농업로봇 기술동향과 산업전망 l저자l 박현섭 PD / KEIT 로봇PD실 김상철 연구관 / 국립농업과학원 SUMMARY 목적 지식과 정보, 기술 융합의 시대를 맞아 10년 내 가장 유망한 산업이자 우리나라의 가장 취약한 산업인 농업의 경쟁력 확보를 위해 로봇기술 적용 관점에서 조망 세계농업의 로봇화를 이끄는 동인( 動 因 )을 파악하고, 선제적 산업화 기술개발을 통한 농업과 로봇 연관 산업의 동반성장 모색 로봇기술을 통한 영농방법 혁신과 농업로봇의 글로벌 제품화를 위한 기술개발 전략과 정책방향 제언 주요현황 기후변화와 경지면적 축소에 따른 농업생산성의 유지, 환경보존, 안전 농산물 생산에 대한 수요 증가 등으로 농업로봇 시장은 빠른 성장세 지속 전망 현재 세계적으로 약 500여종의 농업로봇이 연구되고 있으며, 이 중 일부는 실용화를 위한 기술개발 진행 중 농업로봇은 안전 농산물 생산, 노동력 고투입 농작업, 단순 반복, 고역 농작업, 농산물의 부가가치를 높이기 위한 정밀 농작업 분야를 중심으로 우선 산업화 시사점 및 정책제안 농업생산시스템의 혁신기술인 농업로봇은 친환경 고품질 안전 농산물 생산을 위한 우리농업의 미래 동력으로서 성장 견인차 역할 전망 농업 당면 현안들을 해결하기 위한 농업로봇 개발방향과 법률, 제도, 정책을 포함한 로봇농업 기초 인프라 구축을 위한 정부 역할 제언 농업과 로봇 기술 융합을 기반으로 한 한국형 미래 농업모델 제시
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT FEBRUARY 2015 VOL 15-2 1. 개요 농업로봇의 정의 및 범위 (농업로봇의 정의) 농업 생산과 가공, 유통, 소비의 전과정에서 스스로 서비스 환경을 인식(Perception)하고, 상황을 판단(Cognition)하여 자율적인 동작(Mobility & Manipulation)을 통해 지능화된 작업이나 서비스를 제공하는 기계 자주형 농업로봇 정치형 농업로봇 (농업로봇의 범위) 농업용 로봇산업은 전문서비스용 로봇산업 분류에 속해 있으며 농업 생산과 소비, 유통과 경영 등의 전과정에서 자율적인 기능을 통해 농작업이나 농업 관련 서비스를 제공하는 로봇을 제조하는 산업 36 한국산업기술평가관리원
ISSUE 3 농업로봇 기술동향과 산업전망 산업 및 제품의 특징 농업로봇의 산업적 특징 - 로봇산업은 전후방 산업과의 연관 및 시장 선점효과가 큰 대표적 융 복합 산업 - 로봇기술은 지능화, 시스템화 기술로서 타 분야에 대한 기술적 파급효과가 크고, 로봇기술의 활용은 신기술 분야의 산업화를 촉진 농업로봇 제품 및 서비스 특징 표 3-1 산업로봇과 농업로봇 비교 비교 항목 산업용 로봇 농업용 로봇 작업대상의 균일성 균일 불균일 작업대상의 규격화 가능성 가능 불가능 작업대상에 따라 로봇 재배치,배열 가능 대부분 불가능 이동기능의 필요성 거의 불필요함 대부분 필요함 환경제어의 용이성 용이 곤란 주행노면 대부분 포장된 평탄지 불규칙한 노면, 경사지 사용자의 자본정도 대자본 소자본 연간 가동일수 연중 사용가능 계절적 작업성 전담 오퍼레이터 배치가능 배치불가능 안전을 위한 금지구역 설정 설정가능 설정곤란 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 37
