농촌진흥청(이승돈 청장)은 스마트팜 확산을 위해 다양한 스마트팜 요소 기술을 한데 묶어 기존 농가뿐만 아니라 청년·창업농이 손쉽게 활용할 수 있는 ‘딸기 단동형 스마트팜 생산성 향상 융합 모형(모델)’을 개발했다.

 

2021년 이후 원자재 가격 상승으로 스마트팜 구축 비용이 크게 늘었다. 온실 설치비는 대략 단동 온실이 3.3㎡(평) 당 31만 원, 연동은 46만 원 정도로 연동이 단동에 비해 약 48% 정도 더 비싸다.

 

그러나 딸기 생산량은 단동 온실 3.3㎡(평) 당 10kg, 연동 11kg으로 차이가 크지 않다. 따라서 영농 초기 청년‧창업농에게는 단동형 온실 여러 동을 운영하는 것이 수익성 측면에서 유리할 수 있다.

 

또한, 우리나라 전체 온실 면적(53,106ha) 중 단동형 온실이 85%를 차지하고 있고, 딸기 농가의 67% 이상은 0.5헥타르 미만의 중소 규모이다.

 

농촌진흥청은 이러한 현실을 반영해 청년‧창업농과 기존 농가가 활용할 수 있는 스마트팜 기술을 개발, 보급하기 위해 노력해 왔다.

 

이번에 개발한 ‘딸기 단동형 스마트팜 생산성 향상 융합 모형’은 농촌진흥청이 개발한 스마트팜 요소 기술에 산업체 기술을 일부 결합해 일괄적으로 적용할 수 있도록 설계한 실용형 모형이다.

 

농업인은 기존 시설을 최대한 활용해 설치비 부담을 줄일 수 있고, 필요한 스마트팜 요소 기술만을 선택해 적용하거나 묶음(패키지)으로 통합 적용할 수도 있다.

 

이 모형은 개별 요소 기술을 모아둔 것이 아니라 환경관리‧농작업 자동화‧에너지 최적화 기술 등 핵심 기술을 종합해 기술 간 상승효과(시너지)를 기대할 수 있다.

 

딸기 농가의 소득을 늘리려면 연중 고른 생산도 중요하지만, 특히 가격이 더 높은 겨울철 생산을 집중적으로 늘리는 전략이 효율적이다. 최근에는 겨울철 집중 생산을 원하는 농가들이 점점 늘고 있다.

 

겨울철 생산량을 높이려면 시설 내 적절한 환경관리를 통해 1·2 화방의 출뢰와 첫 수확 시기를 앞당기는 것이 필수다.

 

이를 위해 융합 모형에 포함된 고온기 딸기 냉방 육묘 기술과 딸기 부분 냉방 시스템은 생육 전반에 걸쳐 불리한 영향을 주는 여름철 고온 피해를 줄여주고, 인공지능 기반 환경관리 기술은 겨울철에도 온도, 이산화탄소(CO₂), 관수를 적절하게 관리할 수 있게 해준다.

 

융합 모형에 적용된 요소 기술은 총 9개로, 딸기 온실의 ‘생산성 향상을 위한 환경관리 지능화’, ‘노동력 절감을 위한 농작업 자동화’, ‘경영비 절감을 위한 에너지 최적화’ 실현을 목표로 한다.

 

 

▶생산성 향상을 위한 환경관리 지능화＝우수 농가(경력 10년, 생산량 상위 20% 이상)의 재배 데이터를 바탕으로 재배 환경을 자동으로 조절해 주거나 농업인 의사결정을 지원하는 기술들을 적용했다. 이를 통해 농사 경험이 부족한 청년‧창업농도 2~3년 정도면 우수 농가와 같은 재배기술을 구현할 수 있다.

 

여기에는 ①인공지능 기반 지능형 환경제어 시스템 ②인공지능 기반 작물 생육 자동 계측 시스템 ③육묘 냉방 시스템 ④스마트 벌통이 포함됐다.

