일본 농림수산성에서 5년마다 발간되는 ‘농림업 센서스(census)’에 따르면, 농업을 주업으로 삼는 '기간적 농업종사자'는 2020년 기준 136만 명으로, 15년 전인 2005년 대비 39% 감소한 것으로 확인됐다. 농업 종사자 수 감소에 대비해 여러 일본 기업들은 AI 기술을 발 빠르게 발전시키고 있다. 아래는 농업 현장에 이 트렌드가 드러난 사례를 소개한다.

AI로 시든 잎을 구별한다고? 인공지능으로 점차 스마트해지는 일본 농업 현장

일본 농업에 종사하는 인력이 점차 부족해지는 가운데 일본 기업 야스카와 전기는 인공지능을 탑재한 농업 로봇 개발로 문제 해결을 시도하고 있다. 일본 규슈지방 사가현 사가시에 위치한 8650제곱미터의 실험 농장에서 오이 재배에 AI 탑재 로봇을 활용 중인데, 야스카와 전기가 일본 전국농업협동조합연합회와 공동 개발 중인 이 로봇은 크게 두 가지 기능에 특화돼 있다. 즉, ① 시든 잎이 햇빛을 가려 광합성 작용을 방해하고 있을 때, 로봇이 이를 직접 구별해 제거하는 기능과 ② 수확할 시기에 다다른 오이를 분간해 수확하는 기능이다. 첫 번째 기능은 현재 구현이 거의 완료돼 실용 단계 직전까지 이르렀는데, 카메라로 찍은 화상 데이터를 AI가 해석해 잎이 시들었는지, 오이의 성장에 영향을 미칠지 등 여부를 판단해 불필요한 잎을 제거하는 방식이다. 두 번째 기능은 현재 개발 중으로, 2025년에 농장에 도입하는 것을 목표로 한다. AI 로봇을 개발 중인 야스카와 전기는 4000제곱미터당 3~4대의 로봇을 투입함으로써 하루에 10명이 필요했던 잎 정리 작업이 3명으로도 충분해질 정도로 투입 필요 인력을 경감시켰다고 밝혔다. 또한 일본 전국농업협동조합연합회는 사가시뿐만이 아니라 도치기현의 도치기시에서 토마토, 고치현 아키시에서 가지를 재배하는 데 AI 기술을 도입할 예정이다.

<불필요한 잎을 제거하는 일본의 AI 탑재 로봇>

[자료: 야스카와 전기]

수확에 이어 포장까지 AI 기술로? 과일을 예쁘게 포장하는 법을 습득 중인 AI

야스카와 전기는 수확한 작물을 포장하는 AI 탑재 로봇도 개발하고 있다. 로봇에 달린 카메라를 통해 딸기 모형의 모양을 확인해 한 팩에 들어갈 수 있는 최적의 딸기 조합을 만들어 포장하는 방식이다. 열매를 손상시키지 않도록 로봇 팔의 끝부분으로 흡입해 들어 올리는 방식을 채택했다. 평균 최고 작업 속도가 사람이 작업했을 땐 시간당 40~50팩인데 반해, 로봇은 현재 시간당 60팩을 포장해 작업 속도가 더 빠르다. 다만 현재 AI로봇을 활용한 포장 성공률은 70~80% 정도인데, 이를 9할로 상향하는 것이 주요 과제다. 후쿠오카 농업협동조합연합회와 협력해 2024년 말의 수확기부터, 후쿠오카 딸기 특산 품종인 ‘아마오우’의 선별 작업과 포장 작업에 시범적으로 도입한 다음, 2025년 말에 본격적으로 도입하는 것이 목표다. 열매의 선별, 수확 및 포장 등은 자동화가 어려운 작업이었는데, 야스카와 전기는 이번 개발과 시범운영으로 해결책을 찾고 농업 인구 감소 문제를 극복하기 위해 힘쓰고 있다.

