4차 산업혁명의 핵심 기술인 빅데이터와 ICT를 활용한 미래 농업의 혁신과 스마트 농업 및 정밀농업으로의 발전 방향 doc_id PCY_201904090513245281_2

4차 산업혁명의 핵심 원천은 빅데이터 분석이다. 기업은 물론 공공기관은 정형 및 비정형의 방대한 데이터를 실시간으로 수집, 저장, 분석하고 사람들의 관심, 선호도 등을 파악하여 이용하고 있다. 단순하게 산출되는 데이터의 양을 단 순 비교하는 것이 아니라 통계학적으로 데이터를 분석하여 이를 활용하는 것이 빅데이터의 핵심이다. 최근 이러한 빅데이터가 수많은 소비자의 욕구를 파악하고 기업의 이윤 창출을 위한 활용의 목적으로 활용되면서 그 중요성이 더욱 커지고, 빅데이터 분석은 최근 4차 산업혁명의 핵심기술로 급부상하고 있다. “빅데이터 분석은 소셜 빅데이터, 실시간 사물지능통신(M2M：Machine to Machine) 센서 데이터, 기업 고객 관계 데이터 등 다양한 성격의 빅데이터를 효과적으로 분석하는 것”을 말한다. 빅데이터 시대에는 정형 데이터뿐 아니라 인터넷, SNS, 모바일 환경 등에서 생성되는 웹 문서, 이메일, 소셜 데이터 등 비정형 빅데이터를 효과적으로 분석하는 것이 무엇보다 중요해졌다. “2012년 2.8제타바이트에 이른 빅데이터는 2020년에는 40제타바이트로 급격히 증가할 것이며, 그중 20%는 정형 데이터, 나머지 80%는 비정형 데이터가 될 것으로 예상”하고 있다. 4차 산업혁명은 2016년 1월에 열린 세계경제포럼(다보스 포럼)에 소개되면서, 전 세계가 이에 대한 본격적인 관심을 끌게 되었다. 4차 산업혁명은 로봇 공학, 인공 지능, 나노 기술, 생명 공학, 사물인터넷, 3D 프린팅 및 자율주향 자동차를 포함한 여러 분야에서 새로운 기술 혁신을 통한 생산성 향상과 삶의 질을 제고시킬 것으로 예상된다. 우리나라의 농업은 농가소득의 정체, 농가 인구의 감소와 고령화, 식량자급률의 하락, 기후변화 심화 등으로 인해 작물생산이 계획대로 이루어지지 못함에 따라 생산량이 급변하고, 가격 역시 심하게 등락하고 있어 국민의 안정적 먹거리 제공에도 많은 어려움이 발생하고 있다. 최근 농업분야에 4차 산업혁명 기술을 접목하여 생산부터 소비까지 자동화하는 스마트 농업의 필요성이 대두되고 있으며, 이의 확대를 통해 농업을 한 단계 발전시킬 필요가 있다. 4차 산업혁명 기술이 미래농업 혁신에 각별한 기대를 하게 하는 이유는 4차 산업혁명 기술을 활용하면 농업 전반의 데이터화가 가능해질 것이라는 믿음 때문이다. 인간이 농업을 시작한 이래로 농작업은 육체적으로 매우 고된 노동인 동시에 정신적으로도 불확실성과의 끝없는 싸움이었다. 환경정보, 기상정보, 생육정보 등을 항상 파악해야 하고 제한된 정보 속에서 많은 의사결정을 해야만 했다. 그러나 미래에는 센서가 수집하는 정확하고 방대한 데이터에 기반하여 농업 대부분의 의사결정이 이루어지므로 효율성이 극대화될 가능성이 매우 크다. 과거 농업이 토지와 인간의 정신적, 육체적 노동에 의하여 결정되었다면, 미래농업은 시설과 장비에 의해 결정될 것이 분명하다. 그리고 이 과정에서 시설과 장비를 인간과 연결해 주는 것이 바로 데이터이고 센서이다. 데이터와 센서를 활용한 미래 농업은 환경정보, 투입재정보, 기상정보, 생육정보, 병해충방제, 수율정보 등 농업과 관련된 거의 모든 정보를 관리하여 최적화할 수 있을 것이다. 에너지와 수자원 등 농업에 필요한 각종 투입재의 관리에 대한 최적 대안도 제시하고, 소비자와 시장의 정보를 분석하여 생산자인 농민의 생산과정에 피드백하는 모델도 연구되고 있다. 정밀농업(Precision Agriculture)의 개념이 처음으로 도입된 것은 1930년경 미국의 일리노이 대학이다. 정밀농업의 기본개념은 미국 토양학자의 아이디어에서 나왔는데, 농경지를 작은 단위로 분할하여 특성을 정확히 파악할 수 있다면 비료와 농약 등 농자재 투입량을 획기적으로 감소시키고 생산수율을 높일 수 있다는 것이었다. 