제 3의 농업혁명, 정밀농업 최 현 식 횡성군농업기술센터

정밀농업 (P. A.) 이란? 한 포장내에서 생육에 영향을 미치는 변이를 이해하고 논이나 밭의 위치별 토양 비옥도, 작물의 생육상태, 수확량 등의 정보를 획득하고 작물별 생육모델 분석, 처방시스템 개발하여 위치별 필요한 양의 비료, 농약, 종자 등을 살포하는 첨단기술을 이용

(Precision Agriculture) 정밀농업 (Precision Agriculture) 위치정보 시스템 (Global Positioning System) 기대효과 환 농 품 수 경 산 질 입 보 물 의 의 전 안 향 증 전 상 대 성 확 보 센싱 시스템 (Sensing System) 지도화 시스템 (Mapping System) 제어 시스템 (Control System) 토양 센서 (Soil Sensor) - pH 센서 - EC 센서 - 토양유기물 센서 포장정보의 수집•분석 - 공간통계학 (Geostatistics) 포장정보지도의 작성 - 크리깅 방법 (Kriging Method) - GIS에 의한 통합 지도작성 변량작업지도 작성 - 시비량 지도 - 농약살포량 지도 - 파종량 지도 포장정보의 DB화 변량 작업기 (Variable Rate Applicator) - 변량 비료 살포기 - 변량 농약 살포기 - 변량 파종기 정 밀 포 장 관 리 생육량 센서 (Growth Sensor) - 엽색 센서 - 벼의 키 센서 - 분얼수 센서 수확량 센서 (Yield Sensor) - 곡물유량 센서 - 곡물수분 센서

정밀농업의 필요성 다른 산업보다 안정성과 환경이 중요 충분한 식량생산, 환경과 자연자원 질향상, 농업의 경제성과 더불어 농촌생활의 질을 향상 지속 가능한 친환경농업 실현 지식, 기술, 정보 중심의 농업으로 변모하여 국제 경쟁력 확보 21C형 새로운 농업, 정보집약형 첨단농업

정밀농업의 시스템 요소 GIS GIS 최소투입 정밀 농업 개선효과 수자원 관리 경제적 지원 제도적 지원 환경적 요구 위치정보 의사결정지원 위치정보 통합제어 정밀 농업 경영정보 시스템 모니터링 작물모델포장이력 개선효과 수자원 관리 경제적 이익 환경충격완화

정밀농업 효과 정밀농업 환경 친화적인지속농업 실현 농기계와 작물의 종합관리 체계적인 포장의이력관리 생태계 파괴 최소화 생태계 파괴 최소화 농촌 노동력 문제 해결 정밀농업 안전 농산물의 지속적 생산 영농비용 감소 환경충격 최소화 최적의 영농 전략 수립

정밀농업 적용기법 국소농업 (Site Specific Agriculture) 수확량 감시와 수량도 작성 (Yield Monitoring & Mapping) 변량시비 (Variable Rate Application) 영농정보 수집과 전파 (Information collection & Transfer)

1. 국소농업 (Site Specific Agriculture) 농경지는 각각 지형적 특징, 경사도, 토양 유형, 토성, 토양산도, 유기물 함량, 비옥도, 유효성분등 서로 다른 특성을 함유 지역별로 적합한 시비와 재배관리에는 무엇보다 포장별, 필지별로 특성화한 정확한 토양 실태조사와 토양분석의 확립

토양 유기물 함량별분포

2. 수확량 감시와 수량도 작성 (Yield Monitoring & Mapping) 콤바인에 수확량을 측정하는 센서를 장착하여 DGPS 같은 위치 시스템과 함께 작동시키면 수확과 동시에 특정지점 수확량이 자동 기록되어 포장내 수량도 작성 수량 감수 원인에 대한 분석을 위해 토양분석을 실시 변량처리와 같이 처방시비

[ 작물 수량도]

