IT와 AI 기반 스마트팜(Smart Farm)의 모든것

 

1. 스마트팜의 정의 및 유형 분류

스마트팜은 농업 분야와 4차 산업 기술의 결합으로, "데이터 수집을 통해 외부 환경을 분석·통제하고 자동화와 기계화를 통해 농업 프로세스를 최적화하는 시스템"입니다. 이는 농업 생산성과 효율성을 높이는 새로운 방식이며, 작물의 생육 환경을 자동으로 제어하고 데이터를 기반으로 하는 첨단 ICT 기술 활용 농업입니다.

주요 스마트팜 유형: 

버티컬 팜 (Vertical Farm): "실내 농업 시스템은 인공 조명을 사용하여 지역 기후 조건에 관계없이 일년 내내 작물 생산을 가능하게 하는 동시에 식물 성장의 모든 데이터를 측정 및 수집하고 설비를 제어합니다" . 외부 환경과 완전히 분리된 폐쇄된 공간에서 식물에 최적의 환경을 구성하며, 햇빛마저도 활용하지 않습니다. Factory type (설치형)과 Container type (모듈러형)으로 나뉩니다. 허브류, 샐러드용 채소류, 딸기 등 재배가 가능합니다.

시설원예 팜 (Greenhouse): "PC 또는 모바일을 통해 온실의 온·습도, 이산화탄소 등을 모니터링하고 창문 개폐, 영양분 공급 등을 원격 자동으로 제어하여 재배하는 작물의 최적 생육 환경을 유지 관리할 수 있는 농장"입니다 . 외부 환경(햇빛, 공기)을 최적화하여 활용하는 데 중점을 둡니다.

노지형 팜 (Open-field Farm): "파종부터 수확 후 보관까지 IoT 센서 기반 시스템을 활용해 작물의 환경과 재배 상태를 정보화해 실시간으로 분석 데이터 제공 및 전 과정을 관리합니다" . 방대한 기후 및 토양 데이터 분석을 기반으로 파종 및 방제 살포를 최적화하며, 자율주행 농기계, 드론 등의 기술이 활용됩니다.

시티팜 (City Farm): "도시민을 위한 디지털 파밍 서비스 및 맞춤형 정보를 제공하고 커뮤니티 도입을 통한 소통을 강화합니다". 노지형/수직형/온실형 등 다양한 재배 형태가 도심 환경에 적용되어 B2C 컨셉으로 운영됩니다. (창사원)은 이러한 시티팜의 대표적인 사례로, 모바일 앱을 통해 작물 분양, 마이팜 관리, 커뮤니티 활동 등을 지원합니다.

 

2. 스마트팜 기술의 핵심 및 발전 방향

스마트팜 기술의 궁극적인 목적은 **"노지에 비해 빠른 생장과 경제성 확보"**이며, 특히 **"환경 유지를 위한 에너지 비용과 각 생산 단계별 인건비의 최소화가 핵심"**입니다 (2025년 7월 월간 D-Talks).

 

핵심 요소 기술:  

재배 관련 기술: 종자, 양액 개발 등 순수 농업 기술.

공간 관리 기술: 고효율 환경 설비(조명, 공조 등) 및 이에 대한 통합 최적 제어 기술.

재배 활동 지원 기술: 파종부터 수확까지 자동화하는 기술.  

 

기술 발전 동향 (AX 시대):  

AI 기반 정밀 농업: 빅데이터 분석 및 예측(ML/DL)을 통해 최적의 재배 환경을 구현하고, 수확량 및 수확 시기를 예측하며, 병해충 분석 및 처방을 자동화합니다. 

자동화 기계 및 로봇: 자율주행 농기계(트랙터, 이양기, 콤바인), 무인 드론(방제, 생장 관리, 수확), 수확 로봇(과일 성숙도 판단, 선별) 등이 활용되어 노동력을 최소화합니다. 특히 버티컬 팜에서는 셔틀 로봇을 활용한 무인화 연구가 활발합니다 .

IoT 기반 온실/노지 관리: 센서(온습도, CO2, 토양수분, 양액농도 등)를 통해 실시간으로 환경 데이터를 수집하고, 이를 기반으로 원격 제어 및 모니터링이 가능합니다 . 미시기상 센서, 수위 센서, 유해동물 센싱 및 퇴치 장비 등 노지 환경에 특화된 센서도 지원됩니다.

