스마트 농업혁명 (첨단 기술의 융합)

스마트 농업혁명 (첨단 기술의 융합)

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Description
이 책은 4차산업혁명에 의해 제조업의 혁신이 실현되고 있고
그 파도는 계속해서 농업으로 다가오고 있음을 보여주고 있으며
우리나라가 지향해야 할 농업은 무엇인가를 제시하고 있다!
우리나라 농업은 과거부터 중요한 산업으로 인식되어 왔으며 단순히 식료품 생산이나 경제활동에 그치지 않고, 우리의 문화와 역사의 근간을 이루어 왔다. 그러나 공업이나 서비스업의 발전으로 인해 농업은 산업으로서의 중요성이 상대적으로 저하되어 왔으나, 우리 소비자의 식탁뿐만 아니라 문화와 지역경제를 지탱하는 꼭 필요한 존재임을 부인할 수 없다.
지금 초고령 사회와 4차 산업혁명이라는 엄청난 변화의 쓰나미가 우리에게 다가오면서, 우리의 미래를 더욱 불투명하게 만들고 있다.

4차 산업혁명에 의해 제조업의 혁신이 실현되고 있으며, 그 파도는 계속해서 농업으로 다가오고 있다. 더욱이 신종 코로나 바이러스(코로나19)의 전 세계적 대유행(pandemic)으로 식량무기화의 가속화가 우려되고 있으며, 이것이 농업의 4차 산업혁명을 앞당기는 계기가 될 것으로 보고 있다.
농업?농촌의 일손은 날이 갈수록 부족해지는 상황에서 소득의 감소, 인구의 감소, 경작 포기지의 증가 등, 현재 농업은 중대한 전환점을 맞이하고 있다. 이제 초고령사회의 늘어난 시니어 인력으로 생산성을 유지할 수 있고, 적은 인구로도 스마트 농업기술로 대처 할 수 있도록 하여야 한다.
이것이 농업의 어려운 현실을 극복하는 하나의 방안인 스마트 농업혁명이라고 할 수 있다. 스마트 농업이란 로봇과 IoT, ICT 등을 활용하여서 생력화(省力化), 정밀화와 고품질 생산의 실현을 목표로 하는 것이다.

지금 필요한 것은 위기를 기회로 바꾸는 역발상이다. 농업인구의 감소는 관점을 바꾸면 한 사람당 농경지 면적의 증가라고 바꿔 해석할 수도 있다. 말하자면 현재의 위기를 농업 인구의 감소와 좁은 농지라는 농업의 오랜 과제를 해소하는 하나의 기회로 활용 할 수도 있다.
스마트 농업을 육성하기 위해서는 새로운 기술을 적극적으로 농업에 도입하는 것이 중요하다. 농업생산에는 기온, 습도, 토양, 품종 등 많은 변동요인이 작용하기 때문에, 오랜 세월 축적된 농민들의 경험에 의존해야만 하는 부분이 컸지만, 첨단기술의 진보로 다양한 데이터를 손쉽게 손에 넣을 수 있고, 또한 그것들을 통합하고 분석하는 것까지 가능해지고 있다.
선정 및 수상내역
2021 세종도서 학술부문 선정도서
저자

정환묵

현재스마트산업연구소소장으로,우리나라농업IT화와첨단기술을적용한농업의융·복합기술에많은관심을가져왔다.아직스마트농업에대한개념이정착하지않은우리나라스마트농업분야에관련된이론과방향을제시하였다.과거2004년“한방산업의육성과미래”의자료중에서“농업·농촌의정보화추진방향”이라는자료의발간과강의를통하여농업·농촌정보화추진의필요성과방향을제시하였다.동시에수년간약용작물재배농가교육을이끌어왔다.한양대학교전자공학과와인하대학교에서박사학위를받은후대구가톨릭대학교컴퓨터정보통신공학부교수로정년퇴임하였으며,동대학교평생교육원장과산학협력단장,공과대학장,교무처장,부총장을역임하였다.한국지능시스템학회회장을역임하였으며한국한방산업진흥원이사를역임하였다.일본東京대학과明治대학정보공학과객원교수를역임하였다.저서로는〈인공지능〉,〈소프트컴퓨팅〉,〈임베디드컴퓨터시스템〉,〈시니어산업화글로벌마케팅〉외7편의저서가있다.

