“로봇이 로봇을 돕다” 과수원 농업 로봇의 진화

<이승돈 국립농업과학원 원장>
여러분, 반갑습니다. 바쁘신 중에도 브리핑에 참석해 주셔서 감사드립니다.

오늘 브리핑에서는 과수원에서 사람을 대신하여 제초·운반·방제 작업을 하는 농업로봇의 개발 성과와 실용화 계획을 말씀드리려고 합니다.

최근 낮은 출산율로 인한 인구 감소는 사회경제적으로 큰 문제가 되고 있습니다. 특히, 농촌은 일찍 초고령화사회로 접어들면서 농업 인력이 부족하고 더 나아가 농촌 소멸이라는 잠재적인 위험에 직면해 있습니다.

농촌 인력의 부족으로 많은 농작업이 농기계로 대체되고 있으나 고령의 농업인이 불규칙한 노면이나 경사지에서 농기계를 조작하는 데는 어려움이 있습니다.

이와 함께 농약 살포에 따른 시간 소요, 농약에 의한 농업인의 위해성, 농자재 운반으로 인한 근골격계 질환 등 농업의 근로환경은 개선이 필요합니다.

이에 농촌진흥청은 사과, 배, 복숭아 과수원을 대상으로 농작업 환경을 스스로 인식하고 자율주행하면서 제초·운반·방제와 같은 농작업을 하는 로봇을 개발하였습니다. 그리고 이들 로봇을 실제 현장에서 활용할 수 있는 수준까지 개선하였습니다.

우선, 더욱 안전한 무인 농작업을 위해 안전성에 힘을 쏟았습니다.

제초로봇의 경우 레이저 센서를 고도화해 1.5m 이내의 과수, 작업자 등 장애물이 있으면 10cm 이내의 오차범위 안에서 정지한 후 장애물이 치워지면 다시 작동하도록 설계하였습니다. 또한, 로봇 하부에 접촉식 정지 장치를 부착해 로봇이 물체와 닿았을 때 로봇이 바로 정지할 수 있도록 하였습니다.

제초로봇과 운반로봇은 공압 스프링과 같은 완충 장치를 적용해 지면에서 받는 충격을 최소화하고 굴곡진 노면에서 유연하게 대응할 수 있도록 하였습니다.

현장에서 편리하게 사용할 수 있도록 세세한 부분에도 신경을 썼습니다.

산업체와 함께 방제로봇의 구동 방식을 엔진에서 전기로 바꿨습니다. 또한, 방제 중 농약이 떨어지면 보충하는 위치까지 로봇 스스로 이동하는 기능을 추가하였습니다.

운반로봇의 경우 평소에는 작업자를 따라다니며 수확물이나 농기계 이송 등 농작업을 수행하다가 작업자의 필요에 따라 현재 위치에서 집하장 등 지정한 위치로 로봇을 보낼 수 있도록 셔틀 기능을 탑재하였습니다. 수확 작업 중인 작업자가 셔틀 기능을 켜면 사전에 지정한 위치로 로봇이 움직여 수확물 이송의 업무를 수행한 후 다시 작업자가 있는 곳으로 돌아오게 됩니다.

로봇 간 협동으로 작업효율을 극대화하였습니다.

제초로봇은 물건을 싣고 이동할 수 있도록 상부에 공간을 확보하여 운반로봇의 역할을 겸할 수 있도록 그 활용성을 확장하였습니다.

운반로봇에도 새로운 기능을 추가할 것입니다. 방제로봇의 살포 농약이 곧 떨어진다는 알림이 오면 약액을 싣고 출발해 방제로봇이 지나가는 길목에서 약액을 보충해 주는 기술입니다. 이 기술을 추가하면 방제로봇이 약액을 보충해 주기 위해 이동하는 시간을 줄여 작업효율을 높일 수 있을 것입니다.

농업로봇의 상용화를 위한 농촌진흥청은 지난해부터 2027년까지 농업용 로봇 현장 실증 지원사업을 추진하고 있으며, 또한 내년부터 신기술 시범 보급사업을 추진해 농업로봇 기술을 보완·개선할 예정입니다.

농가 입장에서는 직접 로봇을 사용해볼 좋은 기회가 되리라 생각합니다. 연구자는 사용 중인 농가의 생생한 목소리를 듣고 이를 반영해 농업로봇의 완성도를 높일 수 있을 것입니다.

기술을 이전받은 산업체는 농업로봇을 현장에 적용해볼 수 있는 기회를 가질 수 있습니다. 현장의 농업인과 연구자, 산업체가 맞물려 완성도 높은 로봇을 더욱 빨리 현장에 보급할 수 있게 됩니다.

