보고서 정보
주관연구기관 |
국립농업과학원 National Institute of Agricultural Sciences |
연구책임자 |
이경도
|
참여연구자 |
홍석영
,
나상일
,
안호용
,
박찬원
,
소규호
,
남재작
,
심성철
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2020-12 |
과제시작연도 |
2020 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO202100006193 |
과제고유번호 |
1711123211 |
사업명 |
다부처공동기획연구지원(R&D) |
DB 구축일자 |
2021-07-10
|
초록
▼
Ⅰ. 배경 및 필요성
□ 농가인구 감소와 농촌 고령화로 노동력을 대체할 수단의 필요성 대두
⚪ 국내 농업 인구의 감소와 고령화로 공동화가 가속되고 있어, 노동력을 보완 및 대체할 수 있는 수단과 생력화 기술 개발이 시급함
- 농가 및 농가 인구는 저출산, 고령화에 따른 농업 포기, 전업 등으로 인해 지속적으로 감소하고 있음
* 농가인구(천명): (’00) 4,031명(8.6%) → (’10) 3,063(6.3%) → (’19) 2,245(4.3%)
* 65세 이상 농가 비율(%): (’10) 31.8 →
Ⅰ. 배경 및 필요성
□ 농가인구 감소와 농촌 고령화로 노동력을 대체할 수단의 필요성 대두
⚪ 국내 농업 인구의 감소와 고령화로 공동화가 가속되고 있어, 노동력을 보완 및 대체할 수 있는 수단과 생력화 기술 개발이 시급함
- 농가 및 농가 인구는 저출산, 고령화에 따른 농업 포기, 전업 등으로 인해 지속적으로 감소하고 있음
* 농가인구(천명): (’00) 4,031명(8.6%) → (’10) 3,063(6.3%) → (’19) 2,245(4.3%)
* 65세 이상 농가 비율(%): (’10) 31.8 → (’15) 38.4 → (’17) 42.5 → (’19) 46.6
□ 기후위기에 따른 농업생산의 변동 폭이 커져, 농산물 수급안정을 위한 신속하고 정확한 농업 관측정보에 대한 요구도 증가
⚪ 평년대비 기온상승, 강수량의 감소, 일조시간의 증가 등 기후조건 변화와 가뭄‧홍수 등으로 인한 기상재해가 증가하고 있어, 농작물 생산에 미치는 영향과 과학적인 피해 평가 기술개발이 필요함
- 이상기상으로 인한 농작물 생산 피해면적 및 재해보험 지출액이 증가하고 있음
* 2018년 농작물 재해보험금 지급액은 논작물 114.3억원, 밭작물 147.4억원
⚪ 정부는 배추·무·고추·양파·마늘 등을 5대 민감 품목으로 지정하여 수급관리를 하고 있지만 가격 폭등락이 계속되고 있어, 재배면적과 생육상황, 생산량 추정 등 현장에 대한 신속‧정확한 파악이 필요함
- 농산물 수급 불안정으로 지난 5년('14~'18)간 농산물 산지 폐기 비용으로 500억원 예산을 사용할 정도로 심각해지고 있음1)
□ 지속가능한 농업을 위한 농업자원과 환경 보전의 실천 노력 강조
⚪ 정부는 농업‧농촌의 공익기능 증진을 위해 비료 및 농약 절감 목표를 설정하고, 농업인에게 사용기준에 대한 준수의무를 부과하는 직접 지불제도를 운영(농업농촌공익직불법, 2020)
- 농업의 공익적 기능 증진을 위한 농업인의 활동 기준을 강화하고 범위를 확대하되, 현장 수용성을 감안하여 실천 목표 설정
* 농약사용량 절감 목표: ('18) 11.3㎏/㏊ → ('24) 9.6(15%) → ('30) 9.0(20%)
* 비료사용량 절감 목표: ('18) 268㎏/㏊ → ('24) 241(10%) → ('30) 198(26%)
⚪ 이러한 정책목표를 달성하기 위해서는 정밀농업 기술체계의 확립이 필요하며, 농업용 드론을 활용한 생육관측에 기반한 정밀 시비·살포 등의 기술이 필수적임
