농업용 드론, 농장의 만능 재주꾼(1)
나일웍스, 키위테크놀러지
무겁고 힘든 일을 대신해주는 착한 일꾼, 드론(Drone)
드론 기술 분석 및 개발 로드맵 / 자료: 과학기술정보통신부드론(Drone)이란 ’조종사가 탑승하지 않은 상태로 항행할 수 있는 비행체, 자동 또는 원격 조종으로 비행하며 일회용 또는 재사용할 수 있는 동력 비행체(Unmanned Aerial Vehicle)’로 정의되고 있습니다. 드론은 특유의 가벼운 무와 상대적으로 적은 2,000개 수준의 부품 개수 덕에 제작 난이도가 높지 않습니다. 또한 운용 소프트웨어를 오픈소스 기반으로 설계할 수 있다는 장점을 갖고 있기도 하지요. 이런 특징으로 인해 드론은 장비의 표준화 및 모듈화가 쉬워 산업의 요구에 맞는 모습으로 빠르게 진화하기 시작했습니다.
위 그림을 간략하게 요약하면, 드론의 핵심기술은 1. 통신 및 항법 시스템, 2. 제어 및 탐지 시스템, 3. 센서기술, 4. 소프트웨어, 5. 동력(배터리)로 요약할 수 있습니다. 통신 및 항법 시스템은 드론의 연결성 및 운용 신뢰도와 직결되며, 제어 및 탐지 시스템은 드론을 활용한 작업의 중추라고 할 수 있습니다. 또한 센서 기술은 드론 운용에 필요한 데이터를 수집하는 감각 기관의 역할을 수행하며, 이 모든 기술을 연결해 수집한 데이터를 빠르게 전송하고 해석하는 소프트웨어 설계와 인공지능의 접목 역시 드론의 핵심기술이라고 할 수 있겠지요. 마지막으로 배터리 기술은 드론의 운용 시간과 작업 효율, 비용(Cost)를 결정하는 모바일 시대의 핵심 기술입니다.
글로벌 민간 드론 시장 성장률 / 자료: Drone Industry Insight드론산업 전문 기관인 드론 인더스트리 인사이트(Drone Industry Insight)에 의하면, 글로벌 민간드론 시장은 2024년까지 약 430억 달러(약 48조원)규모까지 성장할 것으로 예측되고 있는 시장입니다. 특히 드론은 군수산업에서 활용되어오다 취미용 제품을 거쳐 최근에는 폭발적으로 증가한 산업용 드론의 수요로 더욱 폭넓은 쓰임새로 활용되고 있습니다. 특히 응용력이 무궁무진한 산업용 드론 분야는 광업, 치안, 물류, 에너지, 방송, 농업 등 그 쓰임새가 광범위하게 연구되고 있습니다.
그 중에서도 농업용 드론은 많은 노동력을 필요로 했던 농경지 관측, 농약 살포, 종자나 비료를 뿌리는 작업을 대행해주고 있어 많은 사람들로부터 각광을 받고 있습니다. 이 중에서 드론 농약 살포는 농업 기업들과 농민들의 큰 관심을 받고 있는 기술인데, 그 이유는 농약 살포 작업과 드론의 특성이 어우러져 4가지 장점을 갖기 때문입니다.
드론을 활용한 스마트 농업 / 사진: Wageningen University첫 번째 장점은 드론이 농약을 살포할 때 기체의 프로펠러가 각각 역방향으로 회전하면서 드론 아래로 하방(下放)기류를 만들게 되고, 그 기류가 농약이 작물에 더 효과적으로 흡수되는 것을 돕는다는 점입니다. 두 번째는 기존 살포 방식 대비 필요한 농약의 분량을 절약해주는 효과가 있다는 점, 세 번째로는 기존의 중장비 농기계 대신 드론을 사용하면서 경작지의 손상을 피할 수 있다는 점입니다. 마지막은 가파른 산길이나 습지처럼 사람이 접근하기 어려운 곳에도 쉽게 농약을 살포할 수 있다는 점입니다.
드론 기술이 고도화되면서 해외에서는 수 많은 기술 기반 스타트업이 농업용 드론시장에 뛰어들고 있습니다. 그 중 스스로 기술적 강점을 극대화하면서 우리에게 인사이트를 줄 수 있는 스타트업 다섯 곳, 나일웍스(Nileworks), 키위 테크놀로지(Kiwi Technologies), 랜티조(Rantizo), 스카이엑스(Skyx), XAG(XAG)를 2회에 걸쳐 연재할까 합니다.
