농업의 새로운 패러다임 ‘로봇’

현광순 기자 | 기사입력 2024/02/14 [15:26]

농업의 새로운 패러다임 ‘로봇’

현광순 기자 | 입력 : 2024/02/14 [15:26]

농업의 새로운 패러다임 변화가 나타났다. 전세계 농업 인구 감소와 고령화로 인한 노동력 대 체의 필요성이 커지며, 농업의 로봇화가 확산되고 있는 것이다. 로봇 산업의 발달로 농업 생 산 시스템에도 자율주행, AI 사물 인식 등의 기술 적용이 기대되는 이유다. 향후 로봇은 농업 의 생산성 향상과 비용절감을 도와줄 차세대 고부가가치 창출의 성장동력이 될 것으로 판단된다.

 

글로벌 농기계 1위 업체 존디어(John Deere)는 CES 2022, 2023에서 두 차례 완전자율주 행 로봇 트랙터를 선보이며 1차 산업의 혁신을 일으켰다. 존디어의 트랙터는 사람이 탑승하지 않은 채 밭을 갈고 씨를 뿌리고 농약을 살포하며, 24시간 내내 일할 수 있다. 6쌍의 카메라가 사물을 촬영하고, 엔비디아가 개발한 GPU 프로세서가 영 상을 분석하며, AI로 농지 데이터를 딥러닝할 수 있다. 자율주행 로봇 트랙터는 글로벌 농기 계 산업 판도를 바꿀 수 있는 게임체인저가 될 것으로 예상되고 있다.

 

AI 시장에서 최근 ‘온디바이스 AI’가 새로운 화두로 등장했다. 온디바이스 AI란 클라우드 서 버를 거치지 않고 기기 자체에서 AI 기능을 구현하는 기술이다. 쉽게 말해 기기 자체가 AI의 육신이 되는 것이다. 주목할 점은 완전자율주행 로봇 트랙터가 대표적인 ‘온디바이스’란 사실이다. 농기계가 자율주 행 로봇 AI 시장을 선도하고 있는 셈이다. 국내 농기계 업체인 대동과 TYM도 완전자율주행 로봇 트랙터 개발에 박차를 가하고 있다. 

 

  © 농업의 새로운 패러다임 변화가 나타났다. 전세계 농업 인구 감소와 고령화로 인한 노 동력 대체의 필요성이 커지며, 농업의 로봇화가 확산되고 있는 것이다. 로봇 산업의 발달로 농업 생산 시스템에도 자율주행, AI 사물 인식 등의 기술 적용이 기대되는 이유다(사진:SK텔 레콤). 경제인

 

# 자율주행 로봇 트랙터, 식량문제 해결 및 농기계 시장 선도

 

글로벌 농촌인구 감소에 따른 인건비 상승으로 농기계의 로봇 자동화 수요가 확대되고 있다. UN에 따르면 전 세계 인구수는 현재 약 80억 명에서 2050년까지 약 97억 명으로 증가할 것 으로 전망된다. 세계식량기구(FAO)는 인구 증가에 따른 식량부족 사태를 막으려면 지금보다 60% 더 많은 식량을 생산해야 한다고 내다봤다. 인구 증가와 달리, 농업 인력은 줄어들면서 식량 수급 불균형이 심화 되고 있다.

 

 

  ©해외 선도기업들은 존디어, CNH, AGCO, 구보다 등으로 2010년부터 초기 자율주행 단계 제품을 출시하기 시작했다. 현재 존디어는 자율주행 4단계 출시, AGCO는 4단계 기술 개발을 완료한 상태다. 그 외 CNH, 구보다는 자율주행 3단계 기술 개발 및 양산 단계에 도달했다. 데이터커넥트는 하나의 플랫폼에서 다양한 브랜드의 농기계 차량을 볼 수 있게 해준다(사 진:CNH Industrial). 경제인

 

2021년 세계 농업 고용률은 전체 고용의 26.4%에 불과하며, 10년간 약 2%씩 감소했다. 식량 문제를 해결 하기 위해서는 농업의 생산성, 효율성 확보가 필요하며, 농업 로봇 자동화가 그 대안이 될 것 이다. 농업 로봇은 식량 수급 불균형을 해결할 뿐 아니라, 전체 농기계 산업의 성장을 이끌 전망이다. 글로벌 농기계 산업 시장 규모는 2022년 기준 1,669억 달러(약 215조 원)로 지난 2018년부터 2022년까지 5년 동안 연평균성장률(CAGR) 5.8%를 기록했다.

