기술은 4차산업혁명시대의주축기술인초연결지능정보기술을기반으로하는 u-commerce, 스마트센서, 스마트팩토리, 스마트팜, 3D 프린팅, 푸드케어, 스마트키친, 푸드서비스역영의개발, 그리고시스템, 인프라분야로블록체인, 콜드체인, 국가식품시스템등인프라구축으로시스템기반국가식품안전시스템을개발하여야한다. 4차산업혁명시대는생각보다빠른속도로산업생태계를변환시키고미치는범위가광범위하다. 초연결지능정보사회에적응할인지적능력이필요하다. 미래고부가신산업으로서 4차산업혁명관련신기술의도입을고민하는단계를지나서 어떻게빨리도입하고발전시킬까 를숙고할때이다. 그동안우리는추격형, 벤치마킹형이었다. 이제 First mover형으로 4차산업혁명을주도할수있는창의적이고파괴적인전략이필요하다.

254 제 13 장 4 차산업혁명시대의식품 유통 소비분야주요이슈및대응방향 26 김경필 황윤재 ( 한국농촌경제연구원 ) 1. 논의배경 차산업혁명의개념 디지털혁명을기반으로 21세기시작과함께 4차산업혁명이출현하고있어서산업별로이에대해다방면으로대응중이다. 2016년 1월에열린세계경제포럼 ( 다보스포럼 ) 의주제가 4차산업혁명의이해 였으며이후세계각국이이에대한본격적인관심을기울이고있다. 4차산업혁명은사물인터넷, 인공지능, 빅데이터등의기술이 IT 분야와융합되어경제 사회전반의근본적변화를촉발한다는점에서주목된다. 농업도미래산업으로성장하기위해 4차산업혁명에대한적극적인대응이필요한시점이다. 26 농림식품기술기획평가원 (2016b) 참조.

255 230 미래농업은생산부터소비까지밸류체인단계별 단계간인공지능과빅데이터등이결합한산업으로빠르게진화될것으로예상되고있다. 4차산업혁명시대에도래한 ICT 기술을농업부문에적용할때생산, 유통, 소비부문에경제적파급효과가클것으로전망된다. 미국, 일본, 네덜란드등농업선진국은기후변화, 고령화등의문제해결을위해기계화 자동화 첨단화를급속히진행할전망이다. 이에 4차산업혁명기술과사회시스템의변화를우리농업성장과경쟁력강화수단으로활용하고변화에대응할필요가있다. 그런데 4차산업혁명이농식품유통 소비분야에가져올영향및모습이부족한실정이다. 2. 동향및전망 ICT의급속한발전에따른 4차산업혁명시대에유통 식품산업분야의적용 활용이기대되는주요부분은농식품수급안정, 농식품유통효율화증진 ( 물류시스템, 판매촉진 ), 농식품의고부가가치화증대등이다. 27 농식품유통및식품산업에서다양한유통경로활성화를추진중이나 ICT 기술의접목과활용을위한인프라와소프트웨어운영이미흡한실정이다. ICT 발전을유통개선에적용하려는부분들은대표적으로 ICT를활용한농산물직거래 직배송시스템기술개발, 모바일직거래플랫폼구축, ICT를활용한도매시장운영효율화, 산지유통정보시스템구축및효율성제고, SCM( 공급사슬관리 ), 자동저장반출장치등의유통시스템관리부문등이다. 진화되는 ICT 기술을농산물수급안정성을높이는데활용하기위해가격정보실시간수집및인공신경망을활용한가격예측모형개발, 빅데이터를활용한시장분석및출하량조절등다양한연구와적용이시도되고있다. 하지 27 농림축산식품부내부자료 (2017) 참조.

256 4 차산업혁명시대의식품 유통 소비분야주요이슈및대응방향 231 만수급관련빅데이터의확보가어렵고빅데이터의정확성및활용도가낮아수급관측및수급조절활용에대한성과는미흡한편이다. 고령화, 1인가구확대, 온라인거래증가, 초고속드론등배송기술의발전에따라농식품부문에서스마트생산 유통 소비시스템이활성화될가능성이있다. 28 ICT 기술의발달및 4차산업혁명시대의도래에따라빅데이터를통한출하량조절및소비자식생활스타일을고려한개인맞춤형농산물주문시스템등도입, 스마트산지유통센터를통한농산물전자상거래, 이력추적관리, 위해요소관리등기존의유통시스템의스마트화가속화, 온라인과모바일을통해중간유통단계없이생산자에서음식점이나소비자로의공급증가, 3D 프린팅을활용하여식품및농자재 농기계부품 도구의자체제작을통해개인들의창의성과아이디어를반영한소비가가능해질전망이다. 민간기업을중심으로하여수요기반 (On-demand) 소비자중심의생산구조가도입되고, 사물인터넷기반의스마트유통시스템을활용하고있다. 4차산업혁명시대에대응한소매유통모델로서무인점포 ( 세븐일레븐시그니처, 이마트 24) 를오픈하였으나아직고객 ( 소비자 ) 지향측면에서는미흡한편이다. 29 외식산업부문에서는스마트폰, 빅데이터를활용한맛집추천, 주문 예약, 음식배달등의푸드테크영역에서활용도를제고중이다. 빅데이터분석을통한신제품개발 ( 허니버터칩, 대용량요구르트등 ), 식품전주기모니터링시스템을구축하고있으나식품 ( 외식 ) 산업에서품질 위생관리측면의기술활용은미흡한편이다. 농식품소비분야에서도디지털정보증가와함께소비자의요구와권리가다양화 구체화되고있다. 국내식품산업도소비자선호와시장변화에대한신 28 농림식품기술기획평가원 (2016) 참조. 29 현재무인점포로서울잠실롯데월드타워 ' 세븐일레븐시그니처 ' 와 ' 이마트24 서울조선호텔점 ' 등이있음. 이들점포는아직은물품결제등의과정에서소비자편의를앞세운미국아마존고보다미흡한점이있으며, 향후고객중심마인드로의전환이필요하다고지적됨 ( 중앙일보웹페이지보도자료, [ 논설위원이간다 ] 담배하나슬쩍, 아무도몰랐다 아마존고와너무다르네, ).

257 232 속한대응을통해경쟁력을제고할필요가있다. 소비자들은안전성이높고품질이좋은농산물에대한요구가증가하고있으며, 식품소비의편의성추구경향이확대되고있고, 가성비및가격대비만족도가높은식품에대한소비가증가하는추세이다. 따라서가격및품질선호도에대한소비자니즈를파악하고재화와서비스를보다높임으로써식품생산및유통의경쟁력을제고시해야할필요가있다. 또한, 소비분석등을토대로소비자유형별맞춤형정보제공과소비자편의제공을위한스마트기술도입을확대함으로써우리농산물소비촉진에기여할필요가있다. 안전성및고품질농식품, 가성비제고, 구매편의성을높여농식품소비의만족도를높일수있도록소비 수요맞춤형기술개발과소비자구매편의성을제고하는시스템으로개선해야한다. 병원식, 고령식, 유아식등소비자맞춤형제품개발과소비자개별맞춤형농식품주문시스템구축을통한소비자개별니즈의충족도제고, 최적배송체계, 가상현실구매등을통한구매편의성제고, 생산이후소비단계까지의위해요소관리시스템구축을통해품질및안전성을제고해야할필요가있다. 3. 주요이슈 유통 가공분야 일반농산물유통 가공분야의현안은수급안정, 유통효율화, 품질향상으로요약될수있으며, 유통효율화는다시물류시스템정비, 판매촉진이핵심이다. 유통 가공분야의핵심인수급안정을위해서는수급예측, 계약재배, 생산 유통 (ERP), 저장및가공기술, 가축이력축적등이필요하다. 현재우리나라에서 30 김연중외 (2017) 인용.

258 4 차산업혁명시대의식품 유통 소비분야주요이슈및대응방향 233 적용하고있는수급안정분야 4차산업혁명기술은사물인터넷데이터수집, 빅데이터분석, 클라우드에업로드등이다. 앞으로클라우드에서데이터를받아인공지능을통해분석해야할부분은저장량, 계약재배면적등이며이를통해수급예측이자동으로이루어지면농산물수급안정에기여할것으로예상된다. 유통효율화현안중물류시스템현대화는온라인경매플랫폼설치, 원격구매, 전자주문시스템개발, 운반차량관리등이실현될때가능해질것이다. 이분야에서우리나라 4차산업혁명기술역시사물인터넷데이터수집, 빅데이터분석정도이며상용앱을통해개별유통업체가판단하여의사결정을하는수준이다. 또하나의유통효율화현안인판매촉진은구매패턴분석, 스마트상점등의설치 운영에의해비용절감과소비자만족도를높여야한다. 현재유통분야는그나마많은부문이자동화가되어있다고판단되나앞으로온디멘딩, 블록체인등과같은기술의질적향상이필요할것으로예측된다. 농산물의품질향상현안을해결하기위해서는저온저장시설현대화와등급판정등이중요한이슈이다. 이에대한우리나라에서관련적용기술은기초적인데이터수집 분석과저장량및저장상태파악정도이다. 반면, 등급판정은자동판정기기가보급되어이용되고있는곳도있다. 유통분야의경영성과제고를위해서는수급데이터, 물류데이터, 판매데이터의통합사물인터넷솔루션이필요하며데이터를이용한이미지경매, 소비자성향에맞는판촉, 판매처선택시스템, 수발주자동시스템등이개발 보급되어야할것이다 식품소비분야 4차산업혁명시대에소비분야의현안을해결하기위해서는생산-유통-소비단계별구분이모호해지기때문에오히려소비분야의수요와현안을생산단계와유통단계에서사전적으로연계하여고려할필요가있다. 즉, 생산 유통

259 234 소비가구분없이결합하였을때소비의현안을효율적으로모색할수있다. 소비자가원하는것은고품질, 안정성, 가격안정이며소비자의소비트렌드의변화에맞춘상품이사전적으로기획되어생산, 유통 가공되어야한다. 고품질농산물확보를위해서는생산단계에서선별, 환경제어, 품질모니터링, 예찰및방제, 시비및선별, 가축질병예방이필요하고, 유통분야에서는등급판정, 수확후저장기술, 소비자니즈가반영된상품을개발 보급하기위한기술이필요하다. 농산물안전성을제고하기위해서는생산단계의이력제, 원산지표시, 잔류농약검사, GAP 인증, HACCP 인증, 천적 화분매개곤충이용, 친환경농자재사용, 동물복지등을위한기술이필요하다. 유통단계에서는성분표시, 유통기간및보관방법등의기술개발이필요하다. 가격안정을위해생산단계에서는수급정보를사전에파악하고, 기상등의변화에따라생산예측정보가필요하다. 유통단계에서는가격안정을위해서수출입정보, 유통업별시장정보, 국내외농산물이동추적등의정보가수집 분석되어야한다. 또한, 소비트렌드가반영된제품도공급되어야한다. 특히병원식, 고령식, 유아식등특정소비층을위한제품이개발되어야하며, 가상 ( 증강 ) 현실구매가가능한기술도보급되어야한다. 이를해결하기위해서데이터수집단계에서는안정성관련정보를수집하고, 품질을높일수있는센서, 수요파악을위한정보등의데이터가필요하며, 사물인터넷기술을이용하여수집해야한다. 수집한데이터를더욱더정확하고빠르게분석하기위해딥러닝, 인공지능기술이적용되어야하며, 분석된데이터를클라우드상태로올려놓고이데이터를이용하여온라인쇼핑, 모바일앱, 스마트폰으로구매할수있도록하는등소비자의만족도를높일수있는기술이개발 보급되어야할필요가있다.

260 4 차산업혁명시대의식품 유통 소비분야주요이슈및대응방향 대응방향 농식품시스템의주요부문인유통및식품산업, 소비분야에서생산자와소비자양쪽측면의필요와수요만족도를높이기위해서는도래하는 ICT 기술의발달및 4차산업혁명시대에부응하여관련기술개발및적용이확대되어야한다 빅데이터공유 / 활용기반구축 빅데이터의수집및활용의중요성을강조하지만데이터수집과집계에대한시스템적접근이취약하고선진국보다경쟁력이낮은편이다. 데이터수집, 집계, 활용에대한우리의수준과미래가능성을진단하여향후추진방향을수립해야한다. 세계수준의데이터분석시스템을가지고있더라도충분한양질의데이터없이는활용가치가미미할것이다 31. 농산물생산-유통-소비단계별유통정보채널및공유가원활하지않아빅데이터수집 활용이제한적이다. 대형유통업체의경우자체고객 판매정보를기반으로빅데이터분석이가능하나외부와공유하기를꺼리는편이므로빅데이터를공유하고활용도를높일수있도록유도할필요가있다. 산지유통센터 (APC, RPC) 의선별, 포장, 저장의첨단시설과정보시스템을구축하고산지단계부터빅데이터, 사물인터넷기반을구축하고연계하여활용할수있는여건조성이필요하며, 사물인터넷기반의기술개발을지원해야한다. APC 시설의센서이용저장상품관리, 표준화재정비, 비파괴검사장비설치등유통단계에서부터소매유통단계, 소비자구매단계까지의모든데이터가포함되어야할필요가있다 농촌진흥청 (2017). 빅테이터가바꾸는미래의농업 참조. 32 김성우외 (2016).

261 G 환경변화에부응한유통 소비트렌드부응 33 가. 유통 쇼핑분야혁신기술출원동향정보수집 34 스위스다보스포럼에서는 4차산업혁명의주요기술변화동인으로인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 가상현실 (VR) 등으로제시하고있다. 특허청에따르면이분야혁신기술특허가최근 5년간꾸준히출원되고있다. 5개혁신기술분야출원은총 7,881건이며, 각혁신기술적용분야중에서유통 쇼핑출원은 185건이있다. 지능정보화를통한소비자행동예측으로자동구매와상품추천이가능한 무노력 (Zero-Effort) 쇼핑, 사물이유통 쇼핑기능을자동으로수행하는 사물채널 의등장과더불어매장을직접방문하지않고현실에가까운유통 쇼핑체험과경험을할수있는 VR, AR 등의유통쇼핑몰이부상하고있다. 인공지능, 사물인터넷, 가상및증강현실등 4차산업혁명기술의발전에따라산업간경계파괴와기술간융합이활발히진행중이다. 가치창출의주요원천이상품이나서비스의직접 단순한대면거래중개방식에서벗어나소비자의니즈가생산에바로반영되는생산 소비가치욕구에대한지식과정보로급속하게전환중이다. 4차산업혁명시대의유통과쇼핑은예전과는전혀다른새로운형태와방식으로진행되고있다. 이러한글로벌유통 쇼핑의혁신추세에따라관련업계에서는신기술에대한과감한투자등적극적인대응이필요하다. 특허청에서도향후혁신기술이적용되는다양한분야의특허출원동향을선제적으로수집, 분석하여관련정보를제공하고있다. 33 한국농촌경제연구원 (2017). 34 한국농촌경제연구원 (2017).

262 4 차산업혁명시대의식품 유통 소비분야주요이슈및대응방향 유통소비시장구조변화에대응 가. 유통 수급환경변화에대응 35 빠르게변화하는유통 / 수급환경변화에대응하기위해서는 ICT 기술을활용, 시간 장소에구애받지않는유통환경을조성하고첨단물류시스템의도입방안이필요하다. 주요도매시장내에이미지경매를본격도입하고모바일, VR 장치등을활용하기위한시스템을구축해야할것이다. 드론등을활용한무인물류시스템, 배송경로최적화및재고 판매데이터분석을통한예측배송등물류효율화연구를강화할필요가있다. 농산물수급을안정화하기위해서빅데이터 인공지능기술등으로관측의정확도를높이고, 정보수집 분석및활용을통해소비-생산의연계성을강화하여수급을안정시켜야할것이다. 이를위해서농협 도매시장 at 등관계기관에산재하여있는농산물유통정보를재편하여빅데이터기반의수급예측모델을구축하고활성화해나가야할것이다. 예컨대기상 수요등빅데이터기반으로주요농산물에대한수급예측시스템을도입하고, 수요자별적정한정보를제공하는것을고려할수있으며, 궁극적으로수급상황은물론품질 안전등유통전반의데이터를실시간으로공유 활용하는스마트유통체계구축이필요하다. 36 나. 소비자니즈변화및트렌드에부응 37 농식품유통 소비변화방향은디지털정보의증가로소비자의요구와권리가다양화되고구체화될전망이다. 온라인과모바일시스템을통해소비자선택의폭이증대되고생산자와소비자간유통단계는축소될전망이다. 이에따 35 농림축산식품부내부자료 (2017) 참조. 36 관계부처합동 (2017). 37 한국농촌경제연구원 (2017).

