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 증대농업용 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 더뎌우리나라는 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 선도미국은 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 기울여중국은 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 높아일본은 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 주도유럽연합(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.

크로아티아 매직 포레스트(Magic Forest)에 따르면 지난 화재로 피해를 입은 숲을 다시 가꾸기 위해 공중에서 드론으로 나무 종자를 살포하는 실험을 진행했다.▲ 드론으로 종자를 살포하는 모습(출처 : 로이터 유튜브 영상)종자 살포 프로젝트는 2년 넘게 진행되고 있으며 다양한 종류의 참나무 씨앗으로 진행됐다. 테스트에서 살포된 씨앗의 약 40%가 뿌리를 내렸으며 다른 나무 씨앗 살포도 가능하다.드론 5~6대가 골프공 크기의 용기에 담긴 씨앗을 1일 8시간 동안 약 10헥타르를 살포할 수 있다. 지난 2009년 큰 산불로 소실된 넓은 산림을 복원하기 위해 드론을 활용하는 방안을 선택했다.매직 포레스트는 우크라이나, 보스니아, 몬테네그로, 오스트리아, 캘리포니아 등과 파트너십을 체결하고 2022년 종자 살포용 드론을 납품하기로 합의했다.참고로 매직 포레스트는 기후변화와 생물다양성 손실에 대응하기 위해 향후 2030년까지 30억 그루의 나무를 추가로 심는 유럽연합 운동에 참여하는 것을 목표로 하고 있다.▲ 페이로드에 종자를 넣고 있는 모습(출처 : 로이터 유튜브 영상)

중국 드론제조업체 XAG에 따르면 지난 6월 30일~7월 1일 개최된 영국의 농업기술 박람회 시리얼즈(Cereals)에서 영국으로 진출하려는 의지를 표명한 것으로 나타났다.현재 영국의 농가는 부족한 인력 문제와 강화된 환경 규제에 따라 중대형 농기계의 사용이 제한되고 있다. 이러한 상황에 농업용 드론에 대한 필요성이 대두되면서 XAG가 영국 시장에 관심을 갖고 있는 것이다.XAG는 농업용 드론을 제조하는 중국의 대표적인 기업이다. 자동식 살충제 살포, 자율비행 기술, 농작물 검사 등 농업과 관련된 드론 기술을 전문적으로 개발 및 상용화하고 있다.특히 로봇기술이 집약된 지상형 드론 R150 모델은 작물과 같은 높이에서 제초제를 살포할 수 있어 영국에서도 주목하고 있다. 적정량을 조절하고 작물 안쪽까지 살포하기 때문에 비용 및 작업 측면에서 효율적이다.연료식 중대형 트랙터와 달리 탄소배출이 없는 배터리형 드론은 친환경 기계로 인정받고 있다. 또한 불필요한 살충제의 낭비를 줄이고 농토의 마모가 훨씬 적다는 점에서 드론의 효용성이 부각되고 있다.참고로 XAG는 2021년 3월부터 오스트레일리아 농경지대를 중심으로 살포용 드론을 투입하고 있다. 정부와 함께 농림지 생태 관리에 드론을 투입하는 실험을 진행 중이며 오는 9월까지 예정돼 있다.▲XAG의 지상형 살포 드론 R150(출처 : 홈페이지)

미국 농업용 드론제조업체 드론 파머스(Drone Farmers)에 따르면 야외 대마(cannabis) 재배에 적합한 농업용 드론으로 시간과 비용을 절약할 수 있다고 강조했다.덴버시에 소재한 드론 파머스는 본래 항공사진 및 측정학을 전문 사업으로 영위했다. 이후 드론 기술과 접목하면서 현재는 토지 측량, 작물 정밀검사, 비료 및 살충제 분야로 사업 영역을 전환했다.합법적으로 대마 재배가 허용된 지역 중 야외 재배지는 환경적 영향은 물론 해충으로부터 매우 취약하다. 특히 농부들이 직접 토양과 작물 상태를 일일이 확인하는 방식은 매우 비효율적이다.드론 파머스는 농업용 드론을 대마 경작지에 투입시킨다. 기존 항공사진 측정술을 적용해 토양 상태를 분석하기 위한 목적이다. 토양 상태를 정량화할 수 있기 때문에 특정 비료를 선정하고 양을 조절할 수 있다.작물 상태는 해충이 감지되는 규모에 따라 살포 지역을 우선적으로 선별할 수 있다. 일반적으로 해충은 밤에 활동하기 때문에 자율비행모드로 야간에 살포 작업을 수행한다.현재 농가에서 사용하는 대형 분무기는 부대 장비를 포함해 1대당 US$ 50만~70만달러에 달한다. 반면 드론은 2만5000달러면 분무 작업이 가능하기 때문에 비용 면에서 훨씬 경제적이다.글로벌 드론산업을 연구하는 국가정보전략연구소는 "최근 몇 년간 농업용 드론은 인공지능(AI), 사진측정학, 로보틱스 등 다양한 첨단기술과 접목되며 발전을 거듭하고 있다."며 "특히 이산화탄소 가스를 배출하지 않는 친환경 측면에서 드론이 주목을 받고 있다."고 주장했다.▲농경지에서 작업 중인 농업용 드론과 트랙터(출처 : 드론 파머스)

