▲ 필드로봇포럼이 ICROS 2021이 열리고 있는 전남 여수 소노캄에서 개최되었다.

24일 여수 소노캄에서 속개된 '2021 제36회 제어로봇시스템학술대회(ICROS)' 둘째날에는 필드로봇소사이어티(회장 김상철)에서 주관한 필드로봇포럼이 열렸다.

▲ 필드로봇소사이어티 김상철 회장이 24일 ICROS 2021에서 열린 필드로봇포럼에서 인사말을 하고 있다.

이날 포럼에는 회장인 김상철 전북대 교수를 비롯해 전임 회장인 충남대 김성수 교수, 수석부회장인 경희대 이순걸 교수, 부회장인 손웅희 한국로봇산업진흥원장을 비롯한 포럼 부회장 및 이사 20여명이 참석했다.

▲ 필드로봇소사이어티 김상철 회장이 2020년 회장을 역임한 충남대 김성수 전임 회장에게 감사패를 전달하고 있다.

포럼에 앞서 김상철 회장은 전임 필드로봇소사이어티 4대 회장인 충남대 김성수 교수에게 회원들의 뜻을 모은 순금 감사패를 전달했다.

▲ 필드로봇소사이어티 부회장인 손웅희 한국로봇산업진흥원장이 필드로봇포럼에 참석해 인사말을 하고 있다.

포럼에선 ▲대규모 용수공급관로 첨단 지능형 비파괴 정밀진단기술(한국로봇융합연구원 정구봉 본부장) ▲오프로드 자율주행/작업을 위한 스마트 산업기계 기술(한국기계연구원 이한민 실장) ▲자율주행 트랙터 연구개발 현황(LS엠트론 최종민 박사) ▲데이터 기반의 디지털 건설, 농업 관리 플랫폼(공간정보 김석구 대표) ▲디지털 농업 연구동향 및 사례연구(서울대 김학진 교수) ▲디지털 농업 촉진 기본계획 및 정책방향(농촌진흥청 김국환 박사) 등의 발표가 진행됐다.

▲ 이날 포럼 좌장을 맡은 필드로봇소사이어티 학술부회장 DGIST 안진웅 교수

이날 포럼 좌장은 학술부회장을 맡고 있는 DGIST 안진웅 교수가 진행하였으며 발표된 주요 발표 내용을 간추려 소개한다.

▲대규모 용수공급관로 첨단 지능형 비파괴 정밀진단기술(한국로봇융합연구원 정구봉 본부장)

▲ 한국로봇융합연구원 정구봉 본부장

첫 번째 강연에 나선 정구봉 본부장은 한국로봇융합연구원 소개와 대규모 용수공급관로 내부 자율주행 정밀진단로봇 K-PRO(케이-프로)에 대해 소개했다. 대형 수도관의 사고는 국민안전 위협과 대규모 피해를 초래하고 있지만 현재 대규모 수도관은 주로 인력에 의해서 조사되며, 관 외면에서 초음파 두께 측정 또는 내면 육안 관찰 타상만 하는 수준이다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 관로 내부를 자율적으로 이동하면서 관의 구조적인 상태(관체 결함, 관경, 구조, 위치 등)를 정밀 탐상할 수 있는 로봇 K-PRO를 개발하게 되었다.

이 로봇에는 관체에 존재하는 부식 결함을 측정할 수 있는 MFL(Magnetic-Flux-Leakage)을 비롯해 카메라, 라이다, IMU 및 오도미터(Odometer), 로드셀과 같은 센서들이 장착되어 있으며 곡관 및 단차, 관경 변화 인식을 통한 링크 구동부 힘제어 및 로봇자세 제어를 위한 주행제어, 배터리와 무선통신 장치, 자율제어/원격제어 호환 기능이 들어 있다. 이 로봇은 현재 개발이 완료되어 전북 군산의 1040미터 구간에서 현장 매설 배관 테스트를 진행하고 있다.

정 본부장은 현장에는 우리가 예측하지 못했던 문제가 항상 존재한다며 현재 현장 활용을 위해 배관면과 접촉하는 센서부, 로봇 중심 위치 및 로봇 자세 제어 고도화, 관의 정량적 상태 검증을 위한 기술로 MFL 회전 제어 고도화 작업 등의 로봇기능을 보완하고 있다고 소개했다.

