농업 드론, 왜 사용해야 하는가?
미래 드론 시장의 80% 비중을 차지할 것으로 예상되는 농업용 드론
< 출처 : GOOGLE, YAMAHA, DJI >군사 용도로만 사용되었던 드론은 현재 상업 용도로 널리 사용되고 있다. 상업 용도로 넘어오면서 기술이 발전되어 드론에 대한 몇 가지 응용 분야가 탄생했다. 대표적으로 촬영용, 택배용, 농업용, 의료 및 구조용, 레이싱용 드론이 있다. 이 중에서 앞으로 세계적으로 각광받을 분야는 농업용 드론일 것이다. 일본은 이미 1980년대 초부터 최근 몇 년 동안 무인 항공기 기술에 대한 투자 증가와 정부 규제에 따른 지원으로 농산물에 대한 맞춤형 무인 항공기가 많이 개발되었다. 세계의 인구는 항상 증가하고 있으며 30년 안에 30억 명이 넘을 것으로 예상되고 있다고 한다. 인구가 증가할수록 당연히 농업 소비가 증가할 것이고 식품 생산성을 향상하기 위해 기술 발전에 힘쓸 것이다. 따라서 정부와 농업 전문가 및 기술 개발자는 무인 항공기 기술의 개발로 가능한 한 농업의 성장을 위해 보다 긴밀한 협력 관계를 맺을 것이다.
농업의 대표적인 문제점
우리나라의 경우 반세기 만에 농가 수가 반토막으로 줄어들면서 농가 100만 가구 붕괴가 초읽기에 들어갔다. 인구감소와 고령화가 가속화되면서 농가 인구의 절반이 60대 이상이며 농어촌 인구 10명 중 4명이 고령화 기준인 65세 이상인 것으로 나타났다. 농촌 지역의 고령화 현상 속에서 40~50대 주민들이 노인으로 대접하기에는 젊다는 평을 받는다. 특히 65세 이상 75세 미만의 경우 노인으로 대접을 받을 연령대이지만 경로당에서는 막내로서 심부름 등 잡일 거리를 도맡아야 하는 상황이다. 이러한 고령화 시대의 농업촌에서는 경운기, 트랙터 등 농기계 사고가 해마다 증가한다. 농촌 고령화와 맞물려 매해 연평균 15%씩 늘었다. 겨우내 보관해 온 농기계를 정비 없이 사용하거나 지반이 녹아 미끄러지기 쉬운 상황에서 발생하는 운전 부주의 때문으로 풀이된다. 또한 농업경영을 위협하는 빠른 고령화에 따른 인력 부족을 꼽고 있다. 한국 농촌경제연구원 조사에 따르면 농업은 농촌인력(20.7%) 농산물 가격(19.6%) 농산물 수입개방(19.3%) 농작물 병충해·기상조건·가축질병(15.5%) 판로와 유통(14.8%) 순으로 농업 농촌에 대한 국민의식 결과로 큰 어려움을 겪고 있다. 농촌의 일손부족 해소를 위해 농업기계화사업을 촉진하는 데 필요한 시책을 강구해야 한다.
현재 무인 항공기가 농업에 배치되는 방식은 다양하다. 그중 지리 정보 체계[GIS, Geographic Information System]를 많이 활용한다. GIS란 수집한 다양한 지리 정보를 컴퓨터가 인식할 수 있도록 디지털화하여 수치 지도(Digital Map)로 작성하여도 이를 사용자의 필요에 따라 다양한 방법으로 분석·종합하여 제공하는 정보 처리 체계이다(daum 백과 참조).
< 지리 정보 체계를 활용한 드론이 3D 매핑하는 중 >사용 방법은 엄청 복잡한데 간략하게 설명하자면 매핑 회사 중 무료로 지원해주는 매핑 애플리케이션을 다운로드하여 데스크톱과 무인 항공기에 호환시킨다. GPS가 탑재된 무인 항공기를 자동 비행시켜 원하는 토양 지역을 2D 혹은 3D로 매핑하고 분석·수집·관리한다. 실시간으로 데이터·영상을 확인하고 촬영할 수 있다. 열화상 카메라를 장착하여 토지와 농작물의 상태를 관찰·관리할 수 있다. 또한 기상을 관측할 수 있다.
다음은 지리 정보 체계를 활용한 드론이 어떻게 쓰일 것인가에 대한 풀이이다.
농작물 생산 및 관리
농업 하는 데 있어서 주요 문제 중 하나는 농작물을 관찰하는 일이다. 드론은 악천후로 인해 피해받기 쉬운 큰 농장에서 모니터링 센서를 장착하여 문제를 해결하고 현장 관리 비용(인건비)을 절감할 수 있다. 또한 관리하기 힘든 농작 일을 사람을 대신해서 관리해줌으로써 사건·사고 발생이 줄어들고 시간을 절약해 줄 것이다. 대규모 농업에서는 큰 농장을 인공위성으로 사진 찍었다. 하지만 인공위성은 단점이 있다. 지구 표면이 매우 넓고 해상도가 비교적 높기 때문에 보통 위성사진 데이터베이스의 크기가 매우 크다. 그래서 영상을 처리하는 데 시간이 오래 걸린다. 센서를 무엇을 썼느냐에 따라 다르겠지만 기상 상황에 따라 이미지의 품질이 좌우될 수 있다. 제일 중요한 건 사진 촬영 비용이 비싸다는 것이다. 반면 농업용 드론은 실시간으로 영상을 볼 수 있고 4K 혹은 그 이상의 해상도의 카메라로 훨씬 더 나은 서비스를 제공한다. 또한 농약을 자동으로 분사시켜 농작물을 병충해로부터 예방한다. 드론을 활용한 농장 운영방식은 전통적인 방식에 비해 약 5배의 효율성을 높일 수 있다.
