6차 산업 이후의 농업 전망, 가상현실에서 찾을 수 있을까?

• 4차 산업혁명 시대를 맞아 농업 분야에도 가상현실을 활용한 과학농업으로 점차 발전하는 추세임
  • 1차 산업인 농업과 미래의 주력산업인 가상현실 기술이 접목, 지금까지와는 완전히 다른 새로운 형태의 농업을 구현함
  • 과학농업의 등장으로 최근 농-테크(農業+technology), 애그리테크 (agriculture+technology) 등의 신조어가 탄생함
• 몇 년 전부터 농업·농촌활성화를 위한 정책·사업으로 널리 확산중인 6차 산업(농촌융복합산업)이 가상현실을 만났을 때 부가가치는 배가 될 것으로 예상

  6차 산업(농촌융복합산업)

  • 1차 산업인 농업에 농촌의 유무형 자원을 활용한 제조ㆍ가공의 2차 산업과, 체험ㆍ관광 등의 서비스 3차 산업의 융복합을 통해 새로운 부가가치와 지역의 일자리를 창출함으로써 지역경제 활성화를 촉진하는 활동
• 농촌에서 많이 이용하고 있는 농기계인 경운기, 트랙터의 시뮬레이션과 스마트팜 온실 운영 등으로 가상현실을 농업분야에 활용중
  • 농기계 운전에 대하여 초보자들도 사고위험 없이 쉽게 운전 교육이 가능
  • 스마트팜 온실이나 축사 내부의 공기유동을 직접 볼 수 있게 해줌으로써 농업인이 시설 내부 환경을 파악할 수 있게 도와줌

어려운 농기계 운전, 시뮬레이터로 도전!

• 농작물 운반, 농작업 중 발생할 수 있는 안전사고에 대비해 미리 체험할 수 있도록 개발된 시뮬레이터로 초보자도 어려운 농기계 운전에 입문할 수 있음
  • 트랙터, 콤바인 등 농업기계 운전자의 안전운전 교육 및 사고에 대한 반응, 성능평가 등의 연구에 사용되고 있음

  원시인들도 시뮬레이션을?

  원시인들이 주술적인 목적으로 그린 알타미라 동굴벽화

  • 몸에 창으로 공격한 자국 같은 것이 발견되고 쉐도우 복싱하듯 헌팅 시뮬레이션하며 사냥의 성공을 위해 연습
  • 또한 그림에 다리가 8개라는 점으로 보았을 때 뛰고 있는 상황의 움직임을 재현하려고 했던 것으로 보임

실내에서 운전 할 수 있는 경운기

• 가상의 공간에서 사고를 체험하여 실제 사고를 예방할 수 있는 ‘경운기 안전교육용 시뮬레이터’를 개발(2018, 농촌진흥청)
  • 차도에서의 경운기 실습교육은 사고 위험과 사고발생시 책임 부담으로 인하여 지금까지는 이론 위주의 교육으로 실행해왔음
  • 코스연습 및 도로 안전운행 요령을 배우고, 교통신호위반, 내리막길 사고, 야간 후방추돌 등 돌발 상황을 체험할 수 있음
    • 차도, 농로 등 다양한 도로 상황별 모의주행 및 안전사고가 많은 내리막길과 오르막길에 대한 사전교육도 가능

    농업인의 필수품, 경운기

    • 2016년 기준 국내 보유 경운기는 58만여대로 전체 농기계의 1/3을 차지하고 있으며, 55%의 농가가 운반·방제 등 다양한 농작업에 사용
    • 경운기가 농기계 안전사고의 약 50%를 차지함
• 경운기 시뮬레이터는 기계, 전자, 통신, 3D 영상 등 ICT 융복합 형태의 혼합현실 방식 몰입형 시뮬레이터임
  • 운전자가 HMD를 착용한 상태에서 핸들, 변속레버 등 운전조작 장치를 보면서 조작

