농업 로봇: 2023년의 활용과 한계

농업은 자원을 절약하고 생산을 개선하며 낭비를 줄일 방법을 찾고 있습니다. 로봇은 그 도구 중 하나입니다. 이 글은 2023년의 기술과 기업 정보를 다룹니다.

농업과 식품 생산의 일부 작업은 자동화할 수 있습니다. 이를 통해 생산성과 환경 성과를 개선하는 데 도움을 줄 수 있지만, 실제 결과는 용도와 비용, 운영 방식에 달려 있습니다.

농업에서의 로봇 활용 

수작업은 특히 농번기에 시간이 많이 들고 신체적 부담이 클 수 있습니다. 그러나 로봇을 사용하지 않는 농장이 자동으로 적자를 내거나 날씨와 토양 정보를 모르는 것은 아닙니다. 농업인은 기계와 경험, 다양한 자료를 함께 활용합니다.

센서, 연결 기기, 데이터 관리, 알고리즘, 로봇과 드론은 특정 작업을 지원할 수 있습니다. 이들 모두가 로봇인 것은 아니며 모든 시스템이 인공지능을 사용하는 것도 아닙니다.

시간과 일부 투입 자원을 절약할 수 있지만 계획, 유지보수와 경제성 검토가 필요합니다.

미래 식량 수요도 이 기술에 대한 관심을 높입니다. 당시의 유엔 인구 전망은 세계 인구가 2022년 약 80억 명에서 2050년 97억 명으로 증가할 수 있다고 봤습니다. 이는 그 시기의 전망이며 현재 인구가 아닙니다. 식량 수요를 결정하는 요인이 인구뿐인 것도 아닙니다.

2023년의 한 시장 전망은 농업 로봇 시장을 135억 달러로 추산하고 2028년 401억 달러에 이를 가능성을 제시했습니다. 이 전망은 MarketsandMarkets가 발표했습니다. 시장의 범위와 가정에 따른 추정이지 보장된 결과가 아닙니다. 북미의 시장 지위를 전자상거래 같은 다른 산업의 자동화만으로 설명할 수는 없습니다. 

농업 분야의 활용 사례

시스템마다 작업, 상용화 수준과 감독 필요성이 다릅니다. 농장별로 이익과 비용을 평가해야 합니다.

자동 트랙터와 운전자 보조 시스템은 정해진 농작업을 수행할 수 있습니다. 위치 측정과 센서가 함께 작동하며 GPS만으로 동물이나 갑작스러운 장애물을 인식하지는 못합니다. 관련 분야인 자율주행 기술도 농업에 적용할 때는 별도의 조건과 한계를 고려해야 합니다.

일부 과일과 채소의 수확 및 포장용 로봇이 있습니다. 속도, 과실 손상, 숙도 판별과 경제성은 작물과 장비에 따라 달라집니다. 로봇이 자동으로 수확량을 늘리는 것은 아닙니다.

축산에서는 착유, 사료 배분과 방목지 감시 등의 작업을 자동화할 수 있습니다. 반복 작업이 줄어 시간이 생길 수 있지만 동물 관리와 감독은 계속 필요합니다. 

전용 시스템은 작물을 관찰하거나 적합한 센서로 토양 pH 등의 특성을 측정할 수 있습니다. 장비에 따라 가지치기, 제초, 작물 보호와 관개를 지원하기도 합니다.

기계적 제초와 표적 살포는 서로 다른 방법입니다. 카메라로 잡초를 식별해 도구를 움직이거나 선택한 지점에만 제초제를 살포할 수 있습니다. 

농업 로봇의 발전

새로운 기술은 노동력 부족이나 한정된 물과 토지 문제에 도움을 줄 수 있습니다. 선택은 농장의 필요에서 출발해야 합니다.

2023년에는 상용 시스템과 연구용 시제품이 함께 존재했습니다. 제품의 이용 가능성, 비용과 기대 효과를 평가할 때 둘을 구분해야 합니다.

농장 자동화

하나의 시스템은 다음 요소를 결합할 수 있습니다.

• 농업 기계
• 컴퓨터 시스템
• 전자 장비
• 화학 센서
• 데이터 관리 

자동 기계는 특정 작업에서 정밀도와 자원 활용을 개선할 수 있습니다. 수확량은 여전히 재배 조건에 달려 있습니다.

절약한 시간은 다른 일에 활용할 수 있습니다. 그러나 로봇 덕분에 대부분의 농업인이 이미 가족과 더 많은 시간을 보낸다는 주장은 근거가 제시되지 않았습니다. 유지보수와 시스템 관리에도 일이 필요합니다.

지리정보시스템

GIS는 지도와 위치에 연결된 정보를 결합하며 위성 자료도 활용할 수 있습니다. 재배와 투입 자원에 관한 결정을 지원합니다. 원격탐사가 토양의 모든 영양 성분을 자동 측정하는 것은 아닙니다.