263 238 라생산자입장에서는소비자요구변화와트렌드에대한대응이매우중요해질것이다. 농식품역시소비자선호와시장변화에대한신속한대응이매우중요해짐에따라서온디맨드 (On-demand) 생산과유통시스템스마트화등을통해기존에없었던실시간주문및소비라는새로운가치를소비자에게제공할것이다. 빅데이터활용을통한시장분석으로출하량조절도가능할것으로예상된다. 이에대응하여가격인하를통한경쟁력제고보다는재화와서비스를더욱혁신적으로생산하고유통함으로써경쟁력을제고하는방식이필요하다. 다. 식품 외식산업분야 4 차산업혁명에적극적으로대응 38 산 학 관 연및협회가공동으로토론회등을개최하여 4차산업혁명대응방향을논의하고수립할필요가있다. 식품유통 소비분야대응방향및 R&D 로드맵을수립하고연구개발을강화하고, 4차산업혁명과관련된스타트업기업을활성화하기위해빅데이터활용, 투자지원방안을모색해야한다. 4차산업혁명활성화에따른고용창출가능분야에대한전문인력양성과일자리를확대해야할것이다. 38 농림축산식품부내부자료 (2017).

264 4 차산업혁명시대의식품 유통 소비분야주요이슈및대응방향 239 아마존고 (AmazonGO) 사례 미국아마존은매장직원 계산대가없이소비자가전용앱과 QR 코드를활용해물건을구매할수있는 아마존고 매장을시범개장 줄서지않고계산대도없는쇼핑을하는방법이없을까? 하는단순한생각에서비즈니스모델을착안 그냥집어가 (Just grab and go!) - 계산대도, 계산하려늘어선줄도없이결제는미리등록된신용카드에서자동으로지급 자율주행차에적용된저스트워크아웃테크놀로지 (Just Walk Out technology) 를매장에적용 - 시각과인식센서, 딥러닝기술이매장내에적용되어상품을선택했다가다시가져다놓을경우이를정확히인식하여계산 실시간빅데이터분석으로고객의소비행태예측이가능해져상품진열을시간대및요일별로바꾸어제공할수있어서효율이향상 자동시스템으로상품을보충, 소수의직원으로매장관리가능 - 계산원, 포장직원, 상품직원등의일자리를위협할우려 현재미국시애틀에서시범운영에이어정식매장으로오픈 자료 : 빅데이터가바꾸는농업의미래 ( 농촌진흥청인터러뱅 199 호, ).

265 240 국내무인편의점사례 2017년 5월서울잠실롯데월드타워 31층 ' 세븐일레븐시그니처 ' ( 이하세븐일레븐 ) 와 9월스타벅스본사지하에 ' 이마트24 서울조선호텔점 '( 이하이마트24) 개장 IT 기술을접목하여인건비감소를통한경영효율화에초점이맞추어져있어소비자지향적관점도입필요 미국아마존고가소비자가줄을서서계산하는불편을해소하는 노라인즈노체크아웃 (No Lines No Checkouts)' 을지향하는데비해국내무인편의점은소비자가점원을대신하여계산 - 이마트24는소비자가계산대에서구매물건의바코드를일일이찍는과정동반 - 세븐일레븐은자동스캔이되는컨베이어벨트가작동되는반면구매물건을벨트에올리고다시담고결제승인절차를밟는과정은소비자부담 향후계산방식에편의성개선필요 세븐일레븐은바이오인증동의서작성, 신원확인을거쳐혈관 ( 정맥 ) 정보를입력하고, 이를결제에활용하는핸드페이방식을적용하고있으나현재일부롯데마트와롯데리아, 잠실롯데월드타워안매장등 70여곳에서만통용되며, 데이터보안우려로인해사용과정복잡 이마트24는무인결제시스템방식처럼고객이소지한신용카드를직접센싱해야결제가능 자료 : 중앙일보웹페이지보도자료 ( [ 논설위원이간다 ] 담배하나슬쩍, 아무도몰랐다 아마존고와너무다르네, ).

266 제 14 장 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 39 이경학 원명수 김은숙 임종환 ( 국립산림과학원 ) 1. 전망의배경과의의 1.1. 배경및필요성 한국이 4차산업혁명시대를이끌어나가기위해서는 촉진자 (enabler) 에해당하는 핵심요소기술 을조속히개발하고활용하는것이관건이다 ( 전해영 2017). 이러한핵심요소기술과연관되는산업은인공지능, 빅데이터, 사물인터넷, 센서, 자동화기술, 신소재, 바이오기술등을들수있으며, 이러한핵심요소기술의발전과영역간의융합으로모든분야가새롭게재편될것으로예상된다. 4차산업혁명기반산업에서한국의기술수준은미국, 일본, EU 등선진국에 39 국립산림과학원 산림부문 4차산업혁명대응전략 T/F 운영을통해발간한 산림분야 4차산업혁명요소기술활용전략개발연구 ( 연구자료제725호 ) 에서발췌, 보완한것임.

267 242 비해매우뒤쳐진상황이다. 40 이에 문재인정부국정운영 5개년계획 에서는 과학기술발전이선도하는 4차산업혁명 을통해국민에게혜택을주는사람중심의 4차산업혁명지능정보화에기반한혁신성장정책을추진하고있다. 41 한국이 4차산업혁명선도국으로도약하기위해서는기반산업전반에걸쳐균형있게 R&D에투자하고, 연구인력을양성하며, 핵심요소기술육성을위한마스터플랜을보강하고, 사회적인프라를확충하는것이필수적이다. 우리나라는과거 50년간정부가주도하고, 온국민이힘을합쳐치산녹화와숲가꾸기를통해헐벗은산에푸른숲을만들수있었다. 국민이주인이되는미래에는이렇게만든푸른숲을통해국민의삶의질을높이는한편, 산불, 산사태, 병해충등산림재해로부터푸른숲과국민의생명과재산을지키는것이더욱중요하게될것이다. 이와관련된산림부문의핵심정책을분석하고, 이를추진하면서 4차산업혁명의핵심요소기술의활용성을검토하여이러한변화에선제적이고창의적으로대비하는전략수립이필요한시점이다 산림정책목표달성에의기여 산림청은제6차산림기본계획 (2018~2037) 을수립하여 건강하고가치있는산림, 양질의일자리와소득창출, 국민행복과안심국토구현 을목표로미래 20년의산림정책을추진하고있다. 이러한미래산림관리목표를효과적이고효율적으로달성하기위해서는 4차산업혁명요소기술을적기에적절히활용하는것이매우중요하다. 4차산업혁명이수반하는기술발전과사회변화는기회인동시에위기일수 40 기술평가점수에서미국이모든산업부문에서 100점으로보았을때, 일본 EU는 90 점이상, 한국은 77.4점 41 정부는 2017년 8월 4차산업혁명위원회의설치및운영에관한규정 을마련하고 4차산업혁명위원회출범 42 국립산림과학원은산림부문 4차산업혁명대응전략 TF 발족및운영 ( ).

268 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 243 도있다. 따라서선제적연구를통해이를자세히분석하여대응체계를마련할필요가있다. 이를기반으로 4차산업혁명요소기술들을적극적으로활용한다면국민이원하는다양한산림서비스를제공하는데있어크게기여할것으로기대된다. 먼저 건강하고가치있는산림 을만드는데는 4차산업혁명요소기술을활용한산림생태정보와산림자원정보의구축등이기여할수있을것이다. 또한, 양질의일자리와소득창출 을위해서는스마트팜, 스마트양묘등생산분야와단기임산물 목재유통등유통분야, 그리고첨단신소재 바이오연료등소비분야의초연결화등이기여할수있을것이다. 그리고 국민행복과안심국토구현 을위해서는산불, 산사태, 산림병해충등안전분야와산림치유 교육플랫폼 귀산촌등복지분야에서 4차산업요소기술을활용할수있을것이다. < 표 14-1> 제 6 차산림기본계획목표와 4 차산업혁명전략분야및요소기술 2037 목표 ( 제 6 차산림기본계획 ) 4 차산업혁명관련전략분야 활용요소기술 건강하고가치있는산림 ( 생태 ) 산림생태정보, 산림자원정보빅데이터, AI, IoT, RS, 모바일 양질의일자리와소득창출 ( 생산 ) 산림생물정보, 신육종, 스마트팜, 스마트양묘, 산림자원육성 ( 조사, 숲가꾸기 ), 임업기계및산림작업 ( 유통 ) 단기임산물유통, 목재유통 ( 소비 ) 목재산업프로세스, 첨단신소재, 바이오연료및바이오화학소재 빅데이터, AI, 로봇, IoT, RS, 모바일 국민행복과안심국토구현 ( 안전 ) 산림재해관리 ( 산불, 산사태, 임도, 산림병해충 ) ( 복지 ) 산림치유헬스케어프로그램, 스마트숲생태지성교육플랫폼, 귀산촌리빙랩 빅데이터, AI, 로봇, IoT, RS, VR AR, 모바일 자료 : 국립산림과학원 (2017).

269 중장기기술개발추진전략방향 차산업혁명으로인한산림부문의변화전망 국토공간의 2/3를차지하는산림을효율적으로관리하고양질의산림서비스를제공해야하는산림부문에서도 4차산업혁명은구조적대변혁을촉발할것으로전망된다. 각분야에요소기술이선제적으로도입 확산될것이며, 보다많은산림서비스공급자와수요자가플랫폼기반생태계에참여하여정보를지속해서생성 활용하는구조를형성할것이다. 또한, 자동화로인해대체업무가확대되고신산업분야일자리가새로이발생할것이다. 산림부문전반에단순반복업무뿐만아니라정밀한육체노동과지적노동작업까지자동화가예상되며, 다양한산림에 4차산업혁명요소기술을접목하고융합 구현할수있는전문인력의수요가증대할것이다. 4차산업혁명요소기술의활용을통해산림재해, 산림생태, 산림복지분야의산림서비스의양과질이향상될것이며, 생산 유통 소비를아우르는산림산업의부가가치도높아질것으로전망된다. 또한, 산림부문의경계 감시및위험관련업무수행에 4차산업혁명요소기술을도입함으로써산림재해, 산림생태계및산림자원정보서비스가강화될것이다. 생활전반에걸쳐개인맞춤형산림서비스제공을확대할수있을것이다. 국민생활유형별수준에맞는맞춤형산림서비스가보편화함에따라산악비즈니스가활성화되고산과산림으로부터받는서비스에대한만족도도높아질것이다. 이와같은변화전망에따라산림부문도과거노동집약적산업에서기술집약적산업으로전환되고, 지식정보기술을바탕으로생산 유통 소비분야가통합되어지속가능성과생산성이양립하는시대가열릴것이다. 이러한시대적흐름에따라산림부문은산림서비스공급자중심에서수요자중심의산업혁신을이루고, 정부가주도하는 만드는숲 정책에서지역주민과국민이주도하는 누리는숲 정책으로전환될것으로예상된다.

270 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 245 < 표 14-2> 산림분야에 4 차산업요소기술도입의 SWOT 분석 강점 (Strength) 세계최고수준의 ICT 인프라 4 차산업혁명투자에대한정부의높은관심 산림녹화및산림자원관리기술축적 산림에관한방대한자료의지속적축적 기회 (Opportunity) 지능정보기술기반사회 환경문제해결분위기 산림재해, 생태계관리등산림사업의공공성 다양한산림생태계서비스에대한관심증대 임산물및목제품의친환경신기능에주목 약점 (Weakness) 산림산업인력고령화및 ICT 전문인력부족 산림산업현장의 ICT 기술적용환경열악 사업의장기성으로인한가시효과미흡 고품질의표준화된데이터인프라부족 위협 (Threat) 4 차산업혁명기술혁신의속도가속화 고용구조급변및양극화우려 산림재해요인의다양화와대형화 임업 산림산업의침체 (1 차산업인식지배적 ) 자료 : 국립산림과학원 (2017) 전략목표및내용 4차산업혁명시대에는센서, 통신, 인공지능, 로봇, 빅데이터등과학기술의발전과영역간융합으로인해모든분야가새롭게재편될것으로예상됨에따라산림관리방향도초지능적인 (Hyper-intelligent, 초지능화 ) 분석을통해미래자연환경과산업환경의변화를예측하고, 분야별목표들을유기적이고조화롭게연결 (Hyper-connection, 초연결성 ) 해줄방안제시 (Hyper-innovation, 초혁신 ) 가필요하다. 이를위해서는산림부문에서 4차산업혁명핵심요소기술을활용할수있는잠재적인정책을발굴하여, 선제적이고창의적으로대비할수있는정책및연구개발전략수립이우선되어야한다. 제6차산림기본계획상의산림정책과국내외산림부문및농업등유사부문에서의활용사례를바탕으로국민안전, 산림생태, 산림복지등산림서비스를강화하고, 생산 유통 소비의통합을통해산림산업육성을지원할수있는세부분야를보면다음표와같다.

271 246 < 표 14-3> 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전략목표및분야 전략목표 전략분야 국민안전, 산림생태, 산림복지등산림서비스강화 생산 유통 소비의통합을통한산림산업육성지원 4 차산업혁명요소기술활성화를위한연구기반구축 대과제 (3 분야 ) 중과제 (7 분야 ) 세부과제 (21 분야 ) 산림서비스 산림산업 인프라 안전 생태 복지 생산 유통 소비 1 산림재해관리 ( 산불 ) 2 산림재해관리 ( 산사태, 임도 ) 3 산림재해관리 ( 산림병해충 ) 1 산림생태정보 2 산림자원정보 1 산림치유헬스케어프로그램 2 스마트숲생태지성교육플랫폼 3 귀산촌리빙랩 1 산림생물정보 2 신육종 3 스마트팜 4 스마트양묘 5 산림자원육성 ( 조사 ) 6 산림자원육성 ( 숲가꾸기 ) 7 임업기계및산림작업 1 단기임산물유통 2 목재유통 1 목재산업프로세스 2 첨단신소재 3 바이오연료및바이오화학소재 1 기반구축 자료 : 국립산림과학원 (2017). 3. 산림분야 4 차산업혁명요소기술연계성 4 차산업혁명주요 8 가지요소기술 43 과기능별로본산림부문 21 개세부분 43 빅데이터 / 클라우드, 인공지능, 로봇, 사물인터넷, 원격탐사, 가상현실 / 증강현실, 모바일 / 센서네트워킹, 사이버물리시스템을의미함.