클라우드 기반 플랫폼: 서비스 확장성, 공통 기능 모듈화, 체계적 데이터 표준 및 관리(Data Hub), 다양한 장비 통신 규칙 기반 마련(IoT), 이벤트 공유 채널(Event Hub), AI LifeCycle 솔루션(ML/DL) 등을 제공하여 효율적인 운영과 데이터 기반의 지능형 서비스를 가능하게 합니다 .

디지털 트윈: 물 관리 시스템 등에서 디지털 트윈 기반으로 현실 환경을 가상에서 관리하고 분석합니다

 

극복해야 할 과제:  

초기 투자 비용: 고효율 환경 설비 및 자동화 기기는 아직 가격이 비싸 초기 투자 부담이 큽니다. 대량 생산을 통한 가격 인하와 모듈화가 중요합니다 .

운영 비용 (특히 에너지): 민감한 환경 유지에 필요한 에너지 비용이 높습니다. 공조와 조명에서의 에너지 절감 방법이 수익성의 핵심입니다 .

기술의 고도화 및 통합: 버티컬 팜과 같은 폐쇄형 시스템은 환경 정밀 유지에 까다로우며, 다양한 기술의 통합과 고도화가 요구됩니다 .

 

3. LG CNS의 스마트팜 사업 역량 및 사례

LG CNS는 스마트팜 사업 분야에서 10년 이상의 경험을 바탕으로 EPC 전문가, ICT 전문가, Biz Developer 세 가지 핵심 역량을 통해 컨설팅, 구축, 운영 전 과정을 지원합니다 (LG CNS Smart Farm SalesToolKit, p. 6, 2025년 7월 월간 D-Talks).

https://ctf.changsaone.com/landing/index

LG CNS의 핵심 역량: 

EPC (Engineering, Procurement, Construction) 전문가: 데이터센터, 물류센터, 신재생 발전소 등 대형 건설 사업 경험을 통해 안정적인 프로젝트 관리 및 리스크 관리 역량을 보유하고 있습니다 (LG CNS Smart Farm SalesToolKit, p. 2).

ICT 전문가: LG CNS의 빅데이터/AI 통합 분석 플랫폼(DAP) 적용, Data Hub 기반 지능형 서비스 제공 등 ICT 및 AI 기술을 활용하여 재배 역량 향상과 의사결정 지원 시스템을 구축합니다 (LG CNS Smart Farm SalesToolKit, p. 2).

Biz Developer: 농업대학(연암대)과의 협력을 통해 전문적인 교육 커리큘럼을 제공하고, 작물 선정 Feasibility Study 수행, 글로벌 유통사/Retailer 파트너십을 통한 판로 연결 등 지속 가능한 사업 생태계 조성에 기여합니다 (LG CNS Smart Farm SalesToolKit, p. 2).

 

주요 사업 오퍼링: 

스마트팜 컨설팅: 스마트팜 구축부터 운영까지 다양한 컨설팅 제공.

하드웨어 솔루션: 레스토랑, 호텔 등 소규모 활용 가능한 자체 개발 모듈러 팜.

대규모 스마트팜 시공 및 구축: 연암대 버티컬 팜과 같은 대규모 스마트팜 성공적 구축.

플랫폼 및 분석 솔루션: 재배 모니터링 및 최적 제어를 위한 플랫폼, AI 기반 분석 솔루션. (2025년 7월 월간 D-Talks).

 

주요 사례:  

창사원 시티팜 (City Farm): 파만농과 LG CNS의 협력을 통해 탄생한 국내 최초의 도심형 시티팜. 지열 시스템, 순환식 양액 재배, 최적화된 재배 모듈 등을 적용하여 친환경적이고 효율적인 도심형 농장을 구현했습니다. 모바일 앱을 통해 작물 분양, 마이팜, 커뮤니티 등 B2C 서비스를 제공하며, IT 기술과 파밍 경험을 결합한 사례입니다. (LG CNS Smart Farm SalesToolKit, p. 5, 창사원 웹사이트).

LG CNS의 차별점:  

그룹 차원의 농업 관심 및 지원: LG 그룹 회장들의 농업에 대한 관심과 연암대학과 같은 농업 분야 지원을 통해 자연스럽게 스마트팜 비즈니스 수행.

