스마트센싱/농업용 센서 동향 (일본어판)

본 리포트는 정기간행물 Yano E-plus 2021년 11월, 12월호 및 2022년 2월, 3월호에 게재된 내용입니다.

​[스마트 센싱/농업용 센서 동향 - 옥외농장]

~구미에서는 스마트 농업 보급이 시작되어,

향후는 다수의 소규모 농장이 정밀농업을 도입하여 농업용 센서의 수요가 더욱 확대~

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1. 들어가며

1-1. 스마트농업과 정밀농업

(1) 일본 상황

(2) 해외 상황

그림1. 자동추종형 농기계의 기능 이미지(상)와 사용 예(하)

(2) 정밀농업과 VRT

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1-2. 스마트농업용 주요 기기 특징

(1) GPS 기능이 탑재된 트랙터

(2) 트랙터 견인용 임플리먼트

(3) GPS 기능이 탑재된 콤바인 하베스터

(4) 농기계용 GPS 가이던스 시스템

그림2. RTK-GPS 측위방식의 구조

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1-3. 스마트농업용 센서의 특징

(1) 매핑 드론 탑재 센서

(2) GPS 기능이 있는 농기계 탑재 센서

(3) 농지 설치용 센서

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2. 스마트농업용 센서의 시장 동향

2-1. 스마트농업의 세계 시장규모

그림・표1. 스마트농업 세계 총시장 구성비(금액: 2020년)

그림・표2. 옥외 스마트농업 세계 총시장규모 추이・예측(금액: 2020~2025년 예측)

그림・표3. 옥외 스마트농업 주요 디바이스의 세계 시장규모(금액: 2020년)

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~토양 수분 센서 등의 농장 환경 센서의 IoT화 진행,

생육 센서와 수확량 센서 등의 농기계 탑재 센서도 신장~

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3. 구미 시장의 개황을 중심으로 한 동 센서의 시장 구조상의 특징

3-1. 스마트농업용 센서 시장규모 추이

그림・표4. 옥외 스마트농업용 센서의 세계 시장규모 예측(금액: 2020~2025년 예측)

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3-2. 스마트농업용 센서 이용현황

(1) 센서의 사용방법

그림・표5. 스마트농업용 센서 세계 시장의 사용방법(금액: 2020년)

그림3. 후설치용 GNSS 가이던스(좌・중)와 자동조타시스템 사례

그림4. 정밀농업 전용 드론, 멀티스펙트럼 카메라와 그 이용 예(우)

(2) 센서의 사용목적/용도

그림・표6. 스마트농업용 센서 세계시장의 사용목적(금액: 2020년)

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4. 스마트농업용 센서의 용도 구성

4-1. 농지 환경 모니터링용

그림・표7. 농지 환경 계측용 센서의 세계시장 구성비(금액: 2020년)

(1) 토양수분 센서

그림5. 토양수분량 센서(좌, 중)와 텐시오미터(우)의 사례

(2) 기상용 센서

그림6. 스마트농업에 이용 가능한 ‘Weather Station’ 제품 예

(3) 농지 매핑용 센서

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4-2. 농작물 모니터링용

그림・표8. 농작물 모니터링용 센서의 세계시장 구성비(금액: 2020년)

(1) 수확량 모니터링과 수확량 센서

그림7. 수확량 모니터링 관련 기기(좌)와 질량유량 센서의 구조(중・우)

그림8. 일본계 농기계 메이커의 콤바인용 수확량 센서와 맛 센서의 사례

(2) 생육 모니터링과 생육 센서

그림9. 생육 센서의 제품 사례(좌・중: 농기계 설치용, 우: 휴대형)

그림10. 가변시비방식의 개념도(좌: 맵 기반, 우: 센서 기반)

그림11. 밀에 대한 가변시비(가변추비)에 의한 생육 불균형 해소 사례

그림12. 일본계 메이커의 가변시비 이양기와 그 효과(실증시험: 우)

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4-3. 탑재기기의 동작 제어용

그림13. 트랙터의 장애물 감지 센서(좌: 레이저식, 우: 초음파식)

그림・표9. 농기계・드론의 기능제어용 센서의 세계시장 구성비(금액: 2020년)

그림14. 트랙터의 PTO 드라이브 샤프트의 사용 형태와 구조 예(우)