□ 정부는 성장동력 분야 중 조기 상용화가 가능한 분야로 드론을 주목
⚪ 국내 전체 논 면적의 약 25%에서 드론 방제기가 활용되고 있으며, 일본은 그 비율이 이미 약 40%에 달함((사) 한국농업무인헬기협회)
- 농가인구 감소와 고령화 정도를 고려할 때 농작업에서 드론의 활용은 더 빠르게 늘어날 전망
* 논 면적 864,865ha(‘17년 기준)의 25.6%인 221,689 ha에서 드론방제 시행
⚪ 2018년 기준 국내 드론 사용 사업체는 총 962개 업체로 그중 233개 업체(24.2%)가 농업 분야에 등록되어 있음
- 드론의 농작업 영역은 방제뿐만 아니라 관측 및 파종·시비까지 영역이 빠르게 확대되고 있으나 기술 수준은 아직 현장의 수요를 충족하지 못하고 있어 관련 기술개발이 시급히 진행될 필요가 있음
⚪ 국내 드론산업 증 기체제작 분야는 2019년 기준 2,198억원에서 2022년 4,158억원으로 군수시장 중심의 성장세가 전망되며, 운용 및 서비스 활용 분야는 2020년부터 급격히 늘어나 2022년에는 12,142억원의 시장으로 성장할 것으로 추정됨(연평균 성장률 68.3%)
□ 기술 융복합을 통한 고부가가치 新시장에 대한 사회적 욕구 증대
⚪ 해외는 정밀농업, 농업 드론 활용 등의 분야에서 창업이 활발하나, 국내는 기반기술 부족, 창업을 위한 초기수요의 미창출 등 장애요인이 있어 국가 주도 기반 마련을 통한 시장 활성화 필요
- 농경지 대상물의 국내 소형‧경량 초분광 영상장치 설계 및 제작 원천기술의 확보가 필요하며, 이와 동시에 정부의 스마트농업 추진 정책을 지원하기 위한 기술체계의 조기 현장 실용화가 요구되고 있음
⚪ 드론 관련 개별 기술의 중심의 연구개발단계를 지나 현장 실증연구 중심으로 개편하여 빠른 산업화에 적극 대처할 필요성 제기
- 농작물 수급예측을 위한 재배면적 및 작황예측, 기상재해에 따른 작물피해면적 산출 등 농업의 지속가능성 향상을 위한 기술에 농업용 드론을 활용한 기술체계 확립 필요
⚪ 해외에서는 농업용 드론을 활용한 정밀농업기술 구현을 넘어서 유통과 연계된 사업화 모델로까지 서비스 영역이 확대되고 있음
- 농기계와는 달리 데이터와 연계된 기술체계는 단순 해외기술 도입으로는 기술응용에 한계가 있고, 데이터 플랫폼에 의한 Lock-in 효과도 있어 시급히 대응방안 마련이 필요
⚪ 국내에서도 농약 살포 등 생력화 기술 중심에서 농업관측과 이와 연계한 사업화 모델까지 실증사업을 통해 관련 산업의 경쟁력을 확보할 필요가 있음
□ 농업용 드론 활용 정밀농업 사례
① 일본의 벼 유통연계 정밀농업 사례
⚪ 일본 OPTiM사는 밥맛에 영향을 주는 단백질 함유율의 균일화를 목표로 필요한 곳에만 추비를 살포하는 핀포인트 시비 실용화
- 스마트농업얼라이언스는 단백질 함량이 균일한 쌀을 전량 수매하여 “스마트 米"라는 브랜드로 판매
* 이시카와현와 지마시에서 드론을 활용하여 농약과 화학비료 사용량을 관행재배의 50% 이하로 감소
* 비료비용(1ha 당): 89,630엔 → 44,815엔(50% 시량량 감소시)
⚪ 벼의 재배부터 유통까지 全과정을 포괄하는 정밀농업을 추진하는 데 드론의 관측기술과 변량살포 기술을 적용
- 처리비용은 신용 판매를 하고 부가가치 증가분에서 비용을 상계하는 방법으로 농민들과 협업모델을 추진
⚪ 일본의 경우 드론 관측 서비스를 단순 제공하는 수준을 넘어서 유통과 연계한 사업화 모델로 접근함으로써 실용화 가능성을 높였음
② 프랑스의 와인 품질 향상 사례
⚪ Vineview사는 농업용 UAV를 활용하여 포도의 생산성과 품질을 높여 최고의 와인을 생산하는 데 활용
- NDVI와 EVI(Enhanced Vegetation Index)를 측정하여 포도의 생육상태와 병해충 발생 현황을 검출