타 산업 경험의 접목: 물류 창고 로봇 기술을 활용한 셔틀 팜, 스마트 팩토리의 자동 제어 기술 등 다른 산업에서 축적한 경험을 스마트팜에 접목하여 기술 개발.

통합적 서비스 제공: 컨설팅부터 구축, 운영까지 전 과정을 지원하는 Total Service 제공.

 

4. 글로벌 스마트팜 시장 동향 및 시사점

네덜란드 사례:  

네덜란드는 경작 면적과 기후 환경이 한국보다 열악하지만, "온실 중심의 실내 농업에 집중했고 다양한 신기술을 지속적으로 개발해서 실내 농업을 스마트팜으로 진화시켰기 때문에" 세계 3위의 농산물 수출국이 되었습니다 . 특히 토마토 생산성은 타 국가 대비 25배 이상 높습니다. 이는 스마트팜 기술 도입의 중요성을 보여주는 대표적인 사례입니다.

 글로벌 성공 사례:  

OEC (미국): 딸기 생산 스타트업으로 시작하여 품종 재배 기술, 첨단 기술, 자본이 결합된 성공 사례. 폐쇄된 실내 공간에서 벌을 이용한 화분, 최첨단 자동화 기술(파종, 재배, 수확), 재생 에너지, 양액 관리 시스템 도입. 산업 로봇 제조 회사와의 협력으로 자동화 설비 개발 중.

부스타니카 (중동): 대규모 자본과 기술이 결합된 사례. 머신 러닝, AI를 적용하여 온도, 습도, 조명, 물의 영양 상태를 조절하며, 사람의 접촉을 최소화하고 살충제 없이 병충해를 예방. 9,000평 규모로 양상추, 케일 등 잎채소를 연간 1천 톤 생산 . 

 

GreenTech Amsterdam 전시회 주요 기술 동향: 

자율주행 기반 무인 작업 차량: 기존 마그네틱 라인 추종 방식을 개선하여 무인 자율주행 개념이 탑재된 차량이 많이 전시되었습니다. 단순 운반을 넘어 식물 건강 체크, 자외선 살균, 수확 작업 등 기능이 확대되었습니다.

무인 수확 차량: 자율주행, 로봇, AI 분석 기술이 통합되어 자동으로 이동하며 작물 상태를 체크하고 수확 가능한 작물을 선별, 수확하는 차량이 출시.

버티컬 팜 공조 시스템 혁신: 고정식 설비의 온습도 조절을 위한 에어튜브, 벽 공조 등 다양한 아이디어와 공안 활용을 위한 무빙 방식, 셔틀 방식 등 다양한 형태의 버티컬 팜 전시.

AI 분석 솔루션: 드론을 이용한 식물 건강 상태 체크, 센서를 통한 생육 분석, 이미지 분석을 통한 해충 분류 및 계수, 조기 감지 및 드론을 통한 개체수 줄이기 등 첨단 AI 기술이 적용된 솔루션.

이송 시스템: 묘종 이송 설비, 셔틀 로봇을 이용한 재배판 이송, 수확된 작물 선별 및 포장으로 이송하는 컨베이어 시스템 등 자동화된 물류 시스템 .

 

한국 스마트팜의 현주소와 미래: 

기술 수준: 재배 기술은 글로벌 수준에 뒤지지 않지만, 하드웨어 및 소프트웨어 측면에서는 상대적으로 낮은 수준으로 평가됩니다. 이는 국내 농업 생태계의 영세성과 대규모 자본 투입에 대한 반대 여론 때문입니다.

필요성: 농업 인구의 급격한 감소가 현실화된 현 시점에서 정부/지자체 지원은 물론 LG와 같은 대기업의 참여를 통한 농업 혁신이 필수적입니다. LG CNS는 우리나라 스마트팜 혁신을 선도할 의지를 표명했습니다 .

 

결론

스마트팜은 기후 변화, 식량 위기, 농촌 고령화 등 당면한 농업의 위기를 극복하고 지속 가능한 농업의 미래를 위한 핵심 솔루션입니다. 특히 버티컬 팜은 외부 환경에 관계없이 연중 생산이 가능한 잠재력으로 주목받고 있으며, AI, 로봇, IoT 등 첨단 ICT 기술과의 융합을 통해 생산성과 효율성을 극대화하고 있습니다.  ICT 전문기업 참여를 통한 농업 혁신 가속화가 한국 스마트팜의 지속적인 성장을 위한 과제이자 기회가 될 것입니다.