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농업용 로봇 및 자동화 기술 분석과 국내외 동향 원문보기

전원과 자원 = Rural resource, v.59 no.3, 2017년, pp.17 - 27  

박성준 (전남대학교 지역.바이오시스템공학과) ,  주찬영 (전남대학교 지역.바이오시스템공학과) ,  손형일 (전남대학교 지역.바이오시스템공학과)

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문제 정의

  • 본 논문에서는 미래 농업을 위한 농업의 자동화 기술 및 농업용 로봇 기술을 분석하고 국내·외 연구개발 동향을 살펴보고자 한다[2,3].
  • 최근에 빅데이터 및 첨단기술을 사용하여 농장물을 재배하는 스마트 농장들이 서로 연결되어 농장들 간의 생육 환경 정보를 공유하고 분석 가공하는 개방형지식공유의사결정 시스템 및 인공지능형 최적생육환경제어 시스템인 커넥티드 팜이 등장하였다. 이 기술은 ICT 기술을 활용하여 국내외 농장을 네트워크로 연결해 수집한 환경 및 생육 데이터를 분석하고 공유하는 시스템이다. 커넥티드 팜을 통해 각 농장의 생육 정보와 에너지 소비량 등 일간, 주간, 월간, 작기별로 분석하면서 특정 작물의 최적화된 생육환경을 찾아낼 수 있다.
  • 농업용 로봇 swarm 기술은 세계적인 이슈로서 유럽에서는 그림 7에 나타낸 MARS(Mobile Agricultural Robot Swarms)라는 옥수수 파종시 여러 대의 소형 로봇을 투입해 작업하는 군집 로봇을 개발하는 대형 프로젝트를 진행하고 있다. 이 프로젝트에서는 logistic unit이라는 차량이 군집 로봇을 운반할 뿐 아니라 씨앗을 공급하고 배터리 충전 및 군집 로봇이 정확한 위치에 작업 하는 것을 돕는다. 이때 군집 로봇과 logistic unit은 클라우드를 통해 통신하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Swarm을 이루기 위한 세 가지 원리는 무엇인가? Swarm을 이루기 위해서는 세 가지 원리를 고려해야 한다. 첫번째, 로봇이 근접한 로봇을 인지하고 소통할 수 있어야 하고 두 번째, 각 로봇들은 다른 로봇이 특정한 로봇이라는 것을 알아서는 안 된다. 즉 일정 대형을 이룬 상태에서 로봇을 더하거나 빼도 단지 다른 로봇에 반응을 해서 대형을 유지해야 한다는 것을 의미한다. 마지막으로 세 번째, 로봇들의 대형을 수학적으로 표현해 주어야 한다. 현재 ZigBee 통신의 mesh 기능을 통해 농업용 항공로봇 및 육상로봇의 swarm이 이루어지고 있으며 농업용 로봇이 작아지는 대신 많은 수의 로봇을 사용하는 것이 가능해지고 있다.
농업 기술의 혁명이 필요한 이유는 무엇인가? 세계 인구는 2015년 현재 73억명에서 향후 2050년까지 100억명에 도달할 것으로 예측되고 있다[1]. 이에 따라 식량 소비량은 2배 이상 증가할 것으로 판단하고 있다. 그러나 농업 인구의 고령화에 따른 노동력 및 생산성 저하는 식량 부족 현상을 가속화 시킬 것이다. 이와 더불어 기후 변화 등으로 인해 농산물의 생육에 어려움이 발생하고 있고, 수확량은 지속적으로 둔화될 것으로 예측되고 있다. 그러므로 전 세계적인 식량 부족 문제를 해결하기 위한 농업 기술의 혁명이 필요한 상황이다.
농업의 자동화ㆍ로봇화로 인한 장점은 무엇인가? 정밀농업기계, 무인트랙터, 무인항공기와 같은 지능형 농기계와 농업용 스마트 로봇이 등장하고 이들의 자율화, 영상 처리, 군집제어에 관한 연구가 급속히 진행되면서 농업용 로봇의 실질적 상용화가 다가오고 있다. 농업의 자동화ㆍ로봇화는 작업 속도의 향상 및 효율성 증대로 인한 작업 시간의 단축과 고령화로 인한 노동력 부족 해결의 주력이 될 것이며 생육, 농기계, 온실 등의 정보를 실시간으로 획득하고 농작업을 정밀하게 자동화하여 작물의 품질과 생산량을 극대화 할 것이다.
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참고문헌 (24)

  1. UN, "세계인구전망," 2015. 

  2. 주찬영, 박선호, 박영주, 이도현, 김장호, 손형일, "미래 농업을 위한 바이오시스템공학," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, vol. 22, no. 3, 2016. 

