‘병해 진단부터 생산 예측까지’…AI 영상기술로 농작물 생육 관리 효율 UP
‘병해 진단부터 생산 예측까지’…AI 영상기술로 농작물 생육 관리 효율 UP
  • 김하늬 기자
  • 승인 2022.10.19 11:26
  • 댓글 0
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농작물 생육 모니터링 및 분석용 챔버

[공학저널 김하늬 기자] 이제 농작물 생육 관리는 다분광·초분광 영상 기술과 AI 기술이 융합한 스마트팜 기술로 더욱 안정적이고 효율적으로 이뤄질 전망이다.

최근 기후온난화·이상기온으로 인해 빈번하게 발생하고 있는 각종 병과 재해에 대한 저항성을 가진 신품종을 개발하기 위한 스마트팜 기술의 요구가 늘어나고 있다.

태풍의 경우 농작물과 영농시설에 끼치는 직접적인 피해 이외에도, 태풍 이후 농작물 병해 확산과 생육저하 등 2차 피해도 만만치 않다. 이러한 문제로 발생하는 생산성 저하와 품질 저하는 소비자를 비롯해 농업을 생업으로 삼는 농민들에게 매우 큰 영향을 끼치고 있다.

소비자에게 품질 높은 농산품을 공급하고 농가의 수익을 증대 시킬 수 있는 고부가가치 농작물의 생산을 위해 기술 개발이 필요한 상황인 것이다.

특히 생산자와 수요자가 요구하는 병, 환경스트레스 저항성을 가진 농작물의 생산과 고품질의 농작물 생산을 위해 농작물 생육의 전 과정 모니터링과 분석은 필수 요소로 꼽히고 있다.

이에 최근 주식회사 포도는 다분광·초분광 영상기술과 AI 기술을 적용한 ‘농작물 생육 모니터링 및 분석용 챔버’를 자체 개발해 솔루션을 제공하며 눈길을 끌고 있다.

이 솔루션은 생육 중인 작물의 정밀한 다분광·초분광 영상을 취득하고 초장·엽면적·색도와 같은 외적 품질을 자동으로 측정함으로써, 다양한 농작물과 종자자원의 내적 품질과 외적품질을 자동으로 분석한다. 여기에 AI 기술을 더해 병충해 감염 여부와 작물의 품질 그리고 생산성까지 예측할 수 있는 솔루션으로 각광받고 있다.

(주)포도의 이러한 솔루션의 핵심 기술은 바로 다분광·초분광 영상 분석 기술이다.

다분광 영상 분석 기술은 RGB 파장대 영상과 NIR 영상 4개의 밴드에서 취득된 분광 정보를 활용하는 방법에서부터 수십 개의 특정 밴드 영상을 취득·분석해 필요한 정보를 얻는 기술이다. 이러한 기술은 식생지수 분석과 근적외선 파장대를 이용한 폐기물 탐지, 특정 타겟 탐지 및 분석 등이 가능하다. 또한 인공위성과 유·무인 항공기, 유·무인 차량과 스마트폰 장착 카메라와 같은 다양한 플랫폼 기반으로 운용될 수 있다.

초분광 영상 분석 기술은 가시광선영역에서 근·중적외선 영역까지의 파장대를 매우 높은 해상도로 분광 정보를 취득해 분석·활용하는 기술이다. 농업/환경/광물탐사/재난/의료/전자부품/생활과학/군사 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 위성영상과 유·무인항공기 그리고 지상촬영장치 기반으로 다양하게 운용되고 있다.

(주)포도 영상연구소 송승욱 연구소장은 “최신의 영상 기술은 전문적인 후처리와 분석기술이 필요하며 AI 기술이 접목돼 더욱 활용도가 높아지고 있다. 영상분석기술에 AI기술이 접목돼 수학적 분석과 모델 개발의 한계가 극복되는 추세”라며 “포도는 딥러닝과 기계학습 기술을 활용해 기존에 부딪혔던 많은 한계를 극복하고 더 정확하고 다양한 분석과 결과추론이 가능한 모델 개발을 수행하고 있다”고 말했다.

포도는 이러한 기술력을 바탕으로 현재 농작물 생육 모니터링 및 분석용 챔버를 솔루션과 함께 국립농업과학원 농업유전자원센터와 국내 10여개의 주요 대학 연구소에 공급해 농작물 생육과 관련한 연구개발에 활용하고 있다.

이 시스템에는 다분광 카메라와 라이다 센서가 기본으로 장착되어 있으며, 연구자의 필요에 따라 초분광 카메라나 열화상카메라를 추가 장착 할 수 있다.

또한 포도가 공급하는 전문 분석 프로그램을 이용해 연구자는 손쉽게 다분광‧초분광‧열화상센서와 라이다에서 취득한 3차원 모델을 연구에 활용할 수 있으며, 포도가 구축 중인 작물생육분석 클라우드 플랫폼과 연동할 경우 Big Data와 AI 기술을 활용해 작물 생육 분석과 예측 모델링이 가능한 것이 장점으로 손꼽힌다.

향후 포도는 이 기술을 더욱 발전시켜 챔버 안에서 육묘 모니터링을 바탕으로 한 영상 기반 정보들을 통해 모종의 등급화까지도 가능하도록 하는 ‘생육 모니터링 플랫폼’을 목표로 연구를 진행하고 있다.

(주)포도 권일룡 대표이사(사진)는 포도의 다양한 요소기술을 바탕으로 스마트팜 기술 분야의 플랫폼 기업으로 성장하겠다는 포부를 갖고 있다.

권 대표는 “디지털트윈 메타버스 기반으로 IOT와 스마트 모니터링 시스템을 융합한 생육 모니터링 플랫폼을 개발해 과금까지도 가능한 스마트팜 서비스도 가능하도록 구상하고 있다”며 “광센서, 토질센서, 습도센서 등을 이용해 농업인들을 위한 전반적인 생육 모니터링 플랫폼 서비스를 제공할 수 있도록 진단부터 모니터링, 관리와 예측까지도 가능하도록 기술 개발에 더욱 많은 투자를 진행할 것”이라고 전했다.

그는 이어 “스마트팜 온실이나 공장은 물론 노지 환경에서도 다양하게 활용할 수 있는 로봇 이동형 시스템과 드론 시스템을 개발해 나갈 계획”이라며 “다양한 첨단 기술을 적용한 농업 분야 플랫폼으로 서비스를 확대해가며 농작물 생산성 향상과 농가 소득 증대에 기여하고자 하는 것이 목표”라고 덧붙였다.


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