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT FEBRUARY 2015 VOL 15-2 2. 산업 환경 산업환경과 트렌드의 변화 농업ㆍ농촌 여건 변화 - (시장개방) FTA 확산으로 글로벌 경쟁이 심화되는 한편 수출을 통한 시장 접근성이 확대 되는 위기와 기회가 공존 - (기술 융복합) 정보통신ㆍ바이오ㆍ에너지 분야 기술과의 융복합을 통한 새로운 성장산업 등장, 고부가가치 新 시장 창출의 기회 확대 - (기후변화) 지구 온난화, 기상 이변의 빈발로 농업생산의 감소 위험이 증가하는 한편, 새로운 소득 작목ㆍ품종 개발의 기회로 작용 - (가치변화) 자연친화적 삶 추구, 농업ㆍ농촌 관련 新 가치 문화가 확산되고, 교통 발달, 농촌 정주여건 개선으로 베이비부머 뿐 아니라 젊은 세대의 농촌 거주가 늘어나고 청년층 농업창업 관심도 증가할 전망 한국농업의 현주소 - (농업 비중 감소) 원예ㆍ축산분야 성장에 힘입어 농업생산액은 다소 증가했으나, 국민경제에서 차지하는 농업의 비중과 곡물자급률은 감소 추세 농업 GDP 비중 : ( 95) 5.6% ( 10) 2.2 ( 13) 2.1 농림업생산액/곡물자급률 : ( 95) 21.4조원/29.1% ( 10) 43.5/27.6 ( 13) 46.6/23.1 - (농가 소득 정체) 농업경영주의 고령화가 심화되고, 중소농 비중이 크며, 전반적인 농가소득은 정체 상태 - (경쟁력 취약) 농업 내부 투자여력 부족으로 농가의 자본투자가 정체되고, 농업생산성은 다소 성장했으나 대외경쟁력과 기술 수준은 정체 상태 - (수출입 불균형) 농식품 수출이 다소 증가세를 나타내고 있으나 소비 정체와 가파른 수입 증가로 국내산 농산물의 위축이 우려 사회적 이슈와 트렌드 - (저출산ㆍ고령화) 농업과 농촌에 더욱 심각한 형태로 나타나고 있으며, 노동력 부족과 산업의 경쟁력 약화로 이어지고 있음 - (사회 다원화) 여성의 영농 활동이 증가하고 싱글가정, 다문화 가정 등 다양한 가족형태가 농촌사회를 구성 - (삶의 가치 변화) 물질적 기반위에 문화, 여가, 사회참여 등 정신적 만족을 추구, 사람이 많아지고, 세상을 더욱 가치 있게 하는 생활을 실천하고자함 기술적 이슈와 트렌드 - (융복합) ICT/BT/NT 기술의 급속한 발전과 함께, 각 산업 분야별로 새로운 Killer Application 창출을 위한 기술과 산업 간의 융합이 이루어지고 있으며, 새로운 Break-through 기술개발을 위한 경쟁 치열 - (스마트화)센서, 액추에이터 등 메카트로닉스 기술의 발달과 인공지능, 사물지능통신 등 지능화 기술의 진보로 모든 산업의 제품과 서비스가 스마트화를 향해 진화하고 있으며 산업과 기술 뿐 아니라 정치와 경제, 문화에 이르기까지 스마트 기술이 변화의 키워드가 되고 있음 38 한국산업기술평가관리원
ISSUE 3 농업로봇 기술동향과 산업전망 - (인간친화) 향후 미래사회는 로봇이 인간과 공존하는 시대가 될 것이며 단순한 심부름 로봇에서부터 시작하여, 개인비서 역할을 하여 주는 로봇까지 로봇이 인간에게 필수적인 삶의 동반자로 자리매김 예상 표 3-2 이슈와 트렌드 STEEP 이슈정리 세부내용 저출산 사회적 측 면 (S) 기술적 측 면 (T) 경제적 측 면 (E) 환경적 측 면 (E) 정치적 환 경 (P) 라이프 스타일의 변화 소비 스타일의 변화 인간친화 및 지능화 녹색산업관련 로봇산업 연계 전산업 융합된 신수종로봇 확대 제조기반 국가 경쟁력 강화 생태질서 보존 생태 환경의 변화 로봇을 국가적 어젠더로 채택 고령화 개인화 모바일화 및 인터넷 대중화 글로벌화 삶의 질 추구-웰빙/웰니스/친환경 지향 소셜네트워크, 프로슈머 여성의 경제활동 증가 정보통신ㆍ바이오ㆍ나노ㆍ로봇 기술간 융복합화를 통한 지능화 로봇과 인간이 함께 생활하고 일하는 인간친화형 서비스 수요자ㆍ인프라ㆍ로봇 일체형 능동적 감성형 서비스 녹색 및 에너지 정부 정책 지속에 따른 관련 산업 성장 추세 (풍력, 태양력, 원자력, LED, OLED등) 원자력, 의료, 일반제조 부문의 융합 협력 로봇 서비스 지속적 제조기반 유지와 생산인력 부족, 해외공장 이전 등에 따른 위험 요소 최소화 환경오염규제(환경보조금) 탄소배출권 거래제, 글로벌 환경 관리제도 오염 생태계 복원, 산업폐기물 재활용 먹거리 세계화 기후 변화에 따른 생활 패턴의 변화 물의 식량화(물 산업) 생물학적 변화 세계적으로 국가 전략 산업으로 육성 지원 한국 신성장동력 산업으로 지정 및 로봇특별법 제정, 2차 지능로봇 기본계획 수립 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 39