이와 함께 농업로봇이 다른 분야에서도 활용될 수 있도록 기관 간 협력도 추진합니다.

우선, 한국수자원공사와 업무협약을 맺고 공사에서 관리하는 정수장 주변의 넓은 녹지 관리에 제초로봇을 투입하기로 하였습니다.

앞서 말한 바와 같이 노동력이 부족한 상황에서 안정적으로 국민의 먹거리를 공급하기 위해 농업기술은 선택이 아니라 필수가 되었습니다. 농촌진흥청은 다양한 농작업 환경에서 사람 대신 제초·운반·방제 등 반복 작업을 대신할 농업로봇을 개발하고 현장에 빠르게 보급·확산하기 위해 최선을 다할 것을 약속드립니다.

감사합니다.


<사회자>
지금까지 국립농업과학원 이승돈 원장님께서 과수원 농업로봇에 관련해서 발표해 주셨습니다. 추가 자세한 답변은 스마트팜개발과 이시영 과장님께서도 같이 답변드리도록 하겠습니다.


[질문·답변]
※마이크 미사용으로 확인되지 않는 내용은 별표(***)로 표기하였으니 양해 바랍니다.

<질문> ***

<답변> 지금 제초로봇 같은 경우는 주행속도가 시간당 약 2km 정도로 가게 돼 있습니다. 그래서 저희들이 지금 생각하는 것은 경제성을 따졌었을 때 지금 로봇이 제초로봇 같은 경우는 현재 시제품 쪽으로 약 5,000만 원 정도쯤 되는데 이 정도면 2ha 정도의 과수원이 있었을 때는 충분히 경제적으로 가능하다, 지금 현재 우리가 제초를 하는 거는 1년에 약 10~12회 정도 한다고 지금 보고 있습니다.

그래서 그것을 2ha 정도 면적이라면 사람이 하는 거와 로봇이 하는 거하고 거의 일치하게 된다, 저희들이 그렇게 판단해서 이것의 경제성을 맞추고 있습니다.

더 세부적인 거는 우리 담당 과장 더 추가적으로 할 수 있나요?

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 조금 더 부연 설명을 드리면 제초로봇 같은 경우는 금방 말씀하셨듯이 12~15회 정도 1년에 작업을 하게 되고, 방제를, 방제로봇 같은 경우 방제도 사람이 1년에 12회 정도를 필수 방제를 하게 됩니다. 그래서 결국 중요한 것은 노동력을 줄일 수 있다는 것이 가장 큰 효과적인 내용이 되겠고요.

2ha 정도에 적용을 한다면 저희가 한 2.5년에서 3년 정도면 경제적인 효과를 볼 수 있지 않나, 그렇게 예상을 하고 있습니다. 현재 현장 실증 과제나 신기술 시범 사업을 통해서 그런 부분들을 좀 더 정확하게 밝혀내려고 노력하고 있습니다.

<답변> 현재까지 경제성으로 따졌을 때 한 5,000만 원이니까 좀 비싸긴 비쌉니다. 그렇지만 이게 보급되면서 양산이 시작되면 가격은 계속 낮출 수 있을 것으로 저희들이 보고 있고요.

그리고 지금 제초로봇과 운반로봇을 따로 만들었어도 되지만 지금 통합을 해서도 만들었습니다. 그렇게 했었을 때 운반로봇 같은 경우는 개당 약 2,500만 원인데 통합을 했을 때 5,000만 원짜리와 2,500만 원을 합쳤을 때 약 6,000만 원 정도의 지금 가격으로 형성돼 있는데 이것은 지속적으로 저희들이 가격을 낮춰 나갈 예정입니다.

<질문> 안녕하세요? 방제로봇을 전동화하셨는데 나머지 제초나 운반로봇 전동화 계획이 있으신지하고 또 양산화 시점은 언제쯤으로 예상하시는지 궁금합니다.

<답변> 저희들이 지금 이것을 어느 정도 저희들 현장 연시회 정도 수준으로 돼 있고요. 지금 내년부터 현장 실증사업을 저희들이 해나갈 겁니다. 그리고 연결이 되면서 보급사업까지 같이 해 나갈 겁니다. 그래서 지금 당장 농가 현장에는 저희들이 내년도 실증 시작하면서 지금 돼 있고요.

개수는 지금 몇 개 개수인가요?

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 내년도 시범 보급사업은 제초로봇이 7개소가, 7대가 계획이 돼 있고요. 그리고 운반로봇 같은 경우는 5개소에 15대 정도가 계획이 돼 있습니다. 그리고 전동화 부분을 말씀해 주셨는데요. 전동화는 사실 방제로봇의 경우에는 기존의 엔진 타입을 많이 사용을 해왔기 때문에 그것을 전동화하는 것이고, 제초로봇이나 운반로봇은 기본 처음 시작부터 전동화로 되어 있습니다.

