인공지능과 빅데이터 등 4차 산업혁명 기술을 만난 스마트팜이 나날이 진화해가고 있다. 작물의 생육 정보를 모니터링하고, 최적화하는 기술이 고도화되며 농업의 경쟁력을 더해가는 모습이다. 그러나 아직은 온실 속 고된 작업을 자동화로 대체하는 데에는 역부족이다. 개별 농가마다 각기 다른 복잡한 환경에 최적화하기 위한 기술이 필요한 시점이다. ㈜메타파머스는 인공지능과 로보틱스 기술로 농가에 더욱 실질적인 도움이 될 수 있는 솔루션을 제공하며 우리 농촌에 새로운 경쟁력을 창출하고 있다.
인류가 마주한 식량난과 인력 부족 문제 해결할 KEY, ‘메타파머’와 ‘탭파머스’
㈜메타파머스가 로보틱스와 인공지능으로 농업의 혁신을 이끌고 있다. 전 세계적인 식량난과 인력 부족 문제를 해결하는 것이 이들의 미션이다. 이를 위해 적응형 인공지능, 로보틱스, 로봇 통합 관제, 엔드이펙터 기술을 바탕으로 단순 작업 자동화를 넘어 각 작물에 최적화된 관리를 수행할 수 있는 로봇을 개발·공급함으로써 안전하고 지속가능한 농업 실현에 도전해간다.
메타파머스는 가장 먼저 로봇으로 농작업을 대체하는 데 초점을 맞췄다. 작업자가 일상적으로 수행하는 수확, 적엽 등의 농작업을 대체함으로써 인력 부족 문제를 해소한다는 구상이다. 농식품 테크 스타트업 창업 박람회(AFRO 2023)에서 로봇을 원격으로 조작할 수 있는 인공지능 기반 농작업 소프트웨어 ‘탭파머스(tapFarmers)’와 토마토 수확 로봇 ‘메타파머(metaFarmer)’ 등 자체 개발 로봇과 시스템을 선보이며 큰 호응을 얻기도 했다. 국내 최대 애그테크&푸드테크 행사인 AFRO 2023에는 글로벌 성장 잠재력을 갖춘 애그테크·푸드테크·그린 바이오 분야 국내 스타트업들이 참여해 농업 및 식품 산업 속 다양한 문제 해결을 위한 제품과 서비스를 선보였다.
메타파머는 복잡한 구조의 온실에서 이동할 수 있는 모바일 베이스 위에 4축 로봇과 토마토를 손상 없이 수확할 수 있는 엔드이펙터로 구성되었다. 비전 센서는 잘 익은 작물을 정밀하게 구별하고, 작물 수확기는 빠르고 섬세한 수확을 돕는다. 로봇 농부의 모든 동작은 메인 프로세서로 지능적으로 제어된다. 메타파머를 완성하는 것은 탭파머스이다. 웹 애플리케이션인 탭파머스는 원격으로 로봇에 명령을 내릴 수 있다. 해당 기술을 활용해 작업자는 언제 어디서든, 심지어 해외에서도 원격으로 농작업을 수행할 수 있다. 이규화 대표는 2025년까지 토마토, 딸기, 파프리카, 가지, 오이 등 5대 온실 작물과 노지 작물까지 적용을 확대하는 데서 나아가 수확 로봇과 연결되는 운반 로봇, 작물 모니터링 서비스를 출시한다는 계획을 전했다.
“인공지능과 빅데이터 기술로 대표되는 2세대 스마트팜은 농가에 생산량과 품질 증가라는 선물을 안겼으나 가장 중요한 농가의 소득 증대라는 측면에서는 큰 효과를 누리기 어려웠습니다. 다른 고정비용들이 증가했기 때문이죠. 농가의 고정비 중 가장 큰 부분을 차지하는 것이 바로 인력 운용비입니다. 메타파머스는 인력 운용비를 로봇으로 대체함으로써 농가의 부담을 줄이고자 합니다.”
