"실시간 인공지능 분석" 중소형 스마트 온실 작물 생육 바로 본다

농촌진흥청(청장 이승돈)은 폐쇄회로텔레비전(시시티브이, CCTV)과 인공지능 기술로 작물 생육 상태를 실시간 관찰할 수 있는 '중소형 스마트 온실 인공지능 생육 감시(모니터링) 시스템'을 개발했다.

이 기술은 카메라 장비를 추가 설치하지 않고 온실에 설치돼 있는 시시티브이 영상을 이용해 초기 도입 비용을 최소화한 것이 특징이다. 시시티브이로 얻은 영상은 엣지 인공지능* 분석 보드를 이용해 실시간 분석한다.

• 엣지(Edge) 인공지능: 인공지능 모형 연산을 클라우드 서버가 아닌 현장 설치 장치(인공지능 디바이스)로 처리하는 기술. 실시간 반응, 보안성 향상, 네트워크 부하 감소 등의 장점이 있음

연구진은 인공지능 욜로(YOLO)* 기반의 생육 인식 모형(모델)도 개발했다. 이 모형은 엣지 인공지능 분석 보드로 분석한 영상을 바탕으로 토마토, 딸기 등 작물의 성장 정도, 꽃의 개수, 잎 면적 등 주요 생육 지표를 실시간 측정**해 농업인에게 전달한다.

• 욜로(YOLO, You Only Look Once): 이미지나 영상에서 여러 객체를 한 번의 네트워크 통과로 빠르게 탐지하는 실시간 객체 탐지 모형

** (토마토) 생장점 발달, 줄기 두께, 마디 길이, 화방당 개화 수 (딸기) 잎 면적 지수, 화방 수, 개화 단계, 열매 수

또한, 지난해 개발한 '시시티브이 활용 병해충 모니터링 기술'을 통합해 생육 상태와 함께 병해충 상황도 수집할 수 있도록 했다. 농업인은 토마토의 잿빛곰팡이, 흰가루병, 궤양병과 딸기의 흰가루병, 탄저병, 세균모무늬병 관련 피해 상황을 제공받는다.

무선망 기반의 사물인터넷(IoT) 감지기 네트워크와 엠큐티티(MQTT)* 프로토콜 등 저비용․저전력 시스템을 활용해 불안정한 통신 환경에서도 안정적으로 시스템이 작동하고, 중소 규모 온실에서도 부담 없이 사용할 수 있도록 했다.

• 엠큐티티(MQTT): 사물인터넷 및 M2M (Machine to Machine) 경량 메시지 전송 표준 규약

농촌진흥청은 이 시스템과 온․습도, 이산화탄소, 광량 등 환경 정보를 수집한 융합 데이터를 우수 농가와 비교 분석해 재배 관리에 유용한 정보를 제공할 수 있도록 고도화 연구를 추진할 계획이다.

또한, 이 시스템을 현장 보급에 적합하도록 개선해 중소형 농가를 대상으로 현장 실증을 진행할 예정이다. 현장 실증 결과를 바탕으로 기술을 확장해 청년 농업인, 창업농 등 초보 농업인이 쉽게 활용할 수 있는 스마트농업 재배 관리 플랫폼으로 발전시켜 나갈 계획이다.

농촌진흥청 스마트팜개발과 이시영 과장은 "이번에 개발한 시스템은 인공지능 기술을 이용해 누구나 쉽게 스마트농업을 접할 수 있도록 비용이나 통신 문제를 해결한 것이 가장 큰 특징"이라며, "농촌 일손 부족 문제를 해결하고, 청년 농업인이나 창업농이 활용할 수 있는 지능화 기술을 지속해서 개발해 실용화할 계획이다."라고 말했다.