아제르바이잔 농업부에 따르면 처음으로 현지에서 농업용 드론을 생산하기 시작했다. 농업부 주도로 생산된 드론은 저렴한 가격으로 농민들에게 임대될 예정이다.그동안 아제르바이잔은 홍콩 및 중국 등으로부터 농업용 드론을 구매해 활용했다. 이후 드론의 효과를 본 농민들이 증가하면서 정부는 현지 생산한 드론을 합리적인 가격에 공급하기로 결정했다.처음 생산되는 농업용 드론은 파종과 비료 살포에 특화될 모델로 알려졌다. 특히 비료의 경우 액체성 화학물질과 고체형 광물질비료 모두를 살포할 수 있도록 설계됐다.추가로 3D 매핑 기능을 탑재해 경작지의 토양 및 작물의 상태를 초기에 분석할 수 있다. 농부들은 작업 전 해충이 많거나 유해 잡초가 퍼진 면적을 파악해 사전에 대응할 수 있다.다양한 이점이 있지만 농민들이 가장 선호하는 드론의 기능은 ‘공중 작업’이다. 기존 중장비의 경우 작업 효율성은 높지만 경작지를 지나갈 때마다 훼손되는 작물도 많아 손해율이 컸기 때문이다.참고로 아제르바이잔의 국내총생산(GDP) 중 농업이 차지하는 비율은 10%가 채 되지 않는다. 단, 농업 종사자는 전체 노동력 중 30~40%로 상당한 비중이다. 농업용 드론이 늘어날수록 노동 구조도 점차 개편될 것으로 전망된다.▲DJI의 농업용 드론(출처 : 홈페이지)

미국 몬태나주 농업국에 따르면 제초제 살포용 드론으로 농부 6명을 대체할 수 있는 것으로 나타났다. 최근 농촌에서 사용되는 농업용 드론의 수요가 급격히 증가하고 있는 추세다.몬태나주 전체 경작지에 유해 잡초로 보고된 면적만 19만7000에이커로 집계됐다. 유해 잡초를 제거하는 데 소요되는 비용은 1에이커당 US$ 60달러로 추산되며, 단순 계산 시 총 1182만달러가 필요하다.반면 드론을 활용하면 인건비와 농약제를 절약할 수 있고 업무 속도로 빨라 시간적으로도 효율적이다. 인력으로는 드론 1기당 제초 작업자 6명을 대체할 수 있는 것으로 나타났다.농약의 경우 인력이 수동으로 살포할 경우 최대 20갤런(약 75리터)이 소비되는 면적을 드론은 2갤런으로 가능했다. 공중에서 뿌릴 경우 살포 면적이 늘어나고 드론이 불필요한 경로를 제외시키기 때문이다.농업용 드론은 배달용만큼이나 빠른 속도로 상용화되고 있는 분야다. 제초제 살포뿐만 아니라 파종, 작물생태 스크린 및 분석, 토양 오염도 측정 등 더욱 복잡한 업무로의 전환도 이뤄지고 있다.최근 미국 농업용 드론 개발업체 렌티조(Rantizo)는 3대의 드론을 동시에 투입해 농경지 작업을 가능하게 하는 시스템을 개발했다. 군집 드론의 영역까지 농업용 드론이 진입하고 있는 것이다.▲ 렌티조의 농업용 드론(출처 : 홈페이지)

