고고팜, 농촌의 노동력 문제 우리가 해결한다 AI 농업용 로봇으로 농촌산업에 새로운 변화 예고하다

▲ [사진 = ㈜에스엔솔루션즈]

국내 농업 인구의 수가 빠르게 줄어들고 있다. 농업에 대한 기피현상과 고령화·저출산 현상이 맞물려 농업 분야는 생산력을 겨우 유지하고 있는 상황이다. 이런 상황 속에서 농가들은 생산력 유지를 위해 외국인 노동자를 적극적으로 고용하고 잇는데, 업무 숙련도와 언어에 대한 문제로 농장주들에게 또 다른 스트레스를 유발하고 있는 상황이다. 이런 경향은 해외라고 다르지 않다. 부족한 농업인력을 대체하고 생산성을 높이기 위해 로봇공학 기술 및 AI 기술을 적용한 농업 관련 로봇들이 속속 개발되고 있다. 하지만 농업에 대한 인공지능과 로봇 산업은 나라별 농산물 품종의 차이로 인해 해외 기술을 적극적으로 사용하기 힘들다는 특징이 있어 자국에서 개발한 인공지능과 로봇 기술이 절실히 필요한 상황이다. 이에 해외 선진국 및 중국 등에서는 적극적으로 AI를 활용한 로봇에 나서고 있지만, 우리나라는 아직도 걸음마 수준을 벗어나지 못하고 있다. 이런 가운데 획기적이고 실용적인 농업로봇을 개발하고 있는 ㈜에스엔솔루션즈가 업계 관계자들에게 많은 주목을 받고 있다. 이에 본지에서 그곳을 찾아 집중취재를 진행하였다.

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㈜에스엔솔루션즈, AI 농업용 로봇으로 국내 농촌 산업에 새로운 변화 이끌어 나갈 것
우리나라가 급격한 고령화 사회로 접어들면서 농촌 또한 급격한 고령화 현상이 일어나고 있는 동시에 한쪽에서는 젊은 귀농인의 유입도 함께 늘어나고 있다. 하지만 절대적인 농업인구는 계속해서 줄고 있는 상황이다. 이러한 현상은 고소득 과채류에 대한 집중과 스마트팜이 빠르게 확산되는 결과로 이어지고 있는데, 이를 통해 면적대비 수확하는 양이 함께 증가하면서 농작물을 수확할 인력이 더욱 부족해지고 있다는 실정이다. 이에 정부와 각 지자체에서는 청년농 육성 및 귀농·귀촌 관련 정책을 적극적으로 수행하고 있지만 노력에 비해 보수가 낮고 육체적으로 힘들다는 이유로 정책의 실효성은 매우 낮은 상황이다. ㈜에스엔솔루션즈 고원석 대표는 “부족한 농촌 인력을 외국인 노동자들로 대체하고 있는데, 아무래도 외국인 근로자들은 업무 숙련도가 낮고 책임감이 결여된 경우가 많다. 아직 덜 익은 것을 상품을 수확하거나 잘못된 방식으로 수확해 상품성이 떨어지는 경우가 부지기수다. 여기에 일부 근로자들의 불성실한 근무 태도까지 더해 많은 농장주가 속앓이만 하고 있는 상황이다. 당사는 이와 같은 문를 해결하기 위한 노동력은 대체하고 생산성은 높일 수 있는 실용적인 로봇 개발에 전념하고 있다”고 언급했다.

