여러분 안녕하세요! 저는 Shohei입니다.
농업 인구의 감소와 고령화가 진행되는 일본.
도전은 식량 자급률 향상과 안정적인 공급입니다. 그 해결책으로 주목 받고있는 것이 최첨단 기술을 구사하여 야채 등을 생산하는 “식물 공장”입니다.
그리고 식물 공장의 생산성 향상, 비용 절감,을 실현하기 위해서 빠뜨릴 수 없는 것이 「자동화」입니다.
자동화 설비나 로봇을 도입함으로써, 종래의 사람 손에 의지하고 있던 작업을 효율화해, 식물 공장의 운영을 크게 변혁할 수 있습니다.
본 기사에서는, 식물 공장에 있어서의 자동화·로봇 도입의 현상과 장래 전망에 대해, 초보자에게도 알기 쉽게 해설해 갑니다.
원래 식물 공장이란? 라는 사람은 이하의 기사도 참고로.
식물 공장이란 무엇입니까?
식물 공장은 인공적으로 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 농도 등을 최적의 상태로 제어하여 야채 등을 생산하는 시설입니다.
날씨에 좌우되지 않고 일년 내내 안정적으로 생산할 수 있는 것, 농약의 사용량을 억제할 수 있는 것 등이 큰 장점입니다.
식물 공장은 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다.
- 인공광형식물공장: 태양광에 의존하지 않고 LED 등의 인공광원을 이용하여 식물을 재배합니다. 장소를 선택하지 않고 설치할 수 있기 때문에, 도시부나 유휴지 등에서도 식물 공장을 운영할 수 있습니다.
- 태양광형식물공장: 태양광을 최대한 활용하여 온실에서 식물을 재배합니다. 인공 광형에 비해 달리기 비용을 억제할 수 있는 장점이 있습니다.
왜 식물 공장에서 자동화가 필요한가?
식물 공장에서 자동화가 요구되는 이유는 주로 다음 세 가지입니다.
- 심각화하는 노동력 부족의 해소: 농업 종사자의 감소·고령화가 진행되는 가운데, 식물 공장에서도 인손 부족은 심각합니다. 자동화는 인력 부족을 해소하고 직원 1인당 부담을 경감하는 효과가 있습니다.
- 생산성 향상으로 수익 증가: 자동화 설비와 로봇은 24시간 가동이 가능하며 인위적인 실수도 적기 때문에 안정된 품질의 농산물을 효율적으로 생산할 수 있습니다.
- 비용 절감을 통한 경쟁력 강화: 인건비 절감에 더해 에너지나 비료 등의 자원을 효율적으로 이용함으로써 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
식물 공장에서 자동화된 작업
현재 식물 공장에서는 다양한 작업이 자동화되고 있습니다.
- 환경 제어: 온도, 습도, CO2 농도, 광량 등을 센서로 계측하고 자동으로 조정하는 시스템은 이미 많은 식물 공장에서 도입되고 있습니다.
- 파종·육묘: 종마키나 모종의 이식을 자동으로 실시하는 로봇도 개발·실용화가 진행되고 있습니다. 균일한 간격으로 정확하게 작업을 하는 것으로, 생육 불균일을 억제해, 품질 향상에 공헌합니다.
- 관수·시비: 식물의 성장 단계에 맞추어 최적의 양의 물이나 비료를 자동으로 공급하는 시스템이 있습니다. 물이나 비료의 낭비를 없애 환경 부하의 저감에도 연결됩니다.
- 수확: 토마토와 딸기 등 일부 품목에서는 이미지 인식 기술 등을 활용한 수확 로봇이 실용화되기 시작하고 있습니다. 수확 작업의 절력화뿐만 아니라, 숙도를 판별한 수확에 의한 품질 향상도 기대할 수 있습니다.
- 반송: 공장 내에서 모종이나 수확물의 반송을 자동화하는 로봇도 개발되고 있습니다. 중노동에서 직원을 풀어 작업 효율을 향상시킬 수 있습니다.
