우리나라 농촌은 농산물의 글로벌 경쟁력 하락 뿐 아니라 저출산, 고령화, 인구 감소로 소멸 위험에 처해 있다. 농촌의 노동력 부족을 해결함과 더불어 농업 현대화에 기여하는 것이 드론(Drone)이다.

농업용 드론은 현대 농업에 혁신적인 변화를 가져오는 기술로 정밀 농업의 핵심 요소로 자리매김하고 있다. 농업용 드론은 작물 관리, 토양 분석, 농약 살포 등 다양한 용도로 사용된다.

◇ 경쟁력 약화로 어려움에 처한 농업의 고도화에 적합... 정밀 병해충 예방통해 수확량 증대

농업용 드론의 용도는 정밀 농업 지원, 농약 및 비료 살포, 노동 시간 절약, 데이터 기반 농업 등으로 다양하다. 드론을 활용한 농업의 고도화 전략을 살펴보자.

첫째, 정밀 농업을 지원해 효율성을 높여준다. 고해상도 카메라와 센서를 사용해 토양 상태, 수분 수준, 작물의 성장 상태 등을 실시간으로 모니터링하고 데이터 분석을 통해 농업 관리의 효율성을 높일 수 있다.

멀티스펙트럼 카메라를 통해 작물의 건강 상태를 시각화해 병해충이나 질병이 발생한 지역을 빠르게 찾아낼 수 있다. 열 감지 카메라로 작물의 수분 스트레스 상태를 분석한다.

둘째, 사람 대신에 농약 및 비료를 살포하는데 동원된다. 농업용 드론은 농약과 비료를 정확하고 균일하게 살포할 수 있어 사람의 수작업보다 훨씬 효율적이고 안전하다.

범지구위성항법시스템(GPS) 기반의 자동 경로 설정을 통해 최적의 비행 경로를 따라 농약과 비료를 살포할 수 있어 인력 소모를 최소화한다.

셋째, 노동 시간을 줄여주고 효율성을 향상시켜준다. 농업용 드론은 넓은 농지를 짧은 시간 안에 커버할 수 있어 기존 수작업보다 훨씬 빠르게 작업이 가능하다.

하루에 수십 헥타르 이상의 면적을 처리할 수 있어 대규모 농장에 특히 유리하다. 또한 조작이 간편하고 직관적이어서 특별한 기술이 없어도 빠르게 습득하고 사용할 수 있다.

넷째, 데이터 기반 농업 관리로 수확량을 증대시킬 수 있다. 농업용 드론이 수집한 데이터를 통해 농작물의 성장 추세를 예측하고 필요한 조치를 미리 계획한다.

특히 인공지능(AI)과 머신러닝(machine learning) 기술을 결합해 작물의 질병을 예측하거나 해충 침입을 실시간으로 감지하는 등 더욱 정교한 농업 관리가 가능하다.

◇ 중국산 부품을 조립하는 시장이 형성... 다수 업체가 기술개발하지만 보급은 더뎌

우리나라는 농업용 드론 시장을 개척한 일본에 비해 많이 뒤쳐져 있다. 국내 업체가 완성품을 제조하기 보다는 중국산 부품을 수입해 조립하는 시장이 형성됐다.

한화시스템은 한국의 대표적인 드론 제조업체로 군사용 및 민간용 드론 개발뿐만 아니라 농약 살포와 비료 분사를 위한 농업용 드론 솔루션을 개발하고 있다.

두산 모빌리티 이노베이션(Doosan Mobility Innovation)은 수소 연료 전지 기술을 적용한 DS30W 드론을 개발해 장시간 비행이 가능한 드론 솔루션을 제공한다.

넓은 농지를 커버하면서 정밀하게 농작물을 관리하는 데 적합하다. 하지만 아직 농촌에 보급은 많이 되지 않은 상태다.

마인드스톰은 농업에 특화된 드론과 소프트웨어 솔루션을 개발했다. 플라나는 자율비행 기능을 갖춘 농업용 드론을 개발해 농작물 모니터링 및 데이터 분석 솔루션을 제공한다.

엑스드론은 농약 살포 및 농작물 관리에 특화된 드론을 개발하고 있다. 또한 SKT, LG, KT와 같은 통신 대기업들도 드론과 관련된 사물 인터넷(IoT) 기술을 적용해 농업용 드론 시장에 참여하고 있다.

▲ 프리시즌호크의 Lancaster5 [출처=홈페이지]
◇ 군사용 드론에 이어 농업용 드론에 대한 투자 확대... 스마트 농업 솔루션 선도

미국은 영국의 드론기술을 연구해 글로벌 드론 시장을 장악했다. 고가의 군사용 드론에 역점을 두고 있지만 농업용 드론에 대한 투자도 게을리하지 않았다.

프리시전호크(PrecisionHawk)는 랜캐스터(Lancaster) 시리즈 드론을 개발했다. 다양한 센서(멀티스펙트럼, 열 감지 등)를 사용해 작물 상태를 분석함으로서 정밀 농업용 드론과 데이터 분석 솔루션을 결합한 서비스를 제공한다.