 

시장조사기관인 마켓US(Market.US)에 따르면, 농기계 시장 규모는 향후 10개년 CAGR 6.4% 로 성장하며, 2032년 3,056억 달러에 달할 것으로 보인다. 글로벌 농업 로봇 시장은 더 큰 폭의 성장세가 기대된다. 글로벌 시장조사업체 마켓 앤 마켓 (Markets and Markets)은 글로벌 농업 로봇 시장 규모가 2023년 135억 달러에서 2028년 401억 달러로 CAGR 24.3% 급성장하며 로봇이 농기계 산업 성장을 주도할 것으로 내다봤다.

 

가장 빠르게 상용화 되고 있는 농업 로봇은 자율주행 트랙터이다. 스스로 방향을 바꿔 운행하 는 자동조향 시스템이 탑재된 자율주행 트랙터는 7~8년 전부터 시판돼 2017년 이미 100억 달러 규모의 시장을 형성했다. 시장 예측 전문기관인 아이디테크엑스(IDTechEX)는 전 세계 자율주행 트랙터 시장 규모가 2022년 193억 달러에서 2037년 278억 달러로 성장할 것으로 내다봤다. 농가의 투입 인력과 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 자율주행 트랙터는 향후 농가소득 확대에도 도움이 될 것으 로 기대된다. 농가 소득 증대는 결국 농기계 구매로 다시 연결될 수 있으며, 이는 농기계 업체들에게 선순 환 구조로 영향을 미치게 될 것이다. 

 

# 해외, ‘온디바이스’ 완전자율주행 트랙터 출시

 

존디어는 농업 로봇이 농촌의 노동력 부족 문제를 해결할 수 있다고 보고, 농기계 제조회사에 서 장기적으로는 식량안보를 위해 세계를 선도하는 회사를 목표로 하고 있다. 특히 자율주행 트랙터에 중점을 두며, 2021년 자율주행 핵심기술을 보유한 베어 플래그 로보틱스(Bear Flag Robotics)를 인수해 2022년 완전자율주행 트랙터를 출시했다.

 

농기계 자율주행은 레벨 0~4단계로 나뉜다. 0단계는 원격제어, 1단계는 자동조향, 2단계는 자 율주행, 3단계는 자율 작업, 4단계는 무인 작업을 가능하게 한다. 1단계는 자동 직진 조향이 가능한 수준으로, 농부가 운전을 하고, 기계는 직선을 유지할 수 있도록 돕는다. 2단계는 경로를 설정해주면 기계가 방향과 속도를 조절한다. 1~2단계까지는 기계가 운전을 돕지만, 농사 작업은 사람이 해야 한다. 3단계는 농사 작업도 기계가 직접 하는 자율 작업 단계로 기계가 주행을 도와주며, 모심기, 수확, 탈곡 등 농사 작업도 직접 할 수 있다.

 

자율주행 4단계는 완전한 무인 자율주행, 자율 작업 단계로 농부가 집에 있어도 농기계가 스스로 운전과 작업 모두 가능한 것이다. 해외 선도기업들은 존디어, CNH, AGCO, 구보다 등으로 2010년 초부터 초기 자율주행 단계 제품을 출시하기 시작했다. 현재 존디어는 자율주행 4단계 출시, AGCO는 4단계 기술 개발을 완료한 상태다. 그 외 CNH, 구보다는 자율주행 3단계 기술 개발 및 양산 단계에 도달했다. 4단계 완전자율주행 로봇 트랙터는 6쌍의 카메라가 사물을 촬영하고, GPU 프로세서가 영상을 분석하며, AI로 농지 데이터를 딥러닝 한다. 또한 클라우드 서버로 데이터를 전송해 영상을 분석하면서도, 동시에 빠른 데이터 처리를 위해 엣지 컴퓨팅, 즉 ‘온디바이스 AI’ 기술을 적용 하고 있다.