건강 관리
농업용 무인 항공기에 농작물 건강 분석에 도움이 되는 열화상 카메라를 장착한다. 비닐하우스 같은 농업시설의 경우 일반 건축물이나 주택에 비해 단열과 보온 성능이 현저히 낮다. 그렇기 때문에 시설을 이용해 농작물을 재배하는 농가의 경우 난방비로 총생산의 30~40% 정도를 사용한다. 최대 50%까지 사용하는 경우도 있다. 그래야만 고품질의 농산물을 안정적으로 생산할 수 있기 때문이다. 이렇듯 에너지 사용이 큰 비중을 차지하는 농업 시설에서 열손실 점검을 위해 열화상 카메라가 사용되기도 한다. 또한 육안으로 볼 수 없는 세균과 진균 감염을 관리하는 데 사용되고 상태 변화를 확인하고 식별한다. 토지 및 농작물의 건강 상태와 물의 양 등 데이터 및 이미지를 분석해서 농작물 관리하는 데에 도움을 준다. 이미지를 분석하고 해석하는 방법에 대한 기본적인 이해를 얻기 위해서는 원격 감지 및 분광기의 기본적인 지식이 필요하다. 모든 식물은 전자기파 스펙트럼의 다른 부분을 흡수하고 반사한다. 흡수된 빛과 반사된 빛의 양을 측정함으로써 식물의 건강과 원기를 정확하게 나타낼 수 있다.
토양 분석
농업용 무인 항공기는 농작물의 재배 및 수확의 패턴을 분석 연구하는 데에 도움을 준다. 언제 씨앗을 심어 가꾸고 언제 건강한 농작물을 수확해야 되는지의 데이터를 제공한다. 또한 농사를 짓는 데에 필요한 물과 질소 레벨의 데이터를 제공한다. 데이터의 분석이 끝나면 관개 작업을 한다. 이후 추가로 수분이 필요한 곳은 드론에 장착된 센서를 통해서 파악할 수 있다.
< 출처 : http://www.dahu.bio/en/knowledge/agriculture/agriculture >드론으로 해결
세계 업계에서는 이러한 문제들을 드론이 해결할 것으로 예상한다. 이미 일본의 야마하 회사에서 증명했다. 1987년 야마하(YAMAHA)가 개발한 R-50은 나쁜 점을 보완하여 더 좋게 고쳐 RMAX라는 이름으로 오늘날 일본에는 약 2,400대 헬기가 있으며 77%의 시장 점유율을 나타내고 있다. 그리고 RMAX 헬기를 운영할 수 있는 사람의 수는 약 7,500명으로 늘어났다. 하지만 전 세계 드론 시장의 비중을 70% 넘게 차지하고 있는 DJI 회사는 멀티콥터를 사용하고 있다. 이를 통해 전 세계 사람들은 멀티콥터 조종법에 적응되어 있어서 헬기의 조종법에 어려움을 겪는다. 비교적으로도 헬기 조종이 더 어렵다. 농업용 드론의 주요 고객이 고령이라는 점을 감안하면 익히기 쉬운 멀티콥터를 택할 가능성이 높다. 또한 가격대가 지나치게 비싸다. 야마하 RMAX의 가격은 1억 원 정도이다. 농부들은 이만한 돈도 없을뿐더러 정부에 정해진 가격을 지불하면 유인헬기로 농약을 뿌려준다. 하지만 농업용 드론 회사들은 드론을 파격적인 가격으로 출시하면서 농업에 많은 변화가 찾아왔다. 대표적으로 DJI의 농업용 드론 Agras MG-1가 있다. 가격은 15,000달러(한화 약 1,700만 원)이다. 드론의 가격을 대폭 줄이면서 업계에서도 농업에 힘을 쏟고 있다. 수작업과 드론 활용 작업의 차이는(DJI의 드론 MG-1 기준) DJI에 따르면 MG-1이 10분 동안 분사할 수 있는 농경지의 면적이 4000~6000제곱미터(약 1200~1800평)에 달한다. 이는 수작업에 비해 40~60배 빠른 속도라고 한다. 드론의 속도에 따라 분사량을 조절하는 기능과 방수 기능, 열화상 카메라 등 여러 기능들이 장착되어 있어 앞서 말한 농업 문제점들을 해소할 수 있을 것이다.
최근 몇 년 동안 구글(Google), 아마존(Amazon) 같은 세계적 기업들이 배송용 드론 개발에 힘쓰고 있다. 드론 뉴스를 살펴보면 촬영, 택배, 교육 기사들이 쏟아져 나오고 있다. 농업용 드론보다 더 관심 있게 다루고 있다.
사실 무엇보다 더 주목받아야 될 것은 농업용 드론이다.