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT FEBRUARY 2015 VOL 15-2 산업환경과 가치사슬 산업환경 - 노동비용, 농산물 생산성, 부가가치, 작업 여건 및 생산 환경 개선 등 산업환경 변화에 따른 로봇 도입 시 비용대비 효과 측면의 이점(merit)이 부각되면서 신규도입 가능 분야가 점차 확대되고 있고, 작업 실행측면에서는 인력 작업과 단순 기계작업의 중간 위치에서, 각각의 단점을 보완할 수 있어 로봇도입이 점차 확산되는 추세(착유로봇, 접목로봇 등) 로봇화는 작업량과 복잡성을 기준으로 보면 전용 기계작업과 인력작업의 중간에 위치하며, 전용기계는 작업량이 일정규모 이상 많고 초기 투자를 회수할 수 있을 경우 비용대비 효과가 높고, 수작업은 제품의 종류가 매일 바뀌거나 유연물을 포함하는 조립공정에서 로봇에 비해 유리 전용기계와 수작업이 비용대비 효과를 낼 수 없는 다음과 같은 경우(그림(a)~(c))에 로봇화의 이점 발생가능 (a)작업량이 많아도, 작업의 복잡함이나 변동의 정도에 따라 로봇기술의 활용이 전용기계 이상의 효과를 낳는 경우 (b)작업이 복잡해도, 로봇기술을 도입하여 자동화 혹은 작업의 간소화(투입 에너지/기술력 절약)를 실현할 수 있는 경우 (c)작업 내용이 수작업의 숙련도로 따라갈 수 없을 만큼 빈번히 바뀌는 경우 그림 3-5 로봇의 산업환경 40 한국산업기술평가관리원
ISSUE 3 농업로봇 기술동향과 산업전망 가치사슬 - 로봇생산기업의 가치사슬 요소는 로봇 부품 및 부분품, 로봇시스템, 로봇 임베디드 그리고 로봇서비스 로 구분할 수 있음. 동일한 가치사슬 상에 있는 연관기업의 발전이 상호 기업과 기술 발전을 견인 로봇부품 및 부분품 은 생산 공정상 필요한 제품들로서, 최종 로봇을 생산하기 위하여 투입되는 모든 중간부품을 포함(예: GPS, IMU, LRF, 이미지 센서, 스마트 액추에이터, 로봇 OS, 임베디드 컨트롤러 등) 로봇 시스템 은 로봇을 포함하여 기계, 장치, 시설 등이 효과적으로 조합되어 로봇 운용에 필요한 기능이 포함된 총체(예: DGPS 기준국+자율항법 로봇, 로봇 가이던스 시스템 + 작업 로봇 등) 로봇 임베디드 는 외형적으로는 로봇의 형상이 아니지만 로봇기술이 적용되어 있는 제품(방제용 헬리콥터, 자율주행 트랙터, 무인이앙기 등)이며, 로봇 서비스 는 로봇을 활용하여 사람에게 편리함을 주는 서비스 중심의 상품(로봇 제초, 무인 헬기 방제, 로봇 농기계 임대은행 등) 3. 국내외 개발 동향과 사업화 사례 농업로봇 개발 동향 (노지농업 로봇) 자동화ㆍ로봇화ㆍ무인화 및 인간공학적 기술을 통해, 환경을 보전하면서도, 수확량은 줄이지 않고, 고품질 농산물을 생산할 수 있는 정밀농업용 기술이 빠른 속도로 실용화 진행 - 노지농업용 로봇은 트랙터, 콤바인, 관리기 등 전통 농기계와 로봇기술의 융합을 통해 새로운 로봇 농기계 형태로 진화해 가고 있으며, 글로벌 농기계 시장에서 비중을 확대 중 - 국내 농업로봇 연구는 지능화된 로봇 농기계 개발의 일환으로 2000년 초부터 농촌진흥청이 인공지능형 자율주행 트랙터 개발, 트랙터 무인 경운을 위한 작업경로의 생성과 성능평가 기술 개발 등 농기계 자동화, 지능화 시스템 개발을 추진 노지농업 로봇 표 3-3 노지농업로봇의 현재기술과 개발방향 구 분 현재 기술 ( 에서) 개발 방향 ( 로) 주행제어 위치인식 탑승 