그림15. 농기계용 기울기 센서/스위치 및 그 앱의 사례

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[스마트 센싱/농업용 센서 동향 - 옥내농장]

~일본 국내에서는 고도의 데이터 구동형 스마트온실 도입 촉진 프로젝트 시동,

　해외에서는 수직농법형 식물공장이 격증할 전망~

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1. 들어가며

1-1. 완전 인공광형 식물공장 개요

(1) 시설원예에서의 환경제어

그림1. 태양광형 재배시설(좌)과 인공광형 식물공장(우)의 개념도

그림2. 인공광형 식물공장의 LED 조명(좌)과 양액재배시스템의 개념도

(2) 식물공장의 구성 요소와 사용 센서

그림3. 인공광형 식물공장의 구성 요소(우)와 다단식 식물공장의 이미지

(3) 식물공장의 대규모화와 '수직농법혁명'

그림4. 수직농법형 대규모 식물공장(해외 사례)

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1-2. 통합환경제어장치가 있는 스마트온실 개요

(1) 벤로형 온실이 출발점

그림5. 벤로형 온실의 외관(좌·중)과 고소작업 광경(우)

그림6. 토마토 RW/장기 다단재배(좌·중)와 그 오염제거로봇 사례(우)

(2) 통합환경제어장치가 획기적인 성과

그림7. 온실 '지상부'의 환경제어 예(좌: 개념도, 우: 복합환경제어판)

그림8. 통합환경제어장치 'Maximizer'(좌)와 그 기능(개념도: 우)

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2. 옥내 스마트농업 관련 시장 동향

2-1. 식물공장 스마트온실 시장 개요

(1) 총시장규모 전망

그림·표1. 완전 인공광형 식물공장과 스마트온실의 세계 총시장 예측(금액: 2020~2025년 예측)

(2) 하드기기·설비 시장의 구성비

그림·표2. 옥내 스마트농업용 기기·설비 세계 시장 구성비(금액: 2020년)

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2-2. 옥내 스마트농업용 센서 시장 현황

(1) 총시장규모 전망

그림·표3. 스마트농업용 센서(옥내용+옥외용)의 세계 시장규모 예측(금액: 2020-2025년 예측)

(2) 옥내 스마트농업용 센서 용도별 구성비

그림·표4. 옥내 스마트농업용 센서 세계 시장의 용도별 구성비(금액: 2020년)

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~고도의 환경제어를 할 수 있는 통합환경제어장치는 구미계 기업이 주체

　인공광형 식물공장은 일본계 기업의 대응이 많아~

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3. 주목 기업의 대응

3-1. 옥외 스마트농업 관련

(1) FarmLogs®/Bushel, Inc.

그림9. FarmLogs의 사업 이미지(좌)와 제공정보 사례(중·우)

(2) ‘Jhon Deere‘/Deere & Company Corp.

그림10. Jhon Deere의 제품 예(좌/성인화 농기계, 우/자율형 농기계 프로토타입)

그림11. Jhon Deere 신개발 사례(좌/자율형 드론, 우/신형 제초제 살포기)

(3) Topcon Positioning Systems, Inc.

그림12. Topcon의 생육센서와 그 사용 형태(우)

그림13. Topcon의 후설치용 광학식 수확량센서와 그 수확량 매핑 예

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1-2. 식물공장·스마트온실 관련

그림14. FAMS 식물공장의 자동화 기술(개념도: 좌)과 자동화 기기(중·우)

(1) Infarm GmbH/Infarm-Indoor Urban Farming Japan 주식회사

그림15. Infarm 점포용 재배 유닛 대량 도입 예(유럽)

그림16. Ifarm 점포용 재배 유닛(좌·중)과 그 작물용 원형 트레이(우)

그림17. 도쿄에서 도입된 Infarm의 재배 유닛과 그 제품 예

(2) Iron OX, Inc.

그림18. 미국산 채소류의 장거리 수송(이미지)

그림19. Iron OX의 자율형 운반로봇 ‘Angus’(제1세대 제품)

그림20. Iron OX 옥내농사용 고기능 로봇 팔

그림21. Iron OX의 신형 반송로봇 ‘Grover’(제2세대 제품)

그림22. Iron OX의 재배 모듈 지원용 신형 로봇 'Phil'