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드론과 로봇, 센서를 활용하는 EU의 미래 농업 프로젝트

기사승인 2017.09.07  10:21:38

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- 잡초 제거를 위한 ‘SAGA’ 프로젝트 등 추진

   
 
드론과 로봇, 센서를 활용해 농업 혁신을 이루는 다양한 EU 프로젝트들이 가시적인 성과를 나타내고 있다.

‘phys.org’에 따르면 농업 애플리케이션을 위한 군집 로봇 프로젝트인 ‘SAGA(Swarm Robotics for Agricultural Applications)’를 비롯해 식품과 농업에서 IoT를 구현하기 위한 ‘IOF(Internet of Food & Farm) 2020’, 원예 작농 자동화를 위한 ‘트림봇 2020’ 등 EU가 자금을 지원해 추진하고 있는 프로젝트들이 실제 필드에서 일정한 성과를 보이고 있다.

SAGA 프로젝트를 진행 중인 이탈리아 국립연구위원회(Italian National Research Council) 인지과학기술연구소(Institute of Cognitive Sciences and Technologies) 비토 트리안니(Vito Trianni) 박사는 꿀벌의 행동을 관찰하고 꿀벌이 어떻게 문제를 해결하는지에 대한 지식을 습득해 이를 농업에 적용하고 있다. 꿀벌은 전체 그림은 보지 못하지만 집단의 힘으로 가장 좋은 둥지를 선택하는 알고리즘 상에서 움직이는데 착안했다.

잡초 제거를 위한 ‘SAGA’ 프로젝트

SAGA 프로젝트에서도 농작물의 잡초를 제거하기 위해 군집 드론의 힘을 빌린다. 집단의 힘으로 잡초를 찾으면 잔디깎는 로봇이 이를 수행하는 구조다. 트리안니는 "저렴한 로봇과 값싼 카메라를 사용하는 것이 장점이다. 오류가 발생할 수 있지만 군집 협업에 힘입어 cm단위로 정확한 지도를 생성할 수 있다"고 말한다. "군집 드론은 처음에는 개괄적인 조사를 위해 저해상도로 현장에 뿌려지지만 더 많은 초점이 필요한 분야를 결정해 땅에 점점 가깝게 작은 그룹으로 모일 수 있다"는 것이다.

이 모든 의사결정은 드론의 집단 지성을 통해 이뤄진다. 내년 봄 군집 드론이 사탕무 밭에 투입될 예정인 것으로 알려진다. 드론은 상호무선으로 연락하며 꿀벌에게서 배운 알고리즘을 사용해 협조하면서 잡초 지도를 작성하게 된다. 그동안 잡초를 방제하기 위해 전 농장에 제초제를 무차별적으로 살포했는데 이 경우 비용 증가, 환경 파괴, 농약 내성 등의 문제가 있다. 따라서 SAGA 프로젝트를 통해 유기 농장에서는 잡초의 표적 분무 또는 기계적 제거가 가능해진다.

드론은 1.5kg 중량으로 20~30분 정도 비행한다. 대형 필드의 경우 릴레이 팀으로 작동해 하나가 착륙하면 다른 드론으로 교체돼 작업을 이어간다. 이는 지상의 센서 정보와 위성 데이터를 결합한 다른 원격기술처럼 현장에 필요한 질소 또는 물의 양을 농부들에게 알려주기 때문에 대규모 농장에 적합한 기술이다.

특히 이들 드론은 서비스로 구입하거나 농장별로 구매할 수도 있지만 공동 구매로 함께 사용할 수도 있다. 티안니는 "매일 현장을 비행할 필요는 없기 때문에 다수의 농민들끼리 함께 공유할 수 있다"며 "협동 조합은 20-30대 가량 구입해 농장에 따라 군집의 크기를 조정해 배치하면 된다"고 말했다.

센서 이용해 질소와 물 절감하는 ‘IOF 2020’

프랑스 아르발리스 식물연구소(Arvalis-Institut du végétal) 과학자 ‘플로렌스 르프린스(Florence Leprince)’는 IOF 2020 프로젝트를 진행하고 있다. 70명의 파트너와 200명의 연구원들이 함께 추진 중인 이 프로젝트는 센서로부터 수집한 데이터를 통해 질소나 물을 과도하게 남용하지 않고 정밀하게 농사를 짓도록 지원하는 내용이다.

프랑스 파리에서 100km 떨어진 브완느빌(Boigneville)의 밀밭에 이 데이터들을 적용한 결과 상당한 효과가 있는 것으로 확인됐다. 작물 재배지에 너무 많은 질소를 첨가하면 비용도 비용이지만 환경에 부정적인 영향을 미친다. 잉여 질소는 토양에서 강과 호수로 침출돼 오염을 일으키기 때문이다.

인공위성 사진은 작물에 얼마나 많은 질소가 있는지를 보여주지만 토양에 잔존한 질소에 대해서는 역할이 없다. 이 때 농부들은 센서를 통해 손쉽게 세부 정보를 얻을 수 있다. 르프린스는 "센서 비용이 점점 낮아지고 있기 때문에 프로젝트가 끝나는 시점에는 농부들이나 협동조합에서 현장에 이를 배치할 수 있기를 바란다"고 말했다.

트림봇 2020 역시 EU 지원을 받는 프로젝트다. 이는 유럽의 미래 R&D 사업인 ‘호라이즌2020’의 세부 과제 중 하나이기도 하다. 장미 등 울타리와 넝굴이 있는 원예작품의 가지치기를 지원하는 트림봇 2020은 영국 에딘버러대학(Edinburgh University)의 컴퓨터 비전 과학자인 밥 피셔(Bob Fisher)가 진행하고 있다. 그는 "농부들은 정원 전체 그림을 보고 울타리 표시만 하면 로봇이 정원으로 들어가 깨끗하게 손질하고 돌아온다"며 "올 가을에 로봇 베이스와 팔이 함께 조립된 형태로 제공되며, 내년 봄에는 자율주행이 가능해질 전망"이라고 밝혔다.

조인혜 ihcho@irobotnews.com

<저작권자 © 로봇신문사 모바일 무단전재 및 재배포금지>
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