농촌진흥청은 인공지능 기술을 접목한 영상인식 기반 트랙터 자율주행 기술을 개발하고, 농기계 업체와 함께 고정밀 측위시스템(RTK-GPS)을 활용해 주행 기술을 고도화하는 등 자율주행 트랙터 산업화 기반 마련에 박차를 가하고 있다.

농진청이 이번에 개발한 기술은 고가의 위성 항법 시스템(GNSS)을 대체할 인공지능 기반 영상인식 트랙터 자율주행 기술이다.

영상 기반 경계 인식 및 조향제어를 말하는 이 기술은 경운할 때 생기는 흙 부수기(쇄토) 작업 여부를 트랙터 앞에 장착된 카메라로 찍어 심층학습(딥러닝) 기술로 분석해 경운된 구간과 그렇지 않은 구간의 경계를 검출한 후, 미리 정해진 주행 기준선과 비교해 발생한 오차만큼 트랙터를 조향 제어하는 기술이다.

트랙터 전면에 장착된 카메라로부터 얻은 영상 정보를 기반으로 자율주행 시킨 결과, 작업속도 3km/h 시 직진 주행 경로 오차는 ±9.5cm 이내였다.(운전자 주행 시 오차 ±21.2cm)

한편 이 기술은 고가의 위성 항법 시스템보다 합리적인 예산으로 시스템 구성이 가능하고, 영상 정보를 이용하기 때문에 장애물을 인식하거나 돌발 상황에 대처하기 쉽다. 개발된 기술은 산업재산권 출원을 완료했으며, 앞으로 기술 완성도를 높여 관련 업체를 통해 실용화할 계획이다.

인공지능 활용 기술의 장점은 위성 항법 시스템보다 합리적인 예산으로 시스템 구성이 가능하고, 영상 정보를 이용하기 때문에 장애물 인식이나 돌발 상황에 대처하기 위한 기술을 함께 사용할 수 있다. 또한 고정밀 측위시스템과 달리 데이터 이용료가 필요치 않다.

반면 같은 농작업 환경이라도 날씨와 시간에 따라 햇빛 등의 차이로 영상 정보가 변하고, 지역에 따라 토질이 달라 학습을 위해 많은 상황에 대한 영상 정보가 필요하다. 농진청은 보유 정보와 과학기술정보통신부에서 주관한 농업 데이터 정보화 사업을 통해 공유된 영상 정보 등 많은 데이터를 활용하여 학습, 기술 확대를 적용할 계획이다.

이와 함께, 농진청은 농기계 업체와 함께 고정밀 측위시스템을 활용한 트랙터 자율주행 고도화 기술을 개발했다. 이 기술은 고정밀 측위시스템을 활용해 사전에 작업 경로를 설정하고, 설정된 경로를 따라 직진 주행과 선회를 할 수 있는 자율주행 기술이다.

농기계 업체는 직진 자율주행 기술을 트랙터에 적용해 농업 현장에 보급하고, 선회, 장애물 인식과 회피 등 고도화한 자율주행 기술을 산업화 할 계획이다.

자율주행 트랙터의 기술 단계는 level 0(원격제어)-level 1(자동조향)-level 2(자율주행)-level 3(자율작업)-level 4(무인자율작업)로 발전하고 있다.

트랙터 기술 수준을 보면, 미국 등 선진국은 자율작업이 가능한 level 3∼4단계(자율작업 및 무인자율작업), 우리나라는 level 1∼2단계(자동조향 및 자율주행)로 기술격차는 최소 5년 이상으로 추정되지만 우리도 관련 기술개발에 박차를 가하고 있는 모습이다.

농진청은 5년 이내 단기 계획으로, 자율주행 핵심요소기술을 기존 농기계에 적용할 수 있도록 개선·보완해 개발된 기술의 조기 상용화 과제를 수행하고 있다고 밝혔다.

무인 농작업을 위한 모듈형 조향제어 시스템을 개발해(’20∼’22) 기존의 농기계에 자율주행기술을 접목하여 현장 실증을 거친 후 산업화까지 추진할 예정이다.

지능형 쟁기, 로터리, 균평기뿐 아니라, 트랙터로 작업 가능한 농작업을 포함한 머신 비전 기반 트랙터 자율주행 기술 고도화 및 지능형 무인 농작업기를 개발(’22∼’30)할 계획이다.

5∼15년 중장기 계획으로는 자율주행 플랫폼 기반 머신 비전 및 인공지능 기술을 적용해 수확 가능 농작물 인식·판단 및 수확 기술 연구를 중심으로 ▲빠르고 정확한 수확 대상 농작물 인식·판단 기술 ▲로봇 매니퓰레이터를 이용한 3차원 공간상 경로계획 및 추종 기술 ▲안전한 농작물 수확을 위한 그리퍼 및 엔드이펙터 기술 등을 개발할 계획이다.

첨단농기계의 보급계획은 농기계 업체와의 협업, 연계 방안 마련을 통해 산업화를 주도해 나간다. 이를 추진하기 위해 주요 농기계 업체 대동, LS엠트론, TYM(구 동양물산기업), 국제종합기계와 국립농업과학원의 노지 디지털 농업 산업화를 위한 업무협약을 지난해 체결했고, 이어 노지 디지털 농업, 미래 농업 모델 등 첨단농기계 기반 구축 및 산업화 모색을 목적으로 첨단농기계 연구협의체를 구성했다.

첨단농기계 관련 정책 및 농기계 지원사업의 의견 제안·검토를 위해 농식품부, 농협 등 관계자의 의견을 수렴해 조기 산업화 기반 마련에 나서고 있다. 또한 농업기술실용화재단을 통해 자율주행 트랙터를 포함한 첨단농기계 관련 정책 및 지원사업과 함께 검인증 기준을 마련해 산업화 기반을 확보하고 있다.