지도와 동물의 이동 자료는 방목지와 가축 관리에 도움을 줄 수 있습니다. 수의사의 평가나 사료 요구량 분석을 대신하지는 않습니다.

수직 농업

수직 농업은 여러 재배 층을 위아래로 쌓는 방식입니다. 모든 실내 농업과 같은 뜻은 아닙니다. 수경재배, 분무경재배와 아쿠아포닉스는 물과 영양분 공급 방식이 서로 다른 기술입니다.

제어된 환경은 물과 공간을 절약하고 날씨의 영향을 제한할 수 있습니다. 다만 조명, 냉난방, 투자비와 작물 선택이 비용과 환경 영향을 결정합니다. 로봇이 전체 비용 절감을 보장하지는 않습니다.

수직 농업에 대해 더 알아보세요.

드론

드론은 작물의 생장과 상태에 관한 영상과 측정값을 수집할 수 있습니다. 장비와 사용 규정에 따라 표적 살포도 가능합니다. 감시는 문제 발견을 돕지만 그 자체로 가뭄, 홍수나 질병을 막지는 못합니다.

드론은 동물의 위치를 찾고 방목지를 살피는 데 도움이 됩니다. 열화상은 해석이 필요하며 그 자체가 질병 진단은 아닙니다.

수분용 로봇

수분은 많은 작물의 수정과 종자 형성에 기여합니다. 자연 수분 매개자와 서식지를 보호하는 일은 여전히 중요합니다. 

연구는 지상에서 움직이는 온실 로봇부터 작은 비행 시제품까지 포함합니다. 일부 시스템은 센서, 카메라나 인공지능을 사용합니다. 모든 소형 로봇에 자율 항법이나 농경지에서 검증된 수분 능력이 있는 것은 아닙니다. 

2023년의 비행 연구 시제품은 모든 작물과 날씨에 사용할 수 있는 보편적인 상용 솔루션이 아니었습니다. 특정 온실 작물용 상용 로봇과 구별해야 합니다. 정밀도, 비용과 수확량 영향은 용도별 검증이 필요합니다.

로봇 수분이 생태계나 생물다양성을 자동 복구하지는 않습니다. 보조 도구가 될 수 있지만 자연 수분 매개자 보호는 별도로 필요한 일입니다.

레이저를 이용한 조류 퇴치

조류 퇴치는 작물 피해를 줄이려는 방법입니다. 전통적인 허수아비와 레이저 시스템은 서로 다르며 모든 새와 설치류에 통하는 만능 해결책은 아닙니다. 

로드아일랜드대학교의 연구자 Rebecca Brown은 폭이 최대 약 600피트, 즉 183미터인 옥수수밭에서 움직이는 녹색 레이저를 시험했습니다. 빛은 작물 위를 훑었고 전자 장비는 용기로 보호했습니다. 밭의 형태가 결과에 영향을 주었으며 모든 새가 사라진 것은 아니었습니다. 낮에 빛이 잘 보이지 않는다고 무해한 것은 아닙니다.

축산 기술

자동 착유, 사료 배분과 청소는 반복 작업을 줄일 수 있습니다. 사료량을 정확히 설정해야 하며 청소로 환경의 모든 질병 위험이 없어지지는 않습니다. 동물의 상태를 계속 살펴야 합니다.

센서는 우유 생산량, 활동과 일부 건강 또는 번식 징후를 추적할 수 있습니다. 글에 나온 로봇 사용률 12%와 5년 이내 20%라는 전망은 지리적·통계적 범위가 명확하지 않았습니다. 세계 전체의 사실로 읽어서는 안 됩니다. 가상 울타리는 장치를 통해 동물의 움직임을 유도하며 동물을 원격으로 물리적으로 옮기는 장치가 아닙니다. 

2023년의 기업 사례

다음 정보는 글이 작성된 시점을 기준으로 합니다. 주가와 재무비율은 과거 수치이고 삽입된 차트는 갱신될 수 있습니다. 기업 사례는 투자 권유가 아닙니다.

1. FarmWise

FarmWise는 농업 기술을 개발했습니다. 글에서는 아홉 차례 투자 유치로 7,390만 달러를 모았다는 자료의 출처로 CB Insights를 인용했습니다. 이는 당시 글에서 사용한 수치이며 검증된 현재 자금 조달 총액이 아닙니다. 회사는 카메라와 기계 도구를 결합해 채소 재배지의 잡초를 선택적으로 제거했습니다. 

FarmWise는 2023년 2월 14일 World Ag Expo에서 Vulcan을 선보였습니다. 카메라와 딥러닝으로 식물을 인식하는 기계적 제초 장비였습니다. 자동 식별이 기계 전체의 무인 운행을 뜻하지는 않습니다. 