272 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 247 야별국내외적용사례및향후융복합가능성 연계성에대해 Cross Table을작성하여분석한결과는 < 표 14-4> 와같다. < 표 14-4> 4 차산업혁명요소기술의산림분야적용사례및연계성분석

273 248 적용사례를분석한결과를보면, 산림재해관리 ( 산불, 산사태 ), 산림생태정보및산림자원정보구축, 산림자원육성 ( 조사 ), 임업기계및산림작업분야에서 5가지이상의 4차산업혁명요소기술을적용하여연구개발이진행중이거나활용하고있었다. 향후연계성을분석한결과를보면산림재해관리 ( 산불, 산사태 ), 산림자원육성 ( 조사, 숲가꾸기 ), 임업기계및산림작업, 목재산업프로세스, 기반구축분야에서향후 8가지 4차산업혁명요소기술과의융복합가능성과연계성이매우높은것으로분석되었다. 특히산림부문에서는 4차산업혁명요소기술중빅데이터 클라우드, 인공지능, 사물인터넷, 모바일 / 센서네트워킹분야에서향후적용가능성이높을것으로전망된다. 4. 산림분야 4 차산업혁명요소기술활용전망 4.1. 산림재해관리분야 산림재해로부터국민이안전한삶을영유하기위해서는산림재해현장대응능력을강화하고, 안전하고효과적인재해현장정보탐지와공유기술개발이전략적으로필요하다. 산림재해관리를위해 4차산업혁명요소기술들의융합이필요하며, 여기에는지능형무인기, ICT 및사물인터넷기술을활용한현장정보탐지연구가포함된다. 특히산림재해현장대응력제고를위해의사결정지원및재난정보공유를위한양방향통합관리플랫폼개발이시급한실정이다. 국립산림과학원은행정안전부에서발표한제3차재난및안전관리기술개발종합계획 ( ) 의 3대추진전략중 미래 신종재난대비재난안전기술선진화 를위해산림분야에서도 4차산업혁명요소기술활용을통해재난현장대응력을강화해나갈계획이다. 또한, 현정부국정과제에서재난안전과관련하여 국민안전서비스, 4차산업혁명, 안전산업육성, 현장대응역량

274 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 249 강화 정책을추진하고있다. 이를실행하기위해국립산림과학원에서는산림재해 ( 산불 산사태 병해충 ) 통합시스템의재난대응관리, 재해위험조기예측및경보등재난상황관리를 4차산업혁명의중점기술을활용하여긴급상황에신속하게의사결정을지원할수있도록하는체계를구축할계획이다. 예방분야에서는빅데이터, 지능형 RS 기반산불 산사태조기예측및감지시스템구축과 RS 및사물인터넷진단센서기반산림병해충원스톱예찰플랫폼을구축하고, 대응분야에서는사물인터넷, 인공지능, RS 등을활용한재난대응및안전관리확보기술을개발할계획이다. 산림재해복구및모니터링분야는산림재해피해지의응급복구및항구복구체계를마련하여현장에활용할수있다. 산림재해관리분야의 4차산업혁명요소기술활용을위한전략개념도는다음그림과같다. < 그림 14-1> 산림재해관리분야 4 차산업혁명요소기술활용전략개념도 자료 : 국립산림과학원 (2017).

275 250 국립산림과학원에서는현재산불관리를위해기상, 지형, 연료조건을고려하여산불발생위험을지수화하여전국에서비스하고있으며, 대규모침엽수림대상으로기상조건에따라대형산불위험예보 ( 주의보, 경보 ) 를발령하고있다. 또한, 산불지도작성알고리즘개발및제작기법연구를통해산불예방, 진화, 확산, 복구와관련된산불지도작성알고리즘및운영체계를개발하여산불피해저감에기여하고있다. 산불발생시확산경로와강도를예측하여진화및주민대피전략수립을위해산불확산예측시스템개발하여운영중이다. 산림재해예측및정확도향상을위해서는산악지역의기상정보가필수적이다. 이를위해산악기상관측적정위치선정기법을개발하여전국주요산악지역에최적의산악기상관측망을구축하여현장적용하고있다. 향후산불분야는현장대응능력을강화하기위한안전하고효과적인현장정보탐지및공유기술개발이필요하다. 광역적이고험준한산지환경극복을위한첨단신기술도입으로산림재해대응여건및다변하는환경에적응할수있는기반이조성되어야한다. 이를위해주로경험과주관적판단에의존하던현장대응에서탈피하여과학적이고객관적인정보를주기적으로생산하여제공할필요가있다. 사물인터넷, ICT, RS, 모바일등기술이발전되면산불발생및행동예측의효율성이높아지고적기에진화할수있는기초자료가제공되어시간과비용이절약될것으로전망된다. 산불발생과관련하여빅데이터의클라우드컴퓨팅을통한유관기관간정보연계를통해효율적으로산불을관리할수있을것이다. 또한, 빅데이터를바탕으로인공지능을활용한산불행동및강도예측으로효율적인진화가가능할것으로전망된다. 그렇다면산불관리를위해적용가능한 4차산업혁명요소기술들에는무엇이있을까? 현재적용하고있거나앞으로적용하여시너지효과를낼수있는요소기술분야는빅데이터, 사물인터넷, 인공지능, RS, VR/AR, 모바일등을들수있다. 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능요소기술을결합하여실시간산불위험예보시스템의정확도향상및의사결정지원, 사물인터넷진단센서기반산불실시간감지시스템구축, ICT 기술을활용한산불신고정확도향상, 산불연료

276 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 251 정밀분석체계를구축할수있을것으로판단된다. 빅데이터, RS, VR/AR 기술을접목하면산불발생시효율적인진화자원배치를위해피해범위및확산방향을자동추출하고이에따른진화전략을수립하여지원할수있을것이다. 또한, 산불행동예측및연무확산시뮬레이션, 응급현장대응을위해상황실에실시간정보의전달과공유가가능질수있다. 현재활발히활용되고있는모바일요소기술분야는산불발생위험지역의효율적인관리를위해관련정보를제공하고현장정보시스템과연동을통한실시간산불현장대응시스템을개발할수있다. 그리고산불상황관리를위한대피정보및전략을수립하고시뮬레이션을통한검증및평가체계를확립할수있다. 산불연구분야에서는산불관리를위해앞에서기술한현재의여건과미래전망등을종합적으로고려하여향후추진해야할 R&D 실행과제를도출하여추진할필요가있다. 여름철집중호우시기와태풍등으로인해발생하는산사태는산불과더불어많은인명과재산피해를일으키고있다. 현재산림청에서는산사태정보시스템의예 경보서비스를위한기상청강우정보분석과강우분포및지질특성을고려한권역별토양함수지수를분석 (Tank 모델 ) 하고, 그지수에따라예 경보구분이될수있도록토양함수지수를이용한산사태실시간예보시스템을운영하고있다. 과거평창, 인제, 무주, 남원, 서울등전국산사태발생지 2,000개소를대상으로산사태위험도예측알고리즘과사면경사, 사면길이, 사면방위, 사면곡률, TWI, 경급, 임상, 토심, 모암등총 9개인자와송전탑, 임도등을반영한확률식을개발하여 Web-GIS 기반산사태위험지도제작에적용한바있다. 도시생활권의산사태를조기에감지하여예 경보할수있는사물인터넷기반산사태조기감지시스템개발하여, 현재서울 (2), 용인 (1), 포항 (1), 하동 (1) 등총 5개소에서운영중이다. 그리고물리및사회인자를통합한토석류피해예측시스템을개발하여집중호우예상지역의산사태및토석류위험도를분석하여정보를제공하고있다. 산사태로부터주민안전을도모하기위해카톡등 SNS를활용한위치기반의위험정보전달기술을개발하여지역주민외에방문자등미연고자를포함한

277 252 위험정보를전달할수있는 ICT 기반산사태임의취약자대피기술을개발하여현장에서활용중이다. 사방구조물적정배치의사결정지원및유지관리를위해신규사방댐설치를위한과학적인위치및규모결정알고리즘제시하고사방댐의기능유지를위한유지관리시스템을개발한바있다. 산사태분야는비숙련재난현장지휘자증가, 대응인력고령화등으로약화되는산림재해현장의통제력및대응능력을강화할필요가있다. 산지지형, 강우등인력에의한접근및탐지가어려운환경여건을극복하여현장정보를취득할수있는기반이마련되어야한다. 향후이를위해지능형무인기, ICT 및사물인터넷기술을활용한현장정보탐지연구가증가할것으로전망된다. 산사태관리를위해적용가능한 4차산업혁명요소기술들은빅데이터, 사물인터넷, 인공지능, RS, VR AR, 모바일, 사이버물리모델등을들수있다. 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능요소기술을결합하여산사태실시간예보시스템의정확도향상및의사결정지원, 산사태조기경보시스템내센서정보를통합하고빅데이터를처리하여산사태경보발령자동화할수있을것으로판단된다. 빅데이터, RS, VR/AR 기술을접목하면산사태발생시신속한조사를위해피해범위및물량을자동추출하고이에따른복구계획수립을지원할수있으며, 산사태예측을위한붕괴토사량추정및시뮬레이션, 응급현장대응을위해상황실에실시간정보의전달과공유가가능질수있다. 모바일, CPS 요소기술분야는산사태취약지역의효율적인관리를위해재해위험정보를전달하고조기경보시스템과연동을통한경보체계개발에기여할수있으며, 산사태상황관리를위한대피정보및전략을수립하고시뮬레이션을통한검증및평가체계를확립할수있다. 산사태연구분야에서는재해관리를위해향후추진해야할 R&D 실행과제를크게가상물리시스템 (CPS) 기반산사태조기경보및대피시스템개발, 신속한피해지복구를위한피해물량산정및모니터링기술개발, 임도및사방구조물적정배치및유지관리통합플랫폼개발분야로구분하여추진할계획이다. 산림병해충분야는재해관리를위해 4차산업혁명요소기술들의적용이상

278 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 253 대적으로산불과산사태분야보다미약한실정이다. 현재항공영상을통한산림병해충피해목탐지를위해컬러정사영상을제작한후전문가의육안분석에만의존하여개별피해목탐지를수행하고있다. 다시말해산림병해충피해목예찰을위해영상기반의시계열적분광변화특성을이용한탐지나영상처리를이용한피해개별목탐지연구는아직초기단계라고할수있다. 현재주요산림병해충과외래침입및돌발해충에대한선제대응을위해해당병해충발생및확산예측연구수행중이며, 여기에는인공지능분석기술을활용한빅데이터분석을통해소나무재선충병발생위험도모형을개발한바있다. 소나무재선충병의효율적예찰을위해 NFC 전자예찰함을설치하여소나무집중보호지역및산림병해충선단지인근지상예찰인력예찰동선관리가무엇보다중요하다. 향후예찰동선관리를위해 NFC 전자예찰함최적위치선정알고리즘개발이필요하다. 산림병해충관리분야의여건과미래전망을살펴보면, 산림병해충발생과관련하여빅데이터의클라우드컴퓨팅을통한유관기관간정보연계를통해효율적산림병해충관리가요구된다. 향후빅데이터를바탕으로인공지능을활용한산림병해충확산및발생예측으로산림병해충의선제적예찰및방제가무엇보다필요하다, 앞으로사물인터넷, ICT, RS 기술이발전되면산림병해충발생모니터링의예찰효율성이높아지고적기에방제할수있는기초자료가제공되어시간과비용이절약될것으로전망된다. 산림병해충관리를위해적용가능한 4차산업혁명요소기술들은사물인터넷, ICT, 빅데이터, 인공지능, 원격탐사 ( 드론, 위성, 항공 ) 등이활용될수있다. 사물인터넷, ICT 요소기술을적용하면사물인터넷진단센서기반산림병해충실시간예찰시스템을구축할수있으며, ICT 기술을활용한병해충예찰정확도향상및약제살포적정량을추정하는데활용될수있다. 그리고빅데이터와인공지능분석기술을활용하여패턴인식및빅데이터기반산림병해충진단, 빅데이터분석기술기반산림병해충발생및확산예측, 빅데이터기반외래침입병해충국내정착가능성분석등을수행할수있을것으로전망된다.

279 254 현재도원격탐사 ( 드론, 위성, 항공 ) 기술이산림병해충분야에활용되고있지만미래에는드론의사진촬영및감지센서를활용하여병해충조기발견은물론대응가능한지원시스템구축, 드론을활용한산림병해충방제, 영상기반의시계열적분광변화특성을이용한산림병해충피해목탐지및영상처리를이용한피해개별목탐지에활용성이클것으로판단된다. 산림병해충연구분야에서는영상기반병해충피해목탐지 진단자동화프로그램개발, 무인기, 위성영상등원격탐사기반산림병해충모니터링기술개발등이포함된산림병해충모니터링체계개선및기술개발분야와산림병해충발생및확산예측알고리즘개발, 산림병해충우화시기예측모형개발및고도화, 빅데이터기반확산예측 분석시스템개발을총괄하는산림병해충발생및확산예측 분석시스템개발분야, 마지막으로산림병해충예찰 방제 예측 영상자료의체계적관리및공유를위한클라우드시스템구축등산림병해충방제정보관리통합시스템구축분야로구분하여 4차산업혁명요소기술을융합한연구가필요하다 산림복지분야 산림복지는산림을활용한행복하고만족스러운삶이라는개념으로사회복지나생태복지등과일부개념에서상충된면을보인다. 산림복지의가장중요한목적은산림을활용하여적은비용으로많은사람에게높은수준의복지를제공하는새로운가치의창출이라는측면에서기존복지와는다른새로운유형의복지라고할수있다. 이러한새로운유형의산림복지를영유하고활성화하기위해서는현재보유하고있는다양한 4차산업혁명요소기술들의접목이무엇보다중요하다. 산림치유프로그램표준화및다양화등서비스품질향상을위해산림치유헬스케어프로그램의 4차산업혁명요소기술의적용이필요하다. 최근 IT 기술에기반한교육패러다임과플랫폼의변화에따라교육장소의제약을벗어난

280 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 255 숲생태지성교육플랫폼구축이필요하게되었다. 그리고귀산촌확대에따른건강, 노후생활, 일자리등의맞춤형정책이요구됨에따라 4차산업혁명기술을적용한현장맞춤형연구개발이필요한실정이다. 4차산업혁명기술요소가적용된산림치유헬스케어프로그램구축과숲생태지성교육플랫폼을통해산림과산촌기반산림복지서비스를효과적으로제공하는것은매우중요하다. 산촌마을의귀산촌활성화및일자리창출등빅데이터와클라우드를활용하는사용자들의참여기반을확대하는것도목표라고할수있다. 이러한목표를달성하기위해서는산림치유프로그램운영, 헬스케어, 안정성및관리, 교통편의성등산림복지서비스개선과질적향상을위한 4차산업혁명요소기술활용체계를구축하고자한다. 클라우드기반 VR/AR 적용및모바일을활용한산림교육서비스를개발하여제공하고, 귀산촌활성화를위해 4차산업혁명요소기술을적용한산촌일자리창출, 도시와의교류, 산촌문화생활및안전망확충등의사용자참여기반을구축할계획이다. < 그림 14-2> 산림복지분야 4 차산업혁명요소기술활용전략개념도 자료 : 국립산림과학원 (2017).

