사과 노지 디지털농업 요소기술 현황과 발전 방안

국문 초록 (Abstract)

우리나라 농촌인구는 2016년 약 250만 명에서 2027년 180만 명 수준으로 연 평균 2.7% 감소할 것으로 전망하고 있다. 이와 더불어 65세 이상 농가인구 비율은 2015년 약 39%인 것이 2025년에는 47.7%로 예측하고 있으며, 이에 따라 사과산업에 종사하는 인구에서도 2016년 약 43천 명에서 2027년 31천여 명으로 65세 이상 농가인구 비율을 고려하면 약 15천여 명이 초고령화 농업인으로 예측할 수 있다. 이에 반하여 사과재배에 투하되는 노동시간은 10a 당 미국은 80시간 이하, 우리나라는 150.9시간으로 거의 배 가까이 노동시간이 많은 것이 사실이다. 즉 농촌인구의 감소, 고령화, 긴 작업시간을 극복하기 위한 방안으로 사과 재배(정지․ 전정, 결실관리, 토양관리, 수확관리 등)와 병해충 관리(진단, 방제 등) 과정에 4차 산업혁명 기반의 디지털 기술(데이터, 네트워크, 인공지능 등)의 활용이 필요하다고 본다. 사과 재배(생산) 전 주기적 과정을 기계화ㆍ자동화ㆍ정보화 설비를 활용하여 환경과 생육상태를 진단하고, 필요ㆍ충분 재배 과정(조건)을 기계화(무인)ㆍ자동화 하는 혁신적 ｢재배 + 관리｣시스템을 노지 사과 디지털농업으로 정의하고 기계화, 자동화, 정보화 분야의 몇가지 현황과 전망을 이야기하고자 한다. 사과 재배에 기계화는 이전부터 지속적으로 진행되어 고속분무기, 승용예초기, 운반기기 등이 있다. 추가로 필요한 부분은 밀식재배에 따른 전용기기(리프트, 수관하부 예초기 등)와 전정, 적화, 적엽, 수확 등 작업시간이 많이 소요되는 부분에 추가적인 기계화가 필요하다. 이와 더불어 이 세 가지 농작업 기기는 국내 개발 제품은 없고 자체동력 100마력 이상의 과원 전용 트랙터가 필요하며 작업에 필요한 전후방 PTO(Power Take-Off)와 충분한 유압 출력이 되어야 한다. 수분센서와 증발산량을 이용한 관수 자동화는 오래전부터 어느 정도 실용화 되었고, 방제는 식재된 사과나무 사이에 분무노즐을 고정시켜 방제하는 방법과 자율주행 고속분무기가 연구되어 현장에 시범을 보였다. 이외에도 나방류 예찰을 위한 IT Trap 등이 상용화되어 있으며, 서리와 일소방지를 위한 방상팬과 미세살수 등 시설이 상용화되었다. 정보화로는 과원현장정보시스템(fruit.nihhs.go.kr)이 일부 과원에 대해 대기환경정보를 수집하고 있으며, 국가농작물병해충관리시스템(ncpms.rda.go.kr)에서 농업기상정보와 연계하여 14종의 병해충에 대해 예측정보가 제공되고 있다. 이러한 기계화, 자동화를 적용하기 위해서는 무엇보다도 중요한 것은 수형의 구성과 적용에 따른 효과성을 판단하는 것이다. 기계 적화, 전정, 적엽 등은 기계의 작동 범위를 고려하여 수폭이 제한된 평면수관 형태의 수형이 적용되어야 하고, 현재 국내외에서도 개발이 진행중인 수확용 로봇이 숙기에 도달한 열매를 인식하고 수확용 로봇팔이 동작하는 공간 확보도 원활해진다. 또한 적합한 품종, 재식 시스템(재식거리, 수고, 지주 등) 재설정, 지상부와 지하부 환경정보를 다수 확보하여 제어정보를 생성하여 활용하거나 모델링을 통한 병해충 발생과 생육정보 예측에도 활용할 수 있도록 하는 추가 연구와 인체 동작을 보조할 웨어러블 장비에 관한 연구도 필요한 실정이다.