목차

프롤로그-4

chapter1.한국농업의현실진단과혁신해야할방향모색

1.한국농업의현실과한국형스마트농업의전개방향-24
1.1초고령화삼농(농업·농촌·농민)의현실-24
1.2농업의수익구조와혁신전략-26
1.34차산업혁명기술에의한농업의리스크극복-29
2.한국형스마트농업모델구축-32
2.1한국형스마트농업모델(SmartAgriK-4.0Model)-32
2.2한국농업의근본적인과제해결-33
2.3현실적인스마트농업의정책적효과와과제-36
2.4농업기술영역의연구범위및분류-37
2.54차산업혁명기반농업·농촌의사고의혁신-40
3.앰비언트사회-42
3.1앰비언트환경-42
3.2유비쿼터스와앰비언트컴퓨팅-43
3.3앰비언트사회-45
3.4앰비언트사회와스마트농업의기대와실현-46
4.스마트농업과데이터사이언스-47
4.1데이터사이언스-47
4.2농업데이터사이언스-49
4.3데이터구동(Data-driven)형농업-51
5.ICT와IoT를활용한차세대농업(스마트농업)모델-52
5.1ICT기술을활용한농업-52
5.2농업·농촌의ICT기술활용-55
5.3농업의다양한리스크방지대책-57
6.4차산업혁명으로새롭게진화하는농업-59
6.14차산업혁명기반농업의혁신기업탄생과진화-59
6.2스마트농업은차세대농업-61
6.3농업의4차산업혁명“스마트팜”-63
7.농업의6차산업화재조명-64
7.1농업분야의6차산업-64
7.2포스터코로나농산물유통의변화-66
7.3농업의6차산업모델의맹신-68

chapter2.농업의기술혁신과변천과정

1.농업기술혁신의발전과정-74
1.1농업의기술혁신-74
1.2농업기술의변천과정-75
2.농업(Agrik-3.5)에서남겨진과제-85
2.1절대적으로필요한노지재배의공간-85
2.2농업의분산농지및구조적문제-88
2.3농기계도입으로인한비용증가-90
3.스마트농업(SmartAgrik-4.0)-91
3.1IoT를중심으로한농업의대혁신=스마트농업(SmartAgrik-4.0)-91
3.2농업(SmartAgriK-4.0)의핵심기술IoT-94
3.3근본적인한국농업고유의과제해결-97
3.4현재스마트농업정책의효과와과제-100
4.외국의스마트농업동향-102
4.1아시아및일본의스마트농업-104
4.2호주의스마트농업-106
4.3북미의스마트농업-108
4.4유럽의스마트농업-111
4.5중국의스마트농업-114
4.6중남미의스마트농업(콜롬비아의예)-117

chapter3.스마트농업핵심기술사물인터넷과센서네트워크

1.4차산업혁명을지탱하는기술혁신-130
1.1IoT환경-130
1.2사물인터넷-133
1.34차산업혁명과사물인터넷(IoT)-136
1.4사물인터넷(IoT)의생산성향상-139
1.5사물인터넷(IoT)의요소기술-140
1.6IoT기술의위험요소(Risk)-143
1.7IoT의효과와임팩트-144
2.인공지능·IoT·로봇의상호관련성-145
2.1인공지능·로봇의인프라환경인IoT-145
2.2인공지능과IoT의관계,기능의디지털화-149
2.3인공지능,IoT가스며드는사회-152
2.4IoT,인공지능·로봇기술에의저출산·고령화시대의성장전략-155

3.농업스마트화를위한IoT기술-170
3.1농업IoT-170
3.2농업IoT시대의도래-172
3.3농업IoT기술의여파(물결)-174
3.4농업IoT의정의-176
3.5농업을지원하는IoT기술-179
3.6농업IoT를지원하는정책-182
4.해외사례소개와적용검토-183
4.1실용화되고있는농업IoT(일본)-183
4.2생산관리시스템(농업ICT)-184
4.3해외(미국)의영농지원ICT의적용사례-188
4.4식물공장(plantfactory)-189
5.식물공장에서의생육모니터링-197
5.1식물공장에대한기대와과제-197
5.2생산공정과생육모니터링기술-198
5.3식물공장에있어서인공지능(AI)의이용-200
5.4식물공장과미래의농업-202
5.5식물공장의기후변화극복과대안농업-203
6.식물공장의경제성과안전성-205
6.1식물공장의경제성-205
6.2식물공장농산물의품질성과안전성-206
6.3선진국의식물공장동향-207