    혼합현실은 현실과 가상을 결합해 실물과 가상 객체들이 공존하는 새로운 환경을 만들고 사용자가 해당 환경과 실시간으로 상호작용 함으로써 다양한 디지털 정보들을 보다 실감나게 체험할 수 있도록 하는 기술을 말함

  • 경운기 시뮬레이터는 가상환경, 모의운전 조작장치, 경운기 동역학 모델, 데이터 획득 및 처리창치, 가상현실 영상 출력장치, 모션 플랫폼 등으로 구성되어 있음

    경운기 시뮬레이터의 세부 구성

    • 모의운전 조작장치: 실제 경운기처럼 핸들, 변속기, 조향 클러치 등을 조작하여 센서를 통해 조작량이 검출되도록 구현
    • 컴퓨터 물리모델: 가상의 경운기가 운전자의 운전조작에 따라 실제처럼 움직이게 하는 3차원 동역학 모델
    • 핸드 트랙킹 센서: 2개의 적외선 카메라를 이용하여 거리와 손의 움직임을 추적, 3D이미지로 전송하는 센서
    • 혼합현실 화면: 모의운전 조작장치와 이를 조작하는 운전자의 손을 가상현실과 결합하여 HMD를 착용한 운전자가 도로 주행, 사고체험 등을 연습할 수 있도록 하는 가상화면
  • 가상현실을 통해 운전자가 다양한 상황을 인지하고 경험 할 수 있도록 교육모드, 주행연습, 사고체험 모드 등으로 구성되어 있음

트랙터 운전연습도 시뮬레이터로

• 트랙터 시뮬레이터는 실제 트랙터 교육의 단점을 해소하는 데스크탑 방식의 가상현실 기술임(2014, 농촌진흥청)
  • 실제 트랙터로는 교육이 어렵고 이론교육은 효과가 떨어져, 초보자가 운전에 능숙해지는데 어려움이 있었음
    • 트랙터 시뮬레이터는 가상화면을 보면서 실제 트랙터와 유사한 운전조작 장치를 사용해 교육함
  • 운전자의 전후좌우에 4개의 모니터를 설치하여 가상의 화면을 송출하게 되면 운전자가 가상의 화면을 보면서 트랙터를 조작하는 방식
    • 코스주행, 도로주행, 농작업 등을 연습할 수 있는 가상현실 운전 교육장치

    트랙터 시뮬레이터를 활용한 교육

    • 운전자가 전후좌우의 가상화면을 보면서 운전을 조작함
    • 운전자는 마치 게임을 하듯 가상의 농촌을 체험하며 트랙터 운전기술을 습득할 수 있음
  • 귀농, 귀촌인, 고령자 등 트랙터 운전이 미숙한 농업인 대상의 농기계 안전교육용으로 활용
    • 시동 켜기, 가속 페달 밟기, 경사지 운전 등 다양한 상황에서 실제와 같은 입체음향, 진동, 기울어지는 느낌을 제공하여 현실감을 느끼도록 함

    VR 기술을 적용해 개발된 시뮬레이터

    • 자동차처럼 안전교육을 하기 위해서 개발한 트랙터 안전교육
    • 시군지자체에서 농민들의 교육을 위한 목적으로 농진청에서 개발, 귀농 준비생 및 트랙터 초보자 교육 수단으로도 활용

스마트팜을 더욱 스마트하게!

• 스마트팜 온실이나 축사에 가상현실 기술을 적용하여 공기유동의 흐름을 눈으로 볼 수 있도록 하고 있음
  • 최근 축산시설은 빠르게 현대화되어 가고 있지만, 시설 내부의 환경적인 개선은 상대적으로 제자리걸음 수준임
    • 축산시설의 규모는 더욱 커진데 비하여 시설 내부의 환경조절은 소규모일 때 보다 더욱 어려워지고 있는 상황
  • 온실과 돈사 등의 구조와 환경조건에 따른 공기유동을 해석하여 그 결과를 웹서비스를 통해 클라우드 서버에 저장하는 방식
    • 농업인들이나 컨설턴트가 HMD를 착용하고 클라우드 서버 내에서 데이터를 다운받아 공기유동 가시화 시스템을 작동시키면 시설 내의 환경상태를 파악할 수 있음
• 농업분야에 스마트팜이 확산되는 추세에 따라 가상현실 교육도 가능함
  • 최근 축산 분야에 스마트팜이 도입되며 돈사의 구조와 환경에 대해 관심이 높아짐
  • 스마트팜에 대한 관심으로 교육수요는 급증하나 실제 공간을 방문하는 것은 시간적, 공간적으로 제약이 있었음