토고 농업서비스업체 E-Agri Business에 따르면 최근 코비에(Kovié) 농촌 지역에 제초제 살포 및 농작물 검사를 위해 드론을 투입하고 있다.농업 기술이 취약한 토고의 경우 농부가 직접 제초제를 살포할 경우 지나가는 자리마다 주변 작물이 훼손되는 경우가 많다. 드론을 사용하면 공중에서 작업하기 때문에 이러한 손실률이 줄어든다.농작물의 상태를 점검하려해도 농부들이 직접 육안으로 확인하기 위해 논이나 밭으로 들어가야 한다. 드론에 장착한 카메라로 작물의 상태는 물론 토양의 비옥도를 측정하는 데 활용할 수 있다.코비에 농민들은 드론과 같은 농업 현대화에 긍정적인 반응을 보이고 있다. 현재 사용되는 농업용 드론의 기술 수준이 타국가에 비해 뒤처지고 있지만 이마저도 필요하다는 입장이다.토고에는 드론을 제조하거나 운영할 수 있는 인력이 턱없이 부족한 실정이다. E-Agri Business는 농업교육센터를 운영해 드론뿐만 아니라 디지털 농업에 대한 온·오프라인 교육을 제공하고 있다.참고로 토고의 농업은 국가 전체 경제의 40%를 차지할 만큼 의존도가 높다. 인구는 800만명이 조금 넘는데, 이중 농업에 종사하는 사람이 400만~500만명에 육박한다.▲농업용 드론(출처 : E-Agri Business)

중국 농업용 드론 제조업체인 XAG에 따르면 2021년 3월부터 오스트레일리아 농경지대를 중심으로 살포용 드론을 투입하고 있다.뉴사우스웨일즈의 농림 지역은 매우 광활하고 복잡하다. 특히 나무로 빽빽하게 조림된 숲에는 각종 독성 잡초와 병해가 구석구석 생식하고 있다.이와 관련해 오스트레일리아 정부는 토지 관리 프로그램에 따라 드론 실험을 진행하고 있다. 바로 XAG 농업용 드론을 투입해 농림지의 생태를 관리하려는 것이다.실험에서는 기존 관리 인력이 투입하기 어려운 농림지에 중소형 드론을 투입한다. 자율로봇 프로그램이 내장된 드론은 지정된 위치로 비행해 적절량의 제초제를 살포한다.XAG 드론의 장점은 자율 시스템을 통해 정확한 지점에 표적 살포가 가능하다는 것이다. 또한 살포량을 자동으로 조절해 제초제 사용량을 기존보다 절약한다.본 실험은 약 6개월간 진행될 예정이다. 지금도 XAG 농업용 드론은 16kg의 액체 탱크를 실은 채 오스트레일리아 농림지를 누비며 살포 작업에 투입되고 있다.현재 농림 지역의 골칫거리는 아프리카러브그레스(ALG)와 같은 침습성 잡초다. 이런 잡초로 인해 발생하는 연간 비용만 A$ 40억달러(약 3조5000억원)로 추정된다.▲정해진 경로로 자동 비행에 제초제 살포하는 XAG 농업용 드론(출처 : 홈페이지)

일본 야마하발동기(ヤマハ発動機)에 따르면 2018년 6월이후 무인헬기에 상응하는 산업용 드론 YMR-08을 발매한다. 당사는 모터사이클 및 모터보트 엔진 등 수송용 기기 제조기업이다.YMR-08은 이중 반전 로터기능을 채용해 우수한 약제 살포성능을 발휘할 수 있다. 안전성과 작업성을 고려한 배터리 채용, 드론 차체의 경량화, 고출력 모터, 충격감소, 파손시 비산 방지용 카본 하이브리드 로터 장비 등이 장점이다.YMR-08은 안정성과 뛰어난 약제 살포기능으로 살포 품질을 높였다. 1회 비행으로 약 1헥타르(3025평)를 연속 방재할 수 있으며 방재시간은 약 15분정도에 불과하다.일본은 현재 약제 살포 연면적 100만헥타르 이상, 일본 벼 재매면적의 약 40%이상을 무인헬기가 담당하고 있다.무인헬기는 협소한 장소 방재는 어려움이 있어 방재용 드론을 활용해 협소한 장소의 방재뿐만 아니라 다양한 산업으로 활용영역을 넓혀 나갈 예정이다.▲ Japan_YMA-08_Drone01▲방재용 드론 YMR-08(출처 : 야마하발동기(ヤマハ発動機) 홈페이지)

▲ 일본 시미즈건설(清水建設) 빌딩 [출처=홈페이지]일본 시미즈건설(清水建設)에 따르면 베트남 전쟁당시 미군이 살포한 고엽제에 의해 다이옥신에 오염된 토양을 세척하는 기술을 개발했다.오염의 수준이 1그램 당 2만피코그램인 토양의 다이옥신 제거율은 95%로 세척 후 토양은 1그램 당 1000피코그램 수준이 됐다. 세척 후 약 70%의 토양을 재사용할 수 있을 것이라고 판단했다.