통계청에 따르면, 농업인 고령화 비중(65세 이상)이 2019년 54.1%에서 2023년 59.1%로 4년 만에 5%p 증가했을 정도로 우리나라 농촌이 도시보다 빠르게 초고령화 사회로 접어들고 있다. 때문에 농촌에서는 노동력 손실을 대체할 기계화가 필요한 상황이다.

이런 가운데 농촌진흥청(청장 권재한, 아래 농진청)이 '자율주행 기반의 과수원용 농업 로봇 핵심기술'을 확보함에 따라 부족한 농촌 일손과 농업인의 안전 등 농촌이 직면한 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

이승돈 농진청 국립농업과학원장은 17일 오전 11시 세종특별시 정부세종청사에서 브리핑을 통해 "과수원에서 자율주행하며 제초, 운반, 방제 등 농작업을 사람 대신하는 로봇을 개발하고, 농가 현장 실증을 거쳐 빠르게 보급, 확산할 수 있도록 상용화 촉진에 나선다"고 밝혔다.

농업의 로봇화 배경에 대해 "농촌 인력의 고령화와 인구감소로 농기계 사용 비중은 늘고 있으나 고령 농업인이 불규칙한 노면이나 경사지에서 농기계를 조작하는 데는 어려움이 있다"면서 "필수 약제 살포에 따른 시간 소요와 약제 피해 위험성, 농자재 운반으로 인한 근골격계 질환 등으로 많은 농업인이 어려움을 겪고 있어 개선이 필요하다"고 농촌 현실을 예로 들었다.

또 이 원장은 이번에 제초·운방·방제로봇 세 종류를 선정 개발한 이유에 대해 "농가에서 제초하고, 운반하고 농약 치는 것을 많이 힘들어한다"면서 "가장 우선적으로 필요로 하는 분야에 농업로봇을 개발하는데 주력했다"고 말했다.
 
특히 이 원장은 이번에 개발한 로봇에 대해 "사과·배·복숭아 등 과수원에서 고정밀 위성항법장치(RTK-GNSS)와 레이저 센서(LiDAR), 영상장치 등을 사용해 설정된 경로를 주행하며 제초, 운반, 방제 등 농작업을 수행하는 로봇"이라며 "이들 로봇을 실제 과수원 현장에서 활용 가능한 수준으로 개선해 효과를 확인하고 있다"고 설명했다.

참고로, 레이저 센서란 레이저 펄스를 발사해 그 빛이 대상 물체에 반사돼 돌아오는 것을 받아 물체까지 거리 등을 측정하고 물체 형상까지 이미지화하는 기술이다. 이를 통해 농업 로봇의 안정성을 높였다.

과수원 농업 로봇의 진화... '로봇이 로봇을 돕다'
 
이승돈 원장은 농업로봇의 실례를 들었다. 우선, 제초로봇의 경우 레이저 센서를 활용해서 제초로봇 1.5미터 이내에 과수, 작업자 등 장애물이 있으면 10cm 내외에서 정지한 후 장애물이 치워지면 다시 제초를 시작한다. 동시에 제초로봇 하부에 접촉식 정지 장치를 붙여 로봇이 물체와 닿았을 때 바로 정지할 수 있도록 했다는 것.

또 제초로봇과 운반로봇에 공압 스프링과 같은 완충 장치를 적용하면, 지면에서 받는 충격을 최소화하고 굴곡진 노면에 유연하게 대응할 수 있다고 설명했다.
 
이 원장은 또다른 농업로봇의 예로 "산업체와 함께 방제로봇의 구동 방식을 엔진에서 전기로 개선했다"면서 "방제 중 약제가 떨어지면 보충하는 위치까지 로봇 스스로 이동해 약제를 보충할 수 있도록 기능을 추가했다"고 부연했다.

구체적으로 운반로봇의 경우 평소에는 작업자를 따라다니며 수확물이나 농기구 이송 등 농작업을 수행하다가 작업자가 필요에 따라 현재 위치에서 집하장 등 지정한 위치로 로봇을 보낼 수 있도록 셔틀 기능을 탑재했다. 이는 수확 중인 작업자가 '셔틀 기능'을 켜면 사전에 지정한 위치로 로봇이 움직여 수확물 이송 등 업무를 수행한 후 다시 작업자가 있는 곳까지 돌아오게 되면서 작업자가 작업을 멈추고 집하장까지 오가는 시간을 줄여준다.

이외에도 사람 손 거치지 않고 로봇끼리 알아서 약제까지 보충하면서 작업 효율을 높여주는 약제로봇의 예도 들었다.
  이 원장은 "제초로봇은 물건을 싣고 이동하는 운반로봇의 역할을 겸할 수 있도록 상부에 공간을 확보했다"면서 "운반로봇의 경우, 로봇 간 연계 작업에 활용하기 위해 방제로봇에 필요한 약액을 경유지까지 옮겨 주는 기능을 추가한다는 계획"이라고 말했다.

이 기술은 방제로봇의 약제가 곧 떨어진다는 알림이 오면 약액을 싣고 출발해 방제로봇이 지나가는 길에 약제를 보충할 수 있도록 약액을 옮겨 주는 기술로, 이를 방제로봇에 추가하면 약제를 보충하기 위해 이동하는 시간과 이동에 드는 배터리 사용량을 줄여 작업 효율을 높일 수 있게 된다는 점을 강조했다.

끝으로 이 원장은 "인구감소로 일할 사람이 부족한 상황에서 식량 안보를 지키려면 로봇 기술은 선택이 아니라 필수가 됐다"면서 "앞으로 농업‧농촌에 필요한 로봇을 개발하고 농가에 빠르게 보급, 확산해 농가 소득 증대, 편이성 제공 등 농업인 삶의 질 향상에 최선을 다하겠다"고 약속했다.

시범 보급사업‧현장실증 지원사업 등으로 상용화 촉진
 
한편, 농진청은 '농업 로봇'을 상용화하고, 농가 생산성 향상이나 안전사고 최소화 등 농작업 편이성을 검증하기 위해 지난해부터 2027년까지 총 5년에 걸쳐 농업용 로봇 현장 실증 지원사업을 추진하고 있다.

우선 농촌 주산단지 거점을 기반으로 아주심기, 제초, 방제, 수확 등 재배 전 과정에 다수‧다종의 로봇이 투입된다. 현재 디지털 자동화, 로봇 농작업, 병해충 예찰과 수분 스트레스 관리 등과 관련된 로봇이 함양(양파), 당진(벼), 거창(사과), 옥천(복숭아), 연천(콩), 김제(밀) 등에 투입돼 효과를 검증 중이다. 여기서 나온 결과를 바탕으로 과수뿐만 아니라 식량과 채소 분야에서도 무인 농작업이 가능할 수 있도록 한다는 계획이다.

아울러 농진청은 2025년부터 신기술 시범 보급 사업을 추진해 농업 로봇 기술을 보완, 개선한다. 제초로봇은 7개소, 운반로봇은 5개소에 적용되는데, 전동화된 방제로봇은 2025년 현장 실증연구, 2026년 3개소에 적용할 예정이다. 여기에 들어가는 핵심기술을 선점하기 위해 각 로봇에 관한 산업재산권은 이미 확보해 둔 상태라는 설명이다.

농진청은 "농업 로봇이 다른 분야에서도 활용될 수 있도록 기관 간 협력도 추진한다"면서 "우선 지난 5월 한국수자원공사와 업무협약을 맺고 한국수자원공사에서 관리하는 정수장 주변의 넓은 녹지를 관리하는 데 제초로봇을 투입, 시범 적용할 계획"이라고 전했다.