‘하늘에서 씨앗이 내리는 시대’…드론이 넓혀가는 논밭 [재미있는 농업이야기 35]

농업인 고령화와 노동력 부족을 해결할 기술로 드론이 주목받고 있다. ⓒ농촌진흥청

지구 온난화로 이상기상이 빈번히 발생한다. 전 세계적으로 조사료 생산성 변동에 대한 불안감이 증폭되고 있으며 우크라이나 사태로 곡물 수급에 난항을 겪을 것으로 판단된다. 가뭄 장기화와 잦은 강우로 작물 재배 관리가 어려워지고 있는데 재배 환경이 급변하면 이른 출수 등 작물 생장단계가 바뀐다. 결국 수확 시기 변동과 생산량 감소를 유발한다. 또한 가축 사육농가에서는 사룟값 급등과 함께 가축 전염병이 일어날 수 있어 대안 마련이 시급하다.

농업인 고령화와 노동력 부족을 해결할 기술 개발이 시급하다. 이에 4차 산업혁명기술인 드론이 주목받고 있다. 민간에서 드론 접목을 활발히 시도했는데 힘든 농작업을 대신해 줄 수 있는 점을 강점으로 꼽았다. 초기에는 농약 살포 등 방제 작업에 집중했으며 이후 조사료 파종작업에도 활용하기 시작했다. 드론 인구가 증가하면서 2021년 드론조종자격 등 항공 안전 관련 법규 개정이 지속적으로 이뤄져 드론을 활용할 수 있는 제도적 장치가 마련됐다.

이와 같이 기후적인 작업 환경 악화와 고질적인 농업 인력 부족을 메꿀 수 있는 방안으로 드론 활용 범위가 확대돼 본 글에서는 드론을 심층적으로 알아보고자 한다.

농촌 경제 추이

○ 농가 소득 감소

2003년 1057만2000원 → 2017년 1004만7000원

○ 농가 수 감소

2010년 117만7000호 → 2018년 102만1000호

○ 농가 인구 고령화 심각(65세 이상 비중)

2010년 31.8% → 2018년 44.7%

○ 농지 면적 축소

2008년 175만9000㏊ → 2017년 162만1000㏊

우리의 눈과 손이 돼 주는 드론

드론은 조종자가 탑승하지 않고 원격 조종, 자율 항법으로 정해진 임무를 수행하는 무인비행체 및 무인항공기를 의미한다. 농업용 무인항공기는 무인헬리콥터, 무인멀티콥터, 무인고정익비행기 등을 말하며, 무인항공살포기에는 파종, 시비, 방제 등 농작업에 사용되는 무인헬리콥터, 무인멀티콥터가 해당된다. 우리가 주로 접하는 드론은 무인멀티콥터이다.

드론은 총 이륙 중량에 따라 4단계(250g~, 2㎏~, 7㎏~, 25㎏~)로 나뉜다. 조종자격증(1~4종)은 사용 기체 중량에 맞게 취득하면 된다. 총 이륙 중량 25㎏ 초과 기체는 2년마다 안정성 인증 검사를 받아야 한다.

관측용 드론을 활용한 수분 스트레스 검출 결과. 눈으로 식별하기 힘든 작물 상태를 분광학적으로 파악할 수 있다. ⓒ농촌진흥청

농업 분야 드론은 사용 목적에 따라 2개 부류로 나눌 수 있다. 관측용(진단용) 드론과 농작업용 드론이다.

관측용 드론은 고성능 카메라 및 센서를 장착해 작물 생육이나 재배지 환경을 분석할 때 사용된다. 눈으로 식별하기 힘든 식생지수 산정용 파장대의 사진 정보를 취득해 작물 상태를 분광학적으로 파악할 수 있다. 식생지수란 식물의 엽록소 등 색소 함량, 엽면적 등 식물 군락 특성과 활력도를 나타내는 지수를 뜻하며 특정 파장대 수치 조합으로 산정된다. 정규화 식생지수(Normalized Difference Vegetation Index) 등 100여개가 있다.

관측용 드론은 정해진 주기(2~3주)에 한정된 정보를 제공하는 위성과는 달리, 수집 목적에 맞는 분광센서를 장착하고 원하는 시간에 관측이 가능하다. 또 재배면적이 넓을수록 효용성이 늘어난다. 재배 지역 끝에서 끝까지 직접 가보지 않고도 작물 생육 상태를 원격으로 조사가 가능하다. 수확이 가까워질수록 자주 관찰해 수확 시기를 파악하는 것이 필요한데 이럴 때 드론이 요긴하다. 일반 디지털카메라, 초분광카메라, 다중분광카메라, 열화상카메라가 드론 장착용으로 출시된다. 촬영한 영상 데이터를 현장이나 사무실에서 분석한 후 비료 투입이나 관수 등의 의사결정에 사용할 수 있다.