에어로비론먼트(AeroVironment)는 퀀티스 맵퍼(Quantix Mapper) 수직 이착륙 드론을 제조한다. 자율비행과 실시간 데이터 분석 기능을 통해 농장 관리의 효율성을 크게 향상시킨다.

에이지이글 에어리얼시스템(AgEagle Aerial Systems)은 이비 SQ(eBee SQ) 드론을 개발했다. 멀티스펙트럼 이미지를 통해 작물 상태를 정밀하게 분석하고 이를 바탕으로 스마트 농업 솔루션을 제공한다.


◇ 글로벌 농업용 드론 시장을 장악한 DJI가 선두업체... AI 적용한 드론 개발에 심혈 기울여

중국은 정부가 군사용 드론에 대한 투자를 늘리는 동안 민간 기업들이 농업용 및 산업용 드론을 적극 개발했다. 특히 DJI는 세계 최대 민수용 드론업체로 성장했다.

DJI는 글로벌 농업용 드론 시장에서 독보적인 위치를 차지하고 있다. Agras 시리즈(Agras T20, Agras T30) 드론은 높은 효율성과 정밀 농약 살포 기능을 갖추고 있다. 대규모 농작물 관리에 최적화된 드론이다.

샤오장농업기술(XAG)는 AI 기반의 자율비행 기술과 스마트 농업 솔루션을 제공한다. P100 드론은 고효율의 농약 및 비료 살포 능력을 갖추고 있으며 R150 드론은 자율 주행 차량과 결합해 농장 작업을 자동화한다.

이비전 테크놀로지(EAVISION)는 3D 비전 기술과 인공지능을 결합해 작물의 상태를 실시간으로 분석하고 최적의 살포 경로를 자동으로 설정할 수 있는 EA202 드론을 개발했다. 산악지대와 같은 복잡한 지형에서도 효율적으로 작동한다.

▲ 야마하(Yamaha) RMax [출처=위키피디아]
◇ 세계 최초로 농업용 드론을 상용화한 야마하가 시장 주도... 첨단 부품과 하드웨어 경쟁력 높아

일본은 농촌의 고령화 및 일손 부족 문제를 해결하기 위해 농업용 드론의 개발에 투자를 늘렸다. 현재 일본 농촌에서 다양한 용도의 드론이 농업 경쟁력을 확보하는데 기여하고 있다.

야마하(Yamaha)는 세계 최초로 농업용 드론을 상용화한 기업이다. RMAX는 헬리콥터 형태의 드론으로 농약 살포에 최적화돼 있다. FAZER 드론은 더 큰 탑재량과 정밀한 조종 능력을 갖추고 있다.

ACSL(Autonomous Control Systems Laboratory)은 농업용 드론 PF2-Crop Duster를 통해 자율 주행 기능을 통해 농부의 관여없이 효율적인 농약 살포를 지원한다.

닐워크(Nileworks)는 소형 및 경량화된 Nile-T18 드론을 개발해 소규모 농장 및 온실 농업에 적합한 솔루션을 제공한다.

▲ 패럿(Parrot) Bluegrass [출처=홈페이지]

◇ 포도 농장용 드론 개발부터 시작해 다양한 작물로 확대 중... 프랑스·독일이 시장을 주도

유럽연합(EU)은 미국, 남미, 오스트레일리아, 아시아에 비해 농업 경쟁력이 떨어지므로 농업용 드론에 대한 고민은 크게 하지 않았다. 하지만 포도농장 등에 대한 수요가 늘어나며 투자를 확대 중이다.

프랑스 패럿(Parrot)은 다목적 농업용 드론 Bluegrass와 Disco-Pro AG를 통해 농업 분야에서 정밀한 데이터 수집과 분석을 제공한다.

Bluegrass는 멀티스펙트럼 센서를 통해 작물 건강 상태를 분석한다. Disco-Pro AG는 멀티콥터가 아니라 고정익 드론으로 넓은 지역을 빠르게 조사할 수 있다.

프랑스 데레어(Delair)는 고정익 드론 UX11 AG를 개발해 멀티스펙트럼 이미지를 통해 작물의 생육 상태와 토양 상태를 정밀하게 분석한다.

스위스 센스플리아(senseFly)는 가벼운 디자인과 긴 비행 시간을 갖는 eBee SQ 드론을 개발해 광범위한 농지에 대한 멀티스펙트럼 이미지를 수집하고 분석한다.

독일 퀀텀시스템(Quantum Systems)은 수직이착륙 기능을 갖는 Trinity F90+을 제조해 멀티스펙트럼 카메라를 통해 농작물 상태를 실시간으로 분석한다.

글로벌 시장에서는 다양한 드론 제조사와 기술 개발이 활발히 진행 중이며 각 지역의 농업적 필요에 맞춘 맞춤형 솔루션들이 지속적으로 개발되고 있다.

이와 같은 기술 발전은 기후 변화와 같은 농업 환경의 변화에도 대응할 수 있는 유연성을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.