▲오프로드 자율주행/작업을 위한 스마트 산업기계 기술(한국기계연구원 이한민 실장)

▲ 한국기계연구원 이한민 실장

두번째 강연자로 나선 한국기계연구원 스마트산업기계연구실 이한민 실장은 스마트기계연구실에서 개발하고 있는 전체적인 연구 내용들을 소개했다. 여기에서는 주로 산업기계를 개발하고 있는데 산업기계란 광산기계, 토목ㆍ건설기계(굴착기, 건설용 트랙터 등)를 비롯해 운반기계, 농업기계(경운기 등)를 말한다. 이 실장은 산업기계 시스템의 자율화 및 지능화를 통해 건설분야에서는 군집협업작업, 농업분야 정밀주행 경작, 공공분야에서는 국방이나 재난대응 등에 적용할 수 있다고 소개했다.

이 실장은 자율주행 분야에서는 자율주행 트랙터, 활주로 제설장비 무인화를 완료했고 현재 오프로드 환경인식 핵심기술을 개발하고 있다고 말했다. 자율작업 분야에서는 굴착기 작업중 충돌방지, 굴착기 작업 패턴 자동화 기술을 개발했고 현재는 협업 크레인 거더 자동운반 기술을 개발하고 있다. 육-공 협업분야에서는 육-공 협력 3D 매핑 기술 개발을 완료하고 현재는 육-해-공 자율협력 UGV개발, 육-공 분리합체 배송용 UGV를 개발하고 있다. 이외에도 굴착기 충돌방지 안전제어를 개발하고 있다고 소개하면서 성능중심의 기계시스템을 인간중심의 기계시스템 안전기술을 확보하기 위해 노력하고 있다고 말했다. 이 실장은 20톤급 굴착기 작업 자동화 기술 개발 현황도 소개하면서 굴삭기 자동화 기술 개발을 통해 작업 생산성 혁신 및 작업장 안전도를 확보하려 하고 있다고 말했다.

▲자율주행 트랙터 연구개발 현황(LS엠트론 최종민 박사)

▲ LS엠트론 최종민 박사

LS엠트론 최종민 박사는 LS엠트론 회사 소개, 세계 농기계 시장 동향 및 전망, 기술 트렌드, 자율작업 트랙터 개요, 자울작업 개발 배경 및 필요성, 농업용 자율주행 기술개발 현황, LS엠트론 자율작업 트랙터 등을 소개했다.

최 박사는 세계 농기계 시장은 연평균 6.9% 성장이 예상되나 내수시장은 1조원 시장에서 정체중이며 메이저 농기계 업체 중심으로 ICT 기술 상용화를 진행중이나 국내는 아직 초기단계라고 진단했다. 한국은 글로벌 콤팩트 트랙터 Top5 이며, 아태지역 농기계 시장 이 고속성장 할 것으로 예상된다.

기술 트렌드로는 자동차(Vehicle)산업(자동차/중장비)의 발전 방향과 동일하게 IT기술 융복합을 통해 점차 지능화(자동화/무인화)되고 있고, 자율주행 제품은 차량간 실시간 데이터 공유를 통해 3단계 군집주행까지 적용하고 있으며, 무인자율주행 관련 컨셉 제품도 미래 농업에 대한 비전으로 기술 소개, 친환경/효율 증대를 위해 전동식 변속기 및 메탄 연료 트랙터를 전시하고 정밀 농업을 위한 다양한 센서 및 제초기 등을 CNH그룹이 적극적으로 홍보하고 있다. 또한 자동변속기 트랙터에 브레이크 페달 조작만으로 정지/출발할 수 있는 편의기능, 유압식 A/G에 가변 스티어링 기능을 추가 적용하거나 기존 기능에 편의사양을 개발하여 적용하고 있다고 소개했다.

최 박사는 자율주행 트랙터 관련하여 트랙터의 주요 구성품인 엔진, 변속기, 유압 등을 비롯해 외부작업기는 전자제어 가능한 수준까지 개발되었으며, 자율주행 트랙터는 전자제어 시스템에 정밀 GPS가 결합되어 가능하다고 말했다.