드론을 활용한 IRG 입모중 파종 모습. 장시간 비행이 가능한 관측용 드론과 달리, 농작업용 드론은 약 10분동안 파종, 시비, 방제 등 농작업을 수행한다. ⓒ농촌진흥청

지금부터 농작업용 드론을 설명하겠다. 비교적 경량으로 장시간 비행이 가능한 관측용 드론과 달리, 농작업용 드론은 10분 내외 짧은 시간 동안 파종, 시비, 방제 등 농작업을 수행한다. 2021년 농림축산식품부 농기계 보유현황 통계에 따르면 농업용 멀티콥터는 2019년 767대, 2020년 1168대로 증가세다. 사료작물 가운데 이탈리안라이그라스(IRG)가 드론 파종 작업에 가장 적합했다. 종자 밀도가 낮아 한번 비행에 많은 량을 뿌릴 수 있기 때문이다.

또 드론으로 입모중 파종할 때 하향풍이 종자를 토양에 안착시키는 작용을 함으로써 논에 들어가지 않고 고른 파종이 가능했다. 종합할 때 IRG를 2m 높이에서 60㎏/㏊로 입모중 파종했을 때 생산성이 좋았으며 작업 시간은 인력 대비 4분의 1 수준으로 작업 효율이 좋았다. 다른 복합비료와 관련된 시비 연구가 추진 중이며 농약과 같은 액상 살포 연구도 꾸준히 진행한다.

한편 매년 발생하는 조류 인플루엔자를 막기 위한 차단 방역에도 농작업용 드론이 등장한다. 가금류 사육농장 주변과 철새 도래지 하천 주변에 집중적으로 소독약제를 살포하고 있는데 접근이 힘든 절개지나 지면 접촉에 의해 전파 우려가 있는 접근로 주변에서 드론을 활용한다.

드론의 확장성…파종, 농약·비료 살포, 운반까지

기술이 발달해 드론 1대만 있어도 봄 파종, 여름 작물 농약 살포, 가을 파종 및 차단 방역 등 사계절에 걸쳐 입제 및 액제 살포가 가능해졌다. ⓒ농촌진흥청

가장 많이 유통되는 드론 약제통은 10ℓ 용량이다. 1회 비행에 약제 다량을 살포하기에는 취약하나 20ℓ 이상 약제통을 장착한 대형 드론이 출시되고 기능도 개선된다. 기존 조종자의 조종 능력에 좌우되는 수동모드뿐 아니라 자동비행도 가능하다. 활용 범위와 제품 모델이 다양해지다 보니 드론 1대를 구매했을 때 봄 파종, 여름 작물 농약 살포, 가을 파종 및 차단 방역 등 사계절에 걸쳐 입제 및 액제 살포가 가능해졌다.

이상기상 빈도가 높아짐에 따라 잦은 강우에 따른 파종 적기 선정이 어려워졌다. 생장 기간 내내 가뭄에 의한 생장 부진 또는 고사 등도 발생한다. 여기서 드론을 활용해 문제를 극복하기 위한 시도가 추진된다. 드론은 인력과 육상 농기계에 비해 토양 상태 의존도가 낮기 때문에 파종 전일과 당일에만 비가 오지 않으면 파종이 가능하다.

또한 드론의 농약 살포뿐만 아니라 액상비료 살포 기술 개발이 추진된다. 비료 농축을 통해 적은 양을 살포하더라도 충분한 효과를 얻을 수 있는 방향으로 개발된다. 한 예로 증산작용을 억제함으로써 극심한 가뭄에 의한 작물 고사를 방지하는 기능성 비료의 활용성을 타진하고 있다.

분야를 막론하고 드론 확산은 진행형이다. 가까운 미래에는 1인 1드론 시대가 도래할 수도 있다. ⓒ농촌진흥청

최소 노동에 의한 생산성 향상을 목표로 GPS 기반 무인 트랙터 개발도 활발히 진행 중이다. 주야간에 상관없이 작업 자동화를 통해 작업 효율을 높이기 위한 방안을 마련하고 있다. 무인 농기계를 효과적으로 이용하기 위해서는 현장 상황을 객관적으로 전달할 수 있는 눈이 필요한데 이에 가장 적합한 장치가 드론의 광학장비이다. 작업 위치 및 범위 등을 결정하고 실시간으로 정보를 전송해 줌으로써 무인 농기계가 적지 적소에서 복합적으로 작업을 수행하도록 한다.

원활한 농작업을 하기 위해서는 주작업 외에도 종자나 비료포대 등 농자재 운반이 필요한데, 여러 회사에서 개발 중인 200㎏ 급 카고드론이 상용화된다면 부수적인 작업을 대신해 노동력 절감에 큰 도움이 될 것이다. 화물 운송용으로 개발되고 있는 카고드론은 산악이나 농경지 등 도로교통이 불편한 지역에서 긴요하게 쓰일 것으로 생각한다.

드론 구입 연령대와 활용 목적도 다양해져 분야를 막론하고 드론 확산은 진행형이라 할 수 있다. 가까운 미래에는 1인 1드론 시대가 도래할 수도 있다. 드론 ‘붐’은 농업에서 시작했다고 해도 과언은 아닌데 앞으로 성능 향상에 따라 고령화와 노동력 부족을 메꿀 중요한 수단으로 발전하지 않을까 생각한다.

다가올 드론 기술을 선제적으로 이해하고 대처한다면 좀 더 편리한 영농을 실현할 수 있을 것이다.


글=양승학 국립축산과학원 초지사료과 농업연구사

정리=더농부


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