  3. 농립수산식품기술기획평가원, "제4차 산헙혁명과 농업," R&D 이슈보고서, 2016.07. 

  4. 김관중, 허기웅 "스마트팜 기술동향 및 전망," 한국전자통신연구원 전자통신동향분석, 제 30 권, 제 5 호, 2015.10. 

  5. 조영주, 정부, 올 스마트팜 지원에 216억 투입, 아시아경제 보도자료, http://www.asiae.co.kr/news/view.htm?idxno2015060310485796509, 2015.06. 

  6. MEDIA SK, 스마트한 기술로 살 맛 나는 농촌을 만들다, NEWS SK라이브, http://www.cdnews.co.kr/blog/blogOpenView.html?idxno236030, 2014. 10. 

  7. 편집부, "첨단 ICT기술을 적용한 스마트 농업 확산 전략 방안에 대한 연구," 한국경영학회 통합학술 발표논문집, pp. 1896-1910, 2015.08. 

  8. O. Vermesan et. al., "Internet of Things Strategic Research Roadmap," The Cluster of European Research Projects, Global Technological and Societal Trends 1, pp. 9-52, 2011. 

  9. 이영완, 한국형 '스마트팜' 뜬다, 조선일보 보도자료, http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2016/01/13/2016011303518.html, 2016.01. 

  10. 김남훈, "IT기술과의 융합으로 재조명 받는 스마트 농업," 하나금융연구소 Weely Kana Financial Focus, 제6권, 제22호, 2016.06. 

  11. 구한승, 민재홍, 박주영, "스마트농업 동향분석," 한국전자통신연구원 전자통신동향분석, 제 30 권, 제 2 호, 2015.04. 

  12. Agronics, ICT 스마트팜팩토리 통합 운영 플랫폼, http://agronics.co.kr/wp/, 2014. 

  13. 손종구, "차세대 식물공장," KISTI MARKET REPORT, Vol. 3, Issue 12, 2013. 

  14. 박현섭, 김상철, "농업로봇 기술동향과 산업전망," KEIT PD Issue Report, vol. 15-2, pp. 35-49, 2015.02. 

  15. John Deere., "The Precision-Farming Guide for Agriculturists," Deere & Company, pp. 02.1-05.22, 2010. 

  16. Jeremy H. Brown, From Precision Farming to Autonomous Farming, http://robohub.org/from-precision-farming-to-autonomous-farming-how-commodity-technologies-enable-revolutionary-impact/, 2013.11. 

  17. Ag Leader Technology, Products & services, pp. 01-36, 2016. 

  18. TEDxPenn, Vijay Kumar: The future of flying robots, https://www.ted.com/talks/vijay_kumar_the_future_of_flying_robots, 2015.04. 

  19. H. Anil, K. S. Nikhil, V. Chaitra, B. S. Gurusharan, "Revolutionizing farming using swarm robotics," Proceedings of the IEEE International Conference on Intelligent Systems, Modelling and Simulation, pp. 141-147, 2015. 

  20. FENDI, Project MARS: Research in the field of agricultural robotics, https://www.fendt.com/int/11649.asp. 

  21. 이성규, 농업이 로봇.빅데이터와 만나면, http://www.bloter.net/archives/222676, 2015.03. 

  22. 김대중., "미래 농업을 말한다. 전라북도 농업용 로봇 미래," Issue & Tech, vol. 38, pp. 01-20, 2015.06. 

  23. 김들풀, 일본 농업위기 '드론.무인 트랙터.로봇.클라우드'로 돌파구 찾는다, http://www.itnews.or.kr/?p18684, 2016.06. 

  24. SPARC, Farming with robots, www.robohub.org/farming-with-robots/, 2016.05. 

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