자율작업 개발 배경으로는 농촌지역의 인구수 감소 및 고령화에 따른 안전성, 생산량 확보에 필요한 기능으로 판단되며, 생산성 측면에서 자동조향 시스템 적용에 따른 효과로 생산성 향상 효과라고 분석했다. 그러면서 수확량 8% 증대에 따른 경제 효과가 발생했다고 소개했다. 농업용 자율주행 기술개발 현황 관련해 실용화를 위해서는 고가의 자율주행 시스템 및 센서의 경제적 측면과 자율주행에 대한 안전성 문제를 해결해야 한다고 지적했다.

최 박사는 LS엠트론에서 개발한 자율작업 트랙터를 소개했다. 이 트랙터는 RTK-GPS 기반의 자율작업 2.5단계 기술개발을 완료 및 상용화, 유압식 조향 및 브레이크 시스템 반응속도 150ms 이하로 개발 완료, 3~4 단계 연구를 위한 장애물 감지, 정지 및 원격제어 시스템 개발 완료, 5km/h 이하의 속도에서는 3cm 이내의 오차를 나타내지만 한국의 농작업은 대부분 8km/h 이하에서 작업이 이루어 지고 있기 때문에 큰 문제는 없다고 말했다. 최 박사는 이러한 기술 개발을 토대로 2020년 11월 경남 김해 농촌진흥청에서 자율주행 트랙터를 성공적으로 시연했다고 소개하면서, 자율작업 농기계의 안전성 확보 및 레벨4 단계를 위한 인공지능 기반의 객체인식 시스템이 필요해 추가로 연구를 진행하고 있다고 말했다, 최 박사는 '농민은 지켜만 보십시오, 작업은 저희가 알아서 하겠습니다' 라는 회사의 캐치프레이즈로 강연을 마무리 했다.

▲데이터 기반의 디지털 건설, 농업 관리 플랫폼(공간정보 김석구 대표)

▲ 공간정보 김석구 대표

공간정보 김석구 대표는 산업 분야별 디지털 트윈 구축 사례, 디지털 공간 정보 구축사례를 소개하면서 고품질 디지털 트윈 구현을 위한 최적의 데이터를 구축하여 스마트 건설, 스마트 시티, 스마트 산단, 스마트 타운, 스마트 캠퍼스 등 다양한 산업분야로 디지털 트윈 데이터 구축 및 AI모의실험 기술을 보유하고 있다고 소개했다.

드론 지적 측량 지원 시스템, 드론 사진 측량 활용 지적현황, 가상 측량/ 드론 사진측량 활용 도심지 3D 모델링, 디지털 기반 도시 관리(광주도시철도2호선 적용), 도심지 과거 현재 그리고 미래도시 디지털 트윈 구현, 건축물 완공 후 예측분석 가상 시뮬레이션, 드론 3D 모델+BIM 설계를 이용한 디지털 도로건설관리(세종시 금강보행교), 데이터 기반의 디지털 건설관리, 현실 및 가상 세계 융합 건설 관리 플랫폼, 드론을 이용한 재난재해 현장 복구공사 활용 사례, 디지털트윈 기반 태양광발전 시뮬레이션, 대형구조물(댐,교량) 시설 점검, 문화재 복원이나 문화재 발굴에도 디지털 트윈 기술이 사용되고 있다며 다양한 사례들을 소개했다.

김 대표는 국내 정밀농업 시장과 해외 정밀농업 시장 현황을 소개하고 센서기술의 발달로 농업분야에서도 다양한 드론기술이 활용되고 있다고 소개했다. 농업분야에서 실제활용이 가능한 정보는 관리구역에 작물 모니터링 기술 적용, 작물 수확량 예측, 작물 손상 평가, 토양 맵핑 및 모니터링, 수분 스트레스 검출, 병해충 조기 검출, 토양 염류화 검출이 있다. 이러한 기술을 기반으로 현재 농업생산무인자동화연구센터와 공동으로 커넥티드 농업(Connected Farming) 통합 솔루션을 개발하고 있다고 소개했다. 김 대표는 디지털트윈 기반의 산업으로 전환이 가능하려면 디지털 데이터를 활용한 계획 및 관리가 필요하다고 말했다.