 

AI 서비스 대부분은 중앙컴퓨터로부터 데이터·연산을 지원받는 ‘클라우드 AI’ 타입으로 제공된 다. 높은 수준의 AI 기술 구현을 위해선 대규모 컴퓨팅 자원이 필요해서다. 하지만 통신 연결 및 지연 등에 의한 AI 성능 저하는 한계점으로 꼽히며, 이를 보완하기 위해 엣지 컴퓨팅 기술이 떠올랐다. 엣지 컴퓨팅은 방대한 데이터를 중앙 집중 서버가 아닌 분산된 소형 서버를 통해 실시간으로 처리하는 기술이다.

 

말 그대로 ‘엣지’라는 가장자리의 의미처럼, 중앙 서버가 모든 데이터를 처리하는 클라우드 컴 퓨팅과 달리 네트워크 가장자리에서 데이터를 처리한다는 의미다. 온디바이스 AI는 클라우드와는 필요한 경우에만 선택적으로 연결되고 엣지 컴퓨팅으로 대부분 AI 연산이 실행된다. 존디어는 홈페이지를 통해 자율주행의 엣지 컴퓨팅이 ‘당사의 가장 진보 된 자동화 및 자율주행 제품 전반에 사용되는 핵심기술’이라고 언급하고 있다.

 

최근 시장의 화두인 ‘온디바이스’로서, 완전자율주행 로봇 트랙터가 AI 시장의 대표주자라는 사실을 증명한 셈이다. 미국 시장에서 존디어는 이미 농기계가 아닌 AI, 로봇 기업으로 재평가받고 있다. 캐시 우드 아크인베스트먼트가 운영하는 자율주행 및 로보틱스 펀드인 ARKQ ETF에 존디어가 포함돼있 다. 보유 비중은 3.8%이며, 2020년부터 편입됐다. 

 

# 자율주행 3단계 출시한 국내…“로봇으로 재평가 필요”

 

국내에서는 농기계 1위 업체인 대동이 2019년 최초로 1단계 자율주행 이앙기, 2021년 130~140마력대 1단계 자율주행 트랙터를 출시했다. 대동은 2023년 자율주행 등 첨단 농기계 기술개발을 가속화하기 위해 한국로봇융합연구원 (KIRO)과 합작으로 ‘대동-KIRO 로보틱스센터’를 설립했다. 2023년 9월에는 농기계 자율주행 3단계 국가시험을 통과하며, 10월 자율주행 3단계 트랙터, 콤바인을 출시했다.

 

콤바인은 현재 양산 및 판매 중이며 트랙터는 연내 가능할 것으로 예상되고 있다. 무인 작업이 가능한 4단계 자율주행 트랙터는 2026년까지 출시할 계획이다. 대동은 완전자율주행 트랙터에 적용될 클라우드 AI 및 온디바이스 AI 엣지 컴퓨팅 기술 개발 을 진행 중이다. 2024년 AI 기술 성능시험을 통과하고, 2025년 무인 작업의 실증 및 구체화 완료 후, 2026년 완전자율주행 트랙터 상용화에 나선다는 계획이다.

 

또한 자율주행뿐 아니라 농작물 자율운반을 위한 추종 로봇, 파종과 수확에 활용 가능한 전동 형 로봇 관리기, 실내용 배송 로봇 등을 개발하고 있다. 2023년 12월에는 포스코와 특수환경 임무 수행 로봇에 대한 공급계약을 체결했다. 2024년부터 특수환경 임무 수행 로봇과 자율주 행 기능을 탑재한 로봇 모어를 출시할 계획이다. 국내 2위 규모인 TYM은 2024년 양산을 목표로 자율주행 3단계 농기계들을 개발하고 있다.

