농업 생산 환경 모니터링에서 높은 구축 비용, 짧은 통신 거리, 높은 에너지 소비라는 핵심 과제에 직면하여, 스마트 농업의 대규모 구현을 위해서는 신뢰할 수 있고 경제적이며 완벽한 현장 사물 인터넷(IoT) 인프라가 시급히 요구됩니다. 혼데(HONDE)는 최첨단 센싱 기술과 저전력 광역 통신을 결합하여 LoRa/LoRaWAN 데이터 수집기를 중심으로 하는 통합 스마트 농업 모니터링 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 분산형 토양 센서와 기상 관측소를 통해 데이터를 수집하고 LoRa 게이트웨이를 통해 통합하여, 농지를 위한 광범위한 커버리지, 저전력 소비, 비용 효율적인 2차원 인지 신경망을 구축함으로써 ‘단일 지점 지능’에서 ‘농장 수준의 지능’으로의 진정한 도약을 실현합니다.
I. 시스템 아키텍처: 3계층 협업 LPWAN 사물인터넷 패러다임
지각 계층: 공간-지상 조정을 위한 감지 단말기
핵심 구성 요소: HONDE 다중 매개변수 토양 센서: 토양의 체적 수분 함량, 온도, 전기 전도도(염도)를 측정하며, 일부 모델은 질산 질소 또는 pH 값도 지원하고 작물의 핵심 뿌리층까지 깊숙이 침투합니다.
우주 기반 장치: HONDE 소형 농업 기상 관측소: 기온 및 습도, 광합성 유효 복사량, 풍속 및 풍향, 강우량 및 대기압을 모니터링하여 작물 군락 내 에너지 및 물질 교환의 주요 기후 요인을 포착합니다.
전송 계층: LoRa/LoRaWAN 저전력 광역 네트워크
핵심 장비: HONDE LoRa 데이터 수집기 및 게이트웨이.
데이터 수집기: 센서에 연결되어 데이터를 읽고, 패키징하고, LoRa 프로토콜을 통해 무선으로 전송하는 역할을 담당합니다. 초저전력 설계와 태양광 패널의 조합으로 유지보수 없이 수년간 현장에서 연속 작동이 가능합니다.
게이트웨이: 네트워크 중계소로서, 반경 수 킬로미터(일반적으로 환경에 따라 3~15킬로미터) 내의 모든 데이터 수집기가 전송하는 데이터를 수신한 후 4G/이더넷을 통해 클라우드 서버로 전송합니다. 하나의 게이트웨이로 수백 개의 센서 노드를 손쉽게 관리할 수 있습니다.
플랫폼 계층: 클라우드 데이터 융합 및 지능형 애플리케이션
데이터는 클라우드에서 디코딩, 저장, 분석 및 시각화됩니다.
II. 기술적 이점: LoRa/LoRaWAN을 선택해야 하는 이유는 무엇일까요?
넓은 커버리지와 뛰어난 투과력: ZigBee 및 Wi-Fi와 비교했을 때, LoRa는 개방된 농경지에서 수 킬로미터에 달하는 통신 거리를 제공하며 작물 잎사귀 사이를 효과적으로 투과할 수 있어 지형이 복잡하고 장애물이 많은 농업 환경에 매우 적합합니다.
초저전력 소비 및 긴 배터리 수명: 센서 노드는 대부분 휴면 상태이며 정기적으로 데이터를 전송하기 위해 깨어나므로, 지속적인 강우에도 태양광 발전 시스템이 안정적으로 작동할 수 있으며 설치 및 유지 관리 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
높은 용량과 높은 동시 접속 속도: LoRaWAN은 스타 네트워크 아키텍처와 적응형 데이터 전송률을 채택하여 단일 게이트웨이로 다수의 단말기를 연결할 수 있으므로 대규모 농장의 고밀도 센서 배치에 필요한 요구 사항을 충족합니다.
높은 신뢰성과 보안성: 무선 확산 스펙트럼 기술을 활용하여 강력한 간섭 방지 기능을 제공합니다. 데이터 전송은 종단 간 암호화를 지원하여 농업 데이터의 보안을 보장합니다.
표준화 및 개방성: LoRaWAN은 개방형 사물 인터넷 표준으로, 특정 공급업체에 종속되지 않고 시스템 확장 및 향후 업그레이드를 용이하게 합니다.
iii. 스마트 농업의 대규모 적용 시나리오
1. 밭작물에 대한 정확한 물 및 비료 관리
실제 적용 사례: 수백에서 수천 에이커에 달하는 옥수수와 밀밭에 토양 수분/염분 센서가 격자 형태로 배치되고, 여러 개의 기상 관측소도 함께 설치됩니다. 모든 데이터는 LoRa 네트워크를 통해 수집됩니다.