3. 변량시비 (Variable Rate Application) 필지내 각 지점의 토양변이에 따라 비료와 농약, 종자까지도 변량 처리하는 기술 농약이나 비료 살포기에 GPS를 설치하여 포장 각 지점에 대하여 변량처방을 입력한 정보에 따라 살포, 파종량 변이조절

4. 영농정보 수집과 전파 (Information collection & Transfer) 영농에 관련된 각종 속성 정보들을 수집 분석하여 이용목적에 따라 저장보관 필요한 의사결정과정에서 분석자료를 이용하거나 필요에 따라 정보 수요자에게 연속적으로 수집 저장된 자료들을 제공

정밀농업 활용기술 GPS(Global Positioning System) : 전지구 위치파악 시스템 & DGPS GIS(Geographic Information System) : 지리정보시스템 Crop modeling & Mapping (작물 모델링과 지도화) RS(Remote Sensing) : 원격탐사

1. GPS : 전지구 위치파악 시스템 (Global Positioning System) 자동화 작업에서 농지를 세분하여 위치를 명시하고 각 필지, 지점별 토양 성질에 따른 적합한 특수한 시비처방이 필요 센서를 농기계 탑재하면 작업지점의 위치를 위성에서 감지하여 위도와 경도로서 표시하여 실시간 정확한 위치파악

위성

2. GIS : 지리정보시스템 (Geographic Information System) 지도 위 일정지점의 토양정보, 수확량 정보, 수자원 정보 등을 각종 정보를 입력, 저장하여 목적에 맞게 활용하는 기술 지도 상 평면 내에 pH, 유기물 함량 등의 정보들을 등고선으로 그리거나 지표면 경사에 따라 2차원, 3차원으로 컴퓨터에 입력하여 공간정보 제공

3. 작물 모델링과 지도화 (Crop modeling & Mapping) 포장내 지점별 작물의 생육과 수확량을 측정하고 포장변이를 표시한다. 포장의 토양도와 수량도를 작성하여 포장의 변이를 알 수 있게 한다.

[ 작물 수량도]

[포장면 고저차 지도]

4. 원격탐사 (Remote sensing) 인공위성에서 탑재한 다양한 센서를 이용하여 계절별 변화하는 작물과 토양의 상태를 파악하여 지표상 식생, 토양, 토양수분상태, 작물의 성숙상태, 윤작, 잡초와 병해탐사 등 자료획득 및 수치화 가능

정밀농업 현장적용 경운, 파종 및 이앙작업의 정밀농업 기술 토양진단과 정밀 시비기술 작물 물관리 및 관수 잡초와 병충해 방제 작물 생육상태와 추비 시용 수확량 추정과 재배개선 정보의 관리와 활용

1. 경운, 파종 및 이앙의 정밀농업기술 GPS와 무인운전으로 정확한 경운작업을 실시하고 쇄토와 정지작업을 수행하도록 정밀 자동화 트랙터 이용 파종기에 GPS를 부착하여 정확한 위치에 이랑을 만들고 동일한 양의 종자와 비료를 뿌려주면 파종밀도 균일

자율주행트랙터

원격제어트랙터

2. 토양진단과 정밀시비기술 농경지 토양에서 위치별 토양시료를 채취하여 토성, 토양산도(pH), 토양수분, 비옥도 등을 분석하여 토양상태를 정확히 파악하는 것이 필수 토양 분석실에 의뢰하여 각종 데이터를 얻고, 여러가지 토양지도를 작성한다면 농경지 전체의 유익한 정보를 확보

3. 작물의 물관리 및 관수 밭작물에 토양 수분부족은 흔히 수량 감소의 원인이 되므로 경지 토양의 수분 상태에 대한 정확한 정보가 필요 - 최근에 토양 전기전도도를 측정하여 위치별 수분상태를 파악하고 관개의 자료로 활용 - 적외선 방사치로서 표토의 수분분포를 표시할 수 있고 식물체의 수분 상태를 감지 관수의 지표로 활용

