레이저, 드론, AI: 제초의 미래

잡초 제거를 좋아하는 사람은 없지만, 새로운 기술은 전 세계 농부들이 보다 효율적이고 환경 친화적인 방법으로 잡초를 제거할 수 있도록 돕고 있습니다.

미국 농기계 업체인 존 디어(John Deere)의 디아나 코바는 이 회사의 새로운 트랙터 부착형 제초제 분무기가 제초제 사용을 3분의 2까지 줄일 수 있다고 말합니다.

See & Spray Ultimate라고 불리는 이 시스템은 트랙터 양쪽에 두 개의 긴 팔 또는 '붐'이 튀어나와 있고 각각의 밑면에 스프레이 노즐이 점점이 박혀 있는 일반적인 필드 스프레이어처럼 생겼습니다.

이 분무기가 훨씬 더 첨단 기술인 이유는 36개의 카메라가 장착되어 있기 때문입니다. 이 카메라는 전방에 있는 식물을 지속적으로 스캔하여 무엇이 작물이고 무엇이 잡초인지 즉시 식별합니다.

인공지능(AI) 소프트웨어 시스템에 의해 제어되는 연결된 스프링클러는 밭 전체에 제초제를 뿌리지 않고 개별 잡초에만 제초제를 분사합니다.

"우리 시스템은 초당 200만 픽셀을 캡처하기 때문에 많은 것을 보고 처리하고 있습니다."라고 존디어의 생산 및 정밀 농업 생산 시스템 담당 부사장인 코바르 씨는 말합니다.

소프트웨어가 잡초를 식별하는 데 도움을 주기 위해 존디어 데이터베이스에는 30만 개 이상의 이미지가 있습니다.

이 시스템은 현재 옥수수, 대두, 면화 등 세 가지 작물에 적용되고 있으며, 현재까지는 미국에서만 사용할 수 있습니다.

전 세계 농부들을 위해 크고 작은 여러 경쟁 회사들이 유사한 스마트 제초 기술을 개발했습니다. 여기에는 카메라 스캔 제초기인 '스마트 스프레이 솔루션'을 개발한 독일 기업 Bosch BASF 스마트 파밍이 포함됩니다.

"농업에서 가장 큰 문제는 잡초가 작물과 공간, 영양분, 물을 놓고 경쟁하는 방식입니다."라고 AI 기반 정밀 제초 시스템 제조업체인 이스라엘 기업 Greeneye Technology의 최고 경영자이자 공동 설립자인 나다브 보처(Nadav Bocher)는 말합니다.

그의 발언은 잡초가 미국과 캐나다의 겨울 밀이라는 특정 작물 하나에만 미치는 연간 재정적 영향이 총 22억 달러(18억 파운드)에 달할 수 있다는 2021년 연구를 반영합니다.

"지난 수십 년간 농업이 제초제의 과도한 사용으로 인해 얼마나 치명적인 피해를 입었는지 상상하기 어렵습니다."라고 말하는 보처는 Greeneye의 시스템이 제초제 사용량을 80%까지 줄일 수 있다고 주장합니다.

"아무 이유 없이 토양 오염이 심각해지면 이는 소비자인 우리에게 돌아가고 전체 생태계에 해를 끼칩니다."

보처는 첨단 제초 시스템은 비용이 많이 들지만, 그린아이의 경우 제초제 비용이 절감되고 작물 수확량이 증가하기 때문에 두 시즌 이내에 비용을 회수할 수 있다고 덧붙입니다.

"AI는 소에서 트랙터로 이동하는 것과 같은 농업의 급격한 변화입니다."라고 농부들을 위한 살포 솔루션에 AI 기술을 도입하는 회사를 이끌고 있는 다니엘 맥캔은 말합니다. 하지만 그의 회사인 Precision AI는 드론을 이용해 미국 중서부의 들판 위를 비행하며 잡초를 제거합니다.

캐나다 서스캐처원주 레지나에 본사를 둔 Precision AI는 데이터베이스에 200만 개가 넘는 이미지를 제공했습니다. 맥캔은 "같은 작물이라도 모래가 많은 토양에 심었을 때와 비와 햇볕을 많이 받는 토양에 심었을 때 매우 다르게 보일 수 있기 때문에" 이 엄청난 숫자가 필요했다고 말합니다.

맥캔은 지상에서 약 10피트(3m) 상공을 비행하는 정밀 살포 드론을 사용하면 안심할 수 있다고 말합니다. "우리는 이제 시장이 식품에 무엇이 들어 있는지 점점 더 많이 인식하고 과일과 채소 및 기타 모든 것에 화학 물질을 덜 사용하는 것을 요구하는 세상에 살고 있습니다."

그러나 첨단 살포 방법이 어떻게 생겼든 농부들은 여전히 잡초와의 힘겨운 싸움에 직면해 있습니다. "일부 잡초는 작물과 더 비슷하게 진화하여 찾기가 더 어려워지기도 합니다."라고 코넬 대학교의 SIPS 식물 육종 및 유전학과의 마이클 고어(Michael Gore) 교수는 말합니다.

"결국에는 생물학이 승리하는 경우가 많지만, 기업들이 끊임없이 진화하는 도구를 내놓는 방식이 마음에 듭니다."

이러한 새로운 제초 기술의 높은 비용을 고려할 때, 일부 전문가들은 농부들이 제초 기술을 구입할 수 있도록 정부에서 재정적 지원을 해주기를 바라고 있습니다.

유럽 의회의 정책 분석가이자 신기술의 법적, 윤리적 측면에 대한 전문가인 미할리스 크리티코스 교수는 "농민들이 디지털 기술의 초기 비용 효율성 부족을 극복하는 데 도움이 될 수 있는 실질적인 재정 보조금이 필요합니다."라고 말합니다.

제초제를 뿌리는 방식에서 벗어난 한 가지 혁신적인 제초 방식은 AI 지원 카메라로 잡초를 식별한 후 고출력 열 레이저를 사용해 잡초를 제거하는 방식입니다.

시애틀에 본사를 둔 카본 로보틱스(Carbon Robotics)가 개발한 레이저 제초기는 트랙터로 끌면 시간당 최대 10만 개의 잡초를 제거할 수 있다고 주장합니다.

레이저는 잡초를 즉시 파괴하고 불에 탄 잔해는 다시 토양으로 퇴비화한다고 카본 로보틱스의 최고 경영자인 폴 미켈(Paul Mikesell)은 설명합니다.

지금까지 이 시스템은 캘리포니아, 워싱턴, 아이다호 등의 미국 주에 있는 감자, 양파, 마늘 밭에서 사용되었습니다.

Mikesell은 작년에 출시된 초도 물량이 매진되어 현재 미국과 캐나다 시장을 위해 추가 생산 중이라고 덧붙였습니다. 유럽으로의 확장은 앞으로 더 진행될 예정이라고 합니다.

레이저로 잡초를 제거하면 제초제 살포 시 발생할 수 있는 무서운 '스프레이 드리프트'를 피할 수 있으며, 타겟팅이 가능한 한 정확하더라도 농부는 이를 피할 수 있습니다. "외부에 스프레이를 뿌리면 항상 어떤 식으로든 표류하게 마련입니다."라고 마이크셀 씨는 말합니다.