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자동수확 로봇 ‘로봉이’ 인건비와 노동력은 절감하고 생산성은 극대화 시켜
2019년 설립된 ㈜에스엔솔루션즈(대표 고원석)는 인공지능 기반의 다기능 농업용 수확 로봇 브랜드 ‘고고팜’을 통해 농업용 로봇의 새로운 길을 개척하고 있는 농업용 로봇 전문기업이다. ㈜에스엔솔루션즈는 노동력 부족의 문제와 함께 수확에서 생길 수 있는 어려움을 IT 기술로 해결하고자 다양한 농업용 로봇을 연구하고 있으며, 그 첫 번째로 개발한 것이 자동수확 로봇 ‘로봉이’다.
로봉이가 가장 먼저 주력하는 분야는 토마토, 오이, 딸기 등의 시설작물이다. 토마토, 오이, 딸기는 대표적인 고소득 과채류로 수확, 선별 및 포장 작업이 전체 노동시간의 50% 이상을 차지하며, 다른 작물에 비해 외국인 고용노동에 대한 의존도가 가장 높다. 통계청 조사에 따르면 오이, 토마토, 딸기 시장은 연 3조 8900억 규모이며, 이중 인건비가 7,700억 원으로 매출액의 20%를 차지할 정도로 인건비 비중이 매우 높다.
로봉이는 인건비와 노동력 절감, 그리고 생산성 향상을 위한 자동 수확 로봇으로 위에 언급한 토마토 오이 딸기 등의 작물 수확에 특화된 로봇이다. 상품의 선별 및 수확, 그리고 바구니에 담는 과정까지 모두 책임지는데, 이를 위해 크게 4가지 핵심 기술이 들어가 있다. 첫 번째는 수확물이 위치한 곳을 확인하는 객체인식기술이며, 두 번째는 수확시기를 결정하기 위한 숙성도를 판별하는 기술이다. 세 번째는 비전기술인데 수확하는 과정에서 작물의 줄기나 잎을 손상하지 않는 동시에, 과실의 꼭지 또한 유지한 채 수확하여 상품성을 훼손하지 않기 위함이다. 그리고 마지막으로 자율주행을 위해 제품의 전면과 후면에 3D라이다가 탑재되었고, 좌우에는 2D라이다가 탑재되어 장애물을 스스로 탐지하여 회피 주행을 하고 돌발 상황에는 모든 동작을 멈추는 기능도 탑재되었다. 이와 같은 기능으로 인력을 최소하고 생산성은 최대로 높이도록 설계되었는데, 고원석 대표는 “오이 비닐하우스 3동으로 계산했을 때 1개 수확시간은 로봉이가 사람보다 조금 느리지만 24시간 작업이 가능하다는 것을 감안하면 4배가량 더 많은 양을 수확을 할 수 있다. 또한 인건비 절감까지 더하면 그 효과는 더욱 높아진다”고 언급하며 설명을 덧붙였다.

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인공지능을 기반으로 과실의 숙성도를 스스로 판별하고 수확해
농촌의 인력난 해소를 해결할 수 있는 최고의 솔루션이라는 평가 받아
위에 언급한 로봉이의 기술적인 여러 특징 중에서 가장 눈여겨볼 부분은 숙성도를 스스로 판별해내고 상품성을 저해시킬 수 있는 요소를 모두 없앴다는 것이다. 객체인식 기술을 통해 과실의 이미지를 수집하고, AI 디텍터를 통해 각각 과실의 숙성도를 판별해내어 수확을 한다. 딸기, 토마토, 오이 등은 수확시즌에 숙성되는 과실을 매일매일 확인하면서 실시간으로 수확을 해야 하기에 끊임없이 인력을 투입해야 한다는 특징이 있다. 로봉이는 인공지능 기술을 통해 숙성 인식률이 90% 이상 된 과실만 선택해 스스로 수확을 한다. 이러한 객체인식은 ‘YOLO v7’ 기술로 토마토, 방울토마토, 딸기 등 과실에 객체를 인식하고 숙성도는 색상과 채도, 명도(HSV)값을 기준으로 판별하며, 주변의 밝기에 따라 판별하도록 고도화하여 주간은 물론 야간작업도 문제없이 수행할 수 있다. 또한 상품성이 저하되는 것을 방지하기 위해 줄기와 잎 등을 회피하는 동시에 과실의 꼭지를 살려서 수확하기 위한 비전기술이 적용했으며, 그리퍼는 농작물이 손상되는 것을 방지하기 위해 실리콘 소재가 적용되었다. 로봉이는 수확 후 바구니에 닮는 과정까지 모두 책임지며, 적재중량은 최대 90kg 정도이다.
자율주행 및 구동부는 실내 온수 파이프 규격으로 구동부가 제작되었고, 다양한 실내 환경에서 도입이 가능하도록 설계되었으며, 자율주행 센서 비용 절감과 안전을 위해 지정된 경로만 주행하도록 되어 있다. 이처럼 꼭 필요한 기능만 탑재하여 가격은 낮추고 실용성을 최대로 높인 수확로봇 로봉이는 외부 의존도가 높은 수확인력 시장의 어려운 상황을 해결할 수 있게 되었다는 평가를 받고 있으며, 농촌이 처한 인력난 해소를 해결할 수 있는 최고의 솔루션이라는 평가를 받고 있다. 특히 스마트팜의 도입으로 생산량이 점차 증가되고 있는 상황 속에서 농가와 업계 관계자들에게 더욱 많은 기대를 모으고 있다. 고원석 대표는 “해외에서는 이미 수확로봇에 대한 투자와 상용화가 빠르게 진행되고 있다. 특히 최근 급변하는 기후에 대응하기 위해 시설재배가 더욱 중요해졌고, 농촌의 고령화와 귀농인의 안정을 위해 농업분야에서 기술적인 변화가 절실히 필요한 상황이다. 무엇보다 농업의 자동화가 가장 절실하다”고 언급하며, 농업로봇의 필요성에 대해 강조했다.