 

 

  © 글로벌 시장에서 국내 농기계는 성능대비 저렴한 가격으로 경쟁력을 갖추고 있다. 대동 의 트랙터 가격은 존디어와 구보다 제품 대비 5~15% 저렴하지만, 품질과 기술력은 업계 최고 수준으로 평가받고 있다. 또한 대동은 자율주행 등 첨단 농기계 기술개발을 가속화하고 있다. 2023년 9월에는 농기계 자율주행 3단계 국가시험을 통과하며, 10월 자율주행 3단계 트랙터, 콤바인을 출시했다. 콤바인은 현재 양산 및 판매 중이며 트랙터는 연내 가능할 것으로 예상되 고 있다. 무인 작업이 가능한 4단계 자율주행 트랙터는 2026년까지 출시할 계획이다. 사진은 2022년 9월 갈라바우 전시회에서 대동의 수출 브랜드 카이오티를 관람객들이 살펴보고 있는 모습(사진:대동).경제인

 

TYM은 2020년 자율주행 및 텔레매틱스 시스템 개발을 전문적으로 연구하기 위해 ‘TYMICT’ 를 설립했다. TYMICT 설립 이후 △관성항법장치(INS) △경로 생성 △경로 추종 △자율주행 컨트롤러 △콘솔 등 자율주행 시스템 핵심기술을 독자적으로 개발했다. 2023년 5월에는 트랙터와 이앙기의 자율주행 시스템 국가형식검사 3단계를 통과했다. 2024년 상반기부터 3단계 자율주행 트랙터 및 이앙기 양산이 가능할 것으로 보이며, 1분기에는 이앙 기부터 매출인식이 예상된다.

 

이는 최근 3단계 출시를 완료한 경쟁사 대동에 비해 약 6개월 뒤쳐진 셈이다. 한편, 비상장사인 LS 엠트론은 국내 업체 중 가장 먼저 3단계 자율주행 트랙터 상용화에 성 공했다. 2023년까지 70여 대가 판매된 것으로 추정한다. LS 엠트론도 2026년 자율주행 4단 계 무인 트랙터 출시를 계획하고 있다.

 

손현정 유안타증권 연구원은 “국내 농기계 업체들의 현재 기술력은 자율주행 3단계 수준으로, 해외 기업 존디어 대비 3년 정도 뒤처져 있다”면서도 “그러나 미국 시장에서 존디어가 2020 년부터 자율주행 로봇 ETF에 편입됐던 것을 감안 한다면, 국내 시장에서 농기계 업체들은 AI 로봇주로서 재평가가 필요하다”라고 조언했다.

 

# 수출 강자로 자리한 ‘K-농기계’

 

글로벌 시장에서 국내 농기계는 성능대비 저렴한 가격으로 경쟁력을 갖추고 있다. 대동과 TYM의 트랙터 가격은 존디어와 구보다 제품 대비 5~15% 저렴하지만, 품질과 기술력은 업계 최고 수준으로 평가받고 있다. 국내 업체들은 북미지역 최대 기계딜러협회(EDA·The Equipment Dealers Association)가 진행한 농기계 딜러 만족도 평가에서 수년간 최우수 등급상을 수상하는 등 품질을 인정받았 다. 2020~2022년 국내 업체들은 우수한 기술력과 저렴한 가격을 바탕으로 북미 중소형 트랙 터 수출 성장세를 나타냈다. 2023년 들어서는 100마력 이상 고마력 제품으로 수출을 확대하고 있으며, 유럽 등으로 지역 도 다변화되고 있다. 내수 시장은 저성장세에 따라 매출 비중이 감소하면서, 수출 중심의 성 장세가 지속되고 있다.