중심의 수동주행 시제품 형태의 자율주행 고가형 GPS 및 3D 센서 기반 자기 위치 추정 상황인식 3D 센서, 레이저스캐너 등을 이용한 주행공간 인식 작업제어 대면적용 자동 수확 및 파종 항공기를 활용한 대면적 시비 및 농약살포 원격제어, 무인 자율주행 저가형 센서 및 영상 매칭을 통한 센서융합기반 자기위치추정 실외용 저가 3D 센서 기반 주행공간 인식 다중센서융합기반 작업상태 인식 과수 재배를 위한 3D 인식, 작업영역, 경로 생성 섬세 작물 작업용 다축매니퓰레이터 기술 작업공간 센서 네트워크 기반 축사 및 온실 자동화 빅데이터 기반 상황인지 및 proactive 생장 관리 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 41
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT FEBRUARY 2015 VOL 15-2 (John Deere) 농약살포 드론 (Robotic Harvesting) 딸기 수확기 (Jaybridge Robotics) 무인트랙터 (Vision Robotics) 포도정리 로봇 (시설농업 로봇) 구조화되고 제어된 환경과 산업용 로봇요소 활용을 통해 개발기간 단축이 가능하며, 비닐하우스, 유리온실, 식물공장 등에서 시설 자동화와 함께 로봇화를 추진 - 기후변화와 자연 재해의 증가로 농작물의 안정적 재배와 공급을 위해 시설농업 면적은 더욱 증가하고, 시설의 자동화ㆍ로봇화를 통해 생산시스템의 첨단화가 이루어질 전망 - 태양광과 함께 고효율 형광등, LED램프 등으로 인공광을 사용하며, 식물성장에 필요한 이산화탄소는 탄산가스 발생장치로 생육환경을 만들어 주고, 온도는 지열 등 신재생에너지를 이용하여 공급하며, 자양액은 토양성분과 유사하게 여러 가지 물질을 조제하여 재배되는 작물에 공급하게 되며, 파종에서 수확까지 대부분의 생산 공정에 로봇기술을 기반으로 한 자동화 기술들이 적용 - (유럽) 유럽의 시설원예농업은 네덜란드가 1871년 최초로 난방 유리 온실을 만들면서 본격화되기 시작했으며, 식물공장은 1957년 덴마크 크리스텐센 농장에서 태양광 이용형 온실에서의 새싹채소 재배. 일조시간이 짧은 등 외부 환경적 요인으로 인하여 고도의 시설 원예가 발전하게 되었으며, 지금은 세계 최고 수준의 시설재배 기술을 보유 대부분 대형유리온실에 인공광을 병용한 태양광 이용형 식물공장 생산시스템으로 체계화되는 경향이며, 특히 약광기에는 유리온실에서 재배하는 과채류(파프리카, 토마토)의 생산성 향상 및 생육 향상을 위해 LED 광원 사용 - (미국) 미국은 초기 우주개발 수단의 하나로 우주탐사선에서 사용할 클로렐라 등 미생물을 생산하기 위한 식물공장개념 최초 도입, 최근에는 인류의 미래 농업생산시스템으로 개념을 확장 42 한국산업기술평가관리원
ISSUE 3 농업로봇 기술동향과 산업전망 미국은 토지가 넓어 규모화된 작물생산시스템으로 생산성 향상이 가능하여 완전제어형 식물공장과 같은 집약적 농업은 시급히 요구되지 않았지만, 최근에는 도심의 고층 수직농장(vertical farming) 개념으로 발전하고 있고 콜롬비아 대학, 일리노이대 연구팀, 미턴 건축사무소 등이 고층 건물방식을 채택하여 풍력 및 태양력 등 신재생에너지를 사용하는 빌딩형 농장 모델을 제안 동일 건물면적에서 노지보다 10배 많은 수확량을 생산하며, 30층짜리 식물공장의 경우 5만명에게 평생 제공 가능 - (일본) 2009년부터 일본 정부에서 농산물 생산자와 상공업자를 선정하고, 다양한 홍보를 통하여 민간 사업자를 참여시켜, 기술과 경영노하우를 접목하여 사업의 조기정착을 유도하는 차원에서 상당히 활성화되어 있음 2009년에 일본 정부는 식물공장 보급 확대 종합대책 을 마련하고, 2013년까지 식물공장을 