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[디지털뉴딜] 스마트팜 구축, 국산 로봇이 도와드립니다.

생기원, 무인 운송·방제·리프팅 모두 가능한 ‘스마트팜 다기능 농작업 로봇’ 개발

전남 고흥 등 스마트팜 6곳 현장 실증 완료, ‘화인특장㈜’에 기술이전해 상용화 마쳐

□ 통계청에 따르면, 농촌 인구가 반세기만에 급속히 고령화되어 2019년 현재 절반가량(46.6%)이 65세 이상 고령자인 것으로 나타났다.

ㅇ 이처럼 심화되는 농촌고령화 현상 및 고질적인 청년인력 부족에 대한 대안으로, IT융합기술을 활용해 누구나 쉽게 농업에 뛰어들 수 있으며 생산성까지 극대화할 수 있는 ‘스마트팜’ 열풍이 세계적으로 뜨겁다.

ㅇ 정부는 올해 안으로 전남 고흥 등 4곳에 ‘스마트팜 혁신밸리’ 조성을 완료하고 기술개발 및 인프라 확산에 박차를 가한다는 방침이다.

□ 한국생산기술연구원(이하 생기원, 원장 이낙규)이 스마트팜 구축에 필요한 운송, 방제, 리프팅(Lifting) 기능을 하나의 무인 플랫폼에서 구현할 수 있는 ‘스마트팜 다기능 농작업 로봇’을 개발하고 상용화에 성공했다.

ㅇ 이 로봇은 정해진 선로를 따라 움직이는 하나의 자율주행 플랫폼 위에 원하는 용도의 작업대를 교체해가며 쉽게 사용할 수 있도록 ‘통합 시스템’으로 설계돼 있다.

ㅇ 운송 작업대는 집하장까지 무인이송이 가능해 농민들이 수레를 무겁게 끌고 다니는 수고를 덜어준다. 또한 방제 작업대는 농약의 자동분사를, 리프팅 작업대는 높은 곳의 열매 수확과 온실 시설관리를 도와준다.

ㅇ 세계 최초로 개발된 이 같은 통합 시스템 방식은 운송, 방제, 리프팅용을 각각 따로 판매하고 있는 네덜란드, 벨기에 등의 선도 회사 로봇에 비해 스마트팜을 보다 쉽고 저렴하게 구축, 대중화하는 데 매우 유리하다.

□ 생기원 스마트모빌리티소재부품연구그룹 임대영 박사 연구팀이 개발한 이 로봇의 핵심기술은 농장 바닥에 설치된 마그네틱 선로의 자력을 최대 20㎝ 높이에서 감지하고 이를 따라 움직일 수 있는 ‘자계유도방식’의 자율주행 플랫폼에 있다.

ㅇ 선도 회사 제품의 경우, 전선에서 발생되는 전자파를 감지해 작동하는 ‘전자계’ 방식이기 때문에 전선 매설작업 및 별도 전자기기가 필요하고 운용비가 높으며 전력공급이 끊어져선 안 된다는 단점이 있다.

ㅇ 반면 자기장 방식은 전원 공급 없이 자석 자체의 자력만을 활용하므로, 값싼 마그네틱 와이어로 선로만 깔면 돼 설치 및 회수가 쉽고 운용비도 저렴하다. 중간에 선로가 끊겨도 자력이 유지돼 유지보수 역시 간편하다.
아울러 유리 온실 이외에 일반 노지에서도 사용 가능한 것도 큰 장점이다.

□ 연구팀은 5년간의 연구개발 후 2019년 말부터 올해 초까지 전남 고흥, 강진 일대의 만감류 및 토마토, 파프리카 등을 재배하는 스마트팜 6곳에 로봇을 시범 배치하여 성능 검증을 진행했다.

ㅇ 특히 대상작물 중 레드향, 한라봉과 같은 만감류는 부가가치가 높고 재배면적도 해마다 늘어나고 있는 반면, 무게가 타 작물 대비 1.5배가량 무겁고 온실 환경도 고온다습해 작업자들의 기피로 일손이 늘 부족한 편이다.

ㅇ 개발된 로봇은 만감류 실증 농장에서 지정된 경로를 2.5cm 이상 이탈하지 않은 채 5시간 연속 주행을 마쳤고, 최대 200㎏ 가량의 수확물 운반과 36°(도) 이상의 가파른 경사로 등판도 안정적으로 구현해냈다.

ㅇ 또한 온도 50℃, 습도 80% 가량의 열악한 온실 환경 속에 장시간 방치돼도 정상 작동하여 우수한 내구성까지 입증해내, 로봇 1대가 2명의 노동력을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

□ 연구팀은 한걸음 더 나아가 2017년부터 공동연구에 참여한 특장차 전문기업 ‘㈜화인특장(대표 최종석)’에 2020년 11월 기술이전을 최종 완료해 상용화까지 이뤄냈다.

ㅇ ㈜화인특장에서는 현재 상품화 및 카탈로그 제작을 마치고 지난 5월부터 판매를 위한 마케팅에 돌입했다.

ㅇ 로봇의 판매단가는 약 1,000만원 내외로, 해외 제품과 비교하면 3분의 1 이상 저렴해 혁신적인 비용절감을 이뤄냈다는 평가다.

□ 임대영 박사는 “생기원 대표기술 Key-tech 성과 중 하나로, 과거에 비해 단가가 저렴해진 자계유도방식에 생기원의 자율주행 기술을 더해 얻은 성과”이며, “향후 지능형 로봇을 이용해 농작업의 85% 이상을 무인화할 수 있는 3세대 스마트팜 기술개발에 힘쓰겠다.”고 말했다.

ㅇ 한편, 이번 기술은 기관 고유사업으로 개발되어 과학기술정보통신부의 연구개발특구육성사업(기술이전사업화과제)을 통해 ㈜화인특장에 이전됐으며, 농림축산식품부(농림식품기술기획평가원)의 2019년 1세대스마트플랜트팜 산업화사업으로 실증을 완료했다. 관련 논문은 20편 발행되고 특허 15건이 출원 및 등록된 상태다.

ㅇ 또한 이번 성과가 발판이 되어, 생기원이 주관으로 14개 기관들과 함께 농림축산식품부의 스마트팜 다부처패키지 혁신기술개발사업에 응모, 48개 과제 중 최대 규모(총 82억 원) 과제에 선정되는 쾌거를 이루기도 했다.

[자료사진 4장 및 동영상 첨부]

참고		자료사진 및 설명

* 스마트팜 다기능 농작업 로봇을 개발한 생기원 임대영 박사
무인 자율주행 플랫폼 위에 리프팅용, 방제용, 운송용 작업대가 탑재되어 있다. (좌측부터 순서대로 리프팅용→리프팅용→방제용→운송용)

* 생기원 서남본부(광주)에 보관되어 있는 스마트팜 다기능 농작업 로봇들

* 수확한 농작물을 무인 운반하고 있는 스마트팜 다기능 농작업 로봇

* 무인 방제 작업 중인 스마트팜 다기능 농작업 로봇