국내외 농업용 시뮬레이터 개발, 어디까지 왔나

• 우리나라는 농업용 시뮬레이터를 이미 개발하고 일부는 상용화 단계인 상태임
  • 농업인을 위한 트랙터 안전교육 시뮬레이터를 최초로 개발한 이후 가상환경과 농업분야 접목기술이 가속화되고 있음
  • 경운기 안전교육용 시뮬레이터는 산업체 기술이전을 이미 완료하고 상용화 단계인 상황
    • 시·군 농업기술센터 등 농업인 교육기관에서 사용자 체험교육과 효율성 등을 검증한 후에 2019년 이후 보급을 추진할 계획임
• 미국, 유럽, 일본 등 선진국을 비롯하여 해외 각국에서도 농업용 시뮬레이터 개발과 활용이 한창임
  • (미국) 농기계회사 ‘John Deer’에서는 목재수확기에 사용가능한 목재수확용 시뮬레이터와 트랙터 사고예방용 운전교육 시뮬레이터를 개발, 보급
  • (유럽) 다양한 지형과 기후조건에서 트랙터 등의 농기계를 운전하고 작업기를 장착하여 게임을 하는 게임 시뮬레이터 개발
  • (일본) 안전교육용 체험장비를 설치하고 실제 트랙터를 주행하듯 경사면과 경사로의 위험에 대비한 체험 위주의 교육용 시뮬레이터 개발 및 상용화
    • 트랙터, 콤바인, 이앙기 등의 기본 조작부터 경사면과 경사로의 위험 체험, 회피 방법, 고령자 체험 과정으로 교육활동 중
  • 이밖에도 세계 각국에서는 다양한 지형과 기후조건의 시골농장에서 트랙터 운전, 작업기 장착 방법 등을 게임하듯이 화면상으로 경험할 수 있는 농업 게임 시뮬레이터를 개발하고 있음
    • 다양한 콘텐츠의 파밍 시뮬레이터(farming simulator)의 개발 및 보급

농사활동이 게임이 되고, 실제 우리집 식탁으로

• 농사짓는 가상현실 게임으로 농업인과 도시민이 함께 상생하는 일본
  • 사용자가 게임에서 채소를 키우면 실제 밭에서 생산자가 재배하는 서비스
    • 일정 경작비용을 받고 기후 불안정 위험부담(리스크)을 공유하는 새로운 농업 형태
  • 사용자는 스스로 농약 유무 여부 등을 선택해 원격 재배가 가능하며 수확물은 본인이 먹을 수도 있고 사이트에서 판매할 수도 있음

    온라인 원격농업과 현실에 실재하는 텃밭

    • 화면 속에서만 존재하는 가상의 공간이 아니라 내가한 명령이 실제로 실행되고 직접 방문하여 농사도 지을 수 있는 실제 텃밭 제공
    • 재배한 농산물이 배송되는 실제적 보상
    • 가상의 게임머니가 아니라 내가 재배한 진짜 농산물이 실제 집으로 배송
• 가상의 게임을 하며 채소를 키우는 가상의 원격농업은 포르투갈의 마이팜, 일본의 텔레팜 등이 있음
  • 농작물 원격재배 WEB 시스템은 실제 농장과 연동해 인터넷상에서 지시(작물 및 자재 선택, 재배 방법)하는 대로 실제 농가에서 재배하고 수확된 유기농 채소를 집으로 보내주는 새로운 형태의 농업서비스
  • 마쓰시마시의 벤처기업인 ‘텔레팜’이 고안해낸 것으로 고객은 우선 1구획(약 1㎡)당 월 500엔의 이용료를 낸 후 채소 종자를 1품종 당 500엔으로 구매함
    • 컴퓨터 화면의 '씨 뿌리기 버튼'을 클릭하면 '농작물 심기 지시'가 계약 농가에 전송됨