281 256 국내산림치유공간은대부분산림자원이풍부한곳에조성되어지리적접근성이불리하고대중교통이용등교통편의성이다소떨어진다. 대상별, 생애주기별로다양한프로그램콘텐츠를구성, 프로그램을운영중이며산림환경과개인특성을반영한맞춤형프로그램개발을지향하고있다. 산림치유헬스케어는개인맞춤형서비스제공을위해보건의료분야빅데이터활용이다각적으로검토되고있으며산림치유분야에서도관련융합기술을모색중이다. 여기에는개인건강정보를활용한맞춤형숲길처방이나프로그램개발과이를적용하는시도가활발히전개되고있다. 치유의숲, 산림치유단지등대규모의산림복지시설의서비스품질제고및효율적관리를위해이용자편의중심의관리방안도함께모색해야한다. 숲이인간건강에미치는긍정적영향에대한사회적공감대가높아짐에따라관련수요도지속해서증가 44 추세에있다. 고령사회진입, 삶의질중요성강조등으로산림치유서비스수혜자의범위가확대되고대상생애주기도확장될것으로전망된다. 산림치유프로그램의표준화및다양화의추구로서비스품질향상과접근성개선의필요성이증대될것으로예상된다. 프로그램운영, 헬스케어, 관리, 접근성개선등산림치유서비스전분야에서 4차산업혁명요소기술인인터넷기반정보소통 (ICT), ICBM(IoT, Cloud, Big Data, Mobile), 인공지능, 증강 가상현실 (AR, VR) 등을다각적으로적용하여활용할수있을것으로예상할수있다. 산림치유헬스케어프로그램분야에서는효율적인산림치유효과평가를위해기계학습 (machine learning), 바이오피드백기술, 클라우드형태의개인건강데이터베이스를활용한시스템구축을추진할필요가있다. 또한, 산림치유서비스의품질향상을위해증강현실기반의학습용에이전트, 디지로그 (Digi-log) 북을활용하여개인맞춤형체험프로그램을지원하는연구가필요하다. 산림복지시설의효율적관리를위해서는사물인터넷기반의시설물을활용하여산림복지시설의안전망을구축하여효율적으로관리해야한다. 마지막으 44 산림치유프로그램이용자수 : 160 천명 ( 16) 250 천명 ( 22) 600 천명 ( 37)

282 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 257 로인근산촌지역경제활성화및접근성개선을위해서는 ICT 및 GPS 기반의스마트폰앱활용을통해주문형산촌주민기사서비스를제공할수있는정책연구개발이추진되어야한다. 현재산림교육은일회성또는단순참여형숲체험활동위주의프로그램운영으로지속성및연속성확보가미흡한실정이다. 이를개선하기위해서는학교교육과정연계를통한산림교육의접근성확대및자기주도적으로참여할수있는산림교육여건이마련되어야한다. 산림교육의접근성취약을보완하기위해 VR, AR 등의기술을접목한산림교육프로그램에대한사회적요구가증가하고있지만, 산림교육분야에서기술적용이미흡하다. 따라서기후변화, 에너지등의분야에서는 VR, AR 등의기술을접목한교육프로그램개발및운영이필요하다. 스마트기기, 무선인터넷등 IT 기술의발달로스마트교육환경으로의교육패러다임이전환됨에따라오프라인활동과온라인활동이결합한혼합학습의활용이증가하고있다. 교육부는 2018년부터초 중등학교를대상으로상호작용이가능한 e-북형태의전자교과서인디지털교과서전면도입 45 예정이다. 또한, VR AR 기술을접목한산림교육콘텐츠제공은향후디지털교과서기반의학교교육과정연계가쉬워산림교육확대및접근성이향상되어실감형산림교육콘텐츠제공및모바일을활용한자기주도적산림교육참여의유도가가능해질전망이다. 스마트숲생태지성교육플랫폼개발을위해적용가능한 4차산업혁명요소기술들로는클라우드, VR/AR, 모바일기술등이활용될수있다. 클라우드는교육자원의공유및관리, 협업활동확대를통한산림교육정보접근성강화를위한기반기술개발에활용될수있으며, VR/AR은실감나는학습경험제공및개인적차원의활동을넘어서는학습경험과교류를통한산 45 스마트교육이란창의성, 문제해결력, 의사소통, 협업능력등 21세기학습자역량강화를위한개별형맞춤학습체제로학생-학생, 교사-학생, 교사-교사간상호작용을강화하고, 교육환경, 교육내용, 교육방법및평가등교육체제를혁신하는동력의미함 ( 교육과학기술부 2011).

283 258 림교육집단지성기반을강화하는데활용될수있다. 그리고모바일기술은시공간초월자기주도적학습지원및관리기반을구축하는데융합될수있을것으로전망된다. 베이비부머세대은퇴및거주지의환경조건에대한관심증대로도시민의귀산촌은꾸준히증가하고있다. 귀산촌확대에따른산촌지역의일자리창출, 안전망확충을위한정책추진이가속화됨에따라귀산촌인일자리창출을위한산촌특구조성등정부정책으로추진되고있다. 또한, 온 오프라인의다양한채널을통해산촌과도시와의교류가확대됨에따라대부분의산촌은인터넷을통한지역생산물판매및체험프로그램및관광활성화를위한홍보마케팅중심으로운영되고있다. 한편, 정부와지자체는다양한귀산촌정책을수립및실행하고있지만, 거주민과귀산촌인간의갈등은현재의정책만으로는해결되기어렵다. 이러한문제해결을위해서는주민참여와 4차산업혁명요소기술적용에쉬운리빙랩 46 적용으로혁신적인변화를추진할필요가있다. 현재건강, 노후생활, 새로운일자리를찾는귀산촌인구의증가로귀산촌관심증대에따른빅데이터및클라우드를활용한정보제공체계의혁신적변화가예상된다. 주민과귀산촌인의화합과소통을위한지원정책확대가필요하며이를위해온라인소통체계확대를위한 ICT 기반기술이요구되어진다. 산림복지서비스의확대에따른산촌마을의독특한문화교류프로그램의활성화를위해접근성이불리한산촌문화프로그램의홍보 마케팅과소통을위한온라인기반소통체계가확대될전망이다. 따라서산촌의안전망확충을위한정책지원을위해일상생활에서의안전망확보를위한인공지능과 Mobile 기기활용기술이점차요구될것으로생각한다. 귀산촌리빙랩구현을위해적용가능한 4차산업혁명요소기술들로는사물인터넷, ICT, 빅데이터, 클라우드, 스마트센싱기술등이활용될수있다. ICT 기술은산촌기반커뮤니티비즈니스적용체계개발과귀산촌인원격교육등산촌의문화생활확충을위한기반개발에접목하여활용될수있다. 46 리빙랩 : 사회문제해결을위해기술을활용하는방식으로사용자또는참여자간협력을통해추진.

284 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 259 빅데이터 / 클라우드는귀산촌인일자리스마트매칭과맞춤형산촌문화생활확충을위한기술개발에활용도가높을것으로전망된다. 그리고위험상황감지모바일애플리케이션, 위험상황에따른신고및도움요청등을위한기반기술적용을위해스마트센싱기술이활용될수있다. 귀산촌리빙랩은일자리창출, 도시와의교류, 산촌문화생활확충, 안전망확충등크게 4단계로구분하여추진할필요가있다. 여기에는귀산촌인일자리스마트매칭을위한빅데이터와 ICT 활용기술구축, 사물인터넷을활용한원격산촌농장참여및정보전달체계구축, ICT 및모바일기반커뮤니티비즈니스체계구축, 빅데이터를활용한라이프스타일, 건강을고려한취미및여가생활맞춤형코칭지원, 원격문화교육을위한 ICT 활용기술개발, 산촌안전관리활용을위한사물인터넷및드론기술적용, 위험상황감지모바일애플리케이션, 위험상황에따른신고및도움요청등의스마트센싱네트워크구축등다양한추진내용들이포함되어있다 산림생태분야 산림생태및자원정보분야와관련된 4차산업혁명요소기술은빅데이터, 클라우드, 인공지능, 원격탐사, 사이버물리시스템, 모바일등이다. 산림생태계와산림자원의현황을이해하는데있어서산림내의모든임목및식생정보를수집하고이를체계적으로관리하는것이가장중요한과제이다. 또한산림의변화를이해하기위해서는광범위한공간정보와기상정보의수집이병행되어야한다. 따라서빅데이터와클라우드는해당분야에서가장핵심적으로적용되어야하는기술이다. 또한, 빅데이터를효과적으로분석하고새로운정보를도출하기위해인공지능기술이활용되어야한다. 빅데이터, 클라우드, 인공지능기술이결합한다면산림생태및자원정보를활용한산림변화예측과미래전망이고도화될수있다. 산림생태계와산림자원의정보를광범위하게취득할수있는새로운기술의

285 260 분야는원격탐사분야이다. 원격탐사는 1970년대부터항공사진과위성영상을시작으로오래전부터활용되어온기술이지만, 최근무인항공기의민간활용확대, 국내 외다양한위성개발및발사, 새로운센서의개발을통해산림모니터링에활용할수있는정보의양이급증하고있고질적인측면에서도급속도로발전하고있다. 산림정보를현장에서취득하는데도 4차산업혁명요소기술이활용되고있다. 산림조사자료의효율적이고정확한관리를위해전자야장을활용하고모바일기술을통해정보를실시간전송하여정보활용의효율성을높이고있다. 현재국유림산림조사를위한전자야장을개발하여활용하거나플럭스타워에서수집된자료를실시간전송하는등의사례가있다. < 그림 14-3> 산림생태분야 4 차산업혁명요소기술활용전략개념도 자료 : 국립산림과학원 (2017). 산림생태계의체계적관리와보호를위한정보를구축하고산림생태계모니터링을기반으로예측기술을개발하기위해 4차산업혁명요소기술을효과적으로활용하기위한전략수립이필요하다. 이를위한단계적추진과제로는 ICT, RS, 모바일등을활용한클라우드기반빅데이터구현 ( 자료수집 ), VR 기

286 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 261 술을활용한가상산림구현및시간경과에따른임분구조예측및산림생태계예측모델개발 ( 모델개발 ), 기후변화및산림경영활동등다양한시나리오에따른임분구조및산림생태계예측 ( 시뮬레이션 ) 등이있다. 산림생태정보와산림자원정보구축현황과과제에대해좀더자세히살펴보면다음과같다. [ 산림생태정보 ] 기후변화, 토지이용패턴변화등환경변화로인한생물다양성감소등에대한전세계적관심과우려가증폭됨에따라기후변화협약, 생물다양성협약등의국가별체계적이행계획수립, 평가및보고가요구되고있고국가, 지역및국제적차원의생태계영향평가및모니터링사업이필요한상황이다. 또한증가하는자연재해를비롯해생태계의다양성, 역동성, 복잡성문제를해결하기위한연구수요가확대됨에따라관측센서및플랫폼의다양화를통한시 공간적모니터링 ( 정보수집 ) 스케일의한계를극복하고클라우드, 그리드컴퓨팅등을통한대용량데이터의처리시간단축및자동화가중요해결과제로떠오르고있다. 이를위해미국, EU 등선진국중심으로전지구적차원의모니터링, 생태정보관리시스템구축및고도화가진행중이며, 아시아의경우일본, 중국, 대만, 태국등이선도적으로앞장서고있다. 국내에서는국립산림과학원, 환경부등이장기생태연구에착수하여다른분야보다일찍정보화개념을도입하고생태정보시스템을구축해왔으나인식부족등으로발전속도는높지않은상황이다. ICT, 사물인터넷기술은산림생태계현장자료수집의양과질, 효율성을높일수있다. 센서에기반한토지이용변화, 군락변화, 생물계절변화, 미기상변화, 토양호흡변화관측등에 ICT가활용되고있는데, 센서의다양화 보편화및가격합리화가만족되었을때관측스테이션을중심으로센서간, 노드간사물인터넷의적용을기대해볼수있다. 또한, 위성및드론탑재센서활용의활성화를위해서는 NASA의경우처럼취득한영상의후처리를통한 product의다

287 262 양화및 GUI 기반의배포시스템구축등이필요하다. 빅데이터기반의데이터마이닝및과학적워크플로우는생태정보데이터베이스의궁극적인목표로서 ICT, 사물인터넷의발전속도에따라정보량은기하급수적으로증가할것으로전망된다. 현재플럭스관측시스템과생물계절영상정보수집은수신시스템과통신료의한계로, 일부자료만무선전송을통해자료를수집하고나머지는직접현장에서수집하는상황이다. 대용량데이터의빠른처리를통해정보이용자에게전달하기위해서는성능과안정성을겸비한컴퓨팅시스템구축도필수적이다. 개인용컴퓨터의대안으로써분산 병렬, 클라우드컴퓨팅과휴대성이높은무선단말기, 빠른통신속도의중요성은더욱증대될것이다. 위의필요성을실현하기위해, 우선사이버인프라구조를고도화해야한다. 즉, 자료의수집, 저장, 관리, 통합, 데이터마이닝, 분석및시각화등일련의정보처리프로세스가통합된연구체계및구성요소의처리기법을고도화하고다양한형태의데이터를고정조사지등현장에서안정적으로저장하고무선전송할수있는관측스테이션구축이필요하다. 또한플럭스및생물계절관측시스템고도화를통해원시자료의고속무선전송및수집된자료의품질관리 ( 튀는값처리, 결측치메우기 ) 알고리즘확립및자동화시스템구축, 고밀도생물계절영상정보관측및무선전송시스템구축등이필요하다. 그리고모바일기반의시민과학확산을통해관측항목을다양화시킬수있다. 이러한노력을통해고품질의시 공간데이터베이스구축을통한생태정보의통합, 축적, 보존, 공유, 재활용기반구축및표준화를달성하고, 산림생태계프로세스와구성요소에대한이해증진및산림생태계의복잡성 불확실성저감, 연구효율성을높이며, 환경변화에따른산림생태계변화예측모델개발및검증을위한과학적실측정보를제공할수있다. [ 산림자원정보 ] 산림조사를위한전문인력이감소하고, 현장방문조사로인한막대한예산이지속해서투입됨에따라이에대한효율성제고가요구되고있다. 한편으로는

288 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 263 원격탐사 ( 위성영상, 항공, 드론등 ) 기술이고도화되고지상및항공 LiDAR 기술발달에의해산림조사가능항목이확대됨에따라산림자원정보취득의양적인측면과질적인측면의기술적발전기반이마련되고있다. 현재산림자원정보수집의가장중요한사업으로는국가산림자원조사사업이며, 현지조사원이종이야장에현지조사자료를기입하고국가산림자원조사지원시스템에의한현지조사자료를관리하는체계를가지고있다. 이조사는국가규모의조사이기때문에소지역단위산림자원정보추출의불확실성이높으며, 자료의활용에있어서일부전문가에대한의존도가높은상황이다. 산림자원조사체계를발전시키기위해서다양한 4차산업혁명요소기술이접목될수있다. 산림자원조사자료의통합 DB를구축 관리하고, 산림공간정보와의통합활용체계를구축하기위해빅데이터와클라우드기술을함께활용할수있다. 또한, 인공지능기법을적용해산림생장모델및의사결정지원을위한분석알고리즘을개발하고시간경과에따른산림자원변화예측및시뮬레이션을수행할수있다. 사물인터넷기술을이용해산림생장모델관련개체목의흉고직경및수고를실시간측정하고산림내미기후의정보를실시간취득하여생장과기후와의관계규명할수있다. 위성영상, 항공기, 드론등원격탐사기술과 LiDAR 및다양한분광센서는현지조사의효율성제고와정확도향상에도움을줄수있다. 현지조사자료의실시간확보와정보관리체계효율화를위해모바일기술도적극적으로활용되어야한다. 이를위한추진과제로우선, 모바일및 ICT 기술에의한산림자원조사기술개발 ( 모바일기반전자야장을활용한현지조사자료관리기법개발과 ICT 기술을활용한산림자원조사자료의관리 ) 이필요하다. 둘째, 원격탐사정보의활용을극대화하기위해다양한원격탐사기술 ( 지상및항공 LiDAR, 드론, 초고해상도위성영상등 ) 을활용한산림자원해석기술을고도화해야한다. 그리고궁극적으로는다양한방법으로취득된빅데이터와인공지능기술을접목해산림자원빅데이터를활용한산림생장모델개발, 빅데이터기반산림자원평가체계개발, 산림경영시물레이션등에의한지속가능한산림경영기술개발, 이용자니즈에부합하는산림자원정보생산, 산림자원의변화예측기술개발

289 264 등을수행해야한다. 이러한노력을통해, 산림자원조사자료수집의정확성및효율성을높이고과학적산림관리를위한의사결정지원을강화할수있다 산림생산분야 산림생산분야는산림육종, 양묘, 현지조사, 육성 ( 숲가꾸기 ), 목재수확, 임산물재배등매우넓은분야를포괄하고있다. 모든분야에서 4차산업혁명요소기술접목을추진하고있지만, 여기에서는주로숲가꾸기와목재수확을위한임업기술에대해서만한정해서기술하고자한다. 산림육성및임업기술과관련되어있는 4차산업혁명요소기술은빅데이터, 클라우드, 인공지능, 사물인터넷, 가상 증강현실, 로봇, 모바일등이다. 이분야가타분야와다른점은로봇기술을실질적으로활용할수있다는점이다. 빅데이터와클라우드는숲가꾸기작업의효과적인의사결정지원을위한기초자료 ( 임황, 지황및숲가꾸기이력등 ) DB 구축, 산림자원통합관리시스템고도화의핵심적인부분이다. 현재국내에서는국 사유림경영정보를실시간으로제공하는국 사유림경영정보시스템구축하여활용하고있다. 임업기계와산림작업부문에서는임업기계의정밀산림작업계획 ( 임업기계생산성과비용산출, 장비이동경로및작업프로세스 ) 을수립하는데빅데이터와클라우드기술이관련되어있다. 인공지능기술은작업안전및생산성향상을위한임업기계의자율주행, 위치제어, 진동제어등의제어기술향상에도움을줄수있다. 또한, 임업기계의유지보수에필요한부속품상태의원격모니터링, 임업기계작업산물의위치및생산성자료원격전송기술등임업기계유지 관리를위해사물인터넷기술의활용이가능하다. 가상현실, 증강현실, 로봇기술도산림생산분야에서매우활용도가높은기술들이다. 고성능임업기계의교육용작업시뮬레이터를개발하고목재수확작업단위작업별, 기종별시뮬레이터의교육훈련에적용할수있는기술개발을통해산림작업의숙련도향상및이를통한산림생산성향상과작업안전성확보가가능하다. 숲가꾸기작

290 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 265 업의의사결정에필요한기초자료수집, 산림조사장비첨단화및간소화기술개발, 정밀한산림자원조사와작업의효율성극대화를위해서는모바일기술의접목이추진되고있으며, 모바일현장업무지원시스템개발및보급이진행되고있다. < 그림 14-4> 숲가꾸기분야 4 차산업혁명요소기술활용전략개념도 자료 : 국립산림과학원 (2017). 목재생산의효율성향상, 인력위주생산구조개선및작업안전확보를위한첨단스마트현장기술을개발하기위한 4차산업혁명요소기술활용전략수립이필요한데, 이를위해지능형숲가꾸기의사결정시스템과고성능임업기계를활용한목재생산및산림작업의스마트기술개발이시급한과제로제시되고있다.