2주 만에 개별 농장 최적화 완료...적응형 인공지능과 엔드이펙터로 농가에 최적화된 솔루션 제시해
㈜메타파머스가 선보인 로봇의 가장 큰 차별점은 환경 적응성에 있다. 인공지능을 이용해 로봇을 자동화시키고, 예상치 못한 환경에서도 잘 작동할 수 있도록 프로그래밍하기 위해서는 상당한 양의 데이터가 요구된다. 메타파머스는 가장 먼저 인공지능 데이터를 빠르게 획득할 수 있는 데이터 파이프라인 구축에 집중했다. 이는 탭파머스의 역할이기도 하다. 탭파머스는 직관적으로 로봇을 조종하여 사용자가 설정한 과실을 수확한다. 일련의 과정을 통해 확보한 실제 데이터는 인식과 로봇의 행동 인공지능을 각각의 농장과 작물의 환경에 맞춰 최적화하기 위한 학습데이터로 사용된다. 이규화 대표는 농장에 로봇을 도입하기 위해서는 농장별 데이터가 필요하다며, 로봇을 원격으로 제어하며 데이터를 확보하는 방식으로 타 회사 대비 20배 정도 빠른 속도로 데이터를 수집하고 있다고 말했다. 적응형 인공지능 기술로 2주 안에 개별 농장과 농작물에 맞게 최적화가 가능한 만큼 농장별 도입의 문턱을 대폭 낮출 것으로 기대된다.
메타파머스가 내세우는 두 번째 차별화 전략은 로봇의 엔드이펙터 기술이다. 메타파머스의 농작업용 엔드이펙터는 과실을 손상 없이 잡고 돌리는 형태로 토마토와 가지, 오이 같은 작물들을 수확할 수 있다. 딸기 수확을 위한 엔드이펙터와 딸기 수분을 위한 엔드이펙터 등 계속해서 라인업을 추가해 나가고 있다. 로봇 끝단에서 액션이 일어나는 엔드이펙터야말로 농작업이 이루어지는 핵심 요소이기에 엔드이펙터 관련 기술을 고도화하는 데 가장 많은 공을 들였다는 설명이다. 실제로 농작업용 엔드이펙터를 만드는 기업은 전 세계적으로도 찾아보기 어렵다. 이 대표는 작물 손상, 비정형 객체 파지 등 다양한 기능을 개발하며 엔드이펙터 관련 기술을 세계 최고 수준으로 끌어올릴 것이라 설명했다.
현재 메타파머스는 토마토 로봇 시제품과 탭파머스 시제품을 제작해 농가에서 테스트하고 있다. 5천 평 농장을 기준으로 2대의 로봇이 1명의 작업자를 대체해 수확 자동화를 지원하는 방식으로, 현장 적용 시에 인건비를 최대 50%까지 절감시킬 수 있다. 향후 생산량을 예측하여 데이터 기반의 농업 실현이 구체화 됨과 동시에, 사람이 하던 일을 사람보다 오래 일할 수 있는 로봇이 대체함으로써 인력운송비 절감, 사람으로부터 전염되는 병충해 예방 또한 가능하다. 시장의 반응 역시 긍정적이다. 테스트를 진행한 농가나 박람회에서 제품을 접한 관람객들은 제품의 빠른 상용화를 요청해오기도 했다. 다만 넘어야 할 과제도 남았다. 이 대표는 향후 실제 농가에의 적용을 위해서는 농기계 인증이 필요하다며, 관련 부처에서 로봇을 이용한 자동화 기술에 관심을 두고 판로 개척과 해외 진출 등을 지원해주었으면 한다는 바람을 전했다.
“현재 시중에 판매 중인 자동화 로봇은 가격이 상당히 고가로 책정되어 농가가 접근하는 데에는 한계가 있습니다. 제품 상용화를 위해 비용을 낮추고, 성능을 개선한다는 두 가지 관점에서 기술을 개발하고 있습니다.”
세상을 이롭게 하는 기술 선보이는 공학자들, ㈜메타파머스로 체감할 수 있는 변화 만들어간다
㈜메타파머스는 2022년 서울대학교 기계공학부 석·박사 연구진들이 모여 설립한 기업이다. 인공지능과 지능형 로봇을 이용한 스마트팩토리 자동화 연구팀은 인공지능 비전, 원격제어, 통합관제 기술의 상용화를 목표로 메타파머스를 설립했다. 이규화 대표는 우리가 배운 지식을 활용해 세상에 선한 변화를 가져오는 것을 목표로 창업에 도전했다고 말했다.
“저희 연구실 구성원 모두가 공학자이기에 우리가 연구해온 공학 기술들이 실제로 제품화되어 실생활에 유용하게 적용되는 모습을 보며 큰 힘을 얻고 있습니다. 또한 농작업 자동화 로봇이 청년 귀농인 활성화와 농촌 활력을 되찾는 데에도 도움이 될 것이라 기대합니다.”
스마트팩토리와 자동화에 관한 연구를 수행하며 제조 시설의 자동화 방안을 고민하던 이 대표는 우연한 계기로 스마트팜을 견학하며 새로운 기회를 엿봤다. 제조 현장 인력의 편의성을 중심으로 동선이 짜여 있어 자동화를 위해 대규모 투자가 필요한 중소기업 등의 제조 시설과 달리 농산물의 재배와 수확에 초점을 맞추고 시설을 갖춘 스마트팜이라면 보다 빠른 시일 내에 자동화 로봇을 투입할 수 있으리라 판단한 것이다. 이 대표는 온실 속 작업자들은 매일 반복적인 작업을 수행하고 있었다며, 작물 수확 작업이야말로 로봇이 해야만 하는 일이라는 생각으로 메타파머와 탭파머스를 개발하게 되었다고 전했다.
