국내 스마트팜의 새로운 페러다임, 근권부 정밀 측정 장치로 스마트팜 시장을 선도하는 이레아이에스

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입력 2020-08-14 15:14  

국내 스마트팜의 새로운 페러다임, 근권부 정밀 측정 장치로 스마트팜 시장을 선도하는 이레아이에스


최근 우리나라의 농축산 분야에서도 스마트팜 열풍이 불고 있다. 하지만 우리나라의 스마트팜은 정작 농민들에게는 실질적인 도움이 되지 못한다는 평가를 받고 있다. 세계 IT를 선도하는 대한민국이 스마트팜 부분에서는 고전을 면치 못하는 이유는 농법에 필요한 정확하고 과학적으로 분석된 기초 데이터의 부재에 있다. 정작 농법에 필요한 환경 지표에 관한 각종 데이터가 없다보니 생장환경개선을 통한 생산성/효율성/편리성을 높일 수 없는 것이다.

이런 가운데 최근 ㈜이레아이에스(대표 임창목)가 스마트팜의 주체가 되는 농가의 입장에서 IT 기술을 접목하여 보다 실용적이고 실질적인 솔루션을 선보여 많은 화제를 모으고 있다.

우리가 재배하는 식물은 크게 지상부(줄기부)와 근권부(뿌리)로 나누어진다. 지상부와 근권부는 굉장히 독립적이면서도 연광성이 매우 깊다. 작물과 토양에 대한 이해가 깊어질수록 어려우면서도 중요한 부분이 바로 근권부이다. 식물의 성장에 필요한 영양원을 충분히 흡수해야 하는 근권부는 식물의 생장에 가장 중요하다. 하지만 농작물의 종류에 따라서 농법, 토양 등의 재배환경이 모두 다르기 때문에, `특정 작물의 생리적인 건전성과 근권부 환경의 역학적인 관계`를 입증할 수 있는 데이터를 확보하기는 매우 어렵다.

농업 선진국에서는 이러한 근권부의 중요성을 오래전부터 주목하고, 근권부와 관련된 각종 생리측정장치를 개발하고 각종 데이터를 축적해왔다. 축적된 데이터는 최적의 재배 환경을 위한 시스템으로 응용되고 개발되어 스마트팜에 적용되었다. 이것이 진정한 스마트팜의 시작이고 핵심이다.

이에 반해 우리나라의 스마트팜 현실은 아직 초보적인 단계에 머물러 있다. 농가에서 정작 필요한 소프트웨어적인 시스템보다는 편의성에만 치중한 하드웨어적인 측면에만 집중되어 있다. 하지만 최근 스마트팜 전문기업 ㈜이레아이에스에서 이를 해결할 수 있는 솔루션을 제시했다. 최근 우수한 근권부배지함수율 측정장치를 국산화에 성공하며, 많은 농가들과 관계자들의 주목을 받고 있다.

국내에서 농작물의 생장환경을 측정하는 장치들은 모두 해외에서 가져다 쓰고 있다. 국내 장비의 경우 온도 및 습도를 재는 기본적인 장치조차도 심각한 오작동을 일으켰기 때문이다. 임창목 대표는 2010년 `㈜이레아이에스`를 설립하고, 국산화를 위한 연구개발을 시작했다.

공기순환을 이용한 오작동 없는 온도 측정, 근권부의 각종 데이터 측정 장치 등 다양한 장비를 개발했다. 그 중에서도 가장 주목한 부분이 바로 근권부 관련 측정 장치였다. 이곳은 알엔팜, 파밍온, 파밍온2 등 다양한 장비를 개발해내며, 국내 최고의 근권부 전문기업으로 발돋움했다.

근권부에 있어서 가장 중요한 것이 바로 토양의 상태다. 근권부 토양의 상태는 뿌리의 생장활동에 있어서 가장 큰 영향을 미친다. 작물을 병충해에 강하게 키우고, 수확물의 상품성과 수확량을 높이기 위해서는 뿌리 주변 토양의 함수율(수분이 들어 있는 비율)을 적정하게 유지하는 등 뿌리 관리가 중요하다. 일반적으로는 무게를 통해 함수율을 계산한다.

