스마트 팜(Smart Farm)이란?

사물인터넷(IoT)은 농장의 관개나 비료와 같은 성장 요인을 더 잘 측정하고 통제할 수 있는 방법을 제공했을 뿐만 아니라, 우리가 농업을 전체적으로 바라보는 방식을 바꿀 것입니다. 이 글에서는 스마트 팜이 무엇이며 IoT가 농사의 미래에 미칠 영향을 설명하겠습니다.

 

스마트 팜(Smart Farm)이란?

 

스마트 팜, 스마트 농장

 

'스마트 팜', '스마트 농장'은 IoT, 로봇공학, 드론, AI 등의 기술을 활용해 생산량에 필요한 인적 노동력을 최적화하면서 제품의 양과 품질을 높이는 농장을 관리하는 것을 일컫는 개념입니다.

IoT 솔루션은 농업인들이 높은 수확량과 수익성, 환경보호를 보장함으로써 공급 수요 격차를 해소하는 데 초점을 맞추고 있습니다. IoT 기술을 사용하여 자원의 최적 적용을 보장하여 높은 수확량을 달성하고 운영 비용을 절감하는 방식을 정밀 농업이라고 합니다. 농업기술 IoT는 전문 장비, 무선 연결, 소프트웨어, IT 서비스로 구성되어 있습니다.

 

• 센서: 스마트 농업 센서가 수집한 데이터는 일반적인 비즈니스 상태와 직원 성과, 장비 효율성을 추적하는 데 사용할 수 있습니다. 생산량을 예측할 수 있는 능력을 통해 더 나은 제품 유통을 계획할 수 있습니다. 스마트 온실 IoT의 도움으로 설계된 스마트 온실은 기후를 지능적으로 모니터링하고 제어하여 수동 개입이 필요 없습니다.
• 드론: 농작물 건강 평가, 관개, 농작물 모니터링, 작물 살포, 식재, 토양 및 밭 분석 등 다양한 농업 관행을 강화하기 위해 농업 드론 지상 및 공중 기반 드론이 농업에 사용되고 있습니다.
• 연결: 무선 IoT 애플리케이션을 사용하여 가축의 위치, 건강 및 건강에 관한 데이터를 수집할 수 있습니다. 이 정보는 질병의 확산을 막고 인건비를 낮추는 데 도움이 됩니다.
• 데이터 분석: 스마트 팜 농작물 예측 분석은 중요한 역할을 하며, 농작물 생산, 저장, 마케팅 기술 및 위험 관리에 관한 향후 계획을 농부가 결정할 수 있도록 도와줍니다. 생산 속도를 예측하려면 팜의 센서에서 수집한 정보를 사용합니다. 이 정보에는 토양, 온도, 압력, 강우 및 습도와 같은 매개 변수가 포함됩니다. 농부들은 대시보드나 맞춤형 모바일 애플리케이션을 통해 정확한 토양 데이터를 얻을 수 있습니다.

 

이런 도구들을 이용해 농부들은 밭에 가지 않고도 현장 상황을 감시할 수 있고 전체 농장이나 단일 식물에 대한 전략적 결정을 내릴 수 있습니다. 스마트 농장의 원동력은 농장에 통합된 스마트 머신과 센서를 연결해 농업 프로세스를 데이터 중심적이고 데이터화할 수 있도록 하는 IoT입니다.

 

스마트 팜이 개선하는 농업

많은 사람들은 IoT가 농작물 재배에서 임업에 이르기까지 농업의 모든 분야에 가치를 더할 수 있다고 믿고 있습니다. 여기서 IoT가 혁신할 수 있는 농업의 두 가지 주요 분야에 대해 알아보겠습니다.

 

1. 정밀한 농업

 

농업을 보다 통제하고 정확하게 만드는 IoT 기반 접근법입니다. 간단히 말해서, 식물과 소는 인간보다 정확성을 가진 기계에 의해 결정되는 방식으로 성장합니다. 기존의 접근 방식과 가장 큰 차이점은 밭 단위보다는 제곱미터당, 또는 식물/동물별로 의사결정을 내릴 수 있다는 것입니다.

