미래 농업을 책임질 스마트팜와 증강현실의 접목

농업이라고 하면 대부분 중장년, 고령층에게 노동력이 집중되어 있고 점점 쇠퇴하는 것 같아 보이지만 사실 농경 산업은 우리의 식량을 책임질 만큼 무엇보다 중요한 산업 중 하나라고 볼 수 있습니다.

 

물론 청년층이 농업에 관심이 덜 한 것은 사실이나, 최근 스마트 팜의 기술로 인해 직접 밭을 갈고 씨를 뿌리는 게 아닌 자동화 설비로 물을 주고 자율 주행 트랙터로 수확을 하며 증강현실 기술로 그 과정을 원격 관리하는 단계에 있습니다.

따라서, 우리 미래의 식량을 책임질 차세대 농경 시스템인 스마트 팜에 대하여 간략하게 알아보고 넘어갑시다. 기본 농업에서 스마트 팜으로 발전한 사례 입니다. 우선적으로 토지를 이용해 작물을 재배하거나 동물을 사육하는 산업을 농업이라고 합니다. 여러 산업 중에서 가장 오래된 역사를 자랑하는 산업으로 우리 인간이 정책 생활을 할 수 있도록 해 준 가장 기본이 되는 산업입니다.

 

근데 이런 농업에 종사하는 인구가 계속 줄어들고 있습니다. 현재 농업의 중장년층에서 고령층이고 청년층 대부분의 농업의 별 관심이 없습니다 저출산 고령화가 시작됨에 따라 먼 미래엔 농민이 없어질 것이라는 관측도 있습니다. 무엇보다 기본적인 농업이 아무리 중요하다고 해도 실제로 종사하는 인구가 줄어들고 있는 것이 현실입니다. 이와 관련해 해결책으로 스마트 팜이 주목받고 있습니다.

 

스마트 팜은 ICT를 농업에 접목해서 작물과 갖추게 생육환경을 자동 원격으로 적정하게 유지 관리할 수 있는 시스템을 갖춘 농장을 말합니다. 분야별로 예를 들어보면 스마트 온실 스마트 과수원 스마트 축사 등에 적용할 수 있습니다. 그중에서 스마트 온실을 대표적으로 알아보면 컴퓨터나 스마트폰 등을 이용해 온실에 상태를 지속 모니터링하고 창문 개폐나 영양분 공급 등을 자동 또는 원격으로 제어하여 최적의 성장환경을 요즘에 관리할 수 있습니다. 스마트 과수원이나 스마트 축사도 마찬가지로 컴퓨터나 스마트폰을 이용하여 모니터링하고 관리에 필요한 작업을 자동 또는 원격으로 제어하여 노동력과 에너지 등을 효율적으로 활용할 수 있습니다. 이처럼 스마트 팜의 사람이 놓치는 부분을 시스템이 잡아줌으로써 최적의 환경을 조성할 수 있습니다. 덕분에 생산정보화 품질을 높일 수 있으므로 노동 경쟁력도 높아집니다. 이런 이유로 미래 성장산업으로 평가받기도 합니다. 그리고 가장 중요한 점은 농민이 시간과 공간으로부터 비교적 자유로워지면서 삶의 질이 높아진다는 겁니다. 또한 이 과정에서 우수한 신규 인력이 농촌으로 유입될 가능성이 커지므로 줄고 있는 농업인구 문제 해결에 도움이 됩니다.

 

스마트 팜과 AR 기술, ICT 기술로 접목하다 스마트 파밍은 현대 정보통신기술(ICT)을 농업에 접목시킨 것으로, 식물 육종(plant breeding) 과 유전학(genetics)에 이어 제3의 녹색 혁명으로 일컬어지고 있습니다. 스마트 파밍은 정밀장비, 사물인터넷(IoT), 센서, 지오 포지셔닝(geo-positioning), 빅데이터, 무인 항공기, 로봇 등의 여러 가지 ICT 설루션 응용 분야들을 아우르고 있기도 합니다. IT 융합 과수 재배 관리 시스템은 과수 재배 시 생육, 기상, 병해충 정보 들을 스마트폰에서 손쉽게 확인할 수 있는 시스템입니다. 모니터링을 활용해 관수 제어가 가능하며, 센서 장비와 구동 장비, 영상 장비, 장보 관리 장비 등으로 구성됩니다.

