BearFlag Robotics: 완전 자율주행 트랙터
농업인구 고령화, 노동력 부족문제 해결을 위해
첨단 자율 주행 기능의 결합
Bear Flag Robotics의 자율주행 트랙터 / 사진: CNBC지난번 (2)오지언 로보틱스(Augean Robotics)편에서 살펴본 것처럼 자율주행 기술은 농업 분야의 부족한 노동력을 대체함으로써 세계적인 식량 부족 문제 해결에 기여할 핵심기술로 떠오르고 있습니다. 자율주행 트랙터는 스스로 경작지 크기와 위치를 측정하여 최적의 작업 경로를 생성하고, 작업을 수행하는 기능을 중심으로 설계되어 있습니다. 그리고 현재 상용화된 자율주행 트랙터에는 크게 다음과 같은 4가지 기술이 접목되어 있습니다.
첫 번째는 GPS를 이용한 위치인식 시스템으로 장애물이나 사람을 인식하고 회피할 수 있는 기술입니다. 두 번째는 IMU(Inertial Measurement Unit, 관성항법장치)로 트랙터의 속도와 방향, 가속도를 측정하는 기술입니다. 세 번째는 자율주행 시 트랙터가 어느 방향으로 가는지 모니터링하는 Hybrid EPS(조향제어 시스템) 기능입니다. 마지막 네 번째 기능은 ‘작업 경로 생성과 추종 알고리즘’입니다. 이를 통해 트랙터 스스로 경작지의 형태를 파악함으로써 최적의 작업 경로를 만들어 냅니다. 4가지 기술이 모두 활용된 자율주행 트랙터는 최적으로 설정한 경로에서만 작업을 진행해 연료 소비를 최소화할 수 있으며 최소 시간 내에 작업을 마칠 수 있다는 장점까지 보유하고 있습니다.
이번 글에서는 이미지 센싱과 레이더(Radar), 라이다(LiDAR)기술을 모두 활용해 자율주행 트랙터를 구현한 베어 플래그 로보틱스(Bear Flag Robotics)를 소개하고자 합니다. 수 많은 경쟁업체들 사이에서 베어 플래그가 주목받을 수 있었던 이유가 무엇인지 한 번 알아볼까요?
사고 없는 안전한 자율주행 트랙터를 꿈꾸다
이고노 카피에로(Igino Cafiero)와 오브리 도넬런(Aubrey Donnellan) / 사진: Techcrunch2017년 미국 캘리포니아 출신 청년 창업가 이고노 카피에로(Igino Cafiero)와 오브리 도넬런(Aubrey Donnellan)은 자율주행 트랙터 스타트업 ‘베어 플래그 로보틱스(Bear Flag Robotics)’를 설립했습니다. 두 사람은 창업 이전부터 첨단 로봇공학 분야에 관심이 많고 엔지니어링 경험을 보유한 인재였습니다.
이고노는 취미생활로 경주용 자동차를 직접 만드는 등 다양한 종류의 엔진에 관심이 많은 청년이었고, 그가 카네기 멜런 대학(Carnegie Mellon University) 재학 당시 만난 오브리는 보잉 위성 개발 센터(Boeing Satellite Development Center)의 연구개발 부서에서 근무하면서 위성 제조나 설계 라인을 구축하는 프로젝트에 참여했던 엔지니어였습니다. 이러한 로봇공학 경험을 바탕으로 그녀는 베어 플래그 트랙터의 증강현실(Augmented Reality) 솔루션을 구축하는 프로젝트를 담당하게 됩니다. 창업 초기부터 베어 플래그 로보틱스는 트랙터 전복사고 문제에 주목했고, 트랙터의 완전 자율 운행을 농부들이 트랙터 안에서 보내는 긴 유휴 시간을 다른 용도로 활용할 수 있게 함과 동시에 그들의 안전도 지킬 수 있는 ‘빈틈없는’ 자율주행 기술을 개발하기 시작했습니다.