<AI 화상 판독 기술이 탑재된 과일 포장 로봇>

[자료: 야스카와 전기]

토마토 자동 수확 로봇 판매를 앞둔 일본 덴소(DENSO)

일본 덴소는 올해 5월 13일부터 그룹사인 네덜란드 농업 기구 판매회사 셀튼을 통해 방울토마토를 전자동으로 수확하는 로봇 판매를 시작했다. 덴소는 해당 로봇을 자동차 부품 사업에서 축적한 로봇 및 자동화 기술을 살려 개발했다고 발표했다. 이 로봇엔 인공지능을 활용해 습득한 화상 이미지를 통해 토마토의 숙성도를 파악하고, 일정 이상 숙성됐다고 판단되면 가위를 사용해 수확하는 알고리즘이 탑재돼 있다. 농업 하우스 내를 자동으로 주행하는 기능 또한 포함돼 있는데, 덴소의 담당자는 이것이 자동차의 자동 운전에 사용되는 센서와 주행 차선 인식 기술을 응용한 것이라고 밝혔다. 이 외에도 수확한 토마토를 수납하는 케이스와 가위를 자동으로 소독하는 기능이 탑재돼 있다. 이 로봇은 이전부터 일본의 농장을 중심으로 시범운영 중이었으나, 본격적인 실제 판매 사례는 이번이 처음이라고 한다. 유럽에서 수주를 시작해 2026년까지 3년간 300대를 수주하는 것을 우선적인 목표로 두고 있다.

<유럽 판매를 앞두고 있는 일본 덴소의 토마토 자동 수확 로봇>

[자료: 덴소]

스마트 농업 기술의 서비스화? 자동화 기술 기반 농약 자동 살포 서비스를 시범 중인 일본의 스타트업 회사

일본 사이타마현 후카야시에 본사를 둔 레그민은 농업 효율화를 목표로 자동화 기술 기반 로봇을 개발하는 회사다. 아래 사진처럼 양옆으로 길게 붙은 분무기를 통해 농약을 골고루 살포하며, 기계에 탑재된 카메라와 GPS 시스템으로 지형을 파악해 자동 주행한다. 전기로 충전하는 방식이며, 충전이 완료되면 8시간 주행할 수 있다. 당사는 트럭의 화물칸에 농약을 적재해 한 논밭에서 다른 논밭까지 편하게 이동할 수 있도록 설계했다고 한다. 이 회사의 특별한 점은 단순히 로봇 개발에 머무는 것이 아니라, 개발한 농약 살포 로봇을 통한 서비스를 농가에 제공한다는 것이다. 2022년부터 해당 서비스를 개시해 현재는 농가 20채의 논밭에서 농약 살포를 하고 있다. 레그민 사에 따르면, 동력 분무기를 활용해 살충제를 살포할 경우 헥타르 당 약 400분이 소요되지만, 이 서비스를 이용하면 작업 시간을 250분까지 단축할 수 있다. 이 회사는 일본의 여름이 점점 더 무더워지고 있기 때문에 작업자의 건강 또한 고려해야 한다고 생각해 농약 자동 살포 로봇 개발과 함께 서비스도 제공하는 방향으로 사업을 확장하고 있다고 한다. 현재 서비스를 제공하는 작물은 파에 한정돼 있고 제공 지역 또한 사이타마현 후카야시 및 구마야시만 해당되지만, 점차 대상 작물과 서비스 지역을 확대해 나갈 방침이라고 한다.

<농약 자동 살포 로봇 시연 장면>

[자료: 레그민]

시사점

일본은 전통 농업 종사자의 고령화로 인한 생산력 감소에 대비해 스마트 농업을 지속적으로 추진 중이다. 더군다나 최근 들어 기후변화가 극심해져 아이치현 일부 지역의 경우 기온이 40도를 상회하는 등, 여름에 농사 작업을 하기 힘들어지는 경우가 우려되고 있다. 기후현에서 소비재 사업을 운영하는 U 기업의 B 차장은 KOTRA 나고야 무역관과의 인터뷰에서 “(우리 기업에) 주기적으로 납품하는 농가에서 농작물 생산방식을 일부 자동화하는 등, 자동화 기술을 시범적으로 도입 중이라고 들었다. 그래서 자동화 방식으로 생산된 일부 농작물을 받은 적이 있는데, 생각보다 품질이 우수해서 놀랐다. 가격변화가 크게 없다면 해당 방식으로 생산, 수확한 작물을 자주 취급하고 싶다”라며 자동화에 대한 긍정적인 견해를 밝혔다. 일본의 스마트 농업 시장에 진출하고자 하는 우리 기업이 최근 일본에서 일어나는 기후변화와 일본 농업인의 고민에 맞는 제품과 서비스를 제공한다면 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이라고 생각한다.

자료: 닛케이, 일본 농림수산성, 일본 전국농업협동조합연합회, 일본 농약공업회, 각 기업 홈페이지, KOTRA 나고야 무역관 자료 종합