디지털 시대의 미국 스마트 농업
미국의 SmartAg의 현황 및 방향성
미국 농업은 20세기를 기점으로 많은 변화를 거쳐왔다고 본다. 첫 번째로 Hand harvest라고 부르는 손으로 농사를 짓는 형태의 농업부터 Horse Drawn이라고 불리는 말을 끌어서 경작하는 방식으로 이어졌다. 다음으로는 말에서 초기 형태의 트랙터 (Tractor Drawn)를 사용하는 농업 기계화 시대가 도래했다. 이후에는 Self-propelled, 즉 한국에서는 "자주식 농업 기계"라고 부르는 수확이 가능한 농업 기계가 발명되었으며 이후에 이를 보완한 Modern Self-propelled가 개발되어 사용 중에 있다. 또한 각 기계별로 역할을 세분화하여 보다 더 정밀한 농업이 가능하도록 Modern Fleets을 구성했으며 우리는 이를 정밀 농업 (Precision Agriculture)라고 부른다.
정밀 농업을 통해서 미국은 기계식 농업과 대규모의 기업형 농업을 통해 농업 강대국으로 성장할 수 있었다고 본다. 놀랍게도 2021년 기준 USDA 조사에 따르면 미국 국내총생산의 5.4%의 해당하는 약 1조 2,640억 달러가 농업 및 식품 관련 산업에서 나왔다고 한다. 식품을 제외하고도 직접적인 농업 생산량만 보더라도 전체 GDP에 있어서 0.7%, 즉 1,647억 달러의 비중을 차지하고 있으며 이와 관련된 산업까지 더하면 5.4%보다 더 큰 비중을 차지할 것으로 본다. 따라서 미국 입장에 있어서 경제, 사회, 안보 등 여러 관점에서 농업의 영향력이 상대적으로 큰 편이며 이에 따라 정밀 농업에서 SmartAg, 즉 스마트팜에 대한 연구 및 개발에 적극적으로 관여하고 있다.
인공지능 기반의 디지털 사회게 도래하면서 한국에서 스마트팜이라고 부르는 SmartAg에도 데이터의 중요성이 커지고 있다. 이미 미국에서는 Unmanned Tractors, Agricultural Drones and Robots 등 정밀 농업에서 활용하던 기계를 보다 더 첨단의 자동화 개발 및 연구가 이루어지고 대중적으로 사용 빈도도 많아지고 있다. 하드웨어와 더불어 스마트 기계에 들어갈 컴퓨터 비전과 같이 머신러닝 기반의 소프트웨어 개발과 센서 개발도 많이 이루어지고 있다. 이와 더불어 각 단계에서 생성되는 데이터를 수집하고 관리하기 위해 빅데이터 기반의 데이터 분석 및 관리와 블록체인과 같은 플랫폼 연구 개발에도 많은 투자와 관심을 보이고 있다.
농업 규모가 상대적으로 크고 많은 비중을 차지하는 미국에서 초기 비용이 많이 드는 스마트 농업에 적극적으로 투자하고 이미 대중적으로 농작물 최적화 모델링 시스템이나 인공지능 기반의 스마트 기계들이 빠르게 확산되고 사용이 이루어지고 있는 이유는 한국과 동일하다. 바로 환경과 사회적 문제 때문이다. 우선 Climate change라고 불리는 글로벌 기후 변화의 경우 농업 환경에 많은 영향을 미치고 있다. 급변하는 기후 변화는 환경 영향을 가장 많이 받는 산업에서 가장 큰 피해를 받고 있는데 그중에 하나가 농업이다. 이는 미국뿐만 아니라 국내에서도 주목하고 있으며, 스마트 농업과 저탄소 농업 구조로 전환이 필요하다는 점을 국내 연구진들도 인지하고 있다. 한국농촌경제연구원의 "기후변화와 환경오염 대응 위해 농업 R&D 역할 중요" 보고서를 살펴보더라도 지속적 농업을 통해 농업 생산성은 향상하면서도 탄소 감축을 통해 환경 문제도 같이 해결해 나갈 필요성이 있다는 점을 나타내고 있다.
자료 출처: UF IFAS ABE또한 한국농촌경제연구원에서 발표한 농업, 농촌경제 동향을 살펴보면 농업 인구의 고령화와 이에 따르는 복합적인 농촌 경제 문제점을 매년 큰 문제 중 하나이자 장기적으로 해결해나가야 할 과제로 지목하고 있다. 미국의 경우 이러한 농촌 사회의 문제가 한국처럼 극심하게 나타나고 있지는 않지만 점차적으로 주는 농업 인구와 교외 지역의 인구 감소 문제를 겪고 있다. 실제로 아래 2023년 USDA 조사 결과에 따르면 농장 수가 감소하고 있는 추세를 보이지만 농장 크기가 상대적으로 커진 것을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고 2022년 기준 10년 전과 비교했을 때 약 2,200만 에이커의 농장 토지 면적이 줄었으며 이는 지속적으로 감속하고 있다고 발표했다. 이를 통해서 미국 USDA도 농업 및 농촌 경제력을 향상할 수 있는 방법에 대해서 지속적인 연구와 투자가 이루어지고 있다.
자료 출처: 미국 USDA이러한 관점에서 미국은 스마트 농업에 적극적으로 투자하고 있으며 이미 정밀 농업 기계들과 더불어 스마트 농업 시스템과 자동화 기계들이 현장에서 사용되고 있다. 스마트 농업 시스템으로 실시간 작물 및 가축 상태를 확인하고 이에 따르는 자동화 관리 시스템을 구축하여 사용하여 환경 및 사회적 문제로 감소되는 농업 생산성에 대한 효율을 해결해나가고 있다. 또한 빅데이터 기반의 유통망 구조 개선을 통해서 농업 유통망 비용을 절감하고 신선도를 유지할 수 있는 패키징 연구도 같이 진행되고 있다. 실제로 월마트를 비롯한 미국 식품 및 유통 기업들은 블록체인을 기반으로 한 Supply chain 망을 개발하여 농업 생산품의 비용절감과 품질 관리가 이루어지고 있다.
자료 출처: Agroview결과적으로 미국 농업의 발전과 트렌드는 Sustainable Agriculture, 즉 지속가능한 농업에 초점을 두고 있다고 본다. 이미 정밀 농업을 거쳐 SmartAg라고 불리는 스마트 농업 시스템 및 로봇과 같은 기계들이 사용되고 있으며 이에 더 나아가 Planting, Growing, Harvesting 등의 모든 단계에서 수집되고 저장되는 데이터를 활용하는 단계로 접어들고 있다. 이를 Farming 4.0 또는 Agriculture 4.0이라고 부르며 인공지능 기반의 자동화된 농업 모델과 더불어 생성된 농업 데이터를 관리하고 거래하는 Web 3.0 단계의 농업 디지털 상품 거래에 대한 단계까지 도달했다고 본다.
Younghoo(Henry) Cho
Graduate Research Assistant
Agricultural & Biological Engineering
University of Florida IFAS
References
https://library.krei.re.kr/pyxis-api/1/digital-files/98e195f6-835d-43b1-b066-b2a97ba950b9
https://www.krei.re.kr/krei/downloadBbsFile.do?atchmnflNo=95098
https://www.ers.usda.gov/data-products/chart-gallery/gallery/chart-detail/?chartId=58268https://tech.walmart.com/content/walmart-global-tech/en_us/news/articles/blockchain-in-the-food-supply-chain.htmlhttps://blogs.ifas.ufl.edu/abe/2022/06/16/uf-abe-extension-blog-big-questions-global-reach-dr-yiannis-ampatzidis/