291 266 < 그림 14-5> 임업기계분야 4 차산업혁명요소기술활용전략개념도 자료 : 국립산림과학원 (2017). 산림자원육성 ( 숲가꾸기 ) 과임업기계현황및과제에대해좀더자세히살펴보면다음과같다. [ 산림자원육성 ( 숲가꾸기 )] 산림경영및사업품질관리에대한사회적인식확대로숲가꾸기에대한기술적인관리가요구되고있다. 따라서숲가꾸기품질향상을위한선목시범사업및기술능력배양, 정밀한산림자원조사필요성이증대되고있다. 그러나현재는숲가꾸기를위한표준지조사시다수의인원과조사장비, 많은시간이소요되고있는상황이다. 또한, 산림현장에서일할수있는임업관련노동력감소및고령화로인한인력수급의어려움이있다. 현장조사자료는정보입력공유시스템이완비되지못해다양한분야의전문가들과정보공유가어려운상태이다. 따라서최소한의인력과장비를통해숲가꾸기사업대상지에서산림조사를효율적으로수행하고, 관련정보를쉽게공유할수있는시스템구축이절실하다.

292 산림부문의 4 차산업혁명요소기술활용전망 267 이를위해다음과같은 4차산업혁명요소기술이접목될수있다. 우선산림자원통합관리시스템자료를이용한숲가꾸기방법개선및효과검증, 입목의용재이용을고려하여현실적인목재가치측정을위한기초자료수집, 입목생장및형질에관한정보를바탕으로숲가꾸기작업의사결정에필요한정보도출, 현장에서수집된자료를다양한분야 ( 목재생산, 산림재해, 수자원함양등 ) 의관계자들에게제공하고기능별숲가꾸기의의사결정수립이가능하도록하기위해빅데이터와클라우드기술이이용가능하다. 또한, 모바일장비를개발하여초음파, 레이저, 디지털포인트파인더, GPS 수신및입목형질등급구분기능등을탑재하여조사장비를간소화하고스마트폰과연동한실시간자료송 수신기술개발이필요하다. 이를위한추진과제를정리하면우선, 숲가꾸기의사결정과정에필요한빅데이터분석및산림정보클라우드구축과빅데이터분석을위한통계분석알고리즘개발이이루어져야한다. 또한, 초음파, 레이저, 디지털포인트파인더, GPS 수신및입목형질등급구분기능등을모두포함한통합모바일조사장비를개발하여장비를간소화하는것이필요하다. 이를통해장비의단순화와조사기능통합으로현장조사의필수소요인원감소및작업의효율성증대가가능하며, 다양한분야에숲가꾸기작업의사결정을위한정보제공및공유를통해숲가꾸기작업시기, 방법및작업량예측과관리가가능하다. [ 임업기계및산림작업 ] 임업기계화를촉진하여임업생산성향상을도모하기위해 임업및산촌진흥촉진에관한법률 ( ) 이개정되어임업기계장비개발 보급 교육및이용활성화계획이수립 시행되고있다. 그리고고성능임업기계의수요증가에맞추어적정운영인력이필요하지만, 노동력부족으로임업기계자동화등의신기술이필요하다. 그러나현실은기계톱, 소형윈치등임목생산의보조수단이되는장비의보급비율이전체 90.9% 이상차지하고있고기계화가시급히필요한집재및소운반장비보급률이매우낮아임목생산장비의불균형이심각하다. 또한, 일

293 268 본등임업선진국은임목생산비절감및노동환경개선을위해고성능 고효율의임업기계화단계로진입했지만, 우리나라는인력대비고능률 저비용임목생산을위한기계화로고성능 고효율의임업기계화기술이아직정립되지않은단계이다. 이를극복하기위해다음과같은 4차산업혁명요소기술이접목되어야한다. 하베스터, 펠러번쳐등로봇형자동화작업기개발및도입을통해건설기계기반의산림작업에서임업용고성능기계의확산과로봇형작업기에의한원목재적, 길이등의최적화생산이가능해질수있다. 급경사지작업및벌도작업의안정성확보를위한임업기계의원격제어기술개발, 부하및속도대응형윈치의자동제어기술등의임업기계의원격제어및자동제어기술개발이필요하다. 이를위한추진과제를정리하면, 기계화목재생산정보화및원거리통신기술개발, 임업기계의자동화 무인화기술및원격제어시스템개발, 고성능임업기계기반목재수확시스템개발이절실하다. 그래야만고성능임업기계로작업환경개선및생산성고도화가가능하며, 목재생산의스마트기술적용으로인력고용효과를높일수있다.

294 제 15 장 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 이우균 ( 고려대학교 ) 1. 산림서비스산업 인간생활및경제생산에이용되는원료 로정의되는자원은일반적으로자연자원, 인공자원, 문화자원으로구분되며, 산림 (Forest) 은 자연자원 (Natural Resource) 에속한다. 원료 라는측면에서보면, 산림은재화 (Goods) 에속해야하는데, 산림의다양한기능은오히려서비스 (Service) 에속하는것이많다. 이러한산림서비스는산림의공익기능 (Public Function) 으로불려졌고, 최근에는에코시스템서비스 (Ecosystem Service) 의일환으로인정받고있다. 서비스는본래대가없이제공되었지만, 지금은서비스도엄연히 3차산업이다. 산림서비스산업 은자연자원으로서의산림이지닌다양한기능으로부터발휘되는무형의가치 (Service) 에기반하는산업으로볼수있다.

295 산림의공익기능 산림은다양한땅과숲으로존재하는동안기능을수반하게된다. 그기능은소위경제적기능과사회적기능으로나눌수있다. 경제적기능은목재와임산물생산을통해수익을올릴수있는기능이다. 목제품대부분을수입에의존하는우리나라의경우이경제적기능은그렇게크지않은편이다. 그외에물저장기능, 공기정화기능, 토사유출방지기능, 산림경관기능, 산림치유기능, 생물다양성보존기능등은시장에서거래되지않는비시장가치 (non-market value) 로인식되고있다. < 그림 15-1> 2010 년산림의공익기능 자료 : 한국임업진흥원 ( ). 우리나라산림은국토면적의 64% 를차지하고있으며, 공익적기능의가치는 2010년기준 109조 70억원으로평가되고있다. 이는국민 1인당 200만원이

296 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 271 넘는금액이다. 그러나이러한공익적가치는시장에서거래될수없는기능이다. 우리나라산림의 71% 를차지하고있는사유림의산주는이러한사회적기능을통해아무런경제적이익을얻지못하고있다. 산림서비스산업 이사업으로서자리매김을하지못하고있는것이다. 그러한이유로산주의산림관리는매우소극적이며, 산림관리의대부분을국가예산에의존하고있다 생태계서비스 이러한산림의공익기능은최근들어생태계서비스 (Ecosystem Service) 와연계하여설명할수있다. 생태계서비스는생태계가제공하는목재및식량생산등의공급 (Provision), 영양분순환및토양생성등의지원 (Support), 대기오염방지및기후변화완화등의조절 (Regulation), 산림휴양및생태관광등의문화 (Culture) 서비스를의미한다. 토지이용단계별로보면, 필요로하는생태계서비스가사뭇다르다. 즉, 황폐화단계에서는공급서비스가필요하며, 이를위해서는생태계의지원서비스를강화시키는관리전략이수반되어야한다. 또한, 복구단계에서는조절과지원서비스가잘이루어지도록토지및산림관리를해야하며, 안정기단계에서는문화서비스를비롯한모든서비스가골고루발휘되도록토지및산림관리가이루어져야한다. 산림관리면에서황폐화-복구단계를지나안정화단계에있는우리나라에서는산림으로부터공급, 지원, 조절, 문화등모든생태계서비스가골고루발휘되도록산림관리가이루어져야한다. 이를위해서는정부주도의산림관리에서벗어나, 산림의공익적기능또는생태계서비스가지닌경제및사회적가치가시장메커니즘에서인정받을수있는산림관리시스템도입이필요하다.

297 272 < 그림 15-2> 토지이용단계별생태계서비스 자료 : 저자작성 산림의 6 차산업 산림의공익기능또는생태계서비스는산림의 6차산업을통해산주의소득을창출할수있는산림서비스산업으로자리매김할수있다. 6차산업은 농 임업등농 산촌자원 (1차) 과농 임산물가공, 외식, 유통, 관광 레저등 2, 3차산업의융복합을통해새로운상품과시장을창출하여부가가치를높이고일자리를창출하는경제활동 을의미한다. 그러나산림의 6차산업은산촌의고령화, 임가의영세성, 산주의경험및비즈니스부족, 혁신적아이디어부족등많은한계로저변확대에어려움을겪고있다. 산림의 6차산업을활성화하기위해서는최근급속히도입되고있는 4차산업혁명기술을산림의 6차산업에접목하는것이필요하다.

298 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 273 < 그림 15-3> 산림의 6 차산업개념도 자료 : 한국임업진흥원 ( ). 고대식외 (2016) 는 6차산업에 4차산업을더해 산림의 10차산업 을제안하면서, 다음과같이 6차산업을 4차산업혁명기술과연계시키고있다. - 산림 1차산업은스마트임산물재배를주축으로임산물생산 - 산림 2차산업은임산물가공업의스마트공장추진, 사물인터넷기반의임산물유통의과학화등 - 산림 3차산업은사물인터넷및빅데이터기반의휴양림, 치유숲, 등산서비스산업화와산촌활성화 - 산림 4차산업은인공지능을활용한의사결정지원기반스마트산림행정, CPS( 사이버물리시스템 ) 기반스마트산 숲플랫폼추진 < 그림 15-4> 산림청의 10 차산업개념도 자료 : 고대식외 (2016).

299 274 산림의 6차산업을위해서는 1 농 임업인등농 산촌지역주민이주도해야하고, 2 지역부존자원활용해야하며, 3 창출된부가가치 일자리가농 임업및농 산촌의소득으로연결되어야한다 차산업혁명과산림 6 차산업 ( 서비스산업 ) 의연결 차산업혁명 4차산업혁명은보통사물인터넷, 로봇공학, 3D 프린팅, 빅데이터, 인공지능등의 5대기술로부터이루어지는산업혁명을의미한다. 4차산업혁명은초연결성 (Hyper-Connectivity), 초지능성 (Hyper- Intelligency), 예측가능성 (Predictability) 등을특징으로지니고있다. 전세계적으로도 4차산업혁명에대응한새로운비즈니스모델과연구가이뤄지고있다. 독일의경우에는다양한공정이유기적으로연결되는스마트공장을구현하는것을목표로하고있으며, 클라우드컴퓨팅, 스마트그리드, 사물인터넷표준등에많은투자를하고있다. 또한, 빠른표준화와중소기업의참여, 보안강화, 관련인력양성을진행중이다. 미국은산업내인프라확충을위한제조업혁신센터를확대하고있으며, 민간주도로산업발전이이뤄질수있도록지원하고있다. 첨단제조, 정밀의료, 스마트시티, 청정에너지, 고성능컴퓨팅등이주요분야이며, 스타트업기업의신제품 신서비스확충을장려하고있다.

300 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 275 기술 사물인터넷 (Internet of Things:IoT) 로봇공학 3D 프린팅 (Additive Manufacturing) 빅데이터 (Big Data) 인공지능 (AI) < 표 15-1> 4 차산업혁명의 5 대기술 내용 - 사물에센서를부착하여실시간으로정보를모은후네트워크등을통해사물끼리정보를주고받는기술 - 인간의개입없이사물상호간정보를직접교환하며, 필요에따라정보를분석하고스스로작동하는자동화기술 ( 예시 ) IoT+AI+ 빅데이터 + 로봇공학 = 스마트공장 (CPS) - 로봇공학에생물학적구조를적용함에따라더욱뛰어난적응성과유연성을갖추고정밀농업에서간호까지다양한분야의광범위한업무를처리할만큼활용도가향상 - 입체적으로형성된 3D 디지털설계도나모델에원료를층층이겹쳐쌓아유형의물체를만드는기술로소형의의료임플란트에서대형풍력발전까지광범위하게활용 - 디지털환경에서생성되는다양한형태의방대한데이터를바탕으로인간의행동패턴등을분석및예측산업현장등에서활용하면시스템의최적화및효율화도모가능 ( 예시 ) 빅데이터 +AI+ 금융정보 = 투자로보어드바이저빅데이터 +AI+ 의학정보 = 개인맞춤형헬스케어 - 컴퓨터가사고, 학습, 자기계발등인간특유의지능적인행동을모방할수있도록하는컴퓨터공학및정보기술 - 사물인터넷, 로봇공학등여러분야에적용될수있고, 사람의작업을대신하여효율성을증가시킬수있음. ( 예시 ) AI+IoT+ 자동차 = 무인자율주행자동차 자료 : World Economic Forum( ). 일본은제조시스템을혁신하여제조업분야의모든데이터를네트워크플랫폼으로구축하고관리하고자노력하고있다. 또한, 로봇강국으로의위상을지키기위해투자를확대하고있으며, 사물인터넷에기반한사회문제해결에집중하고있다. 이러한국가들은공통으로물리시스템과사이버시스템을결합하고이를통한시너지창출을기대하고있다. 산업측면에서의 4차산업혁명은기존의플랫폼을더욱유기적으로연결하게된다. 즉, 가치사슬 (Value Chain) 의전방과후방에있는기업간, 동종산업내의시스템연결이필수다. 이는거대한시설이나공간이필요하지않고소프트웨어적역량이있으면, 외부의플랫폼을유기적으로활용할수있음을의미한다. 또한, 이러한정보통신산업의네트워크에서보안시스템과인공지능과인간간의윤리적문제에대한대안제시가요구된다.

