홍영기농촌진흥청국립농업과학원김상철농촌진흥청국립농업과학원이충근농촌진흥청국립농업과학원최규홍농촌진흥청국립농업과학원

인터넷 에서 컬러판으로보실수있습니다 집필 홍영기박사 김상철 이충근 최규홍 년후를준비하는정밀농업 목 차 요약 녹색혁명의성과와한계 년후의농업모델 정밀농업 정밀농업의현주소 시사점

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요약 녹색혁명의성과와한계 년말미국록펠러재단의전문가들이밀생산성을획기적으로증대시키면서시작된녹색혁명은 년대식량난으로허덕이던나라들을구하는공을세웠다 이때부터시작된종자 화학비료 농약 농기계 수리시설의발달등은현재농업시스템의근간을이루게된다 그러나최근지구온난화등에의해촉발된식량위기로녹색혁명의한계가드러나면서그대안으로제시된것이정밀농업과자원순환형농업이다 년후의농업모델 정밀농업그중정밀농업기술은식량생산한계나환경보존의문제를동시에해결할수있는대안으로부상하고있다 정밀농업은논밭내에수분 양분 토양의성질 수확량이서로다른지점이존재한다는사실에서시작한다 각지점에서요구하는수분량 양분량 농약량등을필요한만큼만공급함으로써남는비료분이나농약이환경을오염시킬확률을줄이고작물에는최적의환경을조성하여생산성을극대화하는것이다 관찰 처방 농작업 결과분석으로이어지는작업단계에관여되는기술로는센서기술 정보처리기술 인공지능기술 자동화기계기술 위치정보 지리정보시스템 등이있다 정밀농업의현주소정밀농업이처음시작된미국은현재전체농가의 가전체또는일부기술을사용하고있고토양분석 컨설팅서비스전문회사들도생겨나성업중이며 독일 덴마크등유럽에서는정밀농업인증이실시되고있기도하다 우리나라와비슷한농업환경을가진일본에서는벼농사중심의정밀농업기술이 년중반부터개발되어현장에보급되어왔으며최근에는중국 인도도정밀농업대열에합류하고있다 시사점정밀농업이우리나라에자리잡기위해서는 단순한기술이아니라미래의농업시스템이라는점을인식할필요가있다 정밀농업관련기술들은농업에만국한된것이아니라정보 기계 전자등의업계에새로운시장을제공할수있다는점도고려해야할것이다 또한미국 등과우리나라는지형이나농업환경이큰차이가있으므로우리만의독자기술개발이반드시필요하다 마지막으로일본 의사례처럼정밀농업농산물에대한인증제도등정부의지원책도검토되어야할것이다

녹색혁명의성과와한계 품종 농자재 농기계의 박자 녹색혁명 녹색혁명은 년말미국록펠러재단의전문가들이멕시코에서 밀생산성을획기적으로증대시킨것이효시로현대농업의근간 년대중반부터미국을중심으로연구가활발히진행되었으며 식량부족으로허덕이던개발도상국들이이를적극적으로도입 선진국의적극적인농업인프라투자와국제기구의움직임이 맞물려세계적인문제이던기아를극복한대사건 품종개량 농기계와화학비료의보급 관개시설의확대를통해 전세계의식량생산증대에기여 현농산업의주류를이루는다수성품종 농약 비료등의농자재 농기계등의대규모상업화가이때부터등장하기시작 한나라안에만머물던종자 비료 농약 농기계회사들이전 세계로뻗어나가게된계기

한계에다다른녹색혁명의효과 년대들어이상기상으로인한농작물피해 개발도상국들의 곡물소비량증가등으로인해식량부족사태가빈발 전세계적으로식량부족현상이늘어나면서돈만있으면언제든지 식량을살수있다는환상이깨지기시작 농업을바라보는시각이단순식량생산에서한국가의운명을 좌우하는생존의문제로바뀐계기 선진국들사이에서는 년부터농업에대한투자를확대하는 움직임들이다시시작되었음 산업혁명이후의경제성장모델인 개발우선주의 는자연생태계의자정능력을떨어뜨려지구환경을급속히악화시키는데일조 이에대해세계는 년리우선언을채택하면서친환경적인농업 지속가능한농업으로전환하는전기 를마련 선진국에서는친환경농업을 지속가능한농업 또는 지속농업 으로정의하고이에대한연구에투자