- 생육 상황의 모니터링·진단: 센서나 카메라로 식물의 생육 상황을 계측하고, 데이터에 근거해 생육 상황을 진단하는 기술이 개발되고 있습니다. 병해충의 조기 발견이나 생육 불량의 원인 규명에 도움이 됩니다.
생산공정의 자동화가 진행되면 아래의 기사에서 쓴 것과 같은 데이터 활용도 하기 쉬워집니다.
식물 공장의 자동화에 관한 사례
- 광합성 증산 실시간 모니터링 시스템 : 토마토 등의 식물을 대상으로 광합성 속도와 증산 속도를 실시간으로 계측할 수 있는 시스템. 식물의 생육 상태를 상세하게 파악하는 것으로, 환경 제어의 최적화나 물이나 비료의 효율적인 이용이 가능하게 됩니다.
- 엽록소 형광 이미지 측정 로봇: 식물의 잎에 포함된 엽록소가 발하는 형광을 측정하여 광합성 기능을 진단하는 로봇. 육안으로는 판단할 수 없는 초기의 성장 불량도 검출할 수 있으므로, 수확량 향상이나 품질 개선에 도움이 됩니다.
- AI를 활용한 수확 로봇: 토마토와 딸기 등을 대상으로 과실의 색과 모양, 크기를 인식하고 자동으로 수확하는 로봇이 개발되고 있습니다. 수확 작업의 절력화뿐만 아니라, 숙도를 판별한 수확에 의한 품질 향상도 기대할 수 있습니다.
그 밖에도, 식물 공장에서 활용되고 있는 최신 기술에 대해서는, 이하의 기사에서도 쓰고 있습니다.
식물 공장의 자동화 과제와 전망
식물 공장의 자동화는 아직 개발 도상 기술이며 몇 가지 도전도 남아 있습니다.
- 도입 비용의 높이: 자동화 설비나 로봇은 고액인 경우가 많아, 도입 비용이 과제가 됩니다. 특히 소규모 식물 공장에서는 도입이 어려운 경우도 적지 않습니다.
- 기술적인 과제: 복잡한 작업의 자동화나 다양한 품종·생육 단계에 대응할 수 있는 로봇 개발에는 아직 기술적인 과제가 남아 있습니다.
- 운용 노하우 부족: 자동화 설비나 로봇을 효율적으로 운용하기 위한 노하우가 부족한 현상이 있습니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 국가나 기업에 의한 연구개발이 진행되고 있다. 향후, AI나 로봇 기술의 진화, 도입 비용의 저감 등이 진행됨으로써, 식물 공장의 자동화는 한층 더 가속해 갈 것으로 생각됩니다.
그렇다고는 해도 현상에서는, 아직도 사람의 손에 의지하는 편이 정확하고 빠릅니다.
게다가, 야채의 재배에는 숙련된 사람의 눈과 판단이 필요할 것이고, 완전하게 무인의 식물 공장이 나타나는 것은 상당한 미래가 될 것이라고 생각합니다.
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식물 공장의 자동화가 가져오는 미래
식물 공장의 자동화는 농업의 미래를 크게 바꿀 가능성을 가지고 있습니다.
- 노동력 부족 해소: 젊은이와 여성의 농업 진입을 촉진하고 고용 창출에도 공헌합니다.
- 안정공급의 실현: 날씨에 좌우되지 않고 안정적으로 농산물을 생산함으로써 식량자급률 향상에 공헌합니다.
- 고품질 농산물 제공 : 데이터를 기반으로 정밀한 재배 관리를 통해 안전하고 안심하고 고품질 농산물을 소비자에게 제공할 수 있습니다.
- 환경부하의 저감: 물과 비료의 효율적인 이용, 농약의 사용량 삭감 등, 환경부하의 저감에 공헌합니다.
결론
식물 공장의 자동화는 생산성 향상, 비용 절감, 안정적인 공급 실현에 필수적인 기술입니다.
로봇기술의 진화에 의해 자동화는 더욱 진전해 농업의 미래를 크게 바꾸어 갈 가능성을 지니고 있습니다.
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