301 산림 6 차산업의현황 이수행외 (2017) 는임업의 6차산업활성화를위해서는산촌의고령화, 임가규모의영세성, 비즈니스경험미흡, 혁신적아이디어발굴미흡등의한계점이먼저극복되어야한다고지적한다. 이를위해다음과같은방안을제시하고있다. - 6차산업화가차별화되고경쟁력을갖춘혁신적인아이디어에기초해추진될수있도록해야한다. - 임업의 6차산업활성화를선도하는역량강화가필요하다. - 정부주도사업과민간의 6차산업사업체가연계해발전할방안을모색해야한다. 이에본장에서는산림의 6차산업활성화에필요한이러한한계를극복하는방안으로 4차산업혁명기술의적용방안에대해다루고자한다 차산업혁명기술과산림 6 차산업의연계 산림의 6 차산업요소별 4 차산업혁명기술연계 이수행외 (2017) 는임업의 6 차산업요소로 1 산림자원, 2 단기소득임산물, 3 경영주체, 4 산촌등을들고있다. 이장에서는이 6차산업요소별로필요로하는 4차산업혁명기술을논해보고자한다. 가. 산림자원과 4 차산업혁명기술연계 산지와목재자원을포함하는 산림자원 은 6차산림기본계획의 건강하고가치있는산림 목표와연계될수있으며, 이를위해서는산림생태정보, 산림자원정보, 산림자원육성 ( 조사, 숲가꾸기 ), 임업기계및산림작업등의전략이필요하다. 이러한전략은빅데이터, 인공지능, 사물인터넷, RS, 모바일등의 4 차산업혁명의기술을통해실현될수있다 ( 국립산림과학원 2017).

302 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 277 나. 단기소득임산물과 4 차산업혁명기술연계 산림의 6차산업요소중하나인 단기소득임산물 은 6차산림기본계획의 양질의일자리와소득창출 목표와연계를할수있다. 이를위해서는산림생물정보, 신육종, 스마트팜, 스마트양묘, 단기임산물유통, 첨단신소재개발등의전략이필요하고, 여기에도인공지능, 사물인터넷, RS, 모바일등의 4차산업혁명의기술이도입될수있다 ( 국립산림과학원 2017). 다. 경영주체및산촌과 4 차산업혁명기술연계 임업의 6차산업화는어느정도규모의산림면적에서일정량의목재및단기소득임산물생산이이루어져야한다 ( 이수행외 2017). 6차산업은생산-가공-판매및체험등이연계되므로수평적조직화가필요하며, 이를위한경영주체는지역사회가안고있는과제해결에대한사명감을가지고있어야한다 ( 이수행외 2017). 또한, 산촌은청정임산물의생산공장이자 6차산업화가일어나는융복합공간으로일자리와부가가치를새롭게창출하는소득공간이면서안전한삶터이기도하다. 이러한측면에서산림 6차산업의 경영주체 및 산촌 요소는 양질의일자리와소득창출 뿐만아니라 국민행복과안심국토구현 의 6차산림기본계획목표와연계되어야한다. 따라서산림 6차산업의경영주체와산촌에대해서는소득창출과함께산림재해관리 ( 산불, 산사태, 임도, 병해충 ), 산림치유헬스케어프로그램, 스마트숲생태지성교육플랫폼, 귀산촌리빙랩등의 4차산업혁명전략이필요할것이며, 이를위해서는빅데이터, 인공지능, 로봇, 사물인터넷, RS, VR AR, 모바일등의 4차산업혁명요소기술을적용할수있다 ( 국립산림과학원 2017).

303 278 < 표 15-2> 산림 6차산업요소와제6차산림기본계획목표, 4차산업혁명전략분야및요소기술과의연계 산림 6 차산업요소 2037 목표 ( 제 6 차산림기본계획 ) 4 차산업혁명관련전략분야 활용요소기술 산림자원 건강하고가치있는산림 ( 생태 ) 산림생태정보, 산림자원정보 ( 생산 ) 산림자원육성 ( 조사, 숲가꾸기 ), 임업기계및산림작업 빅데이터, AI, IoT, RS, 모바일 단기소득임산물 경영주체 양질의일자리와소득창출 ( 생산 ) 산림생물정보, 신육종, 스마트팜, 스마트양묘, ( 유통 ) 단기임산물유통, 목재유통 ( 소비 ) 목재산업프로세스, 첨단신소재, 바이오연료및바이오화학소재 빅데이터, AI, 로봇, IoT, RS, 모바일 산촌 국민행복과안심국토구현 ( 안전 ) 산림재해관리 ( 산불, 산사태, 임도, 산림병해충 ) ( 복지 ) 산림치유헬스케어프로그램, 스마트숲생태지성교육플랫폼, 귀산촌리빙랩 빅데이터, AI, 로봇, IoT, RS, VR/AR, 모바일 자료 : 국립산림과학원 (2017) 산림의 1, 2, 3 차산업별 4 차산업혁명기술연계 산림의 6차산업화는 1차산업인임산물생산, 2차산업인임산물가공, 3차산업인유통, 관광, 휴양, 체험, 치유등을통합한생태계를구축해새로운부가가치및일자리를창출하는일련의비즈니스행위를의미한다 ( 이수행외 2017). 본절에서는임업의각산업형태별로 4차산업혁명기술의적용가능성에대해살펴보고자한다. 가. 산림의 1 차산업과 4 차산업혁명기술연계 산림에서의생산은목재와부산물을들수있다. 목재생산을위해서는재해방지를위한산림재해통합관리시스템 ( 산불, 산사태, 산림병해충 ), 산림조사를위한라이다스캐닝기술및드론등의무인항공기, 벌채를위한스마트벌채등에 4차산업혁명기술을적용할수있다.

304 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 279 종류수실류 (14개) 버섯류 (8개) 산나물류 (12개) 약초류 (18개) 약용류 (20개) 수목부산물류 (1개) 관상산림식물류 (6개) < 표 15-3> 임산물소득원의지원대상품목 (79 개 ) 품목명 밤, 감, 잣, 호두, 대추, 은행, 도토리, 개암, 머루, 다래, 복분자딸기, 산딸기, 석류, 돌배 표고, 송이, 목이, 석이, 능이, 싸리, 꽃송이버섯, 복령 더덕, 고사리, 도라지, 취나물, 참나물, 두릅, 원추리, 산마늘, 고려엉겅퀴 ( 곤드레 ), 고비, 어수리, 눈개승마 ( 삼나물 ) 삼지구엽초, 삽주, 참쑥, 시호, 작약, 천마, 산양삼, 결명자, 구절초, 약모밀, 당귀, 천궁, 하수오, 감초, 독활, 잔대, 백운풀, 마 오미자, 오갈피나무, 산수유나무, 구기자나무, 두충나무, 헛개나무, 음나무, 참죽나무, 산초나무, 초피나무, 옻나무, 골담초, 산겨릅나무, 산사나무, 느릅나무, 황칠나무, 꾸지뽕나무, 마가목, 화살나무, 목단 수액 ( 樹液 ), 나뭇잎, 나뭇가지, 나무껍질, 나무뿌리, 나무순등나무 ( 대나무류를포함한다 ) 에서나오는모든부산물 야생화, 자생란, 조경수, 분재, 잔디, 이끼류 자료 : 임업및산촌진흥촉진에관한법률시행규칙 제 7 조 1 항별표 2. 부피가크고다루기어려운목재생산보다는단기임산물생산이 4차산업혁명기술과접목이쉬울것이다. 버섯류, 산나물류, 약초류, 약용류, 관상산림식물류등을위해서는스마트온실시스템기술이농업의스마트팜과같이적용가능하다 < 표 15-4>. 이를위해서는단기소득임산물별생육조건에기반한스마트팜의설비와운영기술이마련되어야할것이다. 또한, 현재일반화되어있는노지양묘또는비닐하우스형의양묘를스마트양묘시스템으로전환하는것도가능할것이다. 나. 산림의 2 차산업과 4 차산업혁명기술연계 산림의 2차산업으로는먼저목제품가공을들수있으며, 이를위한 4차산업혁명기술로는목재산업프로세스 ( 국립산림과학원 2017) 를들수있다. 또한, 단기소득품목가공을위한 4차산업혁명기술로는첨단신소재, 바이오연료및바이오화학소재등 ( 국립산림과학원 2017), 유비쿼터스푸드시스템, 스마트

305 280 공장등 ( 석현덕외 2017) 이있다. 또한, 임산물의유통을위해서는임산물물류자동화시스템 ( 임산물유통및소비플랫폼 ) 등의 4차산업혁명기술이적용될수있다 ( 석현덕외 2017). 다. 산림의 3 차산업과 4 차산업혁명기술연계 산림에서는관광, 휴양, 체험, 치유등의 3차산업이 1, 2차산업과연계되어이루어질수있다. 이러한산림의 3차산업에는산림치유헬스케어프로그램, 스마트숲생태지성교육플랫폼, 귀산촌리빙랩등 ( 국립산림과확원 2017), 등산도우미애플리케이션, 산림정보제공시스템, 숲치유, 휴양서비스등 ( 석현덕외 2017) 의 4차산업혁명기술이적용될수있다. < 표 15-4> 산림 1, 2, 3 차산업별 4 차산업혁명기술연계 산림산업한국농촌경제연구원 (2017) 제안 4 차산업혁명기술국립산림과학원 (2017) 제안 4 차산업혁명기술 1 차산업 2 차산업 3 차산업 산림재해통합관리시스템 ( 산불, 산사태, 산림병해충 ), 라이다스캐닝기술, 무인항공기, 스마트벌채, 스마트양묘시스템, 스마트온실시스템 임산물물류자동화시스템 ( 임산물유통및소비플랫폼 ), 유비쿼터스푸드시스템, 스마트공장 등산도우미애플리케이션, 산림정보제공시스템, 숲치유, 휴양서비스 자료 : 석현덕외 (2017); 국립산림과학원 (2017). ( 생태 ) 산림생태정보, 산림자원정보 ( 안전 ) 산림재해관리 ( 산불, 산사태, 임도, 산림병해충 ) ( 생산 ) 산림생물정보, 신육종, 스마트팜, 스마트양묘, 산림자원육성 ( 조사, 숲가꾸기 ), 임업기계및산림작업 ( 유통 ) 단기임산물유통, 목재유통 ( 소비 ) 목재산업프로세스, 첨단신소재, 바이오연료및바이오화학소재 ( 복지 ) 산림치유헬스케어프로그램, 스마트숲생태지성교육플랫폼, 귀산촌리빙랩 산림 6 차산업지원체계와 4 차산업혁명기술연계 이수행외 (2017) 는임업의 6차산업의한계와그를극복하기위한지원체계로 1 혁신적아이디어에근거한 6차산업화지원, 2 산림의 6차산업화활성화를선도하는역량강화, 3 6차산업사업체간의연계를통한발전방안이필요하다고강조하고있다.

306 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 281 본절에서는이러한지원체계와 4차산업혁명기술간의연계가능성에대해다루고자한다. 가. 혁신적아이디어기반 6 차산업을위한 4 차산업혁명기술 ( 지원체계구축 ) 현재산림분야에서는혁신적인아이디어에기초한경쟁력있는 6차산업사업체가드물다는것이문제점으로지적되고있다. 혁신적인아이디어 가무엇인지에대해서는다양한의견이있을수있으나, 4차산업혁명기술을적용하는것도이에속할것이다. 고대식외 (2016) 는 ICBM(Internet, Claud, Big Data, Mobile) 을적용한산림청의기간별추진과제도출 을단기, 중기, 장기별로제안하였는데, 이중단기과제로제안된 11개과제중 6개과제가산림의 6차산업을위한 혁신적아이디어 로연결될수있어 < 표 15-5> 에소개하였다. 모바일을이용한 4차산업혁명기술의적용이대부분이었으며, 이는현재많이보급된모바일을이용한 4차산업혁명기술의적용이단기적으로효과를볼수있는이점이있기때문으로판단된다. 여기서고려해야할것은 혁신적인아이디어 가산림분야의종사자힘만으로는나오기어렵다는것이다. 따라서 4차산업혁명기술을보유하고있는기관의활동이산림의 6차산업화로이어질수있는지원체계가필요하다. 예를들어, 4차산업혁명기술을보유하고있는업체가산림의 6차산업업체와연계해사업하는것을지원하는방안을들수있다. 이러한공동사업이여의치않을경우, 4차산업혁명기술을보유하고있는업체가산림 6차산업에필요한기술을개발하고, 그를 사회적기업 을통해보급하는방안도가능할것이다.

307 282 < 표 15-5> 혁신적아이디어기반 6 차산업을위한 4 차산업혁명기술 4 차산업혁명기술구현내용 ICBM 소셜기반산림이벤트지원플랫폼지원서비스 임산물판매처의실시간공유를통한임산물수급및유통관리 등산인구분석을위한등산객카운터시스템및통신사협업정보시스템 위치기반임업인산주대상업무정보, 위험예보문자서비스 산과숲에대한 VR 콘텐츠서비스 드론을활용한산악지역무선통신망 - 예약과동시에단톡이나밴드를만들어주어예약자가자생적으로이벤트를기획할수있도록지원할수있는시스템 - 예약자들이자생적으로작은음악회나초청강연, 치유체조같은프로그램을자체적 자생적으로할수있도록소셜플랫폼에서홍보와예약을받도록지원할수있음. - 백화점, 마트, 시장, 쇼핑몰등의임산물판매정보를실시간으로임산물생산자및유통관리자공유하여임산물의수급과유통을적시적소에지원할수있도록하여임업소득증대 - 임산물판매트렌드분석즉임산물별, 지역별, 시기별판매경향을분석하고트렌드를분석하여판매동향을예측하여임업인과유통관리기업에제공 - ICT 기술을접목해실시간등산인구동향을확인하고이를기반으로등산로관리및재해재난활용데이터를확보함. - 실시간등산객의이동경로를기반으로등산로활용도를분석할수있는데이터확보가가능하여대국민서비스수준향상가능 - 산주, 임업인에게병해충방제시기등유용한업무정보와특정산, 특정등산로등의위치와산불조심기간등시점에따른위험대비, 편의정보를자동문자서비스 - 6 차산업산과시각적, 작품적가치가높은숲에대하여 VR 콘텐츠를제작함 - 6 차산업숲에대한 VR 콘텐츠를제작하여 HMD 디스플레이장치로재생할수있도록함 - 무선중계기를장착한드론을산불지역과산사태지역에띄워서임시무선통신망을확보하여비상상황을지휘하는통신망을확보하는시스템 - 전자야장을비롯하여산악지역내에서현장업무처리시에통신제한으로인한업무처리가불가능한경우가많은데본시스템을이용하여원하는지역에임시로드론을띄워서드론이무선중계기역할을수행하여통신음영지역을해소할수있음. 주 : 고대식외 (2016) 가제안한 ICBM 단기과제를표로구성함. M C,M I,M,B M M M 나. 산림 6 차산업역량강화를위한 4 차산업혁명기술 산촌인구의고령화, 임가의영세성등으로인해임업의 6차산업화를선도할수있는산촌의인적자원및선도업체가미흡한것이산림 6차산업의장애요인으로지적되고있다 ( 이수행외 2016). < 표 15-5> 에서보듯이 4차산업혁명기술을이용한임업및산림분야의적용기술은다양하다. 그러나이러한적용기술을산촌의인적자원스스로적용하는데는많은어려움이있는게현실이다.

