건축/환경에너지

Nikkei Ecology_2018.3 기술프론티어 (p64~66)

수산업의 IoT
감각의 세계를 데이터화, 어업을 지속 가능하게

어업이나 물고기 육성에 IoT의 활용이 진행되고 있다. 감에 의지했던 세계를 AI로 고도화한다. 낭비를 없앰으로써 CO₂삭감이나 해양의 환경 부하를 저감한다.

식료안전보장의 한 부분을 담당하는 수산업에는 다양한 과제가 있다. 수산자원의 고갈과 함께 양식업에 따른 환경문제, 불법 어업의 횡행 그리고 어업종사자의 고령화와 후계자 부족 등이다. 이러한 과제를 해결하고 어업을 지속 가능하게 하기 위해 IoT를 활용하는 움직임이 활발해지고 있다. 생산 효율을 높이고 자원의 지나친 포획을 방지하여 바다의 환경 부하를 줄인다.

-- 스마트폰으로 바다의 데이터 취득 --
NTT도코모는 해상의 부표에 센서를 내장하여 해수 온도나 염분 농도 등을 측정하여 어업자의 스마트폰으로 전송하여 양식 작업을 효율화할 수 있는 시스템을 개발하여 작년 10월에 상용서비스를 시작하였다. 김이나 굴 양식의 경우는 망이나 뗏목을 바다에 넣는 타이밍이 중요하다. 김 양식은 수온이 23℃이하일 필요가 있다. 만(灣) 안쪽의 장소에 따라 수온은 다르기 때문에 어업자는 상세한 데이터가 필요했다.

NTT도코모의 시스템은 어업자가 스마트폰에 어플 ‘우미미루’를 다운로드하면 만 안쪽의 장소 별 수온이나 염분 농도, 시간 경과에 따른 변화 등을 알려주는 시스템이다. 작업을 메모하는 일지 기능이나 어업협동조합 내의 동료끼리 의견을 남기는 게시판 기능도 있다.

2016년부터 미야기현 히가시마쓰시마시(東松島市)에서 실증 실험을 거듭하였다. 그 결과, NTT도코모 제1법인영업부의 야마모토(山本) 과장은 “이러한 툴이 필요했다며 어업자들이 기뻐했다”라고 말했다. “감각뿐 아니라 데이터를 활용한 생산이 가능해짐으로써 품질 향상이나 수확량 안정화로 이어졌다. 데이터에 근거하여 바다로 배를 내는 횟수를 줄이면, CO₂ 배출량이 줄고 연료 비용도 줄일 수 있다”라고 야마모토 씨는 이점을 지적한다.

현재, 미야기, 사가, 후쿠오카, 구마모토, 아이치, 오카야마의 9개 어협∙지소가 김 양식에서 활용하고 있다. 홋카이도의 굴, 다시마, 성게 잡이에서도 시험평가를 하고 있다. 나가사키현 쓰시마의 진주 양식에서는 곧 도입할 예정이다.

“바다의 환경 조건과 양식 기술의 관계성을 가시화함으로써 양식 기술을 차세대로 계승할 수 있다. IoT의 활용으로 어업을 멋지다고 생각하는 젊은이도 나타나지 않을까 생각한다”라며 야마모토 씨는 기대한다. 향후 3년 동안 200개의 부표를 도입하여 약 2억엔의 매출과 연간 2,000만엔의 통신∙어플 이용료를 전망하고 있다.

-- 화상 인식으로 물고기의 체중을 추정 --
굴이나 김과는 달리 방어나 참치 등은 활어조에서 사료를 주면서 키운다. NEC는 이러한 사료 급여형 양식에 활용할 수 있는 시스템을 개발하고 있다. 천연 물고기가 고갈되는 가운데 세계의 어업생산량의 약 40%를 양식어가 차지하고 있다. 안정적으로 질이 높은 양식어를 확보하는 것이 식료안전보장에도 중요하다. 그러나 기존의 양식 현장은 베테랑의 판단에 맡기고, 사료량이나 물고기 체중의 정량적인 관리는 소홀했다.

NEC는 우선 데이터의 수집과 고도화에 착수하였다. 특히 중요한 것이 물고기의 체중 파악이다. 시장에서는 무게로 거래하기 때문이다. 체중은 신장으로 추정한다. 기존에는 활어조에 카메라를 설치하고 동영상을 촬영하여 측정에 적합한 물고기를 눈으로 찾아내서 입이나 꼬리의 특징 등을 통해 신장을 측정하였다. 그러나 이 방법은 시간이 걸리는데다 작업자 별로 오차가 나온다는 문제점이 있었다.

그래서 NEC는 독자의 이미지분석 기술을 개발하였다. 활어조에 카메라를 설치하고 동영상을 촬영하여 심층학습 기술로 기계학습을 시켜서 측정에 적합한 물고기와 특징을 자동 추출하여 신장을 자동 측정하는 방법이다. 기존에는 70마리 측정에 60분이 걸렸지만, 555마리를 10분에 측정할 수 있게 되었다.

“활어조의 전체 모습을 정확하게 파악함으로써 양식업자는 출하 시기를 판단할 수 있다. 또한, 적절한 사료량을 알 수 있으면 먹다 남는 사료가 줄게 되면서 해양오염 등의 환경 부하를 줄일 수 있다. 양식 비용의 70%는 사료값이 차지하기 때문에 비용 삭감 효과도 있다”라고 NEC 비즈니스 크리에이션 본부의 하야사카(早坂) 씨는 지적한다.

