강원대학교 김대현 교수, 「스마트 온실 시뮬레이션 플랫폼」 개발

- 국내 최초 온실 환경 종합 예측 시스템 구축 … 농업 디지털 전환 가속화

강원대학교(총장 정재연) 스마트농업융합학부 김대현 교수가 스마트 온실 환경을 종합적으로 규명하고 예측할 수 있는 시뮬레이션 플랫폼을 개발했다. 

김대현 교수 연구팀은 온실 환경에서 발생하는 모든 열적 구성 요소들의 에너지 균형 메커니즘을 규명했으며, 이번 연구 결과는 국제학술지 「Agronomy」에 ‘Canopy temperature and heat flux prediction by leaf area index of bell pepper in a greenhouse environment: Experimental verification and application’라는 제목으로 게재됐다.

우리나라의 뚜렷한 사계절 날씨 조건에서 온실 재배 식물에 적합한 일정 기후를 제어하는 것은 매우 어려운 과제로, 온실 내부는 온도, 습도, CO2의 복합적 상호작용으로 인해 환경 제어가 복잡하며, 기존에는 재배자들이 경험에 의존해 온실 환경을 조절해야만 했다.

이에 김대현 교수 연구팀은 식물 높이에 따른 에너지 균형 모델과 온실 내부 난류 흐름 모델을 개발하고, 이를 기반으로 온실 환경을 정확히 예측할 수 있는 시뮬레이션 플랫폼을 구축했다. 

해당 플랫폼은 API(Application Programming Interface)를 통해 건물 에너지 시뮬레이션(Building Energy Simulation) 기술에 통합됐으며, 온실 유형과 지역에 따른 다양한 환경 요인을 반영해 열적 특성을 시뮬레이션할 수 있다.

특히, 전국 상용 온실에 고정밀 센서를 설치해 시뮬레이션 결과의 정확도를 검증하며 실용성을 높임으로써 재배자들이 데이터 기반으로 온실 환경을 제어할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다.

이번 연구 성과는 우리나라 농업 시뮬레이션 기술의 자립 기반을 마련하고, 정밀 농업 분야에서 글로벌 경쟁력을 확보하는 데 기여할 것으로 기대되며, 김대현 교수 연구팀은 지속적인 연구를 통해 정밀 농업 기술 발전과 스마트팜 혁신에 앞장설 계획이다.

김대현 교수는 “정밀 농업의 난제를 해결하는 공학자의 자세가 중요하다. 생성형 인공지능이 해결하지 못하는 복잡한 온실 상호작용을 연구해 저탄소 작물 생산량을 높이는 방안을 찾아나갈 것”이라며 “이번 플랫폼은 IoT 및 인공지능 기술과의 호환성을 갖춘 소프트웨어 기술로, 향후 생산량 모델링 기술 개발에 도전하며 더욱 견고한 정밀 농업 연구를 이어 가겠다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 농림축산식품부(MAFRA)가 지원하는 스마트팜 혁신기술 개발사업(과제번호: 421040-04)을 통한 농림식품기술기획평가원(IPET)의 지원을 받아 수행됐다.