(1)나일웍스(Nileworks): 이미지센싱, 자율 저공 비행, 클라우드까지 겸비한 드론
나일웍스(Nileworks)는 2015년 일본 도쿄에서 설립된 농업용 드론 스타트업입니다. 농작물 위 30~50cm 높이에서 비행하며 약제를 살포하는 기능이 나일웍스의 장점이라고 할 수 있는데요. 12개의 센서가 장착된 나일웍스의 드론은 최대 4cm의 수평 위치 오차, 10cm의 고도 오차로 근접 비행이 가능합니다. 이를 통해 작물을 손상시키지 않으면서 공중에서 낭비되는 농약을 절감하고 효과적으로 약을 살포할 수 있게 됩니다. 또한 드론에 탑재된 카메라 영상 데이터를 바탕으로 자율 비행이 가능하며 태블릿을 통해 비행과 제초작업 지시가 가능하기 때문에, 드론이 낯선 농부들도 드론을 수월하게 활용할 수 있다고 합니다.
필요한 농약을 측정하는 나일웍스의 Nile-T19. / 사진: Sumitomo나일웍스의 드론은 일본의 지질 환경을 고려하여 제작되었습니다. 일본 국토면적의 약 70%가 중산간지역(hilly and mountainous areas)으로 이루어져 있는데, 이 중산간지역에서의 작업은 드론이 사람이나 헬리콥터보다 월등한 효율을 보이기 때문에 나일웍스는 일본의 지형에 맞는 드론을 적절히 활용하고 있는 셈이지요.
경사진 산지에도 근접비행이 가능한 나일웍스 드론 / 사진: AgFunder News또한 나일웍스는 드론을 활용한 ‘생육 진단 클라우드 서비스’로도 주목을 받고 있습니다. 이 서비스의 내용은 드론 Nile-19가 비행 중 실시간으로 고화질의 영상 데이터를 바탕으로 작물의 발육상태를 진단한 뒤, 최적의 비료와 농약의 양을 계산해 살포하는 것입니다. 특히 나일웍스의 드론은 쌀을 경작하는 환경에 특화되어 있어, 카메라 영상을 통해 벼의 질병을 판단하고 비료가 얼마나 필요한지 판단할 수 있다는 점이 큰 특징입니다. 최근에는 오차 5% 이하의 정확도를 목표로 쌀 수확량 예측 기능을 개발하고 있습니다. 고령화가 급속하게 진행되는 일본의 농촌지역에서 드론이 부족해진 노동력을 보완해줄 것으로 기대됩니다.
지금까지 나일웍스는 시리즈 B 단계 펀딩을 거쳐 24억엔(약 256억 원)을 투자 받았습니다. 또한 2021년에는 드론 2,000대를 판매할 계획이며, 향후 일본 쌀 재배량의 50배에 달하는 인도 시장, 100배에 달하는 중국 시장 등 아시아 지역을 중심으로 사업을 확장할 예정이라고 합니다.
(2)키위 테크놀로지(Kiwi Technologies): GPS와 레이더로 최적의 비행경로를 측정하는 드론
Kiwi Technologies 홈페이지키위 테크놀로지(Kiwi Technologies)는 2017년 뉴질랜드의 오크랜드(Aucland)에서 설립된 스타트업입니다. ‘키위’의 드론은 GPS와 레이더를 활용하여 정밀하게 제초범위를 측정한다는 강점을 갖고 있습니다. 키위 테크놀로지의 강점은 경쟁사 드론 작업시 누락되는 경작지의 모서리 부분, 장애물로 가려지는 부분들까지 모두 놓치지 않는다는 점입니다. 드론에 적용되어 있는 GPS와 레이더가 융합된 감지 시스템 덕분에 나무나 전선, 언덕과 같은 장애물까지 키위에게는 문제되지 않는다고 하네요.
또 다른 강점으로는 농약 적재 용량이 월등하다는 점입니다. 드론은 적재 가능 용량이 적을수록 경로를 더욱 자주 오가야 하기 때문에 운영 비용이 비싸지고 효율도 떨어지는데요. 키위 테크놀로지의 창업가인 아담 버큐(Adam Bercu)가 창업을 시작할 당시 제초용 드론 중 가장 큰 모델이 4갤런(약 15리터) 정도의 제초제를 운반할 수 있었고, 이는 대규모 농지에서 활용하기엔 너무 부족한 수준이었다고 합니다. 이에 착안한 아담 버큐는 최대 50갤런(약 189리터)까지 제초제를 싣고 비행할 수 있는 드론을 개발해 키위의 장점으로 내세우고 있습니다.