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구동부터 관절까지 어느 상황에서도 사용할 수 있는 범용성 갖춰
과실의 수확시기를 판단하고, 올바른 방법으로 수확을 하는 것이 가장 중요하지만 다양한 환경에서 범용적으로 기능을 할 수 있어야 더욱 효율적으로 활용이 가능하다. 특히 우리나라는 지형적 특성상 좁은 곳에 집약적으로 농사를 짓는 일이 많으며, 계절 변화가 극심해 어제와 오늘의 농업 환경이 크게 차이가 나기도 한다.
고고팜은 다양한 상황에서도 범용성을 가질 수 있도록 로봇 관절을 다관절 타입으로 제작했다. 일반적으로 이 분야에서 사용되는 타사 로봇의 경우 컴팩트한 구조와 빠르고 정확하게 작업이 가능한 것이 특징이다. 하지만 구도가 컴팩트한 만큼 구동범위가 적은 면이 있으며, 그만큼 사용에 있어서 환경의 제약을 받는다. 로봉이는 구동범위가 넓어서 다양한 환경에서 활용이 가능하고, 엔드 이펙터를 교체하는 방식으로 여러 작물에 적극적으로 활용할 수 있다. 이 밖에도 구동부를 험한 노지에서도 움직일 수 있도록 수동적 자율주행기능을 더했으며, 최초 도입시 맵핑 작업을 진행하여 경로를 생성하고 입력하는 방식으로 주행한다.

자동 수확 로봇 ‘로봉이’부터 자동예초 로봇 ‘다베어’까지 다양한 제품 선보여
수확의 전후방 산업까지 책임지는 제품 확대로 플랫폼 사업화 할 것
현재 로봉이는 경북 상주 스마트팜 혁신밸리에서 방울토마토에 적용하기 위한 실증사업을 진행하고 있으며, 내년 1월 중에는 상용화 제품을 시장에 출시할 계획이다. 현재 국내에서 수확 로봇에 대한 연구개발은 몇몇 기업에서 이루어지고 있지만 실증센터까지 보유한 곳은 ㈜에스엔솔루션즈가 유일하다. 고원석 대표는 “로봉이의 핵심 키워드는 ‘가성비’로 쓸데없는 기능 없이 농가에 딱 필요한 기능만 담았으며, 생산 원가는 최대한 절감하여 농민들이 보다 실용적으로 사용할 수 있도록 개발되었다. 계속해서 제품의 고도화와 원가절감에 대한 연구를 진행할 계획이다. 로봉이를 통해 사람들이 혁신적인 농업기술에 대한 거부감을 낮추게 되는 것은 물론 기존에 농업 분야에서 발생하던 수확 인력에 대한 스트레스까지 해소할 수 있을 것으로 기대를 하고 있다. 향후 수확의 전후방 산업(생산, 수확, 선별, 유통)까지 플랫폼으로 구현하여 농민의 소득증대와 편리함을 제공하는 플랫폼 형태로 사업을 확장해 나갈 계획이다”고 언급했다.
이 밖에도 고고팜은 최근 무선으로 조종하는 자율주행 예초 로봇을 올해 초 시장에 출시하자마자 폭발적인 관심을 받으며 높은 판매고를 올리고 있다. 올해 4월 시장에 출시된 무선조종 예초로봇 ‘다베어’는 과수원과 산지, 산소 등의 다양 곳에서 원격으로 운용할 수 있는 예초 로봇이다. 기존에 잔디깎이의 낮은 구동성을 개선하는 것에 더해 예초기 날 폭을 다양한 모델로 제작했으며, 높이를 2~15cm까지 조절할 수 있어 다양한 환경과 여러 가지 목적으로 사용이 가능하다. 고고팜은 이러한 로봇들을 BETA 페스티벌 2022, 2023 케이팜 박람회 등에 선보여 큰 관심과 함께 많은 호응을 얻었으며, 특히 2023 케이팜에서는 애그테크 기획관에 전시되어 농업분야 첨단기술로서 인정을 받았다.