이러한 환경 조정과 관련된 장비들을 시설별로 통 합 시켜 최적의 생육환경 정보 관리 시스템을 지원할 수 있게 합니다. 여기서 중점으로 다룰 것은 증강현실 기반의 농업용 시설하우스 환 경 정보 관리 시스템으로서 크게 환경 센서, 싱크 노드 그리고 사용자에게 환경 정보를 제공하는 증강현실 스마트폰 애플리케이션으로 구성된다는 것입니다. 환경 센서들은 시설하우스 내의 환경 정보를 센싱 하여 얻은 데이터를 Zigbee라는 무선 통신을 이용해 싱크 노드로 전송합니다. 인터넷과 연결된 싱크 노드를 통해 관리자가 시설하우스 외의 현장에서 스마트폰 애플리케이션을 이용하여 실내 환경 정보를 관리할 수 있게 해주는 시스템입니다. 사용자에게 시설하우스 환경 정보를 제공하기 위해서는 스마트폰에 내장된 GPS 위치정보를 바탕으로 주위의 시설 하우스와의 거리, 방향을 계산하고 이를 스마트폰 화면에 증강시켜 나타내도록 해야 합니다.

 

안드로이드 스마트폰의 경우 LocationManager 클래스를 활용하여 GPS 센서의 데이터를 읽어 들여 위도, 경도를 측정할 수 있으며, 카메라의 방향은 SensorManager 클래스를 통해 지자기 센서와 자이로스코프 센서의 값을 읽어 들여 계산합니다. 먼저 환경 센서들은 10초 간격으로 시설하우스 내의 온도와 습도를 측정한 후에 데이터를 Zigbee 무선통신을 이용해 싱크 노드로 전송합니다. 증강현실 서비스를 이용하는 사용자 스마트폰은 싱크 노드에게 환 경 센서 목록을 요청하고 싱크 노드는 환경센서 목록을 반환하게 됩니다. 스마트폰은 수신한 환경 센서 목록 중에서 거리, 방향을 고려하여 증강시켜 시각화할 환경 센서 데이터를 요청하고 싱크 노드는 요청받은 데이터를 서비스하는 것이죠. 이렇게 스마트폰은 수신 받은 환경 데이터를 증강시켜 사용자에게 시각화 서비스를 제공하는 것입니다.

 

증강현실 기반의 농업용 시설하우스 환경 정보 관리 시스템은 환경 데이터를 수집하는 환경 센서, 환경 데이터를 저장/관리하며 사용자에게 서비스하는 싱크 노드, 그리고 사용자에게 증강현실로 시각화하는 스마트폰 애플리케이션으로 구성됩니다. 국내 농업은 기존의 농업 기술에 사물인터넷 기술을 접목시켜 고부가가치 융합 산업으로 발전시키는 연구가 활발히 진행 중입니다. 접목되고 있는 기술 중 하나인 증강현실 기술은 각 분야의 산업과 어울려 활용되어 사용자에게 현실감 있는 정보를 제공함으로써 정보 전달 효과를 극대화할 수 있는 기술로 여겨지고 있습니다. 저는 여러 가지 센서들과 임베디드 시스템을 활용한 무선 센서 네트워크를 구축하여, 시설 하우스의 생장 환경을 수치 데 이터뿐만 아니라 영상이나 이미지와 같은 데이터도 편리하게 모니터링할 수 있음을 알려드렸습니다. 또한 주변에서 상용화되는 다양한 서비스 분야에 기존과는 다른 정보를 습득하는 방식으로 획기적인 변화를 가져오게 됩니다.

 

데이터를 이해하고 활용하기 어려웠던 기존과 달리 직관적이고 편리하게 센서 정보를 시각화하여 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 스마트 팜의 최대 가치는 농업 종사자들에게 편의를 제공하고 몰입감과 현실감을 더해 손쉽게 사용할 수 있을 것으로 기대된다는 것입니다. 향후, 증강현실 기반의 시설하우스 정보 관리 시스템에 환풍기, 개폐기, 난방기, 제습기, 관수 시스템을 제어하는 기능을 추가함으로써 직관적이고 편리한 인터페이스를 제공하는 복합 제어 및 관리 시스템으로 확장하는 것에 대한 연구가 필요할 것 같군요.