카메라, Lidar, Radar까지 총동원된 ‘빈틈없는’ 트랙터
베어 플래그 로보틱스 의 데이터 수집, 최적 경로 생성 기능 / 사진: BearFlag Robotics베어 플래그의 엔지니어들은 개발 초기 광범위한 기상 환경에서도 신뢰도가 보장되고 격렬한 진동에도 오작동 하지 않는 고성능 센서 개발이 가장 중요하다고 판단했습니다. 이에 엔지니어들은 트랙터의 정확한 위치를 파악하는 관성 측정 장치(IMU, Inertial Measurement Unit), 위성항법 시스템(GPS), 사물과의 거리를 빛으로 측정하고 형상을 이미지화하는 라이다(LiDAR), 초음파를 통해 거리를 측정하는 레이더(Radar)와 카메라를 활용해 촘촘한 주행 데이터를 수집하는 기술을 개발했습니다.
베어 플래그는 이렇게 개발한 고성능의 데이터 수집 능력과 함께 온라인 기상 상황을 감지해 적정한 때와 양을 계산하여 밭 갈기, 제초 작업, 농약 살포 작업을 자율적으로 수행하는 솔루션을 출시했습니다. 베어 플래그의 구독형 서비스를 통해 농부들은 원격으로 데스크톱과 모바일 기기로 베어 플래그의 소프트웨어에 접속해 인공지능이 계산한 최적의 작업 동선이나 자신이 원하는 동선으로 경로를 설정할 수 있고, 실시간으로 작업 상황을 모니터링 할 수도 있습니다. 또한 트랙터에 설치된 카메라로 360도로 촬영되는 ‘라이브 비디오 피드’ 기능을 제공해 농부가 직접 관찰하기 어렵거나 놓치기 쉬운 부분까지 실시간으로 모니터링해 작물의 상황을 원격으로 확인할 수도 있습니다.
자율주행 기술, 소프트웨어가 핵심
베어 플래그 로보틱스의 자율주행 트랙터 / 사진: The Robot Report
베어 플래그 로보틱스는 창업 4년 만인 2020년 기준 400만 달러(약 44억 원)규모의 매출을 기록하고 있습니다. 2021년 1월에는 트루벤처스(True Ventures)로부터 790만 달러(약 87억 원)를 유치해 총 4번의 펀딩 라운드를 거치면서 1,250만 달러(약 128억 원)규모의 투자 유치를 통해 자율주행 기술의 가능성을 증명해내고 있습니다. 베어플래그 개발팀은 자율주행 기술에 있어서 하드웨어가 아닌 소프트웨어의 중요성을 강조하고 있으며, 인터뷰에 따르면 연구팀은 앞으로도 자율주행 기술 개발에 중점을 두고 다른 농기계의 자동화에 자사의 기술을 적용하는 연구를 계속하고 있습니다.
글로벌 마켓 인사이트(Global Market Insights)의 보고서에 따르면, 미국의 ‘에이지씨오(AGCO)’, 그리고 일본의 ‘쿠보타 상사(Kubota Corporation)’와 ‘옌마르(Yanmar)’ 등이 이미 자율주행 트랙터 선도 기업으로 자리잡고 있습니다. 좀 더 자세히 들어가 보면 대형 농기계 시장은 미국 기업이, 중소형 농기계 시장은 일본 기업이 양분하여 주도하고 있습니다.
LS엠트론이 선보인 국내 최초 자율주행 트랙터 XP7102 / 사진: LS엠트론국내의 상황은 어떨까요? 결론부터 말하자면, 해외의 자율주행 트랙터를 우리나라 농경지에 그대로 도입하기는 조금 어렵습니다. 대형 농업국가들의 경작지에 비해 우리나라는 중소형 경작지가 많기 때문이지요. 이로 인해 국내에서는 중소형 트랙터 기반의 정밀 위치 제어 기술이 특히 중요하게 연구되고 있습니다. 특히 자율주행 분야의 전망과 성장성에 발맞추어 다양한 연구개발이 진행되고 있는 추세입니다.