308 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 283 < 표 15-6> 4 차산업혁명기술과산림부문적용 기술내용적용국가 사물인터넷 로봇공학 빅데이터 인공지능 정보통신기술 자료 : 석현덕외 (2017). - 스마트양묘시스템 - 스마트온실시스템 - 산불감시로봇 - 시드밤로봇 - 수확자동화로봇 - 가지치기로봇 - 산림재해통합관리체계 - 전국산림물지도 - 산림정보다드림 - 등산도우미 - 지리산둘레보고 - 등산? 지켜줄게! - 세계산림감시 (Global Forest Watch) - 열대우림산림다양성감시 - 핸드페이시스템 - 팜로봇 - 물류자동화시스템 - 창고분류로봇 - LiDAR 스캐너 - 랜드트렌더 (Land Trendr) - 모바일멥핑 (Kinematic Scan) - 무인항공기 ( 드론 ) - 트리매트릭스 (Tree Metrics) - 한국, 캐나다 - 한국, 네덜란드 - 홍콩 - 타이 - 미국 - 뉴질랜드 - 한국 - 한국 - 한국 - 한국 - 한국 - 한국 - 미국 - 미국 - 한국 - 호주 - 미국 - 미국 - 독일 - 미국 - 독일 - 미국 - 아일랜드 이러한기술적한계를해결하기위해서는다양한 역량강화 지원책이마련되어야한다. 역량강화사업 으로는산촌주민에대한교육, 인적자원육성등이있겠으나이에는시간및단기적성과면에서한계가있을수있다. 이수행외 (2016) 는 R&D 기관과연계한 6차산업산업체의혁신능력향상을제안하고있다. 역량강화및혁신능력향상을위해서는 전문기관의지원 이필요하다는것이다. < 표 15-6> 의 4차산업혁명기술을이용한산림분야적용기술을보유하고있는 4차산업혁명기관및산업체가산림 6차산업산업체의역량강화를해가면서 6차산업을공동으로꾸려나가는것을지원하는정책의실효성이높다고판단된다.

309 284 다. 정부사업과산림 6 차산업사업간의연계를위한 4 차산업혁명기술 위에서언급하였듯이, 산촌인구의고령화, 임가의영세성, 경험부족등으로민간주도형의 6차산업화는많은어려움을겪고있는게현실이다. 반면, 정부및지자체가휴양, 복지, 치유, 체험등을주제로하는각종 6차산업형태의사업은그수익이산촌에귀속되기어렵다는문제점을지니고있다. 이에이수행외 (2017) 는정부및지자체주도의각종산림사업과인근산촌마을사업과의연계를통해임업의 6차산업사업체의사업기회확대를모색할필요가있다고강조하고있다. 4차산업혁명은초연결성과초지능성의특성을보이고있다. 이중 초연결성 특성은모든것을상호연결할수있는산업부문간의경계, 정부사업과민간사업간의경계를넘나들수있는힘이있는것으로해석될수있다. 고대식외 (2016) 는 산과숲을플랫폼 (platform) 으로하는임업발전전략을모색할필요가있다는제안을하고있다. 국유림과사유림을창업플랫폼, 힐링플랫폼, 유통플랫폼, 관광플랫폼으로추진하여융합적인신산업을창출하여일자리를창출할필요가있다는것이다. 여기서 플랫폼은임업인, 산주, 산림산업기업, 산림조합그리고이용객이스스로비즈니스를기획하고운영할수있는터 (platform) 로정의하고있다 ( 고대식외 2016). 이러한정의에의하면, 산림및산촌이라는 터 에정부, 기업, 산주가 산림 6차산업 이라는공동의관심으로모여, 산과산촌에서비즈니스를운영할수있는도로, 전기, 수도, ICT 지원시스템, IT 플랫폼, 법 제도, 주차장, 화장실등편의시설을제공하고사용가능한규정을제공하는것이필요한것이다. 그리고이러한구체적인사업항목에 4차산업혁명기술을접목할필요가있는것이다. 이러한관점에서고대식외 (2016) 는 산림청은숲속아울렛, 숲속웨딩, 숲속음악회, 숲속유치원, 체험및훈련소를창업할수있는창업플랫폼지원부터힐링산업플랫폼, 임산물유통플랫폼, 헬스캐어플랫폼, 이벤트플랫폼, 관광플랫폼, AR 등게임플랫폼을지원할수있을것 이라고제언하고있다. 이러한것을산촌주변의국유지및공공기관에서주도적으로수행하면서산촌과의

310 4 차산업혁명기술을활용한산림서비스산업활성화방안 285 연계하에산촌의 6차산업을활성화하는전략이필요할것이다. 국립산림과학원 (2017) 에서는산림복지분야에필요한 4차산업혁명기술로서 1 산림치유헬스케어프로그램, 2 스마트숲생태지성교육플랫폼, 3 귀산촌리빙랩등을들고있다. 산업혁명기술을기반으로숲치유공간 산촌 이용객을잇는 4차산업혁명기술의산림복지분야이용방안을제시하고있다. 이는정부주도의사업과주변산촌의 6차산업사업을잇는좋은사례로판단된다. 석현덕외 (2017) 는 국민수요에대응한맞춤형산림서비스제공 의국내적용사례로 등산도우미애플리케이션 과 산림정보제공서비스 를들고있다. 이러한 4차산업혁명기술을현재보급되어사용되고있는기술로이러한 4차산업혁명기술또한정부주도의사업에서주로활용하면서, 주변의민간주도의산림 6차산업사업체와연계할있도록활용의폭을넓힐수있을것이다. 3. 소결 산림서비스산업 은자연자원으로서의산림이지닌다양한기능으로부터발휘되는무형의가치에기반하는산업이다. 그러나우리나라산림의 71% 를차지하고있는사유림의산주는산림의공익적기능또는생태계서비스를통해아무런경제적이득을보지못하고있다. 산림서비스산업 이사업으로자리매김을못하고있는것이다. 산림서비스산업의활성화를위해서는산림의공익적기능또는생태계서비스가지닌경제및사회적가치가시장메커니즘에서인정받을수있어야한다. 산림의공익기능또는생태계서비스는산림의 6차산업을통해산주의소득을창출할수있는산림서비스산업으로발전할수있다. 그러나산림의 6차산업은산촌의고령화, 임가의영세성, 산주의경험및비즈니스부족등많은한계로저변확대에어려움을겪고있다. 산림의 6차산업을활성화하기위해

311 286 서는최근급속히도입되고있는 4차산업혁명기술을산림의 6차산업에접목하는것이필요하다. 산림의 6차산업의요소인산림자원, 단기소득임산물, 경영주체, 산촌등에도산림생태정보, 스마트양묘, 목재산업프로세스, 산림치유헬스케어프로그램등 4차산업혁명기술에기반한다양한활용기술을적용할수있다. 또한, 6차산업을위한 1차생산업에는스마트팜과같은스마트생산업, 2차가공산업에는스마트가공공장, 3차산업에는숲임산물유통및소비플랫폼, 치유헬스케어, 스마트숲체험및교육, 산림정보제공시스템등의 4차산업혁명기술을적용할수있다. 또한, 6차산업의활성화를위한혁신적아이디어, 역량강화, 정부사업과의연계등도 4차산업혁명기술의초연결성특징을살린다양한기술을통해실현될수있다. 6차산업과 4차산업혁명의공통점으로 다양한기술의연계 를들수있다. 6차산업에서는생산-가공-체험등다양한기술의연계가 필요 하다면, 4차산업혁명기술은이러한연계를 가능 하게만들수있다. 이 필요 와 가능 이합쳐질때산림및산촌이라는터 (platform) 에서의 동반성장 이가능할것이다. 정부와민간, 생산-가공-체험등의산업부문, 경제적가치와사회적가치등이 4차산업혁명기술을통해연결되고, 이것이산림의 6차산업화로자리매김하면동반성장이가능할것이라고생각한다.

312 제 16 장 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 석현덕 ( 한국농촌경제연구원 ) 1. 첨단화되고효율적인산림재해관리 1.1. 국내외기술적용사례 산림재해통합관리시스템 산림청은 산림재해통합관리체계구축정보화전략계획 (ISP) 을수립하여빅데이터기반산불위험예측서비스를구현하였다. 이를통해임상도 ( 종류, 밀도 ), 지형, 산악기상 ( 습도, 강수확률, 풍속, 풍향 ) 은물론, 산불발생패턴및산악기상융합 분석을통한산불예상지역과위험도파악이가능해졌다. 산림청산불위험예보시스템에서는실시간소각산불징후예보, 산불현황, 산불위험등급, 대형산불위험예보를해주고있으며, 레이더영상과위성영상을제공하고있다. 순찰우선순위선정등예방활동수행을통한산불피해를최

313 288 소화하고, 분석데이터정밀도증가로산불발생예측정확도가향상되었다. < 그림 16-1> 산불위험예보시스템분석알고리즘 자료 : 행정자치부빅데이터 ( ) 세계산림감시시스템 세계자원연구소 (The World Resources Institute: WRI) 는산림파괴추세를분석하며감시하는 세계산림감시 (Global Forest Watch) 시스템을개발하고, 웹사이트와스마트폰앱을통해개방하였다. 이는위성영상, 원격탐사를통해얻은데이터와현장조사자료가취합된소통형실시간산림감시시스템으로극한위기에놓인세계산림지역의산림경영과관리에사용할수있다. 미국의환경보호단체인 CI(Conservation International) 47 는 HPE(Hewlett Packard Enterprise) 와협력하여빅데이터기술을활용한열대우림생물다양성감시및관련연구를진행하고있다. 2016년 12월기준으로 10TB 이상의중요한생물다양성정보를보유하고있으며, 300만건이상의카메라트랩사진과 800만건이상의기후측정자료를비롯하여지속해서증가하고있는많은데이터를관리하고있다. 47 CI 홈페이지 ( ) 를바탕으로기술하였음.

314 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 289 < 그림 16-2> Global Forest Watch 웹사이트와모바일앱 자료 : Global Forest Watch Climate(climate.globalforestwatch.org: ) 기술적용을위한방향 산림화재및산사태관리 가. 산림화재예방및진화 사물인터넷기반의지능형산림드론을산불의예찰, 초기진화, 모니터링등에특별히적용할수있는데, 산불진행상황을모니터링하고화두및산불확산방향을분석하면효과적인산불진화대책수립이가능하다. 고정익기드론으로산불진행상황을전체적인항공사진으로촬영하고, 회전익기드론으로실시간현장영상을산불예측분석센터와통합지휘본부에전송하면, 수집된정보를바탕으로효율적인산불진화대책을수립할수있다. 드론을활용한효과적인산불진화를위해서는드론전용소화탄기술개발이필요하다. 드론으로수송할수있는최대무게에적합한소화탄개발로초

315 290 기산불및잔불제거임무수행이가능하도록해야한다. 또한, 위험지역에대한경계순찰을확대하는등드론의입체적인활용방안이필요하다. 이를위해서는드론운용을위한조직, 인력, 예산등관련지원정책을폭넓게수립하여드론의활용확대와관련산업을발전시켜야하고, 안전운용을위한교육및안전매뉴얼이개발되어야한다. 나. 산불예측및분석 산불은광범위한면적에걸쳐영향을미치므로공간정보분석과현황파악에장점이있는지리정보시스템 (GIS) 을이용하여관리할필요가있다. 미국, 캐나다의경우재난성산불을경험한뒤에각종수치지도와 Web 2.0, 3.0 방식등사용자참여형태의산불지도를구축하여운용하고있다. 우리나라도과거시기별산불발생빈도및확산, 피해범위등의빅데이터를바탕으로산불지도작성알고리즘및운영체제를개발할필요가있다. 이를위해서산악기상망을통한빅데이터기반의산림재해예측 분석이필요하므로산악기상관측점을예보가능한수준으로추가확보해야한다. 또한, 지능형산불확산예측기술은산불의발생시기를예측할수있는모델을구축하는데큰도움이될것으로보인다. 이를위해서는관측망확보, 기상 토양 산림등의빅데이터를활용한산불예측모형개발이필요하다. 다. 산사태피해지탐지 산사태로인한피해규모및복구액은점차감소하는추세지만, 우면산산사태와같이한번발생으로큰피해가생길수있으므로미리위험신호를감지하는것이중요하다. 따라서토양수분, 기울기, 우량, 온습도등을측정하는센서노드를산사태위험지역에설치하고, 수집된자료를분석하여산사태를예측할수있는산사태무인원격감시시스템의개발및도입이필요하다. 또한, 무인항공기를이용한주요산사태위험지역예찰을통해산사태의조

316 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 291 짐을파악할수있으므로, 촬영된사진을인공지능 (AI) 으로분석하여탐지하는알고리즘을개발하여예방률을높이고인명및재산피해를최소화해야한다. 산사태발생이후대응도중요하다. 피해지의현장정보를통해응급복구방안을세우는등현장상황을실시간으로공유할수있는기술개발이필요하다. < 그림 16-3> 무인기를활용한산사태피해지탐지기술 자료 : 우충식 (2016). 산림분야무인기 ( 드론 ) 활용방안. 국립산림과학원 산림병해충예찰및진단플랫폼구축 산림병해충예찰및진단은인력에의한지상예찰이기때문에노동력효율성의문제가지속해서제기되어왔다. 헬기를이용하는경우는짧은시간동안넓은지역을살펴볼수있으나, 비용및정확도등에문제가있다. 이러한문제를극복하려는방안이무인항공기이다. 무인항공기를이용한다면신속하고정확하게소나무재선충병과같은병해충을모니터링할수있으며, 전용소프트웨어를이용해피해목을탐지할수있을것으로전망된다. 인공지능을활용한병해충자동판독프로그램의개발로소나무재선충병확산위험예측도등의관련정보가제공되어방제전략을적기에수립하는데도효과적일것이다. 이를위해무인항공기를활용하여피해지역을촬영하고, GPS 정보로피해목을자동으로탐지하여피해목위치도를작성할수있는시스템개발이필요하다.

317 산림재해통합관리시스템확대구축및개선 산불 산사태 산림병해충등산림재해로부터국민의안전을지키고산림자원피해에효과적으로대응하기위해산림재해통합관리시스템을운영하고있다. 이시스템을활용하면재해발생시위치파악과상황대처에큰도움이된다. 시스템활용도를높이기위해서는드론및위성등을이용한영상기반정보를바탕으로산림재해에대응하고복구를지원할수있는시스템개선이필요하다. 빅데이터기반의지능형영상모니터링과조기예측시스템을기반으로소프트웨어개발과지도, 데이터, 애플리케이션등을포함한모든 GIS 리소스들을통합하여, 검색, 관리및사용자가공유할수있는플랫폼의개발및활용이필요하다. 2. 첨단스마트임업및임산업육성 2.1. 국내외기술적용사례 스마트양묘시스템 스마트양묘시스템은시설양묘에사물인터넷 (IoT) 을접목해스마트폰이나컴퓨터로온실의환경을모니터링하고조정함으로써묘목의최적생육환경을지원하는시스템이다. 동부지방산림청연곡양묘사업소는국내최초로스마트양묘시스템을구축하였다. 스마트양묘장인프라구축으로일반노지양묘대비단위면적당생산량이 2배증가할것이고, 노동력감축에따라생산비용을 50% 까지절감할수있을것으로예측한다. 양묘선진국인미국, 캐나다, 북유럽에서는시설양묘에사물인터넷을접목한스마트양묘시스템을 1980년대부터적용하고있다. 컴퓨터를활용하여최적

318 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 293 의생육환경을조절하고, 시설내부를원격과자동으로제어하여우량한묘목을대량생산하고있다. < 그림 16-4> 전자동환경제어온실 < 그림 16-5> 생육환경조절시스템 자료 : 저자직접촬영 (2017). 캐나다양묘산업을이끄는 PRT(Pacific Regeneration Technologies Inc.) 양묘장은캐나다최대규모의시설양묘장으로캐나다에 14개, 미국에 1개의양묘장이있으며, 연간 1억 8천만본의용기묘생산이가능하다. 시설온실내부기후는온도 습도 CO 2 농도등을측정하는센서를통하여모니터링되고있는데, 기후정보를컴퓨터시스템이분석하여온실내부의생육환경을묘목의생육단계에따라자동조절할수있다. 생육환경은환풍기 천장개폐, 관수 시비시스템, CO 2 연소기, 보일러등으로조작하여조절되고예상치를초과한문제발생시경영자에게경보를울려문제를신속히해결하는안전시스템이구축되어있다 스마트온실시스템 스마트온실시스템은스마트양묘시스템과마찬가지로사물인터넷을접목하여생육정보와환경정보에대한데이터를기반으로작물의최적생산환경

319 294 을관리하는시스템이며, 현재농촌진흥청을중심으로다양한연구가이루어지고있다. < 그림 16-6> 스마트온실구성도 자료 : 스마트팜정보공유시스템 ( ). 농촌진흥청국립농업과학원에서는 한국형스마트온실 을개발하고일부농작물을대상으로테스트베드를설치하여최적생육을위한데이터를수집하고있다. 농촌진흥청국립원예특작과학원시설원예연구소에서는토마토, 파프리카, 딸기등을중심으로작물특성중심의특화기술을발전시키고있다. 타워형, 폐쇄형등다양한스마트온실을통해작물재배향상을목표로특화개발하고있으며, 스마트팜재배작물생육정보자동측정및작물생육분석시스템, 재배작물이미지분석에기초한생육자동분석시스템등을개발하여활용하고있다. 추후대상작물에적용을확대하고수확량예측연구를할계획이다. 연암대학교차세대농업기술센터에서는 300평규모의스마트온실을만들어운영하고있다. 100평온실 1동, 50평온실 4동에각기다른생육환경을조성하여최적의작물생산을위한환경정보를수집하고있다. 외부기상대와내부센서로온도 습도 광량을측정하고중앙제어시스템을이용하여식물의생육환경을자동으로조절한다. 또한, 관수및양액시비펌프, UV 살균기를이용하여인공상토에점적관수로관수와시비를하고있다.