키위 테크놀로지의 드론의 강점 / 사진: SprayWithKiwi키위의 서비스는 회사에서 드론을 실은 컨테이너 차량을 고객의 경작지로 보내면서부터 시작됩니다. 경작지에 도착한 직원들은 실제 밭을 꼼꼼히 살펴보고 고객의 요구사항을 반영하는 필드 서베이(Field Survey) 과정을 통해 정확한 분사 범위를 측정합니다. 이후 제초제 분포 시스템(Kiwi Application System)을 통해 드론 조종사가 농경지에 적합한 제초제를 제조, 드론을 비행하며 서비스를 수행합니다. 드론 스프레이 작업이 끝나면 드론 운용 내용이 기록된 보고서(Service Reporting)가 고객에게 전달되는 것으로 작업이 마무리됩니다. 키위의 서비스 이용 금액은 1에이커(약 1224평)당 5갤런(약 18리터)의 농약을 사용하면 10달러(한화 1만원)가 청구되며, 10갤런에는 20달러, 20갤런에는 30달러가 청구됩니다.
나일웍스와 키위테크놀로지의 드론 이야기로 드론의 기술과 산업 동향에 대해 조금 더 친숙해 지셨을까요? 아직 끝이 아닙니다. 저마다 각기 다른 개성으로 드론의 비즈니스 임팩트를 실현시켜 나가는 스타트업들이 계속해서 주목받고 있습니다. 자, 그럼 이어지는 랜티조(Rantizo), 스카이엑스(SkyX), 엑스에이지(XAG) 사례를 통해 스마트한 농업용 일꾼, 드론에 대해 좀 더 들여다 보겠습니다. 과연 글로벌 기업들이 오픈소스 소프트웨어와 정밀 자율주행기능이 결합된 드론을 농업에서 어떻게 활용하고 있는지 기대되는 마음으로 찾아가 보겠습니다.
References
‘자율주행 농기계’ 어떻게 진행되고 있나, 농축산기계신문, 2020/03/05
국내외 드론 스타트업 동향 분석, 산업통상자원부, 2020/02
국내외 드론 신기술 동향 분석, 산업통상자원부, 2020/02
드론 최신 기술 동향과 전망, HelloT산업경제, 2020/11/04
드론기술 및 시장동향 보고서, 과학기술일자리진흥원, 2019/08
농업 드론으로 생육 감시 성능 높여 양산, 해외 전개도 생각, 일경산업신문, 2019/04/29
일본, 드론 등을 활용하는 ‘스마트 농업’ 움직임 확산, 한국교통연구원, 2019/03/26
작물 30cm 상공에서…농업용 드론, 벤처스퀘어, 2017/10/23
Agriculture Drone Market Worth $5.19 Billion by 2025, Growing at a CAGR of 31.1% from 2019- Global Market Opportunity Analysis and Industry Forecasts by Meticulous Research, Globe News Wire, 2020/06/09
Bayer backs drone spraying platform Rantizo in $7.5m Series A round, AFN, 2020/12/02
Big UAV: Robot makers enter ag spray market. The Western Producer, 2019/01/17
Corn pollinating drone technology earns Iowa City agtech firm $7.5 million investment, SPN, 2020/12/10
Skyx Crop Spraying Drone Software Raises Seed Round, AFN, 2017/11/28
How XAG is Leveraging AI Technology to Transform Agriculture, PR Newswire, 2019/06/17
Unicore GNSS guides XAG Drones in China, GPS World, 2020/04/01
Using drones in agriculture to spray fields with Rantizo, Commercial UAV NEWS, 2019/08/20
What We Can Learn from Automation in the Agriculture Industry, ARK Investment, 2020/06/18
Unicore GNSS guides XAG Drones in China, GPS World, 2020/04/01
SWARM OF AGRI-SPRAYING DRONES, Pragmatic
XAG to boost digital agriculture tech, China Daily, 2020/12/19
XAG unveils new-gen agricultural drone and ground robots, to usher in age of unmanned farms, Geospatial World, 2020/12/17
