스마트팜은 작물에 대한 
충분한 이해가 우선…
재배자의 시설특성에 맞는 
환경제어시스템 도입․운영 필요

요즘 정보통신기술(ICT)의 융합으로 이뤄지는 차세대 ‘4차 산업혁명’에 대한 열기가 뜨겁다. 농업분야도 빅데이터, 인공지능을 활용한 미래형 농업인 ‘스마트팜’ 생산기술을 중심으로 4차 산업혁명의 대응방향이 제시되고 있다.  

스마트팜은 ICT 기술을 하우스, 축사, 과수원 등에 접목해 자동·원격으로 작물과 가축의 생육환경을 최적으로 유지·관리할 수 있는 지능화된 농장으로 생산성과 효율성을 높이고, 품질 향상 등과 같은 고부가가치를 창출시킬 수 있다.  

현재 스마트팜에 대한 홍보는 재배자 입장에서의 영농 편의성, 삶의 여가 확대, 귀농인들의 관심 증대에 집중되거나, 우수농장의 높은 생산량과 소득 증대를 이슈화하고 있다. 하지만 어떻게 작물 생산량이 늘어나고 품질이 우수해지는 것에 대한 이해 없이 홍보된 성과만을 생각하고 스마트팜을 도입한다면 운영에 어려움을 겪을 수 있다.     

지난해 기준 스마트팜 도입 농가의 86% 정도가 시설원예에 집중되고 있다. 운영원리는 첫째, 작물의 생육에 따라 적정한 생육환경조건을 설정하는 것이며 둘째, 시설 외부의 기상과 내부의 온습도, 일사량, CO2 등의 정보를 자동으로 수집해 환경정보를 모니터링 하는 것이다. 이에 따라 재배자가 설정한 조건으로 측창과 커튼 개폐, 냉난방기 구동, CO2, 양분의 공급 등 작물 재배환경을 관리할 수 있다.

이러한 재배자의 설정에 의해 운영되는 스마트팜 기술로 어떻게 생산성과 품질을 향상시킬 수 있을까?

토마토의 시설재배에서 가장 중요한 것은 적정한 온습도관리를 위한 환기기술이 기본이다. 대부분은 설정된 온도에 따라 열리는 자동 천측창 제어 또는 재배자의 감각에 의한 수동제어를 하게 되는데, 이때 창문이 급격하게 열리거나, 햇빛의 강약에 상관없이 열리게 된다면 시설 내외부의 급격한 온도차이가 발생해 과실에 결로가 생기거나, 작물은 심한 스트레스를 받게 된다. 

만약 같은 온도에서 햇빛이 강할 경우, 시설 내 온도 상승은 더 빠를 것이다. 이때 햇빛의 강도에 따라 설정된 온도보다 환기온도를 자동으로 낮춰 빨리 환기하거나, 습도가 높을 경우 환기온도를 낮춰 빠르게 습도를 조절할 수 있는 스마트팜 기술을 적용한다면 작물의 스트레스는 줄고, 광합성을 할 수 있는 최적의 환경조건을 맞출 수 있다. 

또한 토마토는 낮 동안 잎에서 생산된 동화산물을 야간에 과실로 이동시켜 과실을 키우게 된다. 이를 위해 4~6단계의 변온관리를 하게 되는데, 이때 낮 동안의 누적된 광량이 많아 동화산물의 이동이 많을 경우 야간온도를 비례적으로 상승시키는 스마트팜의 환경제어기술을 활용한다면 과실의 비대를 돕고 나아가 생산성 향상이 가능하다. 아직까지 스마트팜은 이러한 작물에 대한 충분한 이해를 우선하며, 재배자의 시설특성에 맞는 환경제어시스템의 도입과 운영이 필요하다. 

앞으로 사물 인터넷(IoT: Internet of Things)을 이용한 생육정보, 이미지를 통한 질병·생장 분석, 지능형 환경관리, 클라우드 서비스 시스템(SAAS)의 구축으로 작물재배 최적의 의사결정이 가능한 ‘한국형 2세대 스마트팜 모델’이 개발된다면 시설이라는 제한된 공간에서 최적의 대안을 선택해야하는 재배자의 의사결정 문제를 지원할 수 있으며, 농업의 4차 산업혁명을 주도할 것으로 전망된다.