 

▶노동력 절감을 위한 농작업 자동화＝인력으로는 시간이 오래 걸리는 방제, 예찰과 진단을 자동화 시스템으로 해결하는 방식이다. 농촌 인력 부족과 고령화에 대응하고 농작업 정밀도를 높여 준다.

 

이를 위해 ⑤상부 이동식 레일 무인 방제기 ⑥병충해 실시간 예찰‧진단 시스템이 적용됐다. 두 기술은 서로 분리된 것이 아니라 하나의 시스템으로 융합된 것이다.

 

무인 방제기 프레임에 카메라를 설치해 병해충을 인공지능으로 실시간 관찰·진단 후 필요하면 즉시 방제로 이어질 수 있다.

 

즉, 예찰→진단 →방제로 연결되는 자동화 체계를 갖춘 것이다. 이 덕분에 농업인은 노동력 부담을 줄이고, 더 손쉽고 정밀하게 작물을 관리할 수 있다.

 

▶경영비 절감을 위한 에너지 최적화＝농가 경영비 중 큰 비중을 차지하는 냉난방 비용을 줄이는 방안이다. 효율적으로 에너지를 이용하고 냉난방 비용 감소, 생육량 증대를 꾀할 수 있는 기술들을 묶었다. ⑦에어로겔 다겹보온커튼 ⑧딸기 부분 냉난방 시스템 ⑨온실 에너지 모니터링 시스템이 포함됐다.

 

▲온실 에너지 모니터링 시스템 운영 개념도

 

이와 같은 융합 모형을 적용하면 3.3㎡(평) 당 최대 22kg까지 딸기를 생산할 수 있고, 에너지 비용은 40%, 노동력은 15% 절감할 수 있다.

 

이 모형의 경제적 효과를 확인하기 위해 모형을 적용하지 않은 일반 온실, 6개 기술만 적용한 일반 옵션 온실, 9개 기술을 모두 적용한 풀옵션 온실을 대상으로 경제성을 분석했다.

 

6개 기술, 일반 옵션: ①인공지능 기반 지능형 환경제어 시스템, ②인공지능 기반 작물 생육 자동 계측 시스템, ⑤상부 이동식 레일 무인 방제기, ⑥병충해 실시간 예찰·진단 시스템, ⑧딸기 부분 냉난방 시스템, ⑨온실 에너지 모니터링 시스템

 

9개 기술, 풀옵션: 일반 옵션 + 추가 옵션(⑦에어로겔 다겹보온커튼, ③딸기 육묘 냉방 시스템, ④스마트 벌통)

 

그 결과, 일반 옵션 온실은 일반 온실보다 생산량은 50%, 연간 순이익은 약 2.5배 증가했으며, 풀옵션 온실은 생산량 83%, 연간 순이익은 3.5배 늘어난 것으로 분석됐다.

 

 

농촌진흥청은 시범 농가를 대상으로 융합 모형 효과를 검증한 후, 중·소규모 스마트팜을 운영하는 청년·창업농을 중심으로 융합 모형 보급을 확대할 계획이다.

 

또한, 관련 지원사업과 연계해 청년·창업농의 초기 정착을 돕고, 중·소규모 농가 누구나 손쉽게 융합 모형을 이용할 수 있도록 추진할 방침이다.

 

농촌진흥청은 연구개발 결과에 대한 산업체 기술이전을 활성화하기 위해 9월 24일 서울 성암아트홀에서 스마트팜 관련 산업체와 농촌진흥기관을 대상으로 ‘중·소규모 농가용 딸기 스마트팜 기술설명회’를 연다.

 

이 자리에서는 융합 모형 핵심 기술을 농가 눈높이에 맞춰 소개하고, 기술 상담과 기술이전 절차도 함께 진행할 예정이다.

 

농촌진흥청 조용빈 농업공학부장은 “이번에 개발한 모형은 딸기 온실의 생산성을 크게 높여 청년·창업농도 도시 근로자 수준으로 안정적이고 높은 소득을 기대할 수 있게 할 것이다.”라며, “향후 보급을 확대해 청년·창업농의 정착과 소득 증대를 돕고 지속 가능한 농업 실현에도 이바지하겠다.”라고 밝혔다.