일본의 토마토 가공식품 제조회사 가고메사가 ‘토마토의 달인’이라는 인공위성과 기상센서를 이용한 재배 기술에 도전하고 있다. 인공지능(AI)이 대규모 농장의 농작물 성장 환경을 파악한 후, 우수 농가의 데이터와 비교해 최적의 작업을 지시하는 시스템이다.

물과 비료를 효과적인 타이밍에 주는 자동화도 가능하게 하여, 일손 부족 및 수확량이 불안정한 농가의 해결책이 될 전망이다.

2022년 9월에 가고메사와 일본의 가전회사인 NEC사가 공동출자로 설립한 포르투갈에 본사를 둔 딕서스사가 인공위성이 촬영한 대규모 농가·가공회사 지상 이미지와 밭에 설치한 센서를 토대로 대기와 토양 환경의 정보를 AI가 해석해 제공하는 토마토에 특화된 영농지원 서비스 '크롭스코프'를 실시했다.

위성 이미지를 사용한 영농 지원은 지금까지 많이 있었지만, 그 대상은 밀이나 대두와 같은 곡물이 중심이었다. '크롭스코프'는 세계에서 가장 많이 생산되는 야채인 토마토에 특화된 것으로 거액의 설비비가 필요 없는 옥외 농장의 관리 재배를 목표로 한다.

■ 하늘과 지상에서 토마토 성장 환경을 감시

일반재단법인 리모트 센싱 기술센터의 인공위성을 사용해서 하늘에서 밭의 이미지를 하루 1회 촬영한 후, 정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index)를 파악한다.

*정규식생지수 : 녹색식물의 반사율이 가지는 특성을 활용해 식생의 활력도 등을 분석하는 지수

토마토는 잎은 자라는데 열매가 없는 ‘영양 성장’ 이라고 부르는 상태가 되기 쉬운 어려움이 있다. 수확기에 들어가야 하는 시기에 정규식생지수의 수치가 내려가지 않는 경우는 영양 성장이라고 할 수 있다. 기술에만 의존하면 농작물의 성장 환경을 잘못 판단할 가능성이 있어, 가고메사의 축척 데이터를 분석할 때 활용한다고 한다.

지상에서는 2종류의 센서를 활용한다. 기상센서는 온도·습도·풍향 데이터를 수집하여 반경 10km 범위의 날씨를 10일 후까지 예측하고, 토양센서는 10헥타르마다 1개 설치하여 밭의 수분량 등을 측정한다. 고저지대가 정비된 대농장은 토양의 성질이 균등하기 때문에 이 간격으로 충분하다고 한다.

AI는 1헥타르당 100톤 정도 수확이 되는 곳에서 평균보다 10~20%이상 수확량이 많은 우수한 농가의 행동 패턴을 학습하고 있어, 이러한 데이터를 바탕으로 농가에게 ‘지금 해야 할 작업’을 지시한다.

      <하늘과 지상에서 토마토 성장환경을 감시> 사진출처: 일본경제신문

예를 들어, 토마토의 품종과 토양의 성질에 따라 물과 비료를 주는 타이밍이다. 우수한 농가에서는 성장 초기에 물의 양을 줄여 뿌리를 늘리거나 수확기 직전에 일부러 양을 줄이기도 한다.

이는 2015년부터 개발한 시스템으로, 기상 환경과 토양의 질, 토마토 품종마다 기계로 데이터를 취득해 왔다. 이 기술로 포르투갈에서는 토마토의 수확량이 30%나 증가했으며, 비료의 사용량은 20%나 줄일 수 있었다.

■물과 비료의 자동화

이 시스템의 궁극적인 목표는 AI가 사람대신 농업을 하는 것이다. 22년 4월에는 소량의 물과 비료를 잦은 빈도로 자동 투입하는 실증 실험을 시작해, 15% 적은 물의 양으로 토마토 수확량을 20%까지 늘리는 것에 성공해, 24년을 목표로 하고 있던 실용화를 23년 4월로 앞당겼다.

가고메사에 의하면 전세계 가공용 토마토의 재배 면적은 약 50만 헥타르로, 그 중 3분의 1에 해당하는 18만 헥타르에 '크롭스코프'의 도입을 목표로 서비스를 확충해 1년 매상액 30억엔인 사업으로 키울 생각이라고 한다. 가고메사는 국내 농장에서 양파를 대상으로 한 크롭스코프의 기술 검증도 진행하고 있다.

가 판단해서 자동으로 물주는 서비스를 23년 4월부터 시작예정> 사진출처: 일본경제신문

■ 시사점

국제노동기구(ILO)에 따르면 2019년 세계 농업 취업인구는 약 8억8000만명으로 노동인구가 차지하는 비율은 27%로 10억명 이상이었던 2000년부터 크게 감소하고 있다. 세계 인구가 계속 증가되고 있는 반면 농업 인구는 감소하고 있다. 한국 또한 농업인구의 감소와 고령화, 온난화로 인한 기후변화가 심각해지고 있다. 이러한 농업인구의 부족과 기후 변화로 인해 농업 환경은 점점 어려워지고 있는 가운데 물과 비료와 같이 한정된 자원으로 어떻게 최대한의 효과를 거둘 수 있을지, 인류의 양식을 지키기 위한 첨단기술에 대한 기대는 앞으로 더 커질 것으로 전망된다.

<자료 및 사진출처>

· 가고메, 누구나 ‘토마토 달인’ 위성과 센서로 영농 지원, 일본경제신문, 2023.02.08.

문의처: 도쿄지사 김현규과장 (at@atcenter.or.jp)