현재의 50여 개소에서 150개로 확대할 계획을 세우고 이를 위해 150억엔의 예산을 편성 농림수산성은 식물공장 보급을 위한 실증 전시 사업과 설치비를 보조하는 리스 지원사업 등을 추진하고, 경제산업성은 식물공장 기반기술연구 거점을 지원할 방침 - (우리나라) 우리나라의 시설원예는 터널이나 아치형 파이프 하우스에서 시작하여 1990년대 정부의 시설현대화 정책을 계기로 비닐하우스, 경질판 온실, 유리온실 등으로 다양화 되었으며, 최근에는 ICT 융합을 통해 인위적인 환경관리가 가능한 첨단 시설 재배 시스템으로 발전 우리나라의 식물공장연구는 농촌진흥청에서는 2004년도에 수평형 식물공장의 요소기술을 개발하여 250m2 규모의 수평형 식물 공장을 운영하고 있으며, 2010년 수직형 식물공장을 설치 이후 지자체, 민간연구소 및 산업체에서도 여러가지 형태의 식물공장을 설치하여 운영 우리나라에서 인공광형 식물공장을 가장 먼저 운영하고 있는 곳은 민간기업체인 농업법인회사 인성테크이며, LED를 사용한 인공광형 다단식 식물공장으로서 생산물은 백화점 및 수퍼마켓으로 유통하고, 일부는 자체 샐러드 바를 운영하면서 소비하고 있으며, 전주생물소재연구소에서 운영하는 식물공장은 인공광형 다단식 식물공장을 설치하여 결구상추 등 엽채류와 인삼 등 특용작물을 연구 중 Hortiplan사의 벨기에 식물공장 모습 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 43
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT FEBRUARY 2015 VOL 15-2 미국의 식물공장 일본의 식물공장 (축산 로봇) 국내 축산업은 양적인 측면에서는 크게 성장했지만 가축 질병에 소극적으로 대응으로 구제역, AI 등 각종 전염성 가축질병에 취약한 상태로 ICT 및 로봇 기술 도입을 통한 기술 혁신이 요구되는 시점 - 로봇 기술을 통해 국내 축산업의 가장 큰 문제인 가축 질병 발생 시 초기대응 및 질병확산 방지에 대한 대응책과 최적의 가축 사육환경을 지속적으로 제공하여 농가의 생산 효율성을 증대하고, 가축 질병이 발생할 수 있는 상황을 사전에 예방하여 피해를 최소화 시킬 수 있는 기술개발에 대한 요구가 높음 - (자동착유시스템(Automatic Milking System: AMS)) 1990년대 초에 개발된 이래 세계 30여 개국에서 판매되었으며, 전 세계적으로 16,000~18,000대 가량 보급되어 있으며, 우리나라는 2006년 경기도 지역에 최초로 설치된 이후 2013년 10월말 현재 60여 대가 가동 중 세계적으로 AMS시스템은 여러 제품이 있지만, 국내에서 자체 개발한 착유기는 아직 없으며, 네덜란드로부터 2종류, 스웨덴으로부터 1종류가 수입되어 보급 사용. 우리나라에 보급되어 있는 제품은 Lely사의 Astronaut, Delaval사의 VMS, Insentec사의 Galaxy제품임 표 3-3 국내 도입 로봇착유기 현황 제품 제조사 착유적정 두수 가격 착유형식 구 성 유두 감지 유두 세척 갤럭시 네덜란드 (Insentec) 90두 내외 4억원 RMS (6관절) 분리형(전자모터) 로봇1대+스톨2대 레이저+ 카메라 별도 세척컵 드라발 스웨덴 (DeLaval) 60두내외 3억 8천만원 AMS (4관절) 일체형(공압실린더) 로봇1대+스톨1대 랠리 네덜란드 (Lely) 3억 5천만원 일체형(공압실린더) 로봇1대+스톨1대 롤러 브러시 44 한국산업기술평가관리원
