일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.4.12

농기계의 자율주행으로 몇 배의 작업량
수확 로봇으로 인건비를 절반으로

농업 노동력 부족을 보완하기 위해 트랙터 등 차량계 농기계의 자율주행화가 진행되고 있다. 이미 혼자서 2대의 조종이 가능해졌다. 앞으로는 원격감시로 한 사람이 여러 대의 농기계를 관리할 수 있게 될 전망이다. 수확 현장에서는 인건비 반감을 목표로 로봇을 활용하는 움직임이 나타나고 있다.

-- 일본은 농기계의 자율주행 선진국 --
자동차의 자율주행에서는 해외 업체에 뒤처지고 있는 일본. 하지만 자율주행이 가능 농기계에서는 일본 업체가 앞서고 있다.

일본에서는 농림수산성이 '농기계의 자율주행에 관한 안전성 확보 가이드라인'을 책정했다. 로보틱스 기술에 의해 자동적으로 주행이나 작업을 하는 차량계 농기계(로봇 농기계)의 안전성 확보를 목적으로, 안전성 확보 원칙이나 관계자 역할 등의 지침을 제시한 것이다.

농림수산성은 가이드라인을 17년에 책정한 이후 개정을 거듭하면서 '레벨1'과 '레벨2'의 자동화에 대응해 왔다. 레벨2에서는 최초로 트랙터부터 대응하며 농기계의 종류를 늘려갔다. 23년 3월에는 콤바인의 레벨2에 대응했다.

레벨1에서는 사람이 농기계에 탑승하면서 직진 주행과 같은 핸들 조작의 일부를 자동화한다. 그 이외의 부분은 사람이 조작한다. 들어가는 일손은 여전하지만 운전 조작으로 인한 피로는 감소한다. 스킬이나 경험에 의지하지 않고 정확하게 운전할 수 있어 농사의 효율 향상을 전망할 수 있다.

레벨2에서는 논밭이나 논밭 주변의 유인 감시 하에 있으면 무인 상태 그대로 자동으로 주행할 수 있다. 사용자가 다른 농기계를 조작하면서 옆에 있는 무인기를 감시하면 혼자서 2대의 농기계를 함께 움직일 수 있다. 단순 계산으로 두 배의 업무량을 해낼 수 있다.

업체도 가이드라인 책정에 맞춰 제품을 전개해 왔다. 구보타(Kubota)나 이세키농기, Yanmar Agri(오카야마시)와 같은 국내 대기업은 현재 레벨2의 농기계를 몇 년 전부터 제품화를 마쳤다. 해외에 비해 농기계의 자동화에 관해서는 일본이 앞서고 있는 상황이라고 할 수 있다. 구보타는 17년에 레벨2에 대응하는 트랙터를 시범 판매하고 19년부터 정식으로 제품화했다.

구보타의 레벨2 대응 트랙터는 주변 감시용 서라운드 뷰 카메라와 물체 감지용으로 LiDAR(레이저 레이더)와 초음파 센서를 갖추고 있다. 자율주행차와 비슷한 구성이지만 자기 위치 추정을 위한 기술은 농기계의 독자적인 요구를 충족할 필요가 있다.

구보타의 레벨2 대응 트랙터는, 자기 위치 추정에 위성측위시스템의 정보를 지상에 설치한 기준국의 위치 정보로 보정하는 ‘RTK-GNSS’을 이용한다. 다만 농기계는 기복이나 경사가 많은 논밭에서 작업을 하므로 기체가 기울어지는 경우가 많아 실제 기체 위치와 RTK-GNSS에 의한 산출 결과에 차이가 생길 수도 있다.

그래서 RTK-GNSS 유닛 안에 있는 IMU(관성계측장치)로부터 기울기를 추정해, 기체가 기울어진 상태에서도 항상 올바른 위치를 산출할 수 있도록 했다. 정밀도는 2~3cm이다.

자율주행 기능을 갖춘 농기계는 기술개발도 물론이지만 가격을 어떻게 잡느냐가 과제다. 구보타의 경우, 외부 기업과 협력해 저비용의 RTK-GNSS 유닛을 자체 개발했다.

-- 드디어 레벨3로 --
현재 농림수산성 가이드라인에서는 트랙터의 레벨3 대응이 논의되고 있다. 오는 24년 봄에 가이드라인이 개정돼 트랙터의 레벨3에 대응할 전망이다.