<답변> 저희들이 추가로 말씀드리면 많은 농작업이 다양하잖아요. 그런데 저희들이 제초로봇하고 운반로봇, 방제로봇을 먼저 로봇을 만든 것은 뭐냐 하면 범용화입니다. 이 세 가지 작업은 모든 과수원에 다 사용을 하고 있거든요. 그런데 수확을 하는 기계를, 로봇을 만들게 되면 사과, 배, 복숭아가 다 조금씩 다릅니다. 그러면 또 다른 기계를 만들어야 되거든요. 그러면 거기에 들어가는 비용이나 그리고 농가에서 사용할 수 있는 농기계, 그러니까 로봇의 대수가 낮아지기 때문에 농기계 회사에서 주저하는 면이 조금 있습니다.

그래서 먼저 이것을 정착하기 위해서는 가장 많이 범용화할 수 있는 그런 세 개를 잡아보자. 그리고 가장 힘들어합니다. 농가 현장에서 제초하는 게 가장 힘들고요. 그다음에 농약 치는 게 가장 힘듭니다. 그걸 먼저 하겠다는 거고요.

그리고 요즘 들어서는 어르신들이 대부분입니다. 젊은 친구들은 20kg 정도 드는 데 큰 문제는 없지만 어르신들은 그러다가 허리가 나가거든요. 그래서 저희들이 운반로봇까지 해서 세 개를 지금 하나로, 그러니까 세 개의 로봇을 만드는 것을 우선적으로 지금 하고 있습니다.

<질문> 여기 보도자료 처음에 고령화로 농촌 인력이 너무 부족해지니까 앞으로 이렇게 농기계나 자율주행 로봇으로 투입돼야 된다고 하는데, 자율주행 로봇은 이거를 설치하고 유지하고 maintenance하고 하는 데 상당한 기술이 필요한데 70대, 80대 되는 사람들이 이런 걸 할 수가 있겠습니까? 젊은 인력들이 투입돼야 되는 건 아닌지요?

<답변> 당연한 말씀입니다. 지금 저희들도 로봇을 만들었었을 때 이것이 지금의 70대 계신 분들이 이용할 것... 쉽게 이용하기는 쉽지 않다. 저희들이 지금 그렇게 생각하고 있는데 젊은 노동력이 들어왔었을 때 젊은 노동력은 힘든 일을 하려고 하지 않습니다. 요즘 외국인노동자조차도 농업 현장에 갔을 때 힘든 일은 안 하고 주인이 합니다. 그래서 그런 것들을 조금 하기 위해서 젊은 농업인들이 농업에 진입할 수 있게 하는 거고요.

아까 말씀하신 것을 고령 농업인 쪽이면 저희들이 오히려 옆에서 주위에 있는, 같은 마을에 있는 사람이 도와줘야, 아마 현장에서 적용하는 데 가능하지 않을까, 저희들은 그렇게 판단하고 있습니다.

<질문> 실증 기간이 필요한 것 같은데요. 완성도를 높이기 위해서 추가적으로 개발할 기술이 있는지 궁금합니다.

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 그 부분은 제가 말씀드리겠습니다. 지금 로봇이라는 것이 사실 농업 분야에 거의 처음으로 사용이 되고 있는 상황이기 때문에 저희가 연구과제 중에서 현장의 일부 실증 과제들을 진행을 했고요.

그 실증도 조금 더 보완을 하기 위해서 실증 지원사업에 저희가 또 투입해서 각 현장에서 보완될 사항이나 이런 부분들을 다시 보완을 했고, 그거... 그 절차가 거의 마무리되어 가면서 지금 내년부터 시범적으로 보급하는 사업이 진행이 됩니다. 그래서 실증에 관해서는 저희가 몇 단계를 거쳤다고 말씀드릴 수 있습니다.

<질문> ***

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 지금 저희가 소개시켜 드린 부분은 우선은 주행형 로봇 형태를 실용화해서 현장에서 활용할 수 있을 정도의 수준까지를 보여드린 것이고요.

수확로봇 같은 경우는 사실은 굉장히 많은 기술들이 복합적으로 들어가야 됩니다. 일단 사람을 생각해서 눈으로 봐야 되고 과일이 달려 있는 위치를 팔이 찾아가야 되고 손이 또 과실을 어떻게 수확을 해야 될지, 이런 부분들을 종합적으로 지금 기술을 개발하고 투입을 해야 돼서 아마 최종 단계로 저희가 수확로봇을 할 수 있지 않나, 라고 생각을 하고 있습니다.