e-learning을 넘어 'VR learning'으로

• 컴퓨터로 교육받던 이러닝을 넘어 최근에는 VR이 농업교육에서도 도입되고 있음
  • 미래농업을 대비하는 첨단농업분야로 VR을 활용한 교육콘텐츠가 제작되고 있음
    • 주요 콘텐츠는 각종 스마트팜의 설비가 왜 필요한지와 작목의 생육에 어떤 영향을 미치는지 등에 대한 이론 교육 등임
    • 해당 설비를 제어하는 가상체험 교육도 가능
  • 농업인, 전공학생, 귀농귀촌인 등 스마트팜에 관심이 있는 이들을 위한 차별화된 콘텐츠 제공
  • 농업교육에 가상현실이 도입되면 교육생이 교육장을 직접 방문하지 않아도 쉽고 편하게 교육을 받을 수 있음
• 교육시스템을 통해 가상현실로 농사를 미리 지어보는 과학영농 실천도 활발히 논의중
  • 2006년 네덜란드 와게닝겐 대학의 허브링크 교수가 복합온실환경 시뮬레이션 교육시스템 개발
  • 기존 강의식 교육방법에서 탈피해 평소의 온실환경 조절 과정에서 느낀 의문점을 직접 시뮬레이션에 대입하여 농산물 품질 향상에 필요한 체계적이고 과학적인 기술 교육이 특징임

    국제학술대회에 참가한 허브링크 교수

    • 복합온실환경 시뮬레이션 개발 및 우리나라의 온실에 적용, 경상남도내 수출원예농가에 교육(2007, 경상남도청)

공간을 초월한 원격 기술시대의 개막

• 가상현실 기반의 농업기술 연구는 농업 교육 기술개발, 원격 진단 기술 등과 연계하여 공간을 초월한 기술의 전파가 가능함
  • 스마트팜의 경우, 기술의 특성상 이론교육을 받아도 실전에서 직접 작동할 때 어려움이 많지만 가상현실은 경험의 효과를 제공하여 시행착오를 최소화 시켜줌
    • 가상현실을 통해 농사를 미리 지어보고 적합한 데이터를 영농에 접목하여 우수한 농산물을 생산 할 수 있음
  • 축산 수의학 분야, 가상현실 기반의 원격 진단 기술 개발
    • 원격지에서 VR헤드셋을 착용한 수의사가 전염병 등 가축방역 진단, 동물용 의약품 처방 등 안전 축산물 생산지원
• 가상현실은 농업·농촌에 대한 새로운 접근 방식으로 다양한 사람들에게 서비스를 제공하여 농촌 활성화 견인이 기대되는 유망 기술임
  • (도시민) 현지에서 사는 것처럼 농축산물을 구매하거나 직접 가보지 않고 농촌 체험을 미리 할 수 있음
    • 가상현실을 통해 사이버 몰보다 농축산물을 현실감 있게 보면서 구매
    • 농촌마을 간접체험으로 실제 농촌 방문을 유도하거나 독특한 농촌체험을 VR 버전으로 가공하여 마을 수익 창출도 가능할 것
  • (마을주민) 원격진료 기술로 의료 소외지역에 있는 환자를 진료하고 치료하여 질적으로 우수한 의료서비스를 제공할 수 있음
    • 의사를 도와 여러 가지 경우의 수를 예측하여 진료의 정확도를 높이고 혹시나 발생할 수 있는 오진율을 낮출 수 있음
  • (농어촌학생) 농촌지역 학생들에게는 수준 높은 교육 서비스를 제공하여 지리적 위치로 인한 제약조건들을 어느 정도 완화
    • 가상현실 공간에서 외국인과 마주보고 대화하는 언어 교육 등