- 포장 관측을 바탕으로 생육상황에 맞게 수확시기를 구획별로 조정하여 최고품질의 포도를 생산, 변량시비를 통한 비용감소 및 환경부하 경감, 관개 일정 조정을 통한 물 사용량 절약 등
⚪ 포도나무가 병에 감염될 경우 품질 저하로 최대 4만 달러/ha의 손실이 발생하는데, 드론을 활용하여 증상을 조기에 진단
- 드론을 활용할 경우 현장 전문가보다 질병 진단의 효율성과 신뢰성이 100배나 더 높아 진다고 추정
- 포도원의 등고선 지도를 통해 서리피해 위험지역, 저지대 침수지역를 구분
- 포도원의 고도별 관개 시스템의 최적화 등 농장관리계획 수립에 활용
Ⅱ. 사업의 내용
□ 사업목표
⚪ “농업용 드론과 빅데이터를 활용한 정밀농업 기술체계 구축으로 농업생산성 및 지속가능성 향상”을 비전으로 농업용 드론을 활용한 정밀농업 기술체계의 구축, 농작업에서 획기적인 생력화 달성, 드론 서비스 시장창출을 위한 비즈니스 중심의 빅데이터 플랫폼 구축하고자 함
- 드론 성능의 향상 및 영상 빅데이터 플랫폼 구축을 추진하기 위하여 3대 추진분야, 9대 중점기술 그리고 37개 핵심기술을 도출
□ 사업범위 : 무인기 및 빅데이터를 활용한 스마트 영농 솔루션 개발
① 드론 영상정보 기반 정밀농업 기술체계 확립
② 농업용 드론 비행제어 및 임무장비 제어 시스템 개발
③ 드론 영상취득 및 분석을 위한 데이터 플랫폼 구축
④ 리빙랩형 부처공동 작물연구포장 설치 및 상용화 서비스모델 실증
□ 공통 : 정밀농업 데이터와 연동되는 농업용 드론 데이터 플랫폼 구축
□ 연구기관 및 기업이 함께 사용할 수 있는 연구용 데이터 플랫폼으로 구축 후 민간기업으로 서비스 확대
- 공동 작물연구포장에서 획득한 영상, 센서, 생육데이터를 기존의 공간정보, 기상정보, 토양정보 등과 연동
□ 다부처 협업을 통한 농업용 드론 시장 조기 창출 및 고도화
⚪ 각 부처에서 강점이 있는 분야에 집중하여 연구의 효율성을 높이고, 부처간 통합 기술개발과 실용화 서비스 중심으로 협력체계를 구성
- (농업분야) 공동 R&D 관측포장 운영, 핵심 농업기술의 정의 및 실증
- (정책분야) 주요 농업분야 사업에 필요한 드론·빅데이터 데이터 수요 창출,시장확산을 위한 기업지원 방안 마련
- (산업분야) 농업용 드론 기술 서비스를 위한 표준화, 데이터 연동체계 등 기술시장 창출
□ 기존 연구와의 차별성
⚪ 기존 연구는 농업용 드론 기술개발에 필요한 분야별 요소기술 (영상관측,영농작업, 플랫폼 등) 개발에 집중하였다면, 신규 연구는 영상정보를 활용하여 작황의 변이 정보를 생산하고 이와 연계하여 농작업 드론을 정밀제어, 정밀농업 체계 구현에 중점을 둔 실증사업 중심
□ 사업의 수혜대상
⚪ 핵심고객은 연구결과를 반영하여 지역에서 드론 서비스를 제공하는 농업법인 또는 민간기업이며, 최종수혜자는 농업인, 드론서비스 기업, 재해보험 및 농산물 유통관련 공공기관, 농업정책결정자 등
Ⅲ. 사업 투자계획
□ 전체 사업기간 및 소요예산
⚪ 사업 기간 : 3개년 (‘22년~’24년)
⚪ 소요 예산 : 450억원
□ 과제관리 및 사업운영
⚪ 연구과제관리를 위해 3개 부처가 참여하는 운영위원회를 구성하고 이를 지원할 “농업드론 연구개발 사업단”을 설치하여 예산·과제 통합 관리 운영
□ 부처간 협력 추진 전략
⚪ 농업용 영상 데이터 플랫폼의 구조와 API 상세 정의를 통해 데이터의 정합성을 유지하고, 기술개발 요건 정의부터 기술의 통합성 강화까지 단계별 추진 전략을 수립
Ⅳ. 사업 결과 활용계획
⚪ 정밀농업 솔루션의 체계화 및 확산에 활용
- 드론 관측에 기반한 농작업 솔루션 실용화 등 정밀농업기술 고도화
- 스마트농업 데이터 플랫폼(SADP)과 연계되는 영상빅데이터 플랫폼 개발 및 정밀농업 서비스 산업생태계 조성