자율주행이 위력을 발휘하면서 노동력 절약이 본격화되는 것은 레벨3에 도달하고 나서부터다. 레벨3에서는 원격감시 하에 무인으로 자율주행이 가능해진다. 레벨3이면 1명의 감시자가 여러 대의 농기계를 감시/관리할 수 있게 될 전망이다. 그래서 구보타 등 농기계 업체들은 레벨3에 대응하는 농기계 개발에 착수한다.

대학에서는 홋카이도대학 Vehicle Robotics 연구실의 노구치(野口) 교수 연구팀이 원격 감시/제어가 가능한 '과수원용 Robot Vehicle'을 연구개발 중이다. 골프 카트를 개조한 차량을 이용해 홋카이도대학에서 수백 km 떨어진 와인용 포도농장의 잡초 베기, 농약 살포 등을 자동화하고 있다. 23년 6월에 홋카이도대학에 개소하는 거점 ‘스마트 농업 교육 연구 센터’(가칭)에서도 이러한 연구를 진행한다.

해외에서는 농기계 대기업인 미국 Deere가 레벨3 상당의 자율주행 기능을 갖춘 트랙터를 22년에 발표했다. 스타트업 기업도 뛰어들고 있다. 미국 Monarch Tractor는 운전자 없이 미리 프로그램된 태스크를 수행할 수 있는 전동 트랙터를 그해 말부터 양산하고 있다.

-- 스타트업 기업이 수확 로봇 --
자율주행 농기계와 함께 작업 부하 저감과 노동력 절약 카드로 기대되는 것이 로봇이다. 그 중에서도 괴로운 자세로 장시간 작업하는 수확 작업이나 인체에 악영향을 미칠 우려가 있는 농약이나 약제 살포 등을 로봇에게 맡기려는 움직임이 활발하다.

예를 들면, 스타트업 기업인 토쿠이텐(나고야시)은 부품을 교체해 다양한 작업에 대응하는 로봇 ‘티탄’을 개발했다. 수확이나 약제 분무, 오래된 잎을 제거하는 작업, 해충 방제 등의 자동화에 도전한다.

토쿠이텐은 지속가능한 유기농업 추진을 목적으로 21년 창업했다. 농업 종사자가 되어 아이치현에 있는 직영 농장에서 방울토마토를 유기농으로 재배하고 있다. 종래 대비 2배 이상의 수확량을 목표로 재현성이 높은 유기농 기술이나 계측 데이터를 기본으로 관수나 환기 등을 자동으로 고정밀도로 제어하는 기술 등을 적용하고 있다.

로봇 개발은 노동력 부족에 대한 대책과 인건비 절감을 위해서다. 인건비에 관해서는 기존 대비 절반으로 줄이는 것을 목표로 내세운다.

토쿠이텐은 직영 농장의 농작물을 판매하면서 획득한 유기농업 노하우와 로봇 기술 등을 패키지화해 판매한다. 24년 안에 판매를 시작할 예정이다.

스타트업 기업인 AGRIST(미야자키현)도 농작물을 판매하면서 로봇을 개발한다. 농원을 자영하고 있으며 그곳에 수확 로봇을 도입하고 있다. 우선 로봇 활용으로 생산성을 높여 비용을 절감하고 채소를 판매하는 사업부터 시작한다.

생산 비용에서 차지하는 인건비의 비중이 높고 로봇 도입에 따른 인건비 절감 효과가 큰 피망부터 시작했다. 기술 면에서도 피망이 우위라고 판단했다. 크기로 숙성도를 판별할 수 있고, 모양이 쉽게 망가지지 않기 때문에 로봇도 다루기 쉽기 때문이다. 같은 이유로 다음에는 로봇으로 오이를 수확할 수 있도록 한다.

로보틱스 기술로 기존 대비 2배의 파종이 가능한 농기계(플랜터)를 실현한 것은 Deere다. 파종에 적합한 기간은 1년 중으로 한정되므로 수확량을 올리기 위해서는 고속 파종이 중요하다고 한다.

씨앗이 흙 속으로 들어가는 타이밍을 센서로 감지해 필요한 만큼의 비료를 씨앗이 땅에 들어가는 순간 직접 살포할 수 있다. 이를 통해 파종 시 살포하는 비료의 양을 종래 대비 60% 이상 삭감할 수 있다고 한다.

-- 끝 --

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