밭의 변화를 정밀하게 측정함으로써 농부들은 농약과 비료의 효과를 높이거나 선택적으로 사용할 수 있습니다.

 

2. 농업 자동화

 

스마트 팜 기술을 통해 농장이 개별 동물의 요구를 더 잘 모니터링하고 그에 따라 영양을 조절할 수 있어 질병을 예방하고 가축의 건강을 증진시킬 수 있습니다.

 

대형 농장주들은 무선 IoT 애플리케이션을 사용하여 가축의 위치, 건강 및 건강을 모니터링할 수 있습니다. 이 정보로 아픈 동물들을 식별할 수 있고, 그래서 식별된 동물들은 질병의 확산을 막기 위해 무리에서 분리될 수 있습니다.

 

스마트 팜의 문제점

 

스마트 팜은 인터넷이 필요합니다. 대부분의 개발도상국 시골 지역은 이 요건을 충족하지 못합니다. 게다가 인터넷 연결도 느립니다. 스마트 팜 기반 장비는 농업인이 기술을 이해하고 배울 수 있어야 합니다. 이것은  대규모로 스마트 팜을 도입하는 데 있어 주요한 난제입니다.

 

가축 사육을 위한 스마트 팜 아이디어

 

스마트 농업은 가축 사육을 감시, 모델링, 관리하기 위해 가축 사육에 선진 기술을 적용하는 것입니다. 가축 사육이 강화됨에 따라 농가가 개별 동물과 접촉할 수 있는 능력을 높이는 것이 목적입니다. 스마트 팜을 사용하면 농가가 개별 동물의 요구를 더 잘 모니터링하고 그에 따라 관리 관행을 조정할 수 있어 건강, 복지, 관리 문제를 예방하고 가축의 건강을 증진시킬 수 있습니다. 특히 가속도계, 압력 매트, 포스 플레이트, 마이크, 카메라, 무선주파수 식별(RFID) 등 감지 및 모니터링 기술 등 가축 산업에서 활용할 수 있는 다양한 스마트팜 기술이 있습니다.

 

가축 사육을 위한 스마트 팜 아이디어

 

감지 및 모니터링 기술

가속도계는 동작 매개 변수를 측정하여 활동 데이터의 변화를 지속적으로 기록하고 특성화하는 전자 센서입니다. 그것들은 상대적으로 저렴하고 다리, 목, 귀와 같은 다른 신체 부위에 고정될 수 있습니다. 사육 조건과 가축의 탐색적 행동으로 인해 동물에 탑재하는 데 어려움이 있을 수 있습니다. 가속도계는 가축의 자세 변화와 스텝 동작을 식별하여 초기 적막을 감지하는 데 사용될 수 있습니다.

 

압력 매트는 소 걸음 패턴을 분석하여 보행 속도 감소, 보폭 단축 및 자세 시간 단축과 같은 신뢰할 수 있는 적층 지표를 제공합니다.

 

힘판은 다리의 무게 분포를 측정하고 다리 사이의 무게 지지력의 차이를 식별함으로써 적혈감을 평가하는 데 사용될 수 있습니다. 다리 다리에는 무게가 실리는 것을 꺼리기 때문입니다. 이러한 종류의 조치는 객관적이고 반복 가능성이 높습니다.

 

마이크

마이크는 다양한 농업 환경에서 스트레스 인식 및 질병 감시를 위한 객관적이고 비침습적인 측정에 사용할 수 있습니다. 마이크는 오디오 감시 시스템의 음향 데이터를 사용하여 스트레스 발성(예: 비명)을 감지하고 가축 살처분 질병을 식별하는 데 사용되어 왔습니다. 