그러나 당시의 기술 수준으로는 정밀농업의 아이디어를 구현하기에는 턱없이 부족했다. 정밀농업은 아이디어가 나온 지 50년쯤 후에 항공 사진과 토양도를 이용해 비료를 농경지별로 다르게 살포하는 장비가 처음으로 농경지에서 활용되기 시작했고, 1995년 GPS가 일반화되면서 급진적으로 발전했다. 그리고 2000년 이후에는 센서가 일반화되면서 임계 규모 이상의 빅데이터가 구축되었고, 토양데이터, 기상데이터, 작물데이터를 농작업에 동시에 활용하게 되면서 비약적으로 발전하고 있다. 몬산토의 필드스크립트는 몬산토가 판매하는 옥수수, 면화, 대두, 캐놀라 등 상업 종자의 유전학적 특성을 농가별로 작물생산과 연관한 데이터를 개별 농가별로 분석해서 개별 농가 단위로 최적의 해결책을 제공하는 일종의 정보네트워크 서비스이다. 전통적으로 몬산토는 세계 최고 수준의 종자기술로 유전적 수확량을 극대화하는 방법으로 자사 종자의 가치를 높이는 바이오 기술 주도형 기업이었다. 그러나 바이오 기술만으로는 생산성 피크, GMO 논란 등 한계에 직면하였고, ICT 기술을 농업에 적극적으로 활용하여 자사의 바이오 기술과 ICT 기술의 융합 돌파구를 마련하여 처방농업 분야를 확대하고자 하였다. 이에 몬산토는 2013년 한화 약 1조 원을 들여 처방농업에 꼭 필요한 농업 기상정보를 전문적으로 서비스하는 스타트업 기업인 클라이밋 코퍼레이션 (Climate Corporation)을 인수하였다. 그리고 이를 바탕으로 ‘필드스크립트’라는 정보망을 개발하였는데 이로 인해 몬산토의 처방농업 서비스 이용자가 급증하였다. 화학기업이었던 듀퐁은 1999년 종자회사 파이오니어를 인수하여 듀퐁 파이오니어로 변환한 이래로 식량을 비롯한 농생명산업을 본격적으로 추진해왔다. 듀퐁 파이오니어는 2013년 기상데이터 분석 플랫폼 ‘Field360’ 공개하였고, 이후 웹 기반의 경작 관리 시스템인 ‘Field360 Select’, 모바일 앱 ‘Field360 Notes’ 등을 연이어 상용화하였다. ‘Field360 Select’는 수십 년간 축적된 토양, 기상, 강우량 정보를 경작지별 데이터와 실시간 농경 및 기상 정보와 연계하여 농작업 관리를 지원하는 시스템이고, ‘Field360 Notes’는 GPS 태그를 이용하여 언제 어디서나 자신의 농장 데이터에 접속해 농작업 관리를 지원하는 시스템이다. 이러한 시스템을 이용하면 경작자의 경험이나 직관에 의해 파종하고 재배, 수확하는 일반농업에 비해 축적된 데이터와 외부 환경 정보를 결합한 체계적인 관리가 가능하고 과학적인 영농으로 훨씬 효율적으로 농경지 관리가 가능하다. 그리고 농지에 나가지 않고도 인터넷을 통해 언제라도 원격지에서도 농경지 관리가 가능하다는 장점이 있으며, 무엇보다도 농가의 수익성을 향상할 수 있다. 우리 농식품 산업 분야의 4차 산업혁명 시대 대응은 스마트팜이 전부라 할 정도로 신영역이 개척되지 못하고 있다. AI와 살충제 달걀 사태에서 보듯이 가치 있는 농식품 빅데이터가 부재하고, 가공이나 유통, 소비 분야의 4차 산업혁명 기술의 창조가 부진하다. 기후변화에 따라 다가올 미래 food security에 대응할 국가 식품시스템에 대한 대응도 미흡하다. 무엇보다 시스템 기반의 인프라가 약하고 과학기술 기반의 농식품산업이 성장하지 못하고 있다. 4차 산업혁명 시대 스마트 유통관리기술은 4차 산업혁명 시대의 주축기술인 초연결 지능정보기술을 기반으로 하는 u-Commerce, 스마트센서, 스마트팩토리, 스마트팜, 3D 프린팅, 푸드케어, 스마트키친, 푸드서비스 역영의 개발, 그리고 시스템, 인프라 분야로 블록체인, 콜드체인, 국가 식품시스템 등 인프라 구축으로 시스템 기반 국가 식품안전시스템을 개발하여야 한다. 4차 산업혁명 시대는 생각보다 빠른 속도로 산업생태계를 변환시키고 미치는 범위가 광범위하다. 초연결 지능정보사회에 적응할 인지적 능력이 필요하다.