2020년 11월, LS엠트론에서 국내 최초로 독자 개발한 자율주행 트랙터를 출시했습니다. 2004년부터 농촌진흥청과 협력하여 개발된 이 모델은 직진과 회전 자율 주행, 로터리, 쟁기 작업이 가능해 많은 농산업 관계자들의 이목을 끌었습니다. LS엠트론은 2023년까지 트랙터에 장애물 감지 기능과 회피 기능을 추가하고 농촌 환경의 다양한 자율 작업 기능을 지원할 예정이라고 합니다.
이 밖에도 농림축산식품부에서는 향후 5년 내 농촌 무인 자율주행 트랙터 도입을 목표로 농기계 3개사(대동, 동양, 국제)와 함께 자율주행 트랙터에 관련된 연구과제를 진행 중입니다. 뿐만 아니라 선택적 농약 분무가 가능한 지능형 무인 방제기술을 개발 중입니다. 컴퓨터 비전 기술로 과수 형상을 인식해 나무가 있는 구역에만 농약을 뿌리는 분사 기능을 목표로 연구를 진행하고 있습니다.
베리파이드 마켓 리서치(Verified Market Research)에 따르면 최근 몇 년간 자율주행 트랙터 시장은 전세계적으로 연평균 23.04%의 빠른 성장률을 보이고 있으며 2018년 9억 4,500만 달러(약 1조 617억 원)의 시장규모에서 2026년까지 50억 1,000만 달러(약 5조 6,287억 원)까지 확장될 것으로 예상됩니다. 언급된 기업들은 수 십년이 넘는 오랜 노하우와 기술력을 기반으로 연구개발에 적극적인 투자를 감행해 자율주행기술 응용력을 높이고 시장 장악력을 극대화하고 있습니다. 이런 상황이 지속된다면, 외국기업의 자율주행 트랙터가 시장을 지배할 날도 머지 않아 보입니다. 이미 도래한 소프트웨어 중심 시대에 필요한 것은 베어 플래그 로보틱스와 같은 소프트웨어 기반의 기술 스타트업이 아닐까요?
Where? 미국 캘리포니아
When? 2017년
What? 자율주행 트랙터 개발
Who? 이고노 카피에로(Igino Cafiero), 오브리 도넬런(Aubrey Donnellan)
Why? 농촌 노동력 부족 문제 완화, 농부 유휴 시간 활용, 트랙터 사고 방지를 위해
How? 카메라, 라이다, 레이더 등 첨단기술을 종합한 센서와 소프트웨어 개발
References
글로벌 농기계 산업 - 美·英·日 기업이 234조원 시장 장악…韓은 뒷걸음, 이코노미 조선, 2018/08/20
농업용 로봇기업 '베어 플래그 로보틱스', 790만 달러 투자 유치 - 자율주행 트랙터 개발 및 보급 사업 추진, 로봇신문, 2021/01/25
베어 플래그 로보틱스, 350만 달러 투자 유치 - 농업용 자율주행 트랙터 개발에 투자 계획, 로봇신문, 2018/09/10
Advances in Agtech: Bear Flag Robotics’ Autonomous Tractors, Trueventures, 2018/08/31
Agritech startup Bear Flag Robotics raises $7.9m seed extension round, Startup-weekly, 2021/01/25
Autonomous Tractors Market, Markets and Markets, 2018/02
Autonomous Farm Equipment Market to exceed $180bn by 2024, Global Market Insights, 2018/02/15
Bear Flag Robotics Raises $3.5m Seed Round to Automate Common Tasks on the Farm, AFN, 2018/09/05
Bear Flag robotics raises $7.9M for autonomous tractors, The Robot Report, 2021/01/22
“Bear Flag Robotics” Wants to Solve the Farm Labor Problem, The Van Trump Report
Driverless tractors may soon help farmers till their lands, Mint, 2018/09/10
Global Autonomous Tractor Market Size By Component, By Power Output, By Crop Type, By Applications, By Geographic Scope And Forecast, Verified Market Research, 2020/08
How Bear Flag Robotics Is Cultivating the Future of Farming, OnLogic, 2021
This startup is building robotic tractors!, ABC13, 2020/12/05
Tractor Accidents, Farm Injury Resource Center