320 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 인공지능 임업분야에인공지능적용이가능한사례는주로목재및임산물유통 운송분야가될수있다. 임산물물류자동화시스템은사람이직접포장, 가공, 분류하는작업을대체할수있다. 코리아세븐에서새로오픈한무인편의점매장 ( 서울특별시송파구소재 ) 은손바닥정맥을정보화한핸드페이 (Hand Pay) 시스템을이용하여현금, 카드, 핸드폰등특별한지불수단이없이도물품구매가가능하다. 창고및점포재고관리를할수있는로봇은임산물유통에사용가능하여향후기존의인력을효율적으로대체할수있을것으로보인다. < 그림 16-7> 물류자동화 < 그림 16-8> 창고물류화로봇 자료 : Google 이미지검색 ( ). 인공지능을적용한산림자원감시및모니터링로봇은인력이많이필요한산림작업및관리에적용할수있다. 예를들면인공지능시스템을적용한로봇이스스로묘목의상태등을체크하여실시간으로정보를전송하고, 다양한산림정보를수집 분석하여산림재해의발생을예측하는일이가능하게될것으로예상된다.

321 스캐닝기술 라이다 (Light Detection And Ranging: LiDAR) 시스템은레이저측량도구로, 항공기에장착하여레이저펄스를지표면에주사하고반사된레이저펄스의도달시간을측정함으로써지표면에대한지형정보를추출할수있다. 라이다를이용할경우지형지물및구조물에따라반사되는시간이모두다르기때문에건물및지형지물의정확한수치표고모델생성이가능하다. 이를임업분야에적용하면수종의개별관측및수고, 흉고등의측정이가능하다. 산림자원관리에서가장기본적인것은산림자원량에대한정보인데, 전통적인방식에따라자원의변화량을측정하게되면비용과위험성이높다. 따라서라이다를적용하면험한산지의자원조사를저비용으로안전하고정확하게할수있으며데이터처리와활용도쉬워질것으로예상된다. 랜드트렌더 (LandTrendr) 는 NASA의랜드샛 (Landsat) 자료를이용해인공위성이지난수십년간의궤도를따라이동하며지구표면의사진을지속해서누적하는프로그램이다. 데이터를이용해지구경관의미세한변화까지도감지할수있는것이특징이다. 아일랜드계회사인트리매트릭스 (Treemetrics) 는 3D 레이저스캐닝기술을산림자원분석에활용하였다. 불법벌채 병해충등으로파괴되거나손실되는수목을감지하고, 30m2면적의산림에서수백만개의정보를수집하여정확한 3D 모델을구축할수있게되었다. 이시스템은현재호주, 아일랜드, 노르웨이, 영국, 미국등의산림에활용되고있으며측정비용이 75% 까지감축되었다. 3D 스캐닝기술은산림조사에적용하여수고 흉고등산림자원을측정할수있다. 드론데이터와지상라이다데이터를취합할경우, 드론이상공에서전체적인산림의분포데이터를획득하고, 지상에서는스캐닝을통해드론이파악하기힘든범위의데이터를취득할수있어더욱정밀한산림조사가가능하다. 3D 스캐닝기술을이용하여벌채목을검척하면오차율이거의없으며사람이직접실시하는경우보다시간도절약되어비용절감효과가크다. 이처럼임업분야에서 3D 스캐닝기술은광대한산림조사, 기후변화에대응하는산림

322 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 297 수종분포확산예측, 수목분류등다양한범위에적용할수있다. < 그림 16-9> 벌채목 3D 스캔 < 그림 16-10> 임목별데이터화 자료 : 강진택 (2017). 산림분야에서의 3D 지상레이저스캐너및드론의활용. 국립산림과학원. 모바일맵핑은움직이면서조사가가능한스캐닝도구 (Kinematic Scan) 로산지에설치할필요없이가방을메고스캐닝을할수있도록하는장비이다. 기존스캐닝장비가지닌이동성의한계를극복하였고, 동시다발적으로더욱넓은범위의산림조사가가능할것으로전망된다 무인항공기 무인항공기 (Unmanned Aerial Vehicle) 는 UAV라고칭하며, 비행체에조종사가직접탑승하지않고지상에서원격조종하거나사전입력된경로에따라자동으로자율비행하여임무를수행하는비행체를일컫는다. 무인기는임업분야에서폭넓게쓰이고있고그용도가확대될것으로보인다. 무인기의활동현황과향후활동가능성은 16개의다양한분야에가능할것으로보여훨씬다양하게활용될것으로기대된다. 무인항공기는특히산림병해충 산불 산사태분야에활용가능성이큰것으로나타난다. 그외에도국유재산 산지관리 산림경영 산림자원 산림복지등에폭넓게활용할수있다. 산림병해충을예찰하기위해서사람이직접확인할필요없이상공에무인항공기를띄워사진을촬영하면피해규모를한눈에쉽게파

323 298 악할수있고, 모니터링한결과에따라효율적으로인력을투입할수있다. 실제로소나무재선충병이발생한지역에무인항공기를투입하여피해규모를먼저확인한뒤, 인력투입규모와이동경로를계획하는데사용하고있다. < 표 16-1> 무인항공기임업분야유형별용도 세부분야 임무유형 내용 예찰 발생현황, 고사목탐지 산림병해충 방제 방제를위한약제살포 방제사업관리 방제결과조사및사업검사 상황감시 산불상황실시간모니터링 야간모니터링 야간산불발생시잔불및잠복화선탐색 산불 진화자원관리 산불진화대원및자원위치파악 특수임무 소화탄투하, 담수지얼음폭파, 군사격장맞불등 뒷불감시 산불진화후뒷불감시를위한모니터링 산불 산사태 구호물품비상약품, 식량및기타물자등긴급구호물품수송피해지조사피해지면적, 위치등복구를위한현황조사 산사태 발생상황감시 산사태발생상황실시간감시 국유재산 대부및취득재산 대면적사용허가및대부지경계확인등현장조사 산지관리 산지전용 불법산지전용및토석채취현장점검 산림경영 경영계획 산림조사및벌채지현장점검등경영계획수립지원 산림자원 자원조성및조사 조림사업, 숲가꾸기, 풀베기등현장점검 산림복지 휴양 등산로조성및유지보수, 방문객관리등 자료 : 우충식 (2016). 산림분야무인기 ( 드론 ) 활용방안. 국립산림과학원 기술적용을위한방향 첨단임업및임산업육성 가. 스마트임업생산시스템구축 임업은넓은면적에서각종작업이행해지고공간적인제약이많기때문에

324 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 299 다른산업보다생산성이낮은실정이다. 이런측면에서스마트양묘시스템의도입은노동문제해결에큰도움이될수있다. 스마트양묘시스템을이용하면일반노지양묘대비단위면적당생산량 2배, 노동력감축에따라생산비용을 50% 까지절감할수있을것으로예측된다. 국유양묘장을중심으로스마트양묘시스템사업이추진되고있으나, 농업분야스마트팜에비해아직기초단계에머물러있다. ICT를접목하여 PC 또는모바일을통해장치를원격제어하는수준일뿐이다. 양묘 야생화, 표고버섯등임산물재배시설의첨단화를위해서는 ICT 기기의표준화및확산이필요하고기술개발을통해민간까지보급을확대해야한다. 각종센서와장치등을모바일및 PC와연결하여임산물의생육환경을원격으로제어하고, 지능형로봇등을이용하여생산공정을자동화해야한다. 또한빅데이터, 인공지능분석을통해재배패턴분석을진단하여생산성및품질을향상해야한다. 빅데이터수집 분석등은국유양묘장을중심으로, 관련 ICT 및센서등하드웨어는민간기업위주로개발이이루어지고, 국가와민간간의기술 정보공유로관련산업진흥을유도하는방안이필요하다 임산물유통첨단화 가. 임산물유통및소비플랫폼 임산물구매는전통시장과대형마트의비중이아직높은편이지만, 인터넷거래의비중이많이증가하므로온라인등다양한형태의판로개척이불가피할것으로보인다. 따라서 ICT 인공지능 빅데이터등의기술을활용해소비자의소비패턴을파악 분석하여이에대응하는기술적용을기대할수있다. 인터넷상의빅데이터를바탕으로소비자의성향및구매량, 구매시기등임산물소비트렌드를분석하고생산자와자료를공유하여시기적절한생산및생산량조절이가능하며, 소비자맞춤형마케팅전략을수립함으로써효율적인유통시스템을확립할수있다.

325 300 인공지능과빅데이터기술을활용하면임산물수급관리정확도가높아질수있다. 이는생산량, 소비량, 기후등의정형데이터와인터넷상의비정형데이터를분석하여수급예측이가능하다. 사물인터넷을활용하여생산자, 산지유통조직에임산물생산및유통정보서비스를보급하고작황, 저장량, 출하량등의데이터를실시간으로수집 분석해야한다. 이러한 ICT 기반의임산물유통체계를구축하여산지직거래, 전자상거래등맞춤형생산체제로전환하고, 빅데이터, 클라우드기반으로임산물소비패턴분석정보등을생산자에게실시간으로제공하여수요에맞는생산이가능하도록플랫폼을구축해야한다. 나. ICT 융합유비쿼터스푸드시스템 (u-food System) 임산물은소량으로분산되어생산 수집되는특성상, 출하규모가작고공동출하도부진하며생산량의변동이자연조건에따라쉽게변하고품종도다양한탓에규격화 표준화가미흡한실정이다. 임산물의유통을활성화하기위해서는유비쿼터스푸드시스템 (u-food System) 48 을임산물분야에적용해야한다. 유비쿼터스푸드시스템은생산 가공 유통 판매 소비전과정에서의식품이력, 제품상태및유통상황정보를실시간으로모니터링하고제어할수있는예측가능지능형처리시스템이다. 유비쿼터스푸드시스템의적용은국내임산업의경쟁력을높이는데크게기여할것으로예상된다. 이시스템이임산업에적용될경우, 임산물의위생적관리를통해안전성을확보할수있고, 또한신선도가중요한임산물관리의효율성증대로유통능률향상및효율화를높일수있다. 유통시스템의효율화는임산물생산및유통조직의활성화로이어질것이며, 이는임업인들의소득증가와개선으로연결되어임산물의생산성및품질향상의선순환구조를형성할수있다. 48 농산물유통정보지. 식품산업의미래핵심기술, 유비쿼터스푸드시스템 을참고하여작성함.

326 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 목재산업첨단화 가. 스마트공장 (Smart Factory) 목재가공산업의작업환경은매우열악하다. 특히목재방부제관련종사자는지속해서화학물질에노출될수밖에없는환경이며제재기계 (Sawing machine) 와밀링머신 (Milling machine) 을다루는작업자는항상위험에노출되어있다. 스마트공장 (Smart Factory) 은작업자를보호할뿐만아니라목재산업의경쟁력확보를위한수단이될수있다. 스마트공장은로봇공학을이용한자동화제재공정시스템이필요하고, 로봇공학, ICT 등첨단기술을활용한목재가공시스템및제재공정최적화등고효율화생산체계를구축하여산업의고도화가가능하다. 목재생산및가공제조기반을고도화하고목재관련산업의연계및빅데이터기반시스템을구축하여수급조절과수준맞춤형제품생산으로목재가공산업의경쟁력이강화될수있다. 목재가공산업에로봇공학을적용한다면기존의작업자들은목재분진및유독물질에노출되는작업환경에서벗어나안전하게작업을수행할수있을것이다. 방부처리, 도장등유해작업을수행할수있으며, 적재 (palletizing) 및분류작업을자동화할수있고센서기술을탑재해품질검사까지수행할수있다. 나. 스마트벌채시스템 임목벌채작업은작업자가기계톱등을이용하여벌채한후포클레인, 도르래, 끌개등을이용하여운송하는것으로노동집약적이고작업위험도가높다. 이러한벌채작업에증강현실 (Augmented Reality: AR) 시스템을이용하여벌채목선별및임업기계원격조종으로작업자가현장에가지않고작업을수행한다면산업재해방지및인건비절감, 작업효율향상등다양한이점이발생할수있다. 이를위해 AR 기반의벌채목선별, 벌채요령등훈련프로그램

327 302 및원격으로조종이가능한임업기계개발이필요하다. 3. 국민수요에대응한맞춤형산림서비스제공 3.1. 국내기술적용사례 등산도우미애플리케이션 등산도우미 애플리케이션은공공데이터중산림청의 우리나라주요산등산로산행정보 를활용하여등산로, 산악기상정보등의정보를제공하고있다. 이와유사한등산도우미애플리케이션이다수있고실제활용도가매우높다. 또한, 사용자위치기반등산로확인과안내및소모되는칼로리등다양한서비스도제공하고있다. 지리산둘레보고 는국립공원관리공단에서제공하는 LOD(Linked Open Data) 기반국립공원공간데이터를활용하여공간정보를제공하는애플리케이션으로지리산둘레길 등산로코스에관한다양한정보와관광지오디오가이드서비스, 긴급구난서비스를제공하는스마트투어가이드서비스를제공하고있다. 주요기능으로 2D 3D 전자지도, 둘레길 등산로안내시작, AR( 관광콘텐츠의위치를증강현실로확인가능 ), 스토리텔링 ( 둘레길과주요관광지에대하여오디오및텍스트로설명 ), 긴급구난, 관광정보등이있다. 등산? 지켜줄게! 애플리케이션은국립공원위험지역공간데이터를활용하여국립공원내에위험지역이가까워지면알려주고국립공원의주소와위험지역, 쉼터및지킴터, 구급상자와구명상자의위치를제공하고있다.

328 4 차산업혁명기술을활용한임업발전및산림복지확대방안 303 < 그림 16-11> 지리산둘레보고 애플리케이션화면 메인페이지 등산로화면 자료 : 공공데이터포털 ( ) 산림정보제공서비스 행정자치부주관 제3회공공데이터활용창업경진대회 에서 산촌정보서비스앱 이소개되었다. 자전거도로, 전통마을, 숲지리정보등의공공데이터를활용하여자전거이용객들에게산림도로망, 산촌, 청정임산물등다양한산림정보를제공하며, 산촌체험서비스예약시스템으로통신사위치정보와앱을연동하면자신이있는곳주변의시설정보를알수있고, 실시간예약도가능하다. 공공데이터포털에서는전국휴양림표준데이터를제공하고있다. 전국휴양림에대한정보를검색할수있을뿐만아니라지도를통해상세위치를파악할수있다. 휴양림정보에는휴양림면적, 수용인원수, 입장료, 숙박가능여부, 소재지, 전화번호, 위도, 경도등다양한정보를제공하고있다.