 

 © 국내 농기계 내수 산업 규모는 2021년 기준 2조 3000억 원으로 과거 5개년간 연평균성장 률 1.7%의 저성장 국면이다. 주요 기업은 대동, TYM, LS 엠트론으로 3개사 과점구도를 형성 하고 있으며, 2022년 트랙터 공급대수 기준 시장점유율은 대동 34%, LS 엠트론 23%, TYM 28%다. 2022년 매출액은 대동 1조 4600억 원, LS 엠트론 1조 2100억 원, TYM 1조 1700억 원이다. 3사 전체 매출의 30~35%는 내수, 65~70%는 수출이 차지하고 있다.경제인

 

# 북미 중소형 트랙터 점유율 ‘우위’

 

국내 농기계 업체들은 해외시장에서 중소형 트랙터 부문의 경쟁 우위를 점하고 있다. 글로벌 1위 업체 존디어의 주력 제품은 100마력 이상의 대형 트랙터로 농기계 매출의 약 62% 차지한다. 반면, 국내 업체들의 주력 제품은 중소형 트랙터로, 전체 트랙터 수출의 약 70%는 50마력 미만 제품이다. 2022년 한국의 트랙터 수출액은 12억 4500만 달러로 전년 대비 23.3% 증가해 역대 최대치를 경신했다.

 

특히 50마력 미만 중소형 트랙터 수출 비중은 전체의 74%로 절대적인 비중을 차지 했다. 연도별로 보면, 2020년 코로나 팬데믹 이후 수출 성장세가 가팔라졌다. 자택에 격리되 는 사람이 늘면서 소일거리, 개인농장과 정원을 가꾸는 ‘하비 팜(Hobby Farm)’의 유행으로 중소형 트랙터 수요가 늘어났기 때문이다. 이에 중소형 트랙터를 주로 수출하는 국내 기업이 수혜를 가져가게 됐다.

 

국가별로 보면 2022년 북미향 수출이 10억 달러를 상회하며, 전체 수출의 81%를 차지했다. 북미 상무부 자료에 따르면, 2022년 북미 중소형 트랙터 시장에서 한국 제품의 수입 비중은 약 48%로 1위를 점하고 있다. 북미의 일본 제품 수입 비중은 31%로 2위를 차지하며, 국내 업체들은 100마력 이하 트랙터 시장에서 구보다와 경쟁구도를 형성하고 있다.

 

미국 자국 업체까지 포함하면, 국내 업체들의 북미 시장 중소형 트랙터 점유율은 20% 내외로 추정된다. 업체별로는 대동이 30마력 이하 트랙터 시장에서 2위, TYM이 3위를 점하고 있으며, 100마력 이하 트랙터 시장에서는 각 3, 4위를 차지하고 있다.

 

# 고마력 제품 확대 ‘긍정적’

 

2020년 이후 미국의 Hobby Farm 수요 증가로 국내 농기계 업체의 미국 트랙터 수출액이 크게 증가했다. 한국의 미국 트랙터 수출액은 2020년 5억 2000만 달러에서 2022년 10억 달 러로 증가해 2년간 연평균 성장률이 39%에 달했다. 특히 25~50마력 중소형 트랙터 수출이 같은 기간 40% 증가하며 북미 수출성장을 견인했다.

 

한편, 2023년 들어서 코로나 엔데믹으로 인한 Hobby Farm 수요 둔화로 제품별 매출 변화가 나타났다. 50마력 미만 중소형 트랙터 수출 비중은 2022년 3분기 72%에서 지난해 3분기 66%로 떨어졌고, 50마력 이상 중대형 트랙터 수출 비중은 28%에서 34%로 늘어났다. 북미시장에서의 제품별 매출 변화가 두드러지게 나타났다.

 

최근 2년간 가장 인기가 높았던 25~50마력의 지난해 3분기 누적 수출액은 3억 4000만 달러로 전년 동기 4억 8000만 달러 대비 27.9% 감소한 반면 50~100마력 트랙터 수출액은 1억 5000만 달러로 전년 동기 1억 4000만 달러 대비 1.4% 증가했다. 지난해 3분기 미국향 수출 비중의 경우에도 중소형 트랙터는 66%에서 52%로 줄어들었지만, 중대형 트랙터는 23%에서 28%로 늘어났다.

 

중대형 트랙터 매출 증가는 판매단가 상승과 수 익성 개선의 주요 요인으로서, 국내 농기계 업체들의 제품 믹스 효과가 기대되고 있다.