 

그들은 또한 호흡기 질환의 소리 특징 분석에 기초한 실시간 기침 분류 알고리즘을 개발하고 정상적인 호흡 패턴으로부터의 편차를 객관적으로 측정하기 위해 폐 감염으로 인한 기침 소리의 음향 특징을 설명하는 데 사용되었습니다.

 

디지털 비디오 기반 추적 시스템

디지털 비디오 기반 추적 시스템은 가축의 성능, 건강 및 복지 지표를 모니터링하는 데 저렴하고 안정적이며 정확합니다. 예를 들어, 카메라는 심장 둘레, 길이, 키 등의 치수를 측정하여 체중을 정확하게 측정하고, 옹기종기 동작을 평가하여 펜 내 가축의 공간 분포와 같은 가축의 휴식 행동 패턴을 기반으로 열적 쾌적도를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 카메라 역시 가축의 탑뷰 열화상 영상에서 자동으로 귀밑면 온도를 추출해 열쾌적성 평가에 기여했고 적외선 온도계 사용 시 고막 부위가 온도 감시 최적 지역으로 파악될 수 있도록 했습니다.

 

또한 카메라는 양방향 소프트웨어 패키지에서 이미지 분석 절차의 통합 부분으로 사용되어 가축 축사를 가열하거나 냉각할 필요성을 결정할 수 있습니다. 절뚝거리고 건강한 가축는 걷는 동안 목 부위의 높이를 영상으로 기록하고 추적하며 걸음과 보폭의 비율의 변화를 통해 구별할 수도 있습니다. 이 방법은 이후 라미네이트가 발생하는 가축의 최대 74%까지 정확하게 식별할 수 있습니다.

 

3차원 기계 비전 시스템

3차원 기계 비전 시스템을 사용하여 자동으로 꼬리 자세를 감지하고 농장에서 꼬리 물림에 대한 조기 경고를 제공할 수 있습니다. 디지털 이미지는 또한 귀에 거슬리는 발병이 일어나는 동안 더 지저분하고 물린 가축들을 정확하게 식별하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 카메라의 또 다른 농장 응용 프로그램은 노킹과 추적 행동을 분류하기 위해 가축의 속도와 거리를 측정하여 공격적인 행동을 탐지하는 것입니다.

 

RFID 시스템은 이미 가축농장에서 가축를 개별적으로 식별하고 추적하기 위해 일상적으로 사용되고 있습니다. RFID 시스템의 다른 응용 프로그램에는 집단 주택 환경에서 개별 가축의 먹이 패턴과 음주 행동을 기록하는 것이 포함되며, 가까운 미래에 가축의 장기간 지속적인 건강 및 행동 모니터링을 지원할 수 있습니다.

 

인공 지능 시뮬레이션

인공지능은 학습과 문제 해결과 같은 인간의 마음과 관련된 특성을 나타내는 기계에서의 인간의 지능 시뮬레이션으로 설명됩니다. 학습 능력, 데이터로부터 지식 도출 능력, 합리화 능력, 특정 목표 달성을 위한 조치 능력 등 지능 속성을 나타내는 시스템을 이해하고 설계하는 것을 목표로 합니다. 인공지능 알고리즘과 결합된 빅데이터를 유용한 정보로 변환해 양돈농가 의사 결정을 개선할 수 있습니다.

 

3D 프린팅

또 다른 새로운 기술은 3D 프린팅입니다. 얇은 재료 층을 연속적으로 쌓아서 3D 디지털 모델에서 물리적인 물체를 만드는 과정으로 정의됩니다. 특히 소형 부품의 복제품을 만들어 시간과 자원을 절약하고 특수 장비와 기존 대량 생산 제품의 대체품을 분산 제조할 수 있어 비용을 절감할 수 있습니다.

 

결론적으로 스마트 농업은 가축 생산이 강화됨에 따라 농가가 개별 동물과 접촉을 유지할 수 있는 능력을 증가시킵니다. 스마트팜을 활용하면 단기간에 다량의 데이터를 수집할 수 있어 가축의 건강과 복지 관리 및 모니터링을 개선할 수 있습니다.