새로운대안들의등장 또한 농업환경을지속가능한생산을위한기반으로인식하고비료 농약 물 석유등의자원사용을최소화하기위한노력도시작 현재의과다한농약 비료등의사용은수질 토양오염등을초래하여결국농업생산기반을해친다는데의견이일치 지속가능한농업에대한개념이성립되고이를활성화시킬수있는친환경농업기술에대한요구가높아짐 농업과환경을조화시켜농업생산을지속가능하게하는것을목표로경제성확보 환경보존및농산물의안전성을동시추구 친환경 유기농업등이각광을받게되었으며선진국에서는양분종합관리 병해충종합관리 등의개념을수립 국제기구와선진국에서는유기농업보다폭넓게적용가능한정밀 농업과농업생태학의두가지측면에서접근 유기농업은생산성을유지하면서대량 대면적재배에는적용이 힘들기때문으로현재유럽의유기농경지비중은 내외 미국등은농업전체에서유기농업이차지하는비중의최종 목표를 로보고있으며나머지는정밀농업으로충당할계획

기술적해결 정밀농업 정밀농업은 년대중반에시작된최적시기 최적지역 최적생산 방식을동시에고려한농업생산시스템연구에서탄생 한필지내에서도농경지의특성에따라비료량을조절하여 작물을균일하게키울수있도록하는기술이출발점 년대중반인공위성을이용한위성항법장치 가상용화 되면서정보와기계를결합한정밀농업으로발전 정밀농업은선진국을중심으로 년대부터집중적으로연구되기 시작한해결방법으로기술 경영 과학이결합된것이특징 정밀농업은센서 정보시스템 기계 정보관리등의 다양한기술이융복합된농업생산시스템 생산지역과개별가축 주변환경과여건등을고려하여비료 물등의사용량을조절함으로써자원을효율적으로이용 적절한수확량과품질을유지하면서도환경적으로안전한생산 체계를만들수있으며정보화 기계화가가능 농장에서식탁까지모든작물의생산에서수확 유통과정의 정보관리등을통해변화하는시장여건에대한대응력도향상

환경적해결 농업생태학 과 가채택하고있는방법으로환경보호와농업생산 효율을높일목적으로도입 유엔의식량권특별조사관 가주장한방법으로 농생태학적으로안전한농법에투자하자는주장 농업생태학이란비료등의외부투입재에의존하기보다는영양분과 에너지를농장이라는작은생태계안에서순환시키는방법 유엔환경프로그램 와유엔무역개발회의 등에서 폭넓은지지를얻고있으며 에서는공정무역과의연계도시도 농업생태학적방법은정부가종자와화학비료업체에의존하지 않고문제를해결하는방법이라는점에서개도국사이에확산 미국의 은중앙아메리카에서농업생태학적기법으로생산한 커피를미국내에판매하는네트워크를구축하여공정무역을실현

년후의농업모델 정밀농업 단순한기술이아닌새로운농업철학 현대의농업이직면한고투입 다수확농법의한계를극복할수있는새로운패러다임이자자연친화적인본래특성을반영한철학 비료 농약 물등의자원을집중적으로투입하여관리하는현재농법으로인해일어나는문제들의대안으로부상 고투입된자원들로인해발생하는수질오염 염류집적등의문제를해결하면서생산성을높이는과학기술이뒷받침 단순한기술들의집합이아니라 년후에는식량을충분히공급하면서환경과공존하는산업으로바꾼다는철학이반영 본래농업은자연에서시작되어자연의산물을이용하여키우고 자연으로돌려보내는순환구조를가진산업이라는데서출발 기존농업의틀을유지하면서저투입 고생산성을달성할수있는 농업관련과학기술이총집결되어탄생 대안으로대두되었던친환경농법 유기농법 자연농법등은 까다로운조건 노동력 생산성등의이유로확산되지못함

정밀농업의출발점 정밀농업이란비료 농약 물등을필요한때 필요한장소에 요구량만큼만사용하도록기술적으로뒷받침하는농업 동일한경작지내에서도위치에따라토성 토질 물빠짐 잔존비료량등이다르다는것에착안 위치마다다른점이충실히반영된농법 으로 기존에농지전체에골고루살포하던방식과는완전히다름 농경지를구역화하여위치특성에맞도록관리할뿐만아니라 자동화된농기계를통해노력도감소시킬수있다는것이특징 사전조사를통해토지구역별로차이점을찾아내고이에맞도록 물 관수 비료 시비 등을세밀하게차별하여키우는것 아울러노동력을최대로줄일수있도록농기계를이용하되농 기계도스스로판단하도록만드는기술도포함