2. Deere & Company

John Deere 브랜드로 알려진 Deere & Company는 농업 기계와 자동화 기술을 개발합니다. 글의 주가 382.20달러와 연초 대비 10.86% 하락은 2023년 특정 시점의 정보이며 현재 가격이나 수익률이 아닙니다. 

DE 가격 차트

같은 과거 비교에는 시가총액 1,100억 7,000만 달러, 배당수익률 1.41%, 주가수익비율 11.30과 자기자본이익률 47.73%가 제시됐습니다. 현재 측정값이나 보장 수익률이 아닙니다. Deere의 해당 회계연도 3분기는 2023년 7월 30일 종료됐으며, 그 분기의 순이익은 29억 7,800만 달러였습니다.

3. Carbon Robotics

Carbon Robotics는 카메라와 레이저로 잡초를 인식하고 제거합니다. 2022~2023년의 상용 LaserWeeder는 트랙터에 부착하는 장비로, 2021년의 자율 이동 시연용 시제품과 다릅니다. 자동 레이저 제어와 무인 주행은 같은 뜻이 아닙니다. 

회사는 2023년 4월 3,000만 달러의 자금 조달을 발표했고 당시 누적액은 6,700만 달러였습니다. 미국 17개 주와 캐나다 3개 주라는 설명은 그 시기의 배송 계획으로, 현재 보급 범위나 배송 완료를 입증하지는 않습니다.

4. Trimble

글은 Trimble(TRMB)의 과거 주가 42.41달러, 연초 대비 하락률 16.12%, 주가수익비율 31.61과 자기자본이익률 8.16%를 제시했습니다. 2023년 3분기 매출은 9억 5,730만 달러로 전년 동기보다 약 8.2% 증가했습니다. 조정 비GAAP 주당순이익은 0.68달러였고 GAAP 기준은 0.30달러였습니다. 

글은 해당 분기 말 현금 및 현금성 자산 2억 1,680만 달러와 부채 약 30억 5,000만 달러를 제시했습니다. AGCO는 2023년 9월 28일 현금 20억 달러와 JCA Technologies 출자를 대가로 Trimble의 농업 자산을 포함한 합작회사의 85%를 소유하는 계약을 발표했습니다. Trimble 전체의 85%가 아닙니다. 거래는 2024년 4월 완료됐습니다.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

AgEagle은 농업뿐 아니라 기반시설과 공공기관 등에도 드론 및 데이터 솔루션을 제공했습니다. 글의 직원 약 150명이라는 추정은 검증된 현재 인원수가 아닙니다. 

UAVS 가격 차트

AgEagle은 2023년 9월 6일 eBee VISION을 선보였습니다. 고정익 무인항공기로, 농업 전용이 아니라 주로 감시용이었습니다. 시가총액 1,583만 달러, 주가 0.13달러와 주가수익비율 −0.22는 과거 수치입니다. 이후의 기업 활동은 직접적인 주가 비교를 어렵게 합니다. 글은 2023년 2분기 매출 약 328만 달러와 전년도인 2022년의 성장률 95.62%도 언급했습니다. 음수인 주가수익비율은 흑자를 뜻하지 않습니다.

이점과 한계

용도에 따른 잠재적 이점은 다음과 같습니다.

• 반복적이고 신체적으로 힘든 작업의 감소. 기계는 적절한 조건에서 오래 일할 수 있지만 에너지, 유지보수와 안전한 운용이 필요합니다.

• 일부 투입 자원의 사용과 낭비 감소. 전체 경제성은 구매, 설치와 운영 비용에도 달려 있습니다. 

• 특정 작업의 반복성과 정밀도. 로봇과 소프트웨어도 인식, 설정과 실행 오류를 일으킬 수 있습니다.

• 인력 부족의 일부 완화. 계절 노동이나 수확 시기의 모든 문제가 사라지지는 않습니다.

• 장비의 설계 범위 안에서 어려운 작업 지원. 기계가 사고 위험을 완전히 없애지는 못합니다. 

주요 한계는 다음과 같습니다.

• 높은 초기 투자비. 예상 절감액은 총비용과 비교해야 하며 가격 하락이나 투자금 회수는 보장되지 않습니다.

• 비용과 가동 가능성에 영향을 주는 에너지, 유지보수, 부품과 기술 지원의 필요성.

• 교육, 올바른 설정과 특정 작업에 맞는 조정. 모든 로봇이나 알고리즘이 농업의 모든 일을 할 수는 없습니다.

결론

2023년의 농업 로봇에는 정착된 상용 시스템과 실험 기술이 함께 포함됐습니다. 센서, 제어와 기계 도구의 결합은 서로 다른 성숙도의 기회를 제공합니다.

평가는 농장의 필요, 비용, 기반시설, 안전과 환경 영향을 기준으로 해야 합니다. 로봇은 농업인을 지원할 수 있지만 그 자체로 더 많은 수확이나 지속가능성을 보장하지는 않습니다.