 

# 북미 넘어 유럽으로 확장

 

국내 업체들은 수출 지역을 확대하는데 주력하고 있다. 2023년에는 북미뿐 아니라 유럽향 수 출 성장세가 가시화됐다. 대동의 지난해 3분기 누적 유럽 매출액은 627억 원으로 전 년 동기 대비 38.1% 증가했다. 북미시장에서 안정적인 점유율을 확보하며 글로벌 인지도가 상승한 결과이다. 유럽 농기계 시장 규모는 2022년 기준 442억 달러로, 북미시장 460억 달러와 비슷한 규모를 형성하고 있다.

 

유럽 농기계 협회인 CEMA에 따르면, 유럽 농기계 시장 규모는 2026년 569 억 달러로 2023년부터 연평균 7% 성장할 것으로 전망되고 있다. 이는 같은 기간 미국 농기계 시장 성장률 6.3%보다 높은 수준이다. 한편 글로벌 농기계 시장에서 30% 이상 점유율을 갖고 있는 존디어의 유럽 트랙터 시장 점유 율은 15.7%을 차지하고 있다. 유럽 농기계 시장은 중대형 트랙터 수요가 높은 시장이다.

 

2022년 기준 유럽 트랙터 시장에 서 60마력 이상 트랙터 판매 비중은 72%로, 미국 시장에서 같은 마력 트랙터가 22%를 차지 한 것과 비교했을 때 큰 차이가 있다. 중대형 트랙터는 소형보다 판매단가가 3~5배 비싸며, 수익성도 2배 이상 높다. 최근 국내 업 체들이 고마력 제품으로 무게중심을 이동하고 있는 상황에서, 유럽 진출 확대가 가시화된다면 수익성이 극대화될 것으로 보는 이유다.

 

# 내수 저성장세…비중은 감소세

 

국내 농기계 내수 산업 규모는 2021년 기준 2조 3000억 원으로 과거 5개년간 연평균성장률 1.7%의 저성장 국면이다. 주요 기업은 대동, TYM, LS 엠트론으로 3개사 과점구도를 형성하 고 있으며, 2022년 트랙터 공급대수 기준 시장점유율은 대동 34%, LS 엠트론 23%, TYM 28%다. 2022년 매출액은 대동 1조 4600억 원, LS 엠트론 1조 2100억 원, TYM 1조 1700억 원이다.

 

3사 전체 매출의 30~35%는 내수, 65~70%는 수출이 차지하고 있다. 국내 농기계 3사의 내수 합산 매출액은 과거 8개년 연평균 3% 이상 감소했다. 2014년 3사 내수 합산 매출액은 1조 5430억 원으로 전체 매출의 57% 차지했지만, 2022년에는 1조 2,104억 원으로 전체의 32%에 불과했다.

 

국내 3사의 전체 매출액이 매년 4% 이상 성장한 것 을 감안했을 때, 내수 비중 축소에도 불구하고 수출 확대가 매출성장을 이끌었다는 것을 알 수 있다. 2023년 들어 국내 농기계 시장은 침체기를 겪고 있다. 농가의 주 소득원인 쌀값과 한우 등 축산물가격 약세로 농가소득이 감소했으며, 물가상승과 금리 인상으로 농기계 수요가 크게 위 축되고 있기 때문이다.

 

특히 농기계 수요자인 농민은 대부분 영세농인 반면, 농기계 가격은 트랙터의 경우 대당 5000만 원~1억 원, 콤바인의 경우에는 대당 1억 원을 넘어 대다수 융자를 받아 농기계를 구 매한다. 최근 고금리 기조가 이어지면서, 농가의 구매력이 하락할 수밖에 없는 상황인 것이다.

 

국내 주식시장에 상장된 농기계 BIG2인 대동과 TYM의 지난해 3분기 누적 내수 합산 매출액 은 5,666억 원으로 전년 동기 6,623억 원 대비 14.4% 감소했다. 업체별로 보면 대동의 지난 해 3분기 누적 내수 매출액은 3,749억 원으로 전년 동기 3,506억 원 대비 6.9% 증가했지만, TYM 은 동기간 1,917억 원으로 전년 동기 3,117억 원 대비 38.5% 급감했다.

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