ISSUE 3 농업로봇 기술동향과 산업전망 전통 농기계의 로봇화 연구 급속히 발달하고 있는 생명공학, 전기, 전자, 통신 분야의 첨단기술들이 다양한 산업기술과 융합되고 있고, 전통 농업기계 및 농업생산시스템에도 로봇기술의 적용이 확대 - 영농의 정보화ㆍ무인화ㆍ로봇화로 농민의 지식과 노동력의 많은 부분이 기계로 옮겨지고, 원격 탐사와 컴퓨터 시스템이 결합된 고감도 센서들이 영농에 필요한 의사결정을 할 수 있도록 최적의 정보를 제공함으로써 환경적 제약요건을 극복하고 생산성을 향상할 수 있는 새로운 형태의 영농시스템이 지속가능한 미래농업의 새로운 패러다임으로 등장 - 전자와 기계, 정보공학 기술이 결합된 첨단 농업로봇은 유비쿼터스 시대의 도래와 함께 안방에서도 농사를 지을 수 있는 이른바 무인 농작업 시대로 진화 - (미국) 미국의 자율주행 기술은 현재 가장 진보된 수준으로 평가되며, 초기에는 군사적 이용을 목적으로 개발이 시작되었으나 최근에는 정밀농업의 실현을 위한 핵심기술로 특화 - (일본) 농기계의 자율주행에 대한 연구가 미국 다음으로 활발하게 이루어지고 있는 곳이 일본이며 홋카이도 대학의 노구치(Noguchi)교수를 중심으로 국제적으로는 미국의 일리노이대와 국내적으로는 생연기구의 유쿠모토(Yukumoto)박사 등과 공동연구를 통해 수준 높은 연구성과를 발표 - (우리나라) 우리나라의 농업용 로봇에 관한 연구는 자동화의 연장선상에서 이루어져 왔으며, 1997년부터 농업기계화연구소를 중심으로 농업용 차량의 자율주행 기술 개발을 위해 본격적인 무인트랙터 연구를 시작하여 지금은 농기계의 무인항법에 필요한 대부분의 핵심 기반기술을 독자적으로 확보 고정밀 항법장치를 갖춘 로봇트랙터( 美 존디어 社 ) 김매기를 하는 로봇트랙터 ( 日 훗카이도 大 ) 농촌진흥청이 개발한 로봇트랙터( 98) 농촌진흥청의 비료살포기를 부가한 로봇트랙터 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 45
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT FEBRUARY 2015 VOL 15-2 4. 산업분석 및 시장 전망 농업로봇 기술 전망 농업로봇 부가가치 및 기술수준 - 농작업의 기계화 반자율형 농업용 로봇 완전 자율형 농업용 로봇으로 이어지는 단계적이고 시장 지향적인 기술개발 전략으로 서구 유럽과는 차별화된 블루오션 시장 개척 필요 - 중소형 규모 경지 경작에 적합한 지능형 트랙터 및 콤바인 로봇 플랫폼 개발에 집중하여 국내 뿐 아니라, 농업 여건이 유사한 중국, 인도, 브라질 등 신흥 국가를 대상으로 수출시장을 확대하기 위한 전략 필요 산업 내 기업분포 - (현황) 전통적인 로봇 업체 주도의 기술 개발이 아닌 기존 농기계 전문 산업체의 제품군들에 대한 자동화, 무인화, 지능화 과정에서 로봇 기술이 접목되고 있는 상황임 - (국외) 연구실 수준에서는 제초, 시비, 수확, 방제 로봇 등이 시도되고 있으나, 본격적인 상용화는 이루어지지 않고 있으며, 착유 로봇을 중심으로 로봇 기술의 농축산 접목이 시도 중 - (국내) 본격적인 로봇 기술의 적용은 아직 이루어지고 있지 않으며, LS엠트론이나 대동공업과 같은 기존 농기계 전문 업체가 로봇 기술을 적용한 스마트 트랙터 등에 관심을 보이고 있는 상황이며, 국가 주도의 소규모 과제가 진행 중인 상황 - (산업생태계 조성 필요) 향후 예상되는 농축산 로봇의 자력 개발과 세계 시장 선점을 위해서는 유관기관 간 협의체 구성, 기술 공유 및 범부처 과제 도출을 통한 요소 기술을 확보하고 이 과정에 기존 농기계 기업들을 적극적으로 참여시킴으로써, 국내 농축산 로봇을 보급, 확산시킴과 동시에 세계 농축산 로봇 시장 진입을 위한 산업 생태계 조성 필요 46 한국산업기술평가관리원