- 농촌공동화 대응 생력화 기술, 재해면적 산출 및 재배면적 추정,작물수급관리, 지역단위 양분관리 사업 등 농업 현안 사업에 기초분석 데이터 제공
⚪ 드론 및 정밀농업 솔루션 기술표준 설정에 활용
- 드론영상 관련 API 설정, 비행제어기 및 지상관제시스템 등 농업용 드론운영 기술체계 확립
⚪ 농업용 드론 비행체 시장 및 농업용 드론 서비스 시장의 성장을 통한 산업활성화 및 관련 수출산업 육성
- 정밀농업기술, 공간정보 및 농업 빅데이터 서비스, 드론기체 생산 등 관련 내수시장을 활성화하고 글로벌 시장진출을 위한 기반마련
Ⅴ. 기대성과 및 파급효과
□ 사업효과
⚪ 농업용 드론이 활용될 영역에 대한 정밀농업 핵심기술 개발 및 상용화 서비스 기반 구축
- 정밀농업을 고도화할 수 있는 드론 관측 서비스 상용화로 농경지 양분관리 고도화 및 농산업 기후위기 대응 기반 마련
- 농작업 생력화를 위한 종자파종 및 변량살포 등 농작업 응용분야 확대로 농촌인구 감소 대응과 지속가능한 농촌 기반 확보
- 농업용 드론 기술규격 표준 설정, 농업용 드론 데이터 플랫폼 구축,개별농가 연계 지역단위 사업화 모델 등 시장 창출
□ 기대효과
⚪ 본 사업의 최종수혜자는 농업인, 농업용 드론 생산 기업 및 서비스 기업, 재해보험 및 농산물 유통관련 기관 등에게 미치는 기대효과는 다음과 같음
⚪ 다부처 공동사업의 추진을 통해 최종적으로 농업용 드론 기체 및 서비스 시장의 활성화, 정밀농업 기술 실용화로 농업경쟁력 강화 등
(출처 : 요약본 3p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요 약 문 ... 3
- 목차 ... 23
- 그림목차 ... 25
- 표목차 ... 27
- 제1장 사업개요 ... 28
- 제1절 추진배경 및 필요성 ... 28
- 1.1. 농가인구의 급격한 감소 ... 28
- 1.2. 기후위기와 농작물 생산 변동성 ... 29
- 1.3. 친환경농업을 위한 정밀농업의 필요성 ... 31
- 제2절 농업용 드론 시장 및 기술 현황 ... 33
- 2.1. 국내외 드론 시장의 현황과 전망 ... 33
- 2.2. 국내외 드론의 농업적 활용 동향 ... 42
- 2.3. 국내 드론 관련 규제 동향 ... 48
- 제3절 국내외 대응 동향 ... 53
- 3.1. 드론 활용 대표적 해외사례 ... 53
- 3.2. 농업 데이터 플랫폼 구축 사례 (일본) ... 56
- 3.3. 참여부처별 드론 관련 기술 개발 현황 ... 62
- 3.4. 시사점 ... 77
- 제4절 특허 기술 동향 분석 ... 78
- 4.1. 특허 기술 분석 개요 ... 78
- 4.2. 특허 출원 동향 분석 ... 79
- 4.3. 주요 출원인 동향 분석 ... 85
- 4.4. 특허기술 심층분석 ... 88
- 제5절 다부처 공동 R&D 추진 타당성 ... 91
- 제6절 사업기획 추진 경과 ... 95
- 제2장 사업내용 ... 99
- 제1절 사업 목표 및 범위 ... 99
- 제2절 성과 목표 및 지표 ... 105
- 제3절 사업내용 ... 106
- 3.1. 핵심분야에 따른 사업수행내용 ... 106
- 3.2. 부처별 사업수행내용 ... 127
- 제3장 사업 추진방법 ... 129
- 제1절 사업 추진전략 ... 129
- 제2절 사업운영 및 부처간 협력체계 ... 134
- 제3절 사업기간 및 소요예산 ... 137
- 3.1. 소요예산 ... 137
- 3.2. 부처별 사업기간 및 소요예산 ... 138
- 제4장 성과 활용방안 및 기대효과 ... 141
- 제1절 성과 활용방안 ... 141
- 제2절 기대효과 ... 144
- 끝페이지 ... 147
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