농업분야 활용에 대한 인식변화가 전제조건

• 가상현실이 게임과 오락에 주로 활용된다는 편견에서 산업의 부가가치 증진을 위해 꼭 필요한 기술이라는 인식변화가 필요함
  • 가상현실은 4차 산업혁명시대를 맞이한 현 시점에서 농업이 대비할 수 있는 핵심기술 분야
  • 이미 게임 등을 통해 익숙하게 접해온 대중에게도 가상현실은 농업·농촌에 손쉽게 입문할 수 있게 하는 훌륭한 도구임
• 신기술 개발, 홍보, 정책 수립 등 기반마련을 위한 법적제도 정비 역시 시급한 과제임
  • (인증제도 도입) 농업용 드론, 농업기계 안전교육 시뮬레이터 등 가상훈련 시스템에 교육효과 및 안정성 고려
  • (의무제도 검토) 농업기계, 농약 등 높은 안전의식이 요구되는 분야는 판매 전에 반드시 가상훈련 교육실시
  • (기술개발 투자) 빅데이터 축적 후 분석을 통한 정밀농업 실행, 유통·소비의 확산을 위한 기반 기술 등

농촌 활성화를 위한 가상현실 기술 발굴

• 고령화, 인구부족, 휴경지 등 농촌의 어려운 현실을 극복할 수 있게 해줄 가상현실 적용기술 발굴로 농촌 활성화 촉매제로 활용 가능
  • 농업분야 VR 시장 확장을 위한 융복합 분야 발굴과 가능성 검토가 선제적으로 이루어져야 할 것임
    • 가상 농사활동, 농업비즈니스, 가상현실 농산업, 가치전달 모델 분석 등

대중적인 이용을 위한 과감한 투자 병행도 고려해야

• 가상현실은 높은 구매비용이 단점이므로 대중적인 보급과 이용을 위해서는 과감한 투자가 필요
  • 경선순환 플랫폼 구축을 위해 소프트웨어, 하드웨어, R&D 등 다방면의 지원이 필수적
• 가상현실과 증강·혼합현실(AR/MR) 응용기술 관련하여 디바이스, 네트워크는 글로벌 경쟁력을 보유하고 있으나 SW·콘텐츠는 선진국에 비해 취약한 상황으로 집중적 투자가 필요

  디지털 콘텐츠 기술수준조사 결과 (단위 : %, 년)

  디지털 콘텐츠 기술수준조사 결과

  국가		소분류	한국		미국		일본		유럽		중국
  상대 수준	격차 기간	AR/MR	81.0	1.5	100.0	0.0	87.3	1.0	88.0	0.9	76.2	2.0
  		VR	80.8	1.6	100.0	0.0	87.9	1.0	87.9	1.0	77.0	2.0

  자료: ICT 기술수준조사보고서, 미래창조과학부(IITP), 2017.2.

• 농업분야 가상현실 콘텐츠 붐업 조성을 위한 박람회 등 다양한 홍보전략이 수반되어야 함

일자리 창출의 기능도 고민할 때야

• 4차 산업혁명으로 직업군도 바뀌는 요즘 추세에 가상현실 기술을 잘 활용하면 일자리 창출 등 사회문제 해결의 물꼬를 틀 수 있음
  • 미래 주력산업인 가상현실 기술에 1차 산업인 농업을 접목시키면 새로운 현상으로 구현 될 것
• 가상현실 기능과 목적에 맞게 시뮬레이터를 설계하고 제작할 수 있는 능력이 필요할 것으로 예상
  • 기계설계, 기구학, 역학, 전기 등 기초지식 뿐만 아니라 동식물, 환경, 농기계 등 폭넓은 지식이 요구됨
  • 주요 직업으로는 도시농업활동가, 스마트팜 전문가, 생태 어메니티 전문가, 농업 에너지·환경 전문가, 식물 재배 전문가 등이 있음