정밀농업의시작과발전 미국에서최초로개념이정립되고 현재판매되고있는관련제품이나 서비스 학술연구등도미국을중심으로성장 년일리노이대학의린슬리 와바우어 가 최초로오늘날의정밀농업의탄생을예고 경작지를비슷한특성을가진구획으로세분화해서관리하면농자재투입량을줄일수있다고주장 정밀농업의필요성이문제제기수준에서그치다가 년대후반부터현장에적용이가능한수준으로환경이조성되기시작 년대말미네소타의센트롤 이라는벤처기업이토양과작물에대한정보를농사에본격적으로이용하기시작 년에는비료의양을조절하는기계 년에는수확량측정기 년에는지구위치시스템 의상업적이용이가능해짐 현재까지 록웰 애그리더 트림블등의업체들을중심으로보다다양한정밀농업관련기술과서비스들이개발되어판매중 와수확량측정기가결합된제품이출시되고 이런장치들이농작업용트랙터에부착되어판매

RDA 90호 확산일로에 있는 정밀농업 관련 기술 최근 과수, 축산까지 정밀농업의 적용범위가 확대되고 있으며, 이와 관련한 다양한 기술개발이 진행 중 원예작물의 경우, 80년대 중반부터 정밀농업을 적용하는 논의가 이어졌고, 생산뿐만 아니라 수확후관리 분야 기술도 개발 - 기계화된 토양 샘플링, 해충 추적 기술 등이 이미 적용되고 있고 수확할 때 실시간으로 수확량 측정이 가능한 기기도 탄생 - 유통과정에서 최상의 품질을 유지할 수 있도록 하는 온습도 및 공기 제어 센서가 구비된 실시간 관리 시스템을 구현 과수원에 적용하는 정밀농업, 구 체 적인 모습은?! GPS와 전기전도도(EC)를 이용한 토양의 상태를 측정하는 것은 기본, 로봇 비 전 시스템이라는 것을 이용 해 과일나무에 달린 과일의 수확량도 파악 파악 밀 맞추 필요 만 뿌 청 흡 매 출현 Nuffield Farming Scholarships Trust - 나무의 건강상태를 농약을 리는 분무기가 적용되고, 진공 따기 기계도 과일 수확량 하면서 나무의 높이, 재식 도에 소기의 원리를 이용한 ( 10, 측 정기 어 한 곳에 입식 열 ) 밀 정 형 농업 정밀축산은 기존의 군집( 분무기 群集)식 기술을 이용해 가축을 개별 두수( 매 빨 열 를 아들이는 진공수확기 관리방식을 벗어나, 정보(IT) 頭數) 단위로 관리하는 것 - 가축의 나이에 따라 도태하던 방식에서 재생산 능력과 폐사율, 육질, 가축건강 등의 자료에 기초한 도태로 우량가축을 생산 - 전자식별(EID) 등의 기술을 이용하여, 가축 개개의 혈통, 건강 상태 등을 파악해 질병의 확산을 조기에 막는데 효과적 9

정밀농업의작업단계와단계별기술들 정밀농업은관찰 조사 처방 분석 농작업 결과분석단계로이루어지며 단계별요소기술들이필요 관찰 농경지의토양 작물 수확량상태를조사하여기초정보를만들어내는단계로센서기술 토양분석기술등이필요 처방 센서기술로얻은정보를기반으로비료 농약의알맞은투입량등을결정하는단계로농학 정보처리학이필수 농작업 최적으로판단된정보에따라적재적소에필요한양의농자재를투입하는단계로 기계공학 센서기술이관여 결과분석 작업후다시모아진정보와추가수집된정보를근거로농지 작물 작업계획을수정 보완

관찰 기초자료수집 조사 농경지의환경차이를파악하는것에서시작하여파종 재배 수확의 과정까지다양한농경지와작물정보를수집하는센서가필요 토양센서는토양의특성과영양상태를신속 정확하게측정하는 장치로서 비료를얼마만큼뿌릴지를결정하는데활용 토양의전기전도도 를이용하여토양영양상태를측정하는 토양 센서는질소살포량결정에활용 전기전도도이외에도토양의수분함량 토양의성질 모래 진흙등 등을파악하는센서도이용 생육센서는작물의건강상태등성장의모습을측정하는장치로 토양정보와합쳐져생육장해를해결하는처방에활용 식물잎의엽록소농도를측정하여식물의영양상태를알아내고 이를이용해부족한비료의양을판단 논 밭에고정식으로설치하는것과인공위성에서처럼특정 파장의광 을탐지하여영상으로만드는것등종류가다양