chapter4.농업ICT에기반한스마트농업

1.농업의당면과제와대응방안-212
1.1농업·농촌의현실과기술혁신-212
1.24차산업혁명대응스마트농업기술-214
1.3농업의당면과제와스마트농업(AgriK-4.0)모델-216
2.4차산업혁명과데이터센트릭과학-218
2.1데이터센트릭과학-218
2.2IoT와데이터분석-219
2.3스마트농업-221
3.농업생산의스마트화-222
3.1농업의생산성혁명-222
3.2농업기계의로봇화-223
4.농업의ICT활용-227
4.1종묘조달의ICT화-228
4.2흙만들기/파종·육묘·정식(定植)의ICT화-232
4.3육성의ICT화-236
4.4수확의ICT화-239
4.5출하의ICT화-242
4.6유통(가공)의ICT화-244
4.7판매의ICT화-246
5.농업의정보통신(ICT)기술적용의문제점-249
5.1농업지식데이터의축적과공유화의지연-249
5.2농업의생산시스템분석과정-251
5.3시장요구와생산을연계하는시스템화의지연-252
5.4고비용의기계화-254
6.주요경작지별(작목별)농업생산의스마트화-256
6.1논농업(벼농사)-257
6.2밭농업-258
6.3채소농업-261
6.4과수농업-263
7.농업이추구하는ICT화-267
7.1농업지식의공통데이터베이스-267
7.2계획ㆍ관리ㆍ제어의연계어플리케이션-267
7.3생산·유통의매칭플랫폼-275
7.4소투자·다용도·무인화를지향하는자동화플랫폼-278
8.원격감시의진화와IoT및BI-280
8.1머신데이터로농업지원의혁명-282

chapter5.스마트농업을견인하는4차산업혁명

1.4차산업혁명과산업구조의변화-286
1.1IT의새로운IoT시대-286
1.24차산업혁명을주도할신기술-288
1.34차산업혁명의특성-289
1.44차산업혁명과융합기술-292
1.54차산업혁명이초래할과제와산업구조의변화-294
1.64차산업혁명의기회와위기의공존-296
1.74차산업혁명의대응방안-299
2.4차산업혁명기반기술의발전-301
2.14차산업혁명과IoT로초래될비즈니스기회-302
2.24차산업혁명의요소기술IoT의제조업혁신-303
2.3빅데이터로축적되고분석되는모든정보-306
2.4데이터분석에따른새로운부가가치창출-307
2.52차산업·제조업의6차산업화-310
2.6IoT는미래의산업과사회의모습,그리고일과업무방식의변화-312
3.핀테크기술-314
3.1핀테크기술의정의-314
3.2핀테크전용서비스구축-316
3.3핀테크서비스의분야-317
4.블록체인의이해와그혁신성-320
4.1블록체인이란?-320
4.2블록체인구조및특성-322
4.3비트코인-324
4.4블록체인기술을활용한다양한서비스-325
4.5블록체인의사회경제임팩트-328
4.6데이터의개찬방지기술-332
4.7농업분야의블록체인기술적용-333
5.진전하는공유경제(SharingEconomy)-334
5.1공유경제의정의-334
5.2공유경제의효용-335
5.3공유경제진전의배경-337
6.진화하는스마트농업과리스크극복-339
6.14차산업혁명기반스마트농업-339
6.2농업의리스크극복과4차산업혁명-343
6.3인공지능과ICT기술로새롭게진화하는농업-346

chapter6.농업의빅데이터이론및적용사례

1.빅데이터의정의및동향-356
1.1빅데이터(bigdata)의등장-356
1.2빅데이터의정의-358
2.빅데이터의특징-362
2.1빅데이터의특징-362
3.4차산업혁명에서빅데이터역할-377
4.빅데이터핵심기술-381
4.1빅데이터의플랫폼의역할과기능-381
4.2빅데이터를지원하는기술-383
4.3빅데이터의활용-384
4.4빅데이터활용사례-386
4.5인공지능의자동적인빅데이터분석(딥러닝)-386
5.스마트농업의데이터플랫폼-389
5.1농업분야에대한빅데이터-389
5.2수직통합모델에서데이터플렛폼모델-390
6.농업빅데이터로농산물의안전·안정의실현-392
6.1농산물의계획적생산-392
6.2안정적인농산물생산은수익확대·국제경쟁력강화-393
7.데이터마이닝-395
7.1데이터마이닝(Datamining)-395
7.2추출될지식의형태-397
7.3실사회에서의기대-400
7.4결정트리란-403