ISSUE 3 농업로봇 기술동향과 산업전망 농업로봇 시장 전망 농업로봇 글로벌 시장 규모 및 전망 - 농축수산 분야 로봇시장은 2013년 9억불 규모였고, 2020년까지 191억불까지 급속하게 증가할 것으로 기대되고 있고, 그 대상은 제초, 방제, 수확 로봇이 될 것으로 예상 (출처 : 2014 Wintergreen Research report) - 2012년 세계 필드농업용 농기계 시장 규모는 560억불 정도로 로봇시장의 65배 이상이며 세계 TOP 3 제조사가 이들 시장의 70%이상을 점유하고 있고 이 중 20%정도는 로봇기술이 적용되어 지능화된 트랙터, 콤바인, 임베디드 로봇 형태로 진화 * 지능형 농기계 : 정밀 DGPS, 카메라, 레이저 스캐너 등의 항법센서와 토양 및 작물진단 센서, 내장형 컴퓨터 등을 통해 농민이 쉽고 편하게 정밀한 농작업을 수행하도록 하는 농기계 우리나라 농기계 시장 규모 및 농업로봇 전망 - 2012년 국내 농기계 시장 규모는 1조원 내외로 대부분 국내 농업환경에 적합한 중소형 규모의 수동 조작 농기계가 대부분 차지 - 지능화된 로봇 농기계 개발의 일환으로 2000년 초부터 농촌진흥청이 인공지능형 자율주행 트랙터 개발, 트랙터 무인 경운을 위한 작업경로의 생성과 성능평가 기술 개발 등 농기계 자동화, 지능화 시스템 개발 추진 산업통상자원부의 시장창출형 로봇보급사업 일환으로 농업용 로봇 활용사업을 시작해 시설농업용 방제로봇, 식물생육 관리 로봇 등을 개발하고 검증을 마쳤으며, 파각란 판별로봇, 분화류 이식로봇, 농산물 구분적재로봇 등을 개발해 농업 현장에서 검증 중 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 47
KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT FEBRUARY 2015 VOL 15-2 - 시설농업용 로봇으로 농업선진국으로 수출하고 있는 농촌진흥청의 접목로봇을 비롯해 전북대의 파프리카 유리온실 방제로봇 등이 실용화 되었고, 축산 로봇으로는 젖먹이 송아지 포유시스템인 Calf U-Mo System이 최근 축산농가에 보급됨 5. 시사점 로봇 농업을 위한 기초 인프라 구축 하드웨어 및 소프트웨어 인프라 - 농민들이 영농 현장에서 값싸고 손쉽게 정보를 교환하고 활용할 수 있도록 유무선 인터넷망, 정밀 측위보정을 위한 인프라 등 구축 법률, 제도, 정책 인프라 - 국내 농업이 농업로봇 기반 체계로 이행을 효과적으로 지원하도록 농림수산식품 과학기술기본계획에 포함하고, 체계적 추진을 위한 정밀농업 기본계획 수립 농업로봇이 획득한 정보와 농산물우수관리인증(GAP) 농산물의 재배이력 및 유통 정보를 융합하여 활용할 수 있는 전자 시스템 구축 - 농가별, 지역별, 작목별 등의 정보를 일관성 있게 통합 관리가 가능한 농업기술센터 단위의 농업정보화센터 구축 농업과 로봇 기술 융합을 기반으로 한 미래 농업모델 필요 (소규모, 소구획에 적합한 농업로봇) 수백 마력의 대형 농기계를 이용해 광활한 농지를 효율적으로 관리하는 북미나 유럽의 로봇형 농기계와는 차별화된 소규모 소구획에서 이용할 수 있는 로봇 (벼농사용 농업로봇) 규격화된 농지와 집단화된 재배지역의 이점을 활용할 수 있도록 공동이용이 가능한 고성능, 고효율 벼농사 전용 농업 로봇 시스템 (밭농사용 농업로봇) 농업 선진국과 차별화된 중소형급 출력으로 세계시장을 선점하도록, 다양한 작목과 재배양식에 적용할 수 있는 트랜스포머형 밭농사 농업로봇 플랫폼 (시설농업 로봇) 자본과 기술 집약형 시설농업 및 식물공장은 차세대 성장 동력으로 간주되어 많은 국가들이 경쟁적으로 기술개발 중이며, 생물생산에 적합한 지능형 로봇제어 시스템 개발이 중요 (축산로봇) 복지형 축산과 연계하여 동물의 개체인식과 급이( 給 餌 )와 방역, 질병관리에 적용할 수 있는 로봇, 축분 처리등 자원순환 농업시스템으로서 한국형 축산로봇 모델 발굴 필요 (전후방 산업간 연계) 농업과 로봇, 국내 ICT 산업, 부품, 소재산업 등 전후방 산업이 효율적으로 연계되어 시너지를 발휘하는 방향으로 외연 확장 48 한국산업기술평가관리원