2019년부터의 상용서비스 개시를 목표하고 있다. 이용자가 동영상을 NEC의 서버에 올리면, 활어조의 물고기 크기의 측정∙분석 리포트가 제공되는 구조를 검토하고 있다. “장기적으로는 데이터 수집을 자동화하여 AI가 육성이나 사료 급여 모델에 따라 지시를 내리도록 하고 싶다. 물고기 가격이 비쌀 때에 물고기를 출하하는 재고 관리가 가능하게 된다”라고 하야사카 씨는 전망을 이야기한다.

활어조 관리의 경우는 NTT도코모도 작년 7월, 소지쓰(双日)와 참치양식에서 IoT와 AI를 활용하는 실증실험 각서를 체결하였다. AI로 사료 급여량이나 타이밍을 최적화하여 출하 시기의 결정이나 매출 예측에 도움을 준다. “언젠가는 유통업에도 IoT를 도입하고 싶다. 어선이 항구에 도착할 때까지 어종과 어획량을 알 수 있으면 소매업자가 스마트폰으로 경매에 참가할 수 있는 시스템을 만들 수 있다”라고 야마모토 씨는 전망한다.

천연수산물의 어업에도 IoT가 도입되기 시작하였다. KDDI는 정치망의 어획량을 예측하여 어업자가 망을 끌어올리는 타이밍을 판단하는 시스템을 개발 중이다. 미리 어획량을 알 수 있으면 바다에 나가 허탕을 치는 일은 없어질 것이다. 이는 연료 비용이나 CO₂의 삭감으로도 이어진다. 히가시마쓰시마미라이토시기구(HOPE)와 KDDI총합연구소 등이 센서나 카메라를 탑재한 부표를 개발하여, 미야기현 이시노마키만(石巻湾)에서 실증실험을 시행하였다.

수중 카메라로 정치망 속을 촬영하여 기지국으로부터 서버에 데이터를 축적한다. “거센 비바람이 분 다음날에는 물고기가 잘 잡힌다”와 같은 어업자의 지식도 포함하여 수온, 수압, 염분 농도, 기압, 기상청의 공개 데이터, 예년 어획량 패턴 등 500개 이상의 파라미터에서 중요한 70개의 파라미터로 좁혀서 어획량 추정에 이용한다. 연어 잡이로 실증실험을 실시, “오늘보다 내일의 어획량은 많을까 적을까”의 선택에서 70% 이상을 적중하게 되었다.

2017년부터는 과거 2년간의 센서 데이터를 해석하여 어획량이 몇 kg일지를 정량적으로 예측하는 프로젝트를 시작하였다. “어획량을 추정할 수 있다면, 어획량 한도 규제에 맞춰서 지나친 포획을 방지하거나 얼마나 자원을 남겨야 하는지를 생각할 수 있다. 어업을 지속 가능하게 하는 툴이 된다”라며 KDDI 비즈니스 IoT추진본부 지방창생지원실 매니저인 후쿠시마(福嶋) 씨는 말한다.

-- 위성으로 불법 어선을 찾아낸다 --
IHI는 위성을 활용하여 불법 어선을 찾아내는 기술을 개발 중이다. 주목한 것은 선박충돌방지를 위해 일정 크기 이상의 배에 대해 국제해사기관에서 탑재를 의무화하고 있는 자동선박식별장치(AIS)다. AIS 정보는 통상 연안에서 수신하기 때문에 원양에 있는 선박의 위치 정보를 수집하는 것은 어렵다.

그래서 IHI제트서비스(도쿄)는 이 AIS신호를 위성으로 캐치하여 그 정보를 제공하는 서비스를 작년 6월에 시작하였다. AIS수신기를 탑재한 캐나다의 exact Earth의 위성 정보를 활용하여 어선의 위치를 거의 실시간으로 지도 상에 표시한다. AIS를 탑재하고 있지 않은 소형 어선에 대해서는 10만엔 정도의 저가 간이형 AIS도 개발하였다.

작년에 소형 어선에 간이형 AIS를 탑재하여 실증실험을 시행한 결과, 어떤 해역에서도 배를 추적할 수 있다는 것을 알았다. 간이형 AIS로 약 10억엔, 운용∙통신료로 연간 1억엔 정도의 매출을 전망하고 있다.

앞으로는 지도에 표시된 배의 움직임을 분석하는 시스템도 개발해 나간다. 항적을 통해 어디에서 물고기를 잡았는지 찾아내서 원산지 증명이 올바른가를 확인한다. 망을 넣은 횟수도 알 수 있다. 어선의 저장고 용량과 연안과의 왕복 횟수로부터 어획량도 추정할 수 있다고 한다.

“AIS 정보를 해석하여 합법적으로 포획한 물고기라는 것이나 원산지증명이 올바르다는 것을 제3자인증기관이 인증하는 구조를 만들 수 있다면 지속 가능한 어업에 공헌할 수 있다”라고 IHI제트서비스 위성정보서비스부의 가와베(川辺) 부장은 말한다. 시스템 정비를 위해 행정이나 제3자인증기관, 다른 기업과의 연계를 시작하였다.

수산업의 생산이나 유통 현장에 IoT가 도입됨으로써 효율화나 문제 해결이 진행되어 수산업이 성장 산업으로서 다시 태어날 가능성이 생겨났다.

  -- 끝 --