그렇지만 지금은 어느 정도 팔을, 로봇 팔을 이용해서 과실을 3차원적인 좌표로 찾아가는 형태의 연구들은 그 정도 수준은, 그 정도 단계는 지금 진행이 되고 있는 상황입니다.

<질문> ***

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 자율주행 트랙터 같은 경우는 주행 오차는 약 ±10cm 정도로 굉장히 정밀하게 되고 있습니다. 그래서 사람이 운전할 때하고 비교를 한다면 두둑이나 고랑이 한 2~3개 정도가 더 만들어지는, 정확하게, 정밀하게 이 작업을 할 수 있기 때문에 그런 정도의 정확도를 저희가 확보를 하고 있습니다. 그래서 일본에서 보신 것과 같은 그런 수준의 정밀도를 지금 발견할 수 있습니다.

<답변> 저희들이 마늘 같은 거를 했었을 때 마늘 보통 표준화가 1.2m로 만들었거든요. 1.2m에 한 줄을 더 만들어낼 수 있습니다. 사람이 하는 것보단 자율주행으로 했었을 때 해 보니까 한 줄을 더 만들어냈었습니다. 그래서 오히려 이렇게 자율주행으로 했었을 때 생산량을 더 높일 수 있었던 거고요.

그리고 아까 수확기 말씀하셨는데 수확기는 아직 노지작물에 대해서보다는 저희들이 시설작물에 더 먼저 지금 투입하고 있습니다. 그거는 보통 토마토에 대해서, 토마토가 1년 내내 수확을 하잖아요. 그러면 그 숙기에 따라서 따야 되는데 그 숙기를 인식하고 그리고 이동해서 그거를 따야 되고 그런 것까지 다 해서 먼저, 노지는 지금 굴곡이 있어서 로봇이 이동하기가 좀 불편합니다.

그래서 그것이 잘돼 있는 먼저, 스마트팜 시설하우스 먼저 작업을 하고 있고, 만약 규격이 된다면 노지로 넘어가는 거는 조금 더 쉽지 않을까, 그렇게 판단하고 있습니다.

<질문> ***

<답변> 지금 조직이 5월 14일 자로 됐고요. 그리고 겉에 있는 건물만 지금 돼 있습니다. 그러니까 올해 하반기에 그에 필요한 장비를 구축할 거고요. 그리고 인공위성이 내년도에 쏘아집니다. 그러면 내년도에 쏘아져서 그 데이터가 왔었을 때 그 데이터를 그대로 활용 못 하거든요. 그거를 우리가 활용할 수 있게 모델링하고 하는 그 단계, 그 기술이 개발돼야 되는데 그 기술을 개발하고 있는 단계고, 그래서 내년도에 그 기술을 가지고 시범을 하고 2026년에 대국민 서비스를 할 걸로 지금 계획돼 있습니다. 감사합니다.

<질문> 이번에 만든 기계는 어디서 만든 겁니까? 기존 농기계 업체에서 만든 겁니까?

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 네, 기존 대동이나 LS 같은 회사에서도 일부 시도는 하고 있지만 저희가 회사 이름이... 쓰리축, 한국쓰리축이라는 회사하고 동부산업, 이런 쪽에서 지금 또 하다, 그런 산업체들과 같이 해서 지금 상용화를 진행하고 있습니다.

<질문> 이거는 지금 이게 나온 로봇이 거기서 만든 겁니까?

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 예, 그 세 군데에서 만들고 있습니다.

<질문> 그러면 거기다가 산업...

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 기술 이전.

<질문> 그 기술을 이전해서 거기서 생산하게 됩니까?

<답변> (이시영 국립농업과학원 스마트팜개발과장) 예, 저희가 핵심 기술을 특허를 가지고 있고 그것을 기술 이전을 해서 그 산업체에서 생산하고 있습니다.

<답변> 그래서 저희 국립농업과학원에서 기계를 직접 만들어낼 수는 없습니다. 그거는 민간의 영역이지 저희들은 기본 기술하고 그다음 표준화, 이쪽의 국가 기관에서 직접 수행하고 나머지는 저희들이 공동연구사업이나 출연금을 확보해서 민간 기업에서 직접 기계를 만들 수 있게 그렇게 운영하고 있습니다.

<답변> (사회자) 추가 질문이 없으시면 오늘 브리핑은 이것으로 마치도록 하겠습니다. 좋은 질문해 주신 기자 여러분께 진심으로 감사드리며, 추가 질의·답변 시간은 오찬 장소에서 또 이어서 가지도록 하겠습니다.

감사합니다.

<답변> 감사합니다.

<끝>