메타파머스는 2022년 말 SNAAC 데모데이 대상 수상 및 NAVER D2SF 캠퍼스 기술창업 공모전 선정의 쾌거를 누렸으며, 지난 6월에는 서울대학교 캠퍼스타운 데모데이에 우수기업으로 참석해 IR 발표를 수행했다. 더불어 같은 달 농촌진흥청으로부터 온실용 로봇 플랫폼 기술이전을 진행 중이며, 현재는 농촌진흥청의 1과(科) 1새싹기업 프로그램에 참여해 농촌진흥청 연구관으로부터 기술 자문을 받고 있다.
첨단 농업으로 우리 농촌이 당면한 과제 풀어가며 지속가능한 농업 열어가는 ㈜메타파머스
기후위기와 고령화 등 우리 농촌이 풀어야 할 과제가 많다. 이규화 대표는 농가를 방문했을 때 지난 5년간 크게 오르지 않은 농산물의 가격 대비 인력 운용비 등의 고정비는 많게는 2배까지 오른 현실을 확인했다며, 점점 농사짓기 어려운 환경이 되어가고 있다고 말했다. ㈜메타파머스가 농촌 자동화 로봇에 집중하는 이유다. 무엇보다 생산량과 품질을 높이는 것뿐만 아니라 농작업에 관한 비용 문제를 해결하며 농가 소득 증대에 직접적으로 기여하는 데 초점을 맞췄다.
메타파머스의 다음 과제는 작업자보다 로봇이 더욱 일을 잘할 수 있는 작업을 찾는 것이다. 궁극적으로는 수확을 대체하는 것, 씨앗을 심는 일부터 수확 단계까지 작물 재배의 전 과정을 대체하는 것이 목표다. 메타 농부는 데이터를 기반으로 의사 결정을 내림으로써 더 높은 품질과 생산량을 달성하며 지속가능한 농업을 만들어간다. 이 대표는 머지않은 미래에 수확과 운반을 넘어 파종과 이식, 재배와 수확을 아우르는 로봇 농부를 만나볼 수 있을 것이라 내다봤다. 향후 농업을 넘어 축산업, 조선업 등 단순 반복 작업이나 사람이 수행하기 어려운 작업을 요구하는 다양한 분야로 확장해간다는 계획이다.
이 대표는 딸기 수직 농장 건설 계획을 전하기도 했다. 딸기는 높은 부가가치에도 불구하고 까다로운 재배·수확 과정으로 인해 시장을 키우지 못하고 있는 작물 중 하나다. 수직 농장에서는 수분을 위해 벌을 활용하기 어려워 작업자가 직접 수작업으로 수행해야 하는 까닭이다. 이 대표는 딸기꽃을 수분하는 작업은 로봇이 충분히 수행할 수 있는 일이라며, 로봇이 수분과 수확 작업을 모두 대체함으로써 노동력을 대폭 줄일 수 있다고 설명했다.
수직 농장에 대한 해외의 관심 또한 긍정적으로 작용한다. 특히 중동에서는 지속가능한 생산을 보장하는 데다 물 효율이 좋은 수직농장에 큰 관심을 보이고 있다. 이 대표는 스마트팜 관련 기술을 보유하고 있는 국내 여러 기업과 협업해 농장에 관한 토탈 솔루션을 해외로 수출한다는 청사진을 제시하기도 했다. 각각의 기업이 특화된 기술력을 모은다면 글로벌 시장과 겨룰 수 있는 차별화된 솔루션을 완성할 수 있으리라는 기대다. 이 대표는 전 세계적 식량난과 인력 부족 문제를 해결하는 것이 바로 메타파머스의 비전이라며, 같은 고민을 하고 있거나 함께 문제를 풀어나가고자 한다면 언제든 문을 두드려줄 것을 당부했다. 로보틱스와 인공지능을 만난 첨단 농업은 최적화·자동화된 솔루션으로 지속가능한 농업을 열어간다. 그 선봉에 선 메타파머스가 기술을 통한 농업의 혁신으로 인류에게 주어진 지속가능한 농업이라는 과제를 풀기 위한 실마리를 제시하고 있다.
※ 해당 기사는 서울창업허브 키친인큐베이터의 지원으로 작성되었습니다.