표토의 수분분포

4. 잡초와 병충해 방제 포장에서 잡초와 병충해 발생이 시작된 곳을 GPS로 위치를 지정하고 연결된 PDA에 기록하여 잡초 발생 및 병충해 분포상태 파악 포장에서 병충의 발생위치도 동시에 기록하고 방제용 농약살포기에 연결하여 필요한 위치만 제초제나 농약을 살포하여 부분적인 방제 가능

5. 작물의 생육상태와 추비 시용 포장에 자라는 작물의 생육 상황을 정확히 파악하여 적절한 관리를 하면 작물의 생육은 향상되고 수확량의 증대 기대 포장의 각 지점에서 직접 엽록도 측정하여 식물체의 질소영양 상태를 진단하고 질소비료 추비 여부를 결정하는 자료로 활용

6. 수확량 추정과 재배개선 수확기에 GPS, Grain sensor, Speed meter등을 탑재하고 Yield mapping system에 연결하여 수확하는 실시간 별로 포장위치에 따라 수량을 기록하고 소프트웨어로 수량도 출력 농가의 필지별로 수량을 빠르고 정확히 진단한 다면 농가별 비교를 하고 품종, 재배법의 차이를 고려하여 문제해결

Grain senser Speed meter GPS

7. 정보의 관리와 활용 재배내용을 해마다 기록분석하고 인터넷을 활용하여 필요한 영농기술 정보를 획득하고, 원격지 농지에서 문의하여 빠른 시간내 해답을 얻고 해결 - 농지의 포장정보, 토양정보, 시비정보 - 작물정보, 재배관리 정보 - 농경영정보, 영농 인터넷 WEB (홈페이지)

정밀농업 기술적용상 문제점 Senser 의 부정확성 포장용 센서는 이동상태에서 계측하는 것과 정지상태에서 측정, 기록하는 것들이 있지만 모두 외부 기상조건에 노출되어 정확한 계측에 어려움이 있다. GPS와 GIS 국내 농경지 대부분은 협소한 포장들이므로 아직 국내의 농가포장용 GIS가 확립되어 있지 못할 경우 고가의 GPS를 구입하여 사용하여야 한다. Yield monitor 국내의 논밭의 필지당 면적이 1,000평 미만으로 협소하여 콤바인에 부착한 Yield monitor로는 정확한 수확량 추정 곤란 경비상승 아직은 고가의 기기들로 일반농가가 구입설치하기에는 과다한 비용이 소요되고 대부분 외국회사의 제품으로 구입 비용뿐만 아니라 신속한 서비스가 받기 어렵다.

국내 정밀농업 적용 전제조건 필요한 농경지 기반조성으로 필지당 기계화 적정면적 확보 영농벤처기업 중심으로 첨단 정밀농업기기들을 확보 Site-specific agriculture기법을 활용하여 필지별 수량도, 토양지력도 등과 변량처리 기술를 농업인에게 제공 대학과 연구소에서 정밀농업 기술의 국내적용과 개발 연구지원 농기계산업과 전산업계에 관련기기와 소프트웨어 개발 촉진

정밀농업 기대효과 정밀 농업기계와 새로운 첨단기술 수출로 국내 경제 활성화 기여 농업 소프트웨어 산업 활성화되고 농기계도 자동화 정밀화로 농업 선진화 농업의 지식화, 정보산업화가 가속 농가 기술진단 및 기술평가에 의한 농업경영 합리화 효과 기대 농경지 환경오염 최소화 및 안전농산물 생산성 증대

“ 정밀농업은 농업의 생산성 증대, 오염의 최소화, 농산물의 안전성 확보, 농가 소득 증대 등 단위 면적 당 생산량의 극대화와 환경 오염 최소화를 위한 환경 친화적 농업으로 21세기 새롭게 실현될 친환경 농업이다.” 끝 “감사합니다.”