chapter7.인공지능

1.인공지능의정의와지적행위-414
1.1인공지능-414
1.2인공지능과사회의영향-416
1.3지능의이해-416
1.4지식공학-418
1.5인공지능기술의연구분야-420
2.신경망(뉴럴네트워크)-425
2.1신경망의발전과정-425
2.2신경세포의구조-427
2.3신경망의학습-429
2.4뉴런의학습-431
3딥러닝이이끄는인공지능의미래-435
3.1딥러닝에의한난관돌파-436
3.2딥러닝-438
3.3딥뉴럴네트워크의모델-440
3.4딥러닝의특징값추출예시-441
4.기계학습-443
4.1기계학습이란-443
4.2기계학습의3요소-444
4.34차산업혁명을지원하는기계학습-447
4.4강화학습-448
5.농업분야의인공지능-453
5.1농업에인공지능(AI)적용-453
5.2기계학습에의한스마트농업의전개-456
5.3기계학습을활용한농업정보수집-458
6.웹지능-463
6

출판사 서평

진화되어가는첨단기술을활용하여농업인에게보다양질의서비스를제공하고,또한그기술을사용하기쉬운형태로경영에도입할수있게되어야한다.그리하여지금까지없었던농기계나장치를개발함으로써,작업부담을대폭적으로줄이고,작업의효율을올리는계기를마련할수있다.
농업IT와의융·복합산업은비교적IT선진국에속하는우리나라에큰기회로활용될수있는가능성이매우크다.

특히우리나라는스마트폰,반도체등에서일부패권형성에성공한경험이있기때문에우수한기술력을바탕으로4차산업혁명주도의첨단기술을기반으로하여고품질의농산물을효율적으로생산할수있는혁신적인한국형농업모델을만들어낼수있다.앞으로다양한농업부문에농업의신기술을개발하여농가의소득을높이고생산기술과시스템까지수출하여한국형스마트농업기술이국제경쟁력을높이는혁신성장의동력이되도록추진해나가야한다.일본은이미1980년대인공지능과새로운농업기술(1989.1),인공지능과농업정보(1989.10),인공지능과장치화농업(1990.8)등의책이출간되었고이후지속적으로농업에인공지능기술을적용하려는연구가이어져왔었다.또한2001년농업IT혁명이라는책이출간되면서농업정보화와첨단기술을활용한농업의새로운개념을도입하여스마트농업을주도하는선진국이되는계기가되었다.일본과더불어스마트농업을주도하고있는미국과네덜란드의경우각국가마다시행되고있는정책이조금씩다르다.

국가별로과거시행했던정책이성공했는지아니면실패했는지,아니면시행과정중에있는정책들은어떤것들이있는지등에대해면밀히분석하는것이우선이다.그리하여야우리나라농업현실에적합한스마트농업을실행할때시행착오를최소화할수있기때문에다각적인연구가반드시필요하다.필자는과거2004년부터농업ㆍ농촌의약용작물재배농가의교육을3년간주관하면서IT농업혁신의필요성과첨단기술의도입을강조해왔다.
한방산업의육성과미래라는교재의일부인‘농업ㆍ농촌의정보화추진방향’이라는자료와또한강의를통하여한국의농업ㆍ농촌정보화추진의필요성과방향을제시한바있다.

농업혁명이라는미래지향적인관점에서AI와IoT,로봇,빅데이터등공학분야를중심으로더욱진화된기술을농업에적용시킨것이스마트농업이라고볼수있다.스마트농업의실용화를목표로,농수산부를비롯한각기관은자동운전농기계,농업용로봇,환경제어시스템,리모트센싱등스마트농업연구개발이나실용화를적극적으로지원하고있기때문에앞으로더욱다양한기술이실용화되고보급될것으로생각된다.

우리나라의대부분을차지하는소규모의분산된농경지(圃場)에서는,자동운전농기계는진가를발휘하기가어렵고,영농경작지면적이적기때문에농기계의가동률이낮은점과,농경지간이동에시간이걸리는점등의문제점을지적할수있다.따라서4차산업혁명시대를맞아더고도화된한국형스마트농업기술을개발할필요가있다.

이책에서는4차산업혁명에기반한스마트농업모델을“한국형스마트농업모델(SmartAgriK-4.0Model)”이라정의하여사용하였다.
한국의농산물은양적인면에서는면적이넓은미국,호주,브라질등의농업국가와경쟁하지못하지만,맛이나안전성등에치중한품질면에서독자적인개발을할필요가있다.기후나토양등지역특성과농가의기술이합해져,창의적인우수한농산품을개발하여야한다.최근에는농업을성장산업의하나로평가하며,보호중심이었던과거의농업에서산업의한분야로그역할이바뀌고있음을보여주고있다.