스마트팜의 개념과 원리

문서 내 토픽

1. 스마트팜의 정의

스마트팜(Smart Farm)은 일반적으로 정보통신기술(ICT)을 비닐하우스, 축사, 과수원, 노지 등에 접목하여 원격⋅자동으로 작물과 가축의 생육환경을 적정하게 유지⋅관리하는 농장을 말한다. 스마트팜의 정의에 대해 선행연구는 광의(廣義)와 협의(狹義)의 차원에서 설명하고 있다.
2. 스마트팜의 운영원리

스마트팜의 운영원리는 1) 생육환경 유지관리, 2) 환경정보 모니터링, 3) 자동⋅원격 환경관리로 구성된다. 생육환경 유지관리는 소프트웨어의 도움을 받아 스마트팜 내의 온실⋅축사의 온도와 습도, 이산화탄소(CO₂) 등의 생육조건을 설정함으로써 작물과 가축의 적정한 생육환경을 유지⋅관리하는 것이다. 환경정보 모니터링은 스마트팜 내의 온도와 습도, 일사량, 이산화탄소(CO₂), 생육환경 등을 센서와 사물인터넷(IoT)을 통하여 실시간으로 자동 수집하여 분석 및 진단하는 것이다. 자동⋅원격 환경관리는 스마트팜 내에서 자동⋅원격으로 냉⋅난방기구의 구동, 창문의 개폐, 이산화탄소(CO₂), 영양분, 사료공급 등의 환경을 관리하는 것이다.
3. 스마트팜의 분야별 구성

스마트팜은 시설원예(스마트 온실), 과수(스마트 과수원), 축산(스마트 축사), 노지(스마트 노지)로 구분된다. 시설원예 스마트팜은 온실의 온도⋅습도, 이산화탄소(CO₂) 등을 모니터링하고 시설의 창문 개폐, 영양분 공급을 원격 및 자동으로 제어하는 시스템이다. 과수 스마트팜은 온도와 습도, 기상상황 등을 모니터링하고 원격⋅자동으로 관수와 병해충 관리 등이 가능한 과수원이다. 축산 스마트팜은 축사 환경의 온⋅습도 등을 모니터링하고 사료 및 물 공급을 원격⋅자동으로 제어할 수 있는 축사이다. 노지 스마트팜은 온⋅습도, 기상상황 등을 모니터링하고 밭작물이나 노지 과수에서 원격으로 관수⋅병해충 관리 등이 가능한 시설이다.
4. 스마트팜의 유형

스마트팜의 유형은 분야에 따라 시설원예, 과수, 축산으로 나뉘며, 운영시설과 규모 및 수준으로 세분화하면 11가지 유형으로 나눌 수 있다. 시설원예 유형은 단동형, 연동형, 대규모 단동형, 대규모 연동형, 대규모 첨단형 유리온실 등으로 구분된다. 과수 유형은 병해충 예찰 및 온⋅습도 모니터링을 활용한 관수 제어가 가능한 과수 재배 관리시스템이다. 축산 유형은 돈사 환경 센싱⋅모니터링, 사료 급이, 음수 관리 등 효율적인 농장관리가 가능한 지능형 돈사 관리시스템, 자동 급이기, 로봇⋅자동 착유, 발정 점검, 유성분 측정기 등 정보통신기술(ICT) 융복합 기술을 접목한 지능형 개체관리시스템, 자동 급이기, 사료빈 관리기, 환경⋅음수 관리, 조광기 등 양계장에 최적의 사육환경을 제공하는 시스템 등이 있다.
5. 스마트팜의 핵심 기술

스마트팜의 핵심 기술은 생산비와 경영비 절감, 생산량 증대, 품질향상 등이다. 생산비와 경영비 절감을 위해서는 온도, 습도 자동제어, 하우스 온실 개폐 자동제어, 양액 자동제어, 원격관리 제어, 파종 및 수확의 자동화 등의 기술이 필요하다. 생산량 증대를 위해서는 복합환경제어관리, 생육 진단 예측기술, 공간 재배기술 등이 필요하다. 품질향상을 위해서는 정밀 생육환경 조절, 생육 진단과 처방, 병해충 예찰 및 감시 기술이 필요하다. 또한 스마트팜은 1세대부터 3세대까지 단계적으로 발전하고 있으며, 4차 산업혁명 기술인 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 로봇, 드론, 빅데이터 등이 농업부문에 적용되고 있다.

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1. 주제2: 스마트팜의 운영원리

스마트팜의 운영 원리는 크게 데이터 수집, 데이터 분석, 의사결정 지원, 자동 제어의 4단계로 구성됩니다. 첫째, 센서를 통해 농작물의 생육 상태, 환경 데이터(온도, 습도, 조도 등)를 실시간으로 수집합니다. 둘째, 수집된 데이터를 분석하여 최적의 생육 환경을 판단합니다. 셋째, 분석 결과를 바탕으로 농작물 관리에 대한 의사결정을 지원합니다. 넷째, 의사결정 결과에 따라 자동으로 환경 제어 시스템(온도, 습도, 조도 등)을 조절하여 최적의 생육 환경을 유지합니다. 이러한 일련의 과정을 통해 스마트팜은 농작물 생산성 향상과 농가 경영 효율화를 달성할 수 있습니다.
2. 주제4: 스마트팜의 유형

스마트팜은 농장의 규모, 작물 종류, 기술 수준 등에 따라 다양한 유형으로 구분됩니다. 먼저 규모에 따라 대규모 스마트팜, 중소규모 스마트팜, 소규모 스마트팜으로 나눌 수 있습니다. 대규모 스마트팜은 대량 생산을 위한 대규모 시설 농장이며, 중소규모 스마트팜은 중소 농가를 대상으로 한 시설 농장입니다. 소규모 스마트팜은 개인 농가나 도시 농업에 적용되는 소규모 시설 농장입니다. 또한 작물 종류에 따라 시설 원예 스마트팜, 축산 스마트팜, 노지 스마트팜 등으로 구분됩니다. 기술 수준에 따라서는 기초형, 중급형, 첨단형 스마트팜으로 나눌 수 있습니다. 이처럼 다양한 유형의 스마트팜이 개발되고 있어 농가의 특성과 요구에 맞는 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있습니다.

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