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Start Up Innovation / Science
|베테랑을 뛰어넘는 농기계 센서
이세키농기, 각종 센서가 실패를 예방

베테랑의 솜씨와 감에 의존하는 농업을 ‘과학의 눈’으로 변화시킨다. 이세키농기(井関農機)는 사람의 눈으로는 확인할 수 없는 농지 및 작물의 상태를 진단하는 새로운 기술을 잇따라 개발하고 있다. 논이나 식물공장에서 초음파 센서 등을 이용해 쌀이나 야채 등의 성장이 부진하거나, 너무 빨리 성장하는 것을 예방. 농사 경험이 적은 사람이라도 실패하지 않고 효율적으로 재배할 수 있도록 한다. 이세키농기가 목표로 하는 것은 사람의 능력만으로는 실현할 수 없는 새로운 농업이다.

올해도 모내기 계절이 찾아왔다. 전국의 논에서는 모내기 기계들이 활약하고 있지만, 이세키농기가 개발한 ‘가변시비(可變施肥)이앙기’는 단지 모를 심는 것만이 아니다. 모내기 기계에 도입된 센서가 토양의 상태를 진단해 비료의 양을 조절할 수 있다.

이 모내기 기계에는 ‘사람의 능력을 뛰어넘는 눈’이 2종류 장착되어 있다. 첫 번째는 기계의 전방에 있는 초음파 센서. 논에서 주행하며 차체가 어느 정도 물에 잠기는지를 측정해 경작지의 토양의 깊이를 파악한다. 토양이 깊은 부분은 벼의 뿌리가 자라기 쉬워 너무 과하게 성장해버릴 가능성이 있기 때문에 비료의 양을 줄이도록 한다.

두 번째는 전방 바퀴의 림(Rim) 부분에 장착된 전극이다. 전극으로 좌우의 바퀴 사이에 전류를 흐르게 하고, 그 저항값을 통해 토양에 어느 정도 양분이 포함되어 있는지를 판단. 양분이 충분한 장소는 비료의 양을 줄인다. 가쓰노(勝野) 집행위원은 “전류의 저항값으로 비옥도를 측정하는 노하우는 우리 회사의 독자적 기술이다“라며 자랑했다.

이 두 가지 센서는 비료를 줄여 비용을 낮추기 위한 것만은 아니다. 벼는 ‘익을수록 머리를 숙인다’고 알려져 있지만 벼가 익어 넘어져 있으면 재배할 때 불필요한 작업이 필요하고, 콤바인 고장 및 쌀의 품질 저하의 원인이 되기도 한다.

하나의 논에서도 장소에 따라 흙의 깊이와 영양 분포가 다르지만 사람의 눈으로 판별하기는 어렵다. 베테랑 농부도 운에 맡기는 부분이 많다고 한다. 벼가 언제 도복(倒伏) 하는지는 수확 직전이 되지 않으면 알 수 없어 일반적으로 재배 과정에서 이를 수정하는 것은 어렵다.

농업에서도 ICT(정보통신기술)의 활용이 확대되고 있는 가운데, 최근에는 드론을 날려 공중에서 논밭을 촬영해 농작물의 생육 상황을 분석하는 방법 등이 주목 받고 있다. 하지만 이것은 시간과 인력, 비용이 소요될 뿐만 아니라 드론 비행이 불가능한 지역이 있는 등 문제도 많다.

이세키농기의 가변시비이앙기는 가동과 동시에 바로 비료 양을 조절할 수 있는 등 현장의 농업 종사자에게 편리함이 많다. 경작을 포기한 논밭 등을 땅 주인에게 빌려 영농하는 케이스도 늘고 있는 가운데 수확량의 안정으로 이어지는 이와 같은 이점은 크다고 한다. 표준 타입이 1대 당 500만엔이 넘어 기존 제품보다 조금 비싸지만 연간 100대의 판매를 목표로 하고 있다.

이세키농기의 타깃은 논밭뿐만이 아니다. 앞으로 확대될 것으로 전망되고 있는 식물공장에서 활용될 새로운 ‘눈’도 개발했다. 당사가 마쓰야마(松山) 시에서 운영하는 모델형 식물공장. 작업자가 없는 야간에 토마토 재배 선반 사이를 푸르스름한 빛을 발하는 장치가 자동으로 돌아다니고 있다. 이것은 에히메(愛媛)대학과 공동으로 개발한 식물 생육 진단 장치로, 토마토와 파프리카의 잎 표면에 청색 LED 빛을 조사. 특수 필터가 장착된 CCD카메라로 반사광을 촬영해 측정값을 그래프로 나타내 축적한다.

계측하는 것은 ‘엽록소 형광(Chlorophyll fluorescence)’라고 하는 엽록소의 반사광이다. 식물은 태양광 등을 엽록소를 통해 흡수, 광합성 작용으로 양분을 축적한다. 건강하고 엽록소가 많을 경우, 쓰고 남은 엽록소 형광이 적다. 반대로 엽록소 형광이 많다면 현재 약해져 있다는 증거가 된다. 이 장치를 이용한다면 병충해 등의 예방 및 조기 발견에 도움이 되고 비료 등을 이용한 치료도 용이해진다고 한다.

통상적으로 재배에 익숙한 사람의 경우에도 잎의 색깔이 나빠지는 등 생육 불량현상이 나타나지 않는 한 구체적인 대책을 세우기 어렵다. “엽록소 형광은 사람의 눈으로는 거의 볼 수 없다”(시설사업부의 나카타(中田) 씨).

영상을 통해 생육 상황을 파악할 수 있다면 관찰 시 식물이나 열매 부분에 닿아 발생되는 물리적 손상도 없어진다. 또한 태양광 등에 대한 영향을 최소화하고 야간에 계측하기 때문에 농작물 성장에 방해가 되지 않는다.

식물공장은 재배 환경을 섬세하게 조절해 작물의 품질 및 출하량을 안정되게 한다. 차세대형 농업의 유력한 방법으로 큰 기대를 모으고 있지만, 도입이 추진되고 있는 네덜란드 등에 비해 일본은 한여름의 높은 온도 등으로 인해 효율적 운용이 쉽지 않다. 이세키농기는 이번에 개발한 장치를 통해 새로운 식물공장의 형태를 제시해나간다는 계획이다.

이세키농기의 2016년 특허 출원 등록 건수는 ‘그 밖의 특수 기계’ 분야에서 182건으로 수위를 차지했다. 출원 수 중 특허로 인정받은 건수를 나타내는 특허사정율은 100%로, 전체 산업 기준으로 5년 연속 수위를 자랑하고 있다.

농기계업체들은 무인 운전을 통해 인력을 최소화할 수 있는 로봇 트렉터 등의 개발 경쟁에 주력하고 있지만, 생육의 효율화는 그다지 추진되고 있지 않은 실정이다. 이세키농기는 전문 제조사로서 키워온 독자적 기술력을 활용해 일본 농업의 미래를 이끌어 나가려고 하고 있다.

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