1. 기술로드맵

□ (총론) 비정형 환경에 실시간으로 적응하고 농업 생산성을 제고를 위한 데이터 기반 자율 이동 및 정밀 작업기술 개발

○ (정밀 데이터 수집 및 분석 기술개발) 농업환경 데이터를 실시간으로 수집하고 AI 기반 분석을 통해 최적의 농작업 솔루션을 제공하는 스마트 농업 로봇 기술개발

○ (로봇 이동 및 협업 시스템 고도화) 비정형 농지에서 장애물을 회피하며 정밀 작업을 수행하고, 다수의 로봇이 협업할 수 있는 자율 네비게이션 및 제어 기술개발

[ 「농업 자동화 로봇」 기술개발 로드맵 ]

2. 개요

가. 정의 및 필요성

(1) 정의

□ 농업생산과 유통·소비 과정에서 농작업 서비스 환경을 인식하고 상황을 판단하여 자율적인 동작을 통해 지능적인 작업과 서비스를 제공하는 로봇

(2) 기술개발 필요성

□ 시장과 수요의 변화

○ 농업 인구의 고령화 및 감소로 인해 노동력 부족 문제가 심화되고 있어, 농업 생산성을 유지하고 향상시키기 위한 자동화 기술의 필요성 증대

□ 기술 적용 및 확장성

○ 농업 자동화 로봇은 경작, 파종, 수확, 포장 등 다양한 작업에 활용 가능하며, 작물과 지역의 특성에 맞춘 기술적 확장성이 뛰어남

□ 사회적·경제적 효과와 기대되는 파급력

○ 농업 자동화 로봇은 생산성을 극대화하면서 비용을 절감하고, 노동 강도를 완화해 농업 종사자들의 삶의 질을 향상

3. 환경 분석

가. 시장 현황 및 전망

□ 농촌 고령화와 노동력 감소로 인해 농업 자동화 요구가 급격히 증가

○ 농작업 효율성과 생산성을 높이기 위해 자율형 로봇기술이 빠르게 상용화되고 있으며, 파종, 제초, 방제, 수확 등 다양한 작업에서 활용

○ 노지용 로봇과 과수용 로봇으로 세분화된 시장에서, 환경에 따른 맞춤형 솔루션이 강조

□ 스마트팜 기술과 결합한 정밀 농업용 로봇이 보급되면서, 소규모 농지에서의 활용성이 높은 로봇 솔루션이 시장에서 주목

○ 한국 농지는 좁고 구획화된 형태가 많아, 대규모 농작업 중심의 해외 농업용 로봇과는 차별화된 소형·정밀 로봇 개발이 필요

○ 국내 기업들은 한국 농지의 특수성을 고려한 로봇 개발에 집중하고 있으며, 파종·제초·수확 등 구체적인 작업 단계별로 로봇기술이 적용

□ 농업 현장이 가지는 비정형적 특성(복잡한 지형, 날씨 변화, 다양한 작물 조건)에 대응하기 위한 로봇기술이 개발

○ 센서 융합기술과 인공지능 기반 학습 알고리즘을 통해 작업 환경을 인식하고 적응하는 능력을 갖춘 로봇이 등장

○ 특히 과수원 및 산악 지역과 같은 고난도 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 로봇의 필요성이 강조되고 있으며, 글로벌 기업들이 이러한 기술개발에 집중

□ 농업 자동화 로봇의 세계 시장 규모는 7년간 연평균 성장률 8.5%로 증가하며, ’23년 약 13.8억 달러에서 ’28년 20.8억 달러 규모로 성장할 것으로 전망

○ 농작물을 실시간 모니터링하여 농업인에게 농작물 재배와 관련된 정보를 제공하고 재배 시스템의 자동화를 통해 수확률을 높여 생산성을 늘리고자 하는 시장 수요 존재

□ 농업 자동화 로봇의 국내 시장 규모는 7년간 연평균 성장률 18.2%로 증가하며, ’23년 약 8,311만 달러에서 ’28년 1억 9,174만 달러 규모로 성장할 것으로 전망

○ 농업 기술인력 부족과 높은 운영 비용으로 인해 농업 자동화에 대한 수요가 지속 있을 것으로 기대

나. 기술개발 동향

□ (자율주행 트랙터) 농촌진흥청은 2020년에 인공지능을 이용한 영상인식 기반의 자율주행 트랙터 기술을 개발

○ 영상 데이터를 통해 경운된 부분과 미경운된 부분의 토양 경계를 인식

○ 작업 속도 3㎞/h로 주행 시 ±9.5㎝ 이내의 오차로 자율주행이 가능

□ (직진 자동조향 장치) 기존의 트랙터, 관리기, 이앙기 등 승용형 농기계에 장착하여 사용할 수 있는 직진 자동조향 장치가 개발

○ 고정밀 자율항법장치(RTK-GNSS)와 관성측정장치, 운전 조향장치, 사용자 인터페이스 장치 등으로 구성

○ ±7㎝ 이내의 오차로 설정한 경로를 따라 직진 자율주행이 가능

□ (과수원용 지능형 무인 방제 로봇) 2020년에는 자율주행을 기반으로 과수원에서 이용 가능한 지능형 무인 방제 로봇이 개발

○ 자율주행 기술과 AI 기반 환경 인식기술을 활용해 농약 방제를 자동으로 수행하는 장비로, 복잡한 과수원 지형에서도 작물 위치와 주변 장애물을 실시간으로 감지하고 회피

○ 기존 대비 농약 사용량을 최대 30% 절감할 수 있으며, 방제 작업의 효율성을 높이고 작업자의 건강 위험을 줄이는 데 기여

□ 센서와 IoT 기술 등 데이터 기술을 활용하여 작물 상태, 토양 환경, 날씨 데이터를 수집하고 분석하여 정밀 농업 구현하는 기술개발 진행 중

○ 클라우드 플랫폼과 연계된 로봇이 증가하며, 데이터 분석 결과를 바탕으로 로봇이 실시간 작업 계획을 수정하고 효율적인 농작업을 수행

○ AI 알고리즘을 통해 작물 질병, 성장 패턴 예측, 적정 수확 시기 분석 등이 가능해지며, 생산성과 품질을 동시에 향상

○ 드론과 로봇을 연계하여 방제, 수확, 물류 작업 데이터를 통합 관리하는 솔루션이 개발되어 다중로봇 간 협업 자동화를 지원

4. 특허 분석

□ 전략품목에 대한 특허동향 분석, 기술동향 분석, 주요 출원인 분석 결과는 아래와 같이 도출됨

[ 특허 분석 결과 ]