대표적인 제품으로 알앤팜(RMFarm)이 있다. 주로 파프리카 농사에 사용되는 배지위에 제품을 올려놓으면 직접 개발한 배지함수율을 통해 근권부의 토양 무게와 급액량 및 배약량, 온도와 습도, EC(전기전도도), PH(산도), 배지온도와 무게 등 8가지의 상태를 정밀하게 측정한다. 실시간으로 일분단위까지 무게를 측정하고 비료와 양액의 급여량을 측정한다. 측정하면서 양액의 비료양을 조절할 수 있다. 이와 함께 날씨, 온도, 습도 등의 외부적 생장환경을 오차/오류를 최소화하여 측정한다. 기존 국산 제품의 온도측정 장치가 직사광선을 받으며 일으키던 오작동은 공기 순환형 팬을 적용하여 완벽하게 해결했다.

이처럼 근권부와 외부 생장환경의 다양한 데이터를 정확하게 측정할 수 있다는 것이 알앤팜의 핵심 기술이다. 측정된 데이터는 급액/배액의 양액측정 등 스마트팜 제어를 위한 자료로 응용되어 제어프로그램으로 개발된다. 알앤팜은 현재 파프리카와 토마토 등 배지기반 시설재배 작물에 특화되어 있다.

또 다른 제품인 파밍온은 IoT기반의 생장환경을 측정하는 원격 모니터링 시스템이다. 온도와 습도, CO2, 배지온도를 측정하여 국내 M2M IoT 3G모뎀을 통해서 당사가 보유한 클라우드 서버로 데이터를 무선 전송한다. 농장에 설치한 후 사용자가 프로그램을 모바일에 다운받아서 사용할 수 있으며, 모든 측정 수치는 실시간으로 확인할 수 있다. 또한 온도와 습도 등 수치의 허용 범위를 지정해놓고, 만약 이 범위를 벗어나게 되면 모바일로 푸쉬 알람이 오기 때문에 급박한 상황이 생겨도 빠르게 대처할 수 있다.

농장에서 측정된 모든 데이터는 본사의 클라우드서버에 저장되고, 본사에서는 받은 데이터와 생장의 건전성과의 역학적 관계를 연구하고, 이를 응용하여 생장환경 개선을 위한 다양한 제어프로그램으로 개발한다. 예를 들어 주야간의 온도편차 데이터와 농장의 생장 결과를 분석하여 최적의 온도편차를 찾아내고, 온도 관리 프로그램으로 응용하는 것이다. 이와 함께 농가에서는 일일/주간/월간 데이터 수치를 보기 쉬운 그래프로 제공받아 직접 농사에 활용할 수 있다. 임창목 대표는 "단순한 데이터의 측정도 중요하지만 이를 응용하여 더욱 과학적이고 체계적인 생장환경 프로그램으로 만들 수 있다는 것이 핵심이다. 그리고 스마트팜에 적용하여 생산성과 효율성, 편의성을 극대화시킬 수 있다. 축적되는 데이터가 많아질수록 더욱 정확한 제어프로그램을 만들 수 있다." 고 언급했다. 현재 알앤팜과 파밍온을 사용하는 전국의 500여개의 농가에서 측정된 데이터는 모두 본사의 클라우드 서버에 축적되고 있다. 파밍온은 파프리카와 토마토를 비롯한 오이 딸기 등 모든 시설재배 작물에 적용이 가능하다.

국내 농장의 대부분을 차지하고 있는 소형 농장을 위한 파밍온2 제품도 개발했다. 파밍온2에는 작물의 외부적 생장환경과 근권부 상태를 한눈에 파악할 수 있는 스마트 재배환경 시스템을 구축했다. 특히 대부분이 소형농장이면서도 단일작물로 가장 많이 재배되고 있는 딸기 농장에 편의성을 맞추었다. 파밍온2는 간단한 탐침봉을 땅에 꽂아 근권부의 데이터를 측정한다. 근권부의 무게를 재는 방식이 아닌 센서를 통한 측정 방식을 채택했다. 근권부의 배액 pH, 배지EC, 온도, 습도를 측정할 수 있으며, 생장환경부의 온도와 습도, CO2, 광량도 측정할 수 있다.

기존의 파밍온 제품과 마찬가지로 주야간 온도와 평균 편차, 일일/주간/월간 구간을 확인할 수 있다. 센서의 측정 오차 범위도 최대한으로 줄였다. 생장환경부의 온도센서의 경우 정확도가 0.4도 이내이며, 토양(배지)의 온도 오차범위는 0.5도 이내다. 또한 시설재배 작물은 물론 토경재배 농장에도 적용하기 위해 파밍온2에는 새로운 기술이 적용되었다. 다양한 농작물에 사용되는 모든 다른 토양의 밀집도에 따른 결과치의 불균형을 해결하기 위해서다. 해당 토양의 성분을 계산해서 센서에 프로그래밍 했다. 임 대표는 "각종 토성에 맞는 센서 소프트웨어를 개발했다. 토성에 맞는 스프트웨어를 센서에 입력하면 그 농장의 토양에 맞춘 결과치를 도출하게 되는 것이다. 더욱 많은 데이터가 축적될수록 토성별로 더욱 정확하고 디테일한 측정이 가능할 것이다. 차후 토경농가는 물론 노지와 조경수 관리까지 가능하도록 개발을 진행하고 있다." 고 언급했다.