수확량센서는수확과동시에실시간으로농경지별수확량을측정하고 이를토양정보등과통합하여차년도작업결정에활용 그외에도최적의환경에서농산물을저장할수있도록하는온습도센서 균이나오염을확인할수있는바이오센서등도존재 원격탐사는넓은면적에서자라는작물의상태를측정하기위해인공위성 비행기등에센서를탑재하여정보를얻는기술 여러가지파장의빛이반사되는정도를센서에서측정하여작물의생육상태등을측정 측정된수치를식생지수 법으로해석하면수확시기 영양상태 수확량예측이가능 식생지수 는클로로필이흡수하는적색광 파장과반사하는근적외 파장의차이를이용하여산출하며값이높을수록식생의활력도가높다는의미

처방 수집정보의분석 센서를통해수집된농경지정보들을지리정보와결합한후분석하여비료나농약등의처방을결정하는단계 전자지도의개발과이용을위해서는위치와정보를결합하여지도로표현하는지리정보시스템 기술이필수 농경지가위치한곳의정보가입력된전자지도와토양의성질 비옥도등이입력된다양한전자토양도가필요 정밀농업을시행하고있는선진국의경우지적도 토양도 지질도다양한전자지도를구비하여다양한목적에이용 정확한정보를위해서는실제현장에서토양이나식물체를조사하여전자지도와컴퓨터에입력하는작업도필요 컴퓨터를이용하여수집된정보를토대로비료 농약등을농경지위치및상황에맞게처방 지리정보시스템 은지리좌표와결합된공간정보를효과적으로취득 입력 저장 분석처리하여가치있는정보로유용하게활용하기위한시스템

RDA 90호 농작업 처방에 따라 자동화 농기계로 작업 농작업단계에서는 토양, 생육, 수량 등이 좋은 곳과 나쁜 곳을 진단한 결과를 토대로 비료, 종자, 농약 등을 적재적소에 적량 투입 작업의 특성상 자동화된 농업기계가 널리 활용되며 기존과 달리 다양한 첨단기기가 탑재된 것이 특징 - 완전히 자동화된 농기계는 시험단계로 아직까지는 트랙터, 콤바인 등에 설치된 모니터를 통한 작업자의 확인이 필요 대표적으로 이용되는 작업경로 유도시스템은 농기계가 포장 내에서 최적의 작업경로로 이동하도록 안내해주는 도우미 - 시비, 방제, 파종 작업 시 중복을 방지하고 최적의 작업경로로 유도함으로써 작업 능률을 높이고 농자재를 절감 작업 기계는 공간정보와 속성정보(농자재의 필요량 등)에 따라 비료, 농약, 씨앗 등을 적재적소에 필요한 만큼 투입 - 필요한 곳에 필요한 만큼의 양을 조절하면서 투입하기 때문에 변량처리(Variable * 력된 처방 측 그 그 미리 정보가 입 실 시간으로 - 94년 Rate Application)라고 부름 지도를 기반으로 작업하는 기계에서 최근 정보를 정하여 때 때 최적의 처 리를 수행하는 기계까지 개발 입제비료 변량살포기가 개발된 이후, 변량방제기, 잡초가 있는 곳에만 제초제를 살포하는 스폿살포기 등이 세계적으로 보급 실 처방 제 14 지도와 변 량시비기의 모습 센 서기반 변 량시비기

결과분석 작업정보축적및차기계획반영 결과분석단계에서는새로수집된정보를기반으로차년도농장운영계획을세우는데반영 과거손으로써오던농사일기가자동적으로기록되는셈으로해가지날수록정보가정밀해지는것이특징 이단계에서는기기와프로그램의성능을향상시키는등현재농한기에해야할일들이포함 그외정밀농업지원기술들 제어기술은농작업의속도및효율을높이고 온습도및이산화탄소의공급량등을일정하게조절하도록명령하고관리하는것 농기계작업시입력된정보에따라효율적으로작업하도록구동방식을조절 제어 하는기술로로봇기술등에널리활용 정보네트워크기술은제어시스템에정보통신기술의총아인인터넷이나무선통신기술을접목하여감시및제어에이용 온실이나저온저장고의환경변화감시 제어시스템 이상고온 병해충발생 외부침입자를알려주는경보시스템등이해당 IoT

정밀농업의현주소 세계의정밀농업 미국은농자재절감과수익증대에서환경보전효과까지 그리고 옥수수 콩등의재배에서과수와채소생산까지확대 선두주자인미국은옥수수 콩 밀등의작목을중심으로현장 적용이보편화돼있어정밀농업농가비중이 가까이로추정 전문컨설팅회사가등장하여농업인들의요청에의해농장의 구획별토양검정 변량시비를위한지도등을서비스 유럽은다양한수준과규모의농업형태만큼시행방법이다양하며 농사정보의자동취득과 화의중요성에집중 포도생산계획과모니터링 항공방제용살포지도 품질관리를위한 구축 인공위성영상을이용한병해충예찰등의연구진행 독일은수확량과토양지도를구동독지역의대단위집단화농장에적용하여환경보전과수익성을개선 덴마크는정밀농업적용농가에품질관리국제기준 환경관리국제기준 인증을제공하는등인프라를구축