ISSUE 3 농업로봇 기술동향과 산업전망 (참고문헌) 1. 농업의 미래성장산업화 방안 (2014. 12, 농림축산식품부) 2. Agricultural Robots Market Share, Market Strategies and Market Forecast, 2014 to 2020, 2014, Wintergreen Research 3. 로봇이 여는 신세기( 新 世 紀 )- 인간의 꿈과 기술의 결정체 -, 김상철, 2014, 농촌진흥청 RDA Interrobang 138호, 4. 2014년 로봇산업 실태와 기술개발 전략, 2013, 데이코 5. 제6차 농업과학기술 중장기 연구개발 계획(2013~2022년), 2013, 농림축산식품부 (국내 주요 농업로봇 연구기관) 1. 농촌진흥청 농업로봇 전반, 접목로봇, 정식로봇, 선별로봇 등 http:/www.rda.go.kr 2. 로봇 & 디자인 포유로봇 http://www.rnd.re.kr 3. (주)생명과 기술 비파괴 선별시스템, 카메라 선별시스템 http://www.lifentech.com 4. 코어벨 농산물 구분적재 로봇 및 이송로봇 http://www.corebell.com 5. (주)파멕스 식물생육 관리로봇 http://www.famecs.co.kr/ 6. 한진시스템 배합사료자동화시스템 http://www.hanjinfa.co.kr 7. 헬퍼로보텍 과채류 접목로봇, 자동파종시스템, 모종자동이식로봇 http://hrc365.co.kr (주요 농업로봇 기업) 1. Biocontrol Network, US - Yamaha RMAX Aero Robot: precision in pesticide & fertilizer delivery http:// global.yamaha-motor.com 2. Bou-Matic, Netherlands - The Daytona rms-x Exterior Rotary Milking System http:// www.boumaticrobotics.com 3. Cemagref, France 비파괴, 비접촉식 과일 당분 측정로봇, 사과 수확 로봇, 포도 수확 로봇, 작은 오이 수확 로봇 4. Delaval, German 자동 수유 로봇(VMS) http://www.delaval.com 5. Denning Branch International Robotics, Australia - Walking robots for forestry and rubber latex harvesting in plantations http://www.southcom.com.au 6. Fullwood Limited, UK - Automated Milking Robot Merlin http://www.fullwood.com 7. GM Liberty Robotic Milking System http://www.dcengineering.co.uk 8. Lely Industries NV, The Netherlands - Astronaut robotic milking system http://www.lely.com 9. Silsoe, UK - 양송이 수확 로봇, 잡초 제거기, 동물보호 로봇, 양털 깎기 로봇 http://www.silsoeresearch.org.uk 10. Technovelgy, US AgBots: Agricultural Robots Take The Field (콤바인 로봇) http://www.technovelgy.com 11. WIC-IDEAL Group, Canada - Grain Feeding Robots Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 49