기존의 국내 스마트팜이 IT기술을 이용한 창문개폐, CCTV등과 같은 하드웨어적인 부분에 중점을 두었다면, ㈜이레아이에스는 축적된 모든 데이터를 응용해서 다양한 제어프로그램으로 만드는 소프트웨어 측면에 중점을 두고 있다. 축적된 데이터를 분석하여 알고리즘을 만들어 생장환경의 개선, 편의성의 개선 등을 위한 응용프로그램으로 만들어내는 것이다. KT에서도 ㈜이레아이에스에서 측정하고 축적한 데이터를 받아서 스마트팜에 활용하기 위한 다양한 방안을 연구 중이다. 임 대표는 "지금까지의 스마트팜은 하드웨어적인 측면이 강했다. 우리가 만든 데이터의 표준화를 스마트팜에서 환경제어시스템에 적용하여 효율성과 편의성을 극대화 시킬 수 있다." 고 언급했다. 쉽게 말해서 단순한 시설의 풀자동화가(Full automation) 아닌 스마트팜의 제어포인트를 확실하게 서포트 하는 것이다.

㈜이레아이에스는 얼마 전 그동안 축적된 데이터를 분석하여 `스마트 관수제어 통합 프로그램` 을 개발 완료했다. 중량제어 기반의 양액 관리 알고리즘을 탑재하여 함수율을 설정하고, 관수시간 설정, 구역별 관수 설정, 광량 제어, 일출별 관수 제어, 배지의 무게 변화에 의한 관수 기능 등을 통해서 최적의 생장환경을 제어할 수 있다. 이밖에도 구역별 EC, pH 설정, EC 및 pH의 범위 설정 등을 할 수 있다.

현재 개발 중인 올인원(All-in-one)솔루션은 스마트 관수를 위한 모든 기능을 담았다. 측정된 데이터가 모두 자동으로 분석되어 최적의 환경제어 알고리즘을 찾고, 모바일로 원격 명령을 내려주기만 하면 자동으로 양액기에서 프로그램이 실행된다.

이전까지는 주로 농민의 입장보다는 개발자인 IT기업의 눈에 맞추어 스마트팜 기술이 개발되었다. 임 대표는 "IT 기술은 지원의 임무에 충실하고, 농민들이 실질적으로 필요로 하는 기능을 담아야 한다. IT의 임무를 정확하게 말하자면 측정과 제어다. 우리는 측정에 포커스를 맞추는 것이다. 세부적으로는 근권부 측정이다. 실질적으로 필요한 기능을 담기위해서 정확한 데이터가 필요로 하고, 정확한 데이터를 측정하는 것이 우리의 임무다. 이것이 단순하게 CCTV를 설치하고, 창문을 개폐하는 것보다 훨씬 어렵다." 고 개발 이유를 언급했다.

임창목 대표는 IT엔지니어 출신이다. 임 대표가 ㈜이레아이에스의 정확한 사업방향을 잡게 된 계기는 네덜란드의 선진화된 스마트팜 기업 방문이 계기가 되었다. 임 대표는 "네덜란드를 방문할 당시 스마트팜에 대한 지식이 전혀 없었지만, IT기술만 가지고는 쉽게 할 수 없는 거대 종합산업이라는 것에 매력을 느끼고 본격적으로 스마트팜 시장에 뛰어들게 되었다."고 전했다.

㈜이레아이에스는 현재 스마트팜 관련된 6개의 기술특허를 가지고 있으며, 스마트팜 발전에 기여한 여러 성과를 인정받아 작년 11월 과학기술대전에서 농업부문으로는 유일하게 대상인 `농림축산식품부 장관상`을 수상하기도 했다.

임 대표는 국내 스마트팜 시장이 앞으로 나아가야 할 방향도 함께 언급했다. "스마트팜은 단순한 자동화가 아닌 농가를 지원하는 실용적인 방향으로 발전해나가야 한다. 대형온실 위주의 화려한 스마트팜이 아닌 실질적으로 모든 농가의 현실에 맞는 보편화된 스마트팜이 보급되어야 한다. 작은 분야라도 기술력 있는 전문화된 업체에 관심을 가져야 한다." 고 언급했다.
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