일본은벼농사중심의정밀농업센서와작업기개발을대학과정부 기관을중심으로추진하고있으나과수부문은취약한실정 콤바인부착용수확량모니터링시스템 비료변량살포장치 토양샘플러 생육량측정센서 트랙터부착형토양센서등을개발 소규모농경지로구성이되어있어 여러농가의필지를마을단위 농협단위로공동운영하는정밀농업의새로운형태를추진 세계비료소비량의 를차지하는개도국에서도비료와물의이용효율을높이기위해정밀농업을도입하기시작 아시아의소규모벼농사농가는휴대전화로쌍방향음성응답시스템에연결하여위치특성맞춤양분관리 서비스를이용 중국은 년부터정밀농업계획을수립 농업경영규모나재배작물이비슷한미국의정밀농업기술을도입하여추진 인도는정밀레이저레벨기술을이용하여농지를평평하게고르고토양검사를바탕으로비료를고르게살포하는방식을도입

우리나라의정밀농업 우리나라는 년농촌진흥청에서한국농업기계학회와공동으로 개최한정밀농업국제심포지엄이최초 년 월정밀농업연구회가창립되었으며농촌진흥청과대학이 공동으로연구를추진해오고있음 기술적으로는전자토양지도 원격탐사에의한작물생육 조사시스템등실행가능한기반은갖춘상태 전자토양지도 를활용한무인작업기술 자율주행농기계 각종센서정보의종합관리시스템은현재개발된상태 중요한점은미국과같은대면적농장이적어미국 등과는 전혀다른한국형시스템이필요 년부터평택시에서벼를대상으로정밀농업기술이시범적으로 운영되고있으며국내에서개발된기술이모두투입 평택시에서전략적으로추진하고있는 유비쿼터스기반의정밀 과학농업추진 의일환으로실시

시사점 하나의기술이아닌차세대농업시스템으로보는것이중요 정밀농업은 년후의농업이어떤모습인가를보여주는모델로서환경보존과생산성이양립할수있다는것을제시 안정적인식량확보와안전한농산물의생산을위해서는반드시필요 품질은높이고생산비는절감함으로써소비자와농업인이서로윈 윈할수있는가장좋은기술적대안의하나 정밀농업에서파생된기술들은자동차의네비게이션사례를보듯이가전 전자 기계등관련산업에경쟁력을더해줄전망 세계최고수준의정보처리기술 인프라와전자기술력을결합한새로운시장개척도가능할것으로기대우리농업의미래를위해더욱중요한기술개발 정밀농업을전면시행하지않더라도관련기술의개발이우리농업시스템을바꾸는데큰역할을할수있을것으로전망 시설원예단지의자동제어시스템 과수원의병해충예찰시스템등관련기술이적용될수있는분야는매우넓음 미래농업이라는큰그림을그리기위해단계적으로기술 장비 지원수단등퍼즐을한조각씩맞추어나가는것이수순 정보처리 자동화농기계 작업용로봇등의개발을위한산학연협력은물론사정이비슷한국가들과의국제협력연구도필요

농업생산여건들이빠르게악화되고있는상황을고려할때우리나라가정밀농업으로진화해야하는것은선택이아닌필수 일본이나우리나라와같이산지가많고농가당경작면적이작은나라들은특화된기술들이필요 기술면에서는큰차이가없으나작은면적에서는오차허용범위가더적어야하며비용절감을고려해야하는등추가연구가시급 수확량모니터링등의경우 미국것에비해정밀도나수신감도면에서우월한기술이라야적용이가능 정밀농업파생기술을상품화하여국제시장에서경쟁해줄기업들이많다는것도매우유리한점 좁은내수시장으로인해성장동력이약했던우리농기계분야에도새로운경쟁력을더해줄수있는호기 법 제도차원의지원이정밀농업활성화의관건 미국의농업법에는정밀농업에대한지원내용이포함되어있으며일본도농업농촌과식량을위한기본법내에포함 추후중국 동남아등의시장을노릴수있는벼중심의정밀농업기술개발및적용을위한제도적뒷받침이필요 정밀농업기술을도입한농산물에는투입된기술 발생한환경부하를고려하여좋은농산물이라는인증제도입도검토가요망 현재의이력추적제에정밀농업으로생산된농산물에대한별도표기를포함하도록하는등기존제도를활용하는방안이현실적