중국 상하이의 미래 농업: AI가 연 사계절 딸기 혁명과 그 비결은?

중국 상하이에서는 인공지능(AI) 기반의 식물 공장이 사계절 딸기 재배의 새로운 시대를 열고 있습니다. 기온 상승으로 인한 전통적인 딸기 재배의 어려움을 극복하고, 미래 농업의 방향을 제시하는 중요한 전환점이 되고 있습니다.

AI 기반 식물 공장의 등장과 ‘딸기 자유’

상하이에서는 기온 상승으로 전통적인 대량 딸기 재배 방식이 한계에 부딪히자, ‘룬보(润帛) 식물 공장’이 사계절 ‘딸기 자유’를 위한 탐색을 시작했습니다. 전통적인 딸기 재배는 숙련된 농부의 경험에 크게 의존하지만, 식물 공장은 AI 알고리즘을 기반으로 맞춤형 과학적 관리를 제공하여 사계절 내내 안정적인 생장이 가능하도록 합니다.

상하이 농업과학혁신단지 내 한 공터에는 50제곱미터 규모의 ‘컨테이너형’ 식물 공장 네 곳이 자리 잡고 있습니다. 이곳에서는 고등학교, 연구기관, 농업 과학 기술 기업으로 구성된 네 팀이 AI 기술을 활용하여 국산 딸기의 높은 생산량, 우수한 품질, 낮은 에너지 소비를 목표로 치열한 경쟁을 펼치고 있습니다.

AI 진단 시스템의 핵심: 정밀 농업

상하이교통대학교 ‘위리팡(裕立方)’ 팀은 이미지 인식 지능형 진단 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 딸기 잎의 색이 불균일한 문제와 같은 다양한 병충해의 원인을 신속하게 진단합니다. 기존 방식으로는 여러 시행착오와 변수 제거에 일주일 이상이 소요되었으나, AI 시스템은 훨씬 효율적인 방식으로 딸기의 병충해를 진단하고 처방합니다.

팀원 뤄자오차오는 사람의 눈으로는 ‘짙은 녹색’과 ‘옅은 녹색’으로만 구분되는 잎의 색깔이 컴퓨터 상에서는 RGB 세 원색의 0에서 255 사이의 정밀한 수치로 표현된다고 설명했습니다. AI는 이러한 수치를 통해 잎의 질소 함량을 정확히 판별하고 다음 시비에 대한 지침을 제공하여, 육안으로 확인하기 어려운 영양소 부족 현상까지 정밀하게 진단할 수 있습니다. 이는 CNN(Convolutional Neural Network) 모델을 활용하여 실시간 이미지 분석을 통해 이루어집니다.

데이터 기반 재배 전략과 성과

AI 기반의 ‘시각 진단 처방’ 시스템은 단순한 진단을 넘어, 딸기 식물의 영양액 배합과 관개에 직접 작용하여 전체 과정을 자동적으로 조절합니다. 이를 통해 재배는 예측 가능해지고, 일반 농업인도 비료 과다 사용이나 병충해 진단 후의 어려움 없이 효과적인 재배가 가능해집니다. ‘위리팡’ 팀은 4개월간의 데이터 수집을 통해 90% 이상의 진단 정확도를 달성했으며, 선정된 ‘펀위(粉玉)’ 딸기의 목표는 단일 식물당 0.4kg 이상의 생산량과 12도 이상의 안정적인 당도입니다.

상하이교통대학교 농업생물학원 상리잉(常丽英) 교수는 딸기의 생장 주기가 길기 때문에 환경 데이터, 작물 생장 형태 이미지, 식물 이미지, 과실 이미지 등 이 시나리오에 맞는 데이터를 지속적으로 수집하여 모델을 훈련시켜야 한다고 강조했습니다. 이는 지능형 개체로서 의사결정 관리의 정확성을 높이는 데 필수적이며, 특히 상하이의 7월과 8월 고온기에도 딸기 생산을 돕는 알고리즘의 중요성을 언급했습니다.

대규모 스마트 식물 공장의 확산

상하이 농업과학혁신단지 내 ‘룬보 식물 공장’에서 딸기 생산량과 맛의 경쟁이 지속되는 가운데, 상하이 칭푸구 바이후진(白鶴鎭)에는 3456제곱미터 규모의 ‘수자이(数智) 딸기 식물 공장’이 최근 정식 운영 단계에 돌입했습니다. 이곳에서 AI로 재배된 ‘지혜로운 딸기’는 5월 중순 첫 출하를 시작으로 6월부터는 연중 무휴 공급을 실현할 예정입니다.

상하이 농업과학원 과수연구소 팡샤오핑(方小平) 부연구원은 연구팀이 기존 식물 공장에서 무인 순찰 로봇을 활용하여 다차원적인 식물 데이터를 수집했다고 밝혔습니다. 이 데이터는 딸기의 과실 성숙도 식별 모델, 식물 형태 성장 모델, 환경 반응 모델 등 여러 ‘하위 모델’을 구축하는 데 기여했으며, 이 하위 모델들은 ‘수자이 딸기 식물 공장’의 생산을 지시하는 중요한 도구가 되고 있습니다.

AI가 그리는 농업의 미래

팡샤오핑 부연구원은 과실 성숙도 식별 모델의 신뢰도가 약 85%에 달하며, 이 모델을 통해 미래에는 로봇이 자동으로 과일을 수확할 수 있을 것이라고 전망했습니다. 또한, 생리 건강 진단 모델, 병충해 식별 모델, 제품 품질 예측 모델 등 더 복잡한 하위 모델들이 지속적으로 개발 중이며, 이들이 융합되면 데이터 기반의 딸기 생산 대규모 모델이 연구 현장에서 생산 실천으로 나아갈 것이라고 설명했습니다. 이러한 지능형 생산 로직은 딸기뿐 아니라 다양한 종류의 과채류에도 적용될 수 있습니다.

중국농업과학원 도시농업연구소 수석과학자 양치창(杨其长) 연구원은 농업 생산이 ‘경험’에 의존하는 방식에서 ‘데이터’를 기반으로 하는 방식으로 변화하고 있다고 보았습니다. 이는 인간의 시각적 판단과 두뇌 판단을 넘어 데이터와 모델을 사용하여 정밀한 관리를 가능하게 하며, 컴퓨터와 식물이 ‘대화’하여 지능적인 의사결정 및 제어를 이끌어낼 수 있습니다. 또한, AI는 소비자에게 안전한 생산 과정을 보장하고, 당도, 풍미, 기능성 등 맞춤형 품질을 제공하여 미래 산업 방향으로서 큰 기대를 모으고 있습니다.

중국의 AI 기반 식물 공장 사례는 한국의 스마트 농업 발전에 중요한 시사점을 제공합니다. 이는 기술 혁신을 통해 농업의 한계를 넘어설 수 있는 가능성을 보여주며, 미래 농업의 청사진을 그리는 데 기여할 것으로 기대됩니다.