이제 4차 산업혁명은 가까운 생활환경으로 깊숙이 들어오고 있는 상황이다. 이러한 가운데 도시는 점차 ICT를 기반으로 무인환경시스템으로 변화되고 있으며, 생활권에는 IoT를 기반으로 편리성이 추구되고 있다.
이러한 가운데 조경분야도 예외가 될 수 없다는 듯 기업체들도 ICT를 기반으로 한 새로운 기기 개발에 박차를 가하고 있다.
수원 성균관대 내 산학협력센터에 위치한 (주)푸름바이오는 ICT를 기반으로 하는 스마트팜(Smart Farm) 기술 개발을 동반하여 ‘수목진단시스템’ 개발이 진행되고 있어 주목되고 있다.
리얼타임으로 관리되는 가로수
스마트팜은 일반적으로 농사 기술에 정보통신기술을 접목하여 만들어진 지능화된 농장을 의미한다. 또한 사물인터넷(IoT) 기술을 이용하기 때문에 농작물 재배 시설의 온도와 습도, 일조량, 이산화탄소, 토양 등을 측정 분석해 그 결과치를 제어 장치를 구동해 적절한 상태로 변화를 시키게 된다.
또한 이러한 일련의 과정들을 스마트폰과 같은 모바일 기기를 이용해 원격 관리도 가능하기 때문에 생산성과 효율성을 높여 고부가가치를 창출하고 있다.
박현준 푸름바이오 대표는 현재 논문을 준비하면서 스마트팜에 대한 연구를 파프리카에 적용하여 진행하고 있다. 파프리카에 센서를 탐침해 일조량과 수분변화를 체크해 생장활동을 데이터화 하는 작업이 진행되고 있다.
이러한 작업은 가로수에도 적용하고 있는데 파프리카와 달리 가로수의 경우 ICT를 기반으로 한 연구가 진행되고 있다. 기본적인 개념을 보면 가로수에 지그비를 활용한 센서를 탐침하여 나무의 생육 상태를 라우터를 통해 관제센터로 전송되는 방식이다.
푸름바이오에서 진행되고 있는 연구를 자세히 들어가 보면 가로수 5~10그루 정도 간격으로 센서를 탐침한 후 가로등에 라우터를 부착해 1차 송수신 기능을 맡기게 된다.
가로수에 탐침 된 센서는 태양광과 소형 배터리를 사용해 설정된 시간 단위로 나눠 데이터를 라우터로 전송하게 된다. 취합된 데이터를 라우터가 중앙 관제센터로 실시간 전송을 하기 때문에 관제센터에서는 이들 데이터를 모아 알고리즘을 분석하여 카테고리 별로 분석된 데이터를 보여주게 되는 것이다.
센서가 핵심이다
현재 푸름바이오는 수목진단시스템에 대한 특허를 출원한 상태로 성균관대 수원캠퍼스 내 가로수를 대상으로 테스트가 진행 중에 있다.
다만 풀어야할 과제는 남아있다. 우선적으로 수목진단시스템의 핵심이라 할 수 있는 센서 개발 부분이다. 센서기술이 발달해도 소나무와 같이 송진이 분비되는 수종의 경우 데이터 오류를 발생시키기 때문이다. 이와는 반대로 활엽수의 경우 오차가 거의 없을 정도로 데이터 전송이 순조롭게 이어지고 있다.
박현준 대표는 “개발되고 있는 수목진단시스템은 현재 테스트를 진행하고 있는 상황이다. 수목진단시스템의 중요 핵심은 센서인데 소나무와 같은 침엽수의 경우 송진이 분비되기 때문에 데이터 오류가 발생돼 어려운 부분이다”며 고개를 흔들었다.
알려진 바와 같이 소나무는 상처가 날 경우 이를 보호하기 위한 수단으로 송진을 분비하게 된다. 이 때문에 탐침을 해야 하는 센서의 경우 탐침된 부분을 보호하기 위해 송진으로 에워싸기 때문에 센서는 무력화된다.
한편 센서 또한 적지만 그에 따른 전력을 필요로 한다. 이에 대비해 센서 주변에 태양광 모듈을 부착할 예정이다. 기본적으로 배터리를 부착하기 때문에 약간의 태양광만으로도 충분한 전력 공급에는 문제가 없을 것으로 보인다. 다만 배터리 교체에 대한 문제는 남는다.
이에 대해 박 대표는 “센서를 통한 데이터 전송이 매일 2회 정도 진행될 경우 사용되는 소비전력은 1Amp 이내로 매우 적은 양의 전력이 소모된다. 만약 일반적인 소형 배터리가 아닌 충전식 배터리를 부착한다면 태양광과 함께 이용되기 때문에 반영구적으로 사용될 수 있을 것”이라고 말한다.
변곡점을 통한 병해충 예측
기술이 발달해도 자연을 이해하고 넘어서기에는 많은 변수가 있기 마련이다. 특히 센서의 경우 나아갈 길이 멀다는 게 박현준 대표의 말이다.
4차 산업혁명은 통신기술을 바탕에 두고 진행되고 있지만 센서의 기술은 더욱 진화되어야 하는 과정에 있다. 무엇보다 수목이나 농작물 등 병해충에 대한 예측이 쉽지 않은 이유도 포함돼 있다.
하지만 방법이 아예 없는 것은 아니다. 약간의 수고가 따를 뿐이다.
“병해충을 진단할 수 있는 센서는 현 기술에서는 어렵다고 본다. 다만 예측은 가능하다. 데이터를 보며 패턴을 확인하는 것인데, 수분에서 답을 찾자면 수분의 변화는 낮과 밤에 따라 달라진다. 그러한 변화를 데이터화 한 상태에서 서서히 이상 현상을 보이는 변곡점을 찾아내는 것이다.”
박 대표의 말대로라면 수분변화를 통해 기존 패턴과 다른 양상을 보인다는 말이다. 예를 들어 물의 공급이 원활할 때와 원활하지 않을 때 분명한 차이를 보인다는 것이다. 식물은 수분변화를 통해 이상 현상을 나타내기 때문이다.
푸름바이오는 내년에 시제품 출시를 예정하고 있다. 출시 후 1년간의 테스트를 통해 검증을 거친 후 출시 여부를 결정할 예정이다. 현재까지의 진행 상황을 볼 때 충분한 승산은 있어 보인다. 오래전부터 센서 전문개발기업과의 협업을 통해 진행해 오면서 논의됐던 부분인 만큼 돌파구를 찾을 것이라는 확신에서다.
다만 침엽수에 대한 문제는 충분한 시간을 두고 연구를 지속해 나간다는 방침이다.