▲디지털 농업 연구동향 및 사례연구(서울대 김학진 교수)

▲ 서울대 김학진 교수

서울대 김학진 교수는 디지털 농업과 노지 스마트 농업에 대한 개관 및 기술사례분석, 향후 전망과 과제에 대해 강의했다. 글로벌 농업 생산 환경은 농경지 감소(52%), 물 부족(55%), 인구증가(60%), 인구고령화, 에너지 부족(37%) 등 변화하고 있다. 농업기술은 과거에는 녹색, 백색혁명, 농업기계화에서 현재는 다양한 기상정보, 센싱, 작물상황, 위치정보 획득을 통해 스마트화하고 있지만 분석의 한계가 나타나고 있다.

미래에는 데이터를 근거로 최적의 처방 및 관리를 통해 디지털 농업으로 변화해 갈 것이다. 디지털 농업의 키워드는 데이터 기반 영농기술, 작물/가축 진단에 의한 최적의 처방관리, 생산성과 품질의 극대화, 재배자 이익의 제고, 소비자 안전 확보, 토양 물 공기 등의 지속가능한 환경 유지, 농업기술의 산업화와 차세대 수출 품목 등을 들 수 있으며, 목표는 노동력 절약과 정밀 농업으로 농업 생산성 증대, 자원 낭비 방지와 환경, 식품 오염 저감, 농촌 복지, 기후변화 대응과 지속가능한 환경, 새로운 가치 창출과 농업의 범위 확대 등이다.

노지 디지털 농업이란 커넥티드 팜으로 정밀위치기반 데이터 수집 및 처방, 자율작업, 진단, 데이터 로깅이 가능하다. 노지 스마트 농업 기술의 발전과제로는 연구과제는 농업 현장 직접 적용 기술과 미래 연구 아이템 구별이 필요, 산학연 역할 분담에 의한 효율적인 스마트 농업 기술 연구 필요, 개발 기술 실용화 촉진을 위한 인프라 기술 확보 등을 예로 들었다.

▲디지털 농업 촉진 기본계획 및 정책방향(농촌진흥청 김국환 박사)

▲ 농촌진흥청 김국환 박사

농촌진흥청 김국환 박사는 4차 산업혁명 시대를 맞아 농업 분야에 새로운 도전이 나타나고 있다며 주요 농업 선진국은 디지털 농업으로 전환 중이기 때문에 우리 농업 역시 지속가능한 농업을 위해 빅데이터ㆍ인공지능이 유력한 대안으로 부상하고 있다고 진단했다.

정밀농업에서 스마트농업 그리고 디지털 농업으로 변천하고 있으며, 디지털 농업이란 농업 관련(생산ㆍ유통ㆍ소비 등) 데이터를 디지털 형식으로 수집, 저장ㆍ관리, 결합, 분석 및 공유하여 의사결정 지능과 새로운 가치를 창출하는 것으로 기존의 정밀 농업이나 스마트 농업보다 생산ㆍ유통ㆍ소비 등 농업활동의 전과정에서 데이터를 적극 활용한다는 것이다.

김 박사는 데이터 기반의 디지털 농업으로 지속가능한 농업 구현이라는 비전을 달성하기 위해 농촌진흥청이 최근에 발표한 3대 분야, 10개 실천과제를 만들었다며 내용을 소개했다. 3대 분야 10개 실천 과제란 ▲농업기술 데이터 생태계 구축 (데이터 수집과 관리, AI 서비스 플랫폼 구축, 데이터 개방 ㆍ공유 및 활용) ▲농업 생산 기술의 디지털 혁신 (자동화ㆍ지능화 기반기술 개발, 디지털 육종 기반기술 개발, 곡물 생산성 향상 디지털 기술, 원예 작물 수급 안정과 품질 향상, 가축 정밀 사양 디지털 기술)▲유통, 소비, 정책 지원 디지털 농업기술(작목 선택ㆍ유통ㆍ소비 의사결정 지원, 농촌과 농업정책 지원) 을 설명했다.

김 박사는 디지털 기반 농업혁신성장 생태계 조성을 위해 정부, 산업체, 농업인이 협업체계 구축을 해야 한다고 강조했다.