가치: 이 플랫폼은 완벽한 경작지 변이 데이터를 기반으로 가변 관개 및 시비 처방 지도를 생성하며, 이 지도는 제어기가 장착된 지능형 관개 장비 또는 물과 비료 통합 장비로 직접 전송되어 실행될 수 있습니다. 이를 통해 지역 전체의 균형 잡힌 성장을 달성하고 물과 비료 사용량을 20~35% 절감할 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. 과수원 및 시설농업에서의 미기후 정밀 조절
실습: 과수원의 여러 지역(경사면 상단, 경사면 하단, 바람이 불어오는 쪽, 바람이 불어가지 않는 쪽)에 기상 관측소를 설치하고, 대표적인 과일나무 아래에 토양 센서를 설치하십시오.
값
공원 내 서리, 고온 건조풍 등 재해성 기상 현상의 미세 분포를 실시간으로 모니터링하여 구역별로 정확한 조기 경보 및 예방·통제를 시행한다.
수관 광량 및 토양 수분 데이터를 기반으로 점적 관개 또는 미세 스프링클러 시스템을 연동 및 제어하여 과일 생육 기간 동안 물과 빛 공급을 최적화하고 품질을 향상시킵니다.
3. 양식 및 환경 모니터링
실습: 연못 주변에 기상 관측소와 LoRa 게이트웨이를 설치하여 대기 환경을 모니터링합니다. LoRa를 통해 수질 센서 데이터를 전송합니다.
가치: 기압 급강하 및 폭우와 같은 기상 변화가 수역의 용존 산소 및 수온에 미치는 영향을 종합적으로 분석하고, 연못 범람 위험에 대한 조기 경보를 발령하며, 산소 수준을 자동으로 증가시킵니다.
4. 농업 연구 및 생산 위탁을 위한 데이터 기반
실천 방안: 품종 시험 및 재배 모델 연구에서 저비용 고밀도 모니터링 네트워크를 구축하십시오.
가치: 높은 시공간 해상도의 연속적인 환경 데이터를 확보하여 모델 보정 및 농업 평가를 위한 탁월한 데이터 지원을 제공합니다. 서비스 제공업체는 관리 대상 농장의 전체 환경을 원격으로 모니터링하여 데이터 기반의 표준화된 생산 관리를 구현할 수 있습니다.
IV. HONDE 시스템의 핵심 가치: 기술에서 이점으로의 전환
궁극적인 총소유비용(TCO): 통신 모듈, 네트워크 설비 및 장기 유지보수 비용을 크게 절감하여 대규모 고밀도 센서 네트워크 구축을 경제적으로 가능하게 합니다.
의사결정 정교화: "대표 지점" 데이터에서 "전체 필드" 데이터로의 전환은 관리자가 필드의 실제 공간적 변화에 대응하여 의사결정을 내릴 수 있도록 합니다.
간편한 작동: 무선 및 태양광 발전 설계로 시스템 설치가 유연하며, 매일 현장 점검이 거의 필요하지 않습니다. 모든 장비는 클라우드를 통해 관리할 수 있습니다.
자산 디지털화: 농장 전체를 아우르는 실시간 디지털 트윈 환경을 구축하여 농장 자산의 평가, 거래, 보험 및 금융 파생상품에 필요한 신뢰할 수 있는 데이터 자산을 제공합니다.
V. 실증 사례: 천무 규모 농장의 디지털 재탄생
중국 북부 평원의 1,200무(약 3,200㎢) 규모의 현대식 농장에서 HONDE는 토양 수분 측정 노드 80개, 기상 관측소 4개, LoRa 게이트웨이 2개로 구성된 모니터링 네트워크를 구축했습니다. 시스템 가동 후 다음과 같은 결과가 나타났습니다.
관개 결정은 두 개의 대표 지점에 기반한 것에서 80개 지점에 기반한 격자형 데이터로 바뀌었습니다.
플랫폼에서 자동으로 생성되는 가변 관개 계획 덕분에 봄철 첫 관개 시 물 사용량을 28% 절감하고 묘목 발아의 균일성을 크게 향상시킬 수 있었습니다.
전체 경작지의 풍속을 모니터링하여 농업용 드론의 운항 경로와 이착륙 지점을 최적화함으로써 운영 효율을 40% 향상시켰습니다.
농장 관리자는 "이전에는 넓은 땅을 감과 경험에 의존해서 관리했지만, 이제는 마치 명확하게 구분된 '작은 사각형'들을 관리하는 것과 같습니다."라고 말했습니다. 이 시스템은 비용을 절감할 뿐만 아니라 관리를 간편하고 정확하며 예측 가능하게 만들어 줍니다.
결론
대규모 스마트 농업 발전은 마치 ‘농지의 신경계’와 같은 인프라에 달려 있습니다. HONDE의 ‘공간-지상-네트워크’ 통합 시스템은 LoRa/LoRaWAN을 ‘신경 전달’으로, 토양 및 기상 센서를 ‘주변부 인식’으로 활용하여 이러한 신경계를 완벽하게 구현한 것입니다. 이 시스템은 스마트 농업의 ‘마지막 구간’ 데이터 수집 문제를 해결하고, 광활한 농지의 모든 생명 활동을 경제적인 비용으로 의사결정에 활용할 수 있는 데이터 스트림으로 변환합니다. 이는 단순한 기술적 승리를 넘어 농업 생산성 패러다임을 근본적으로 변화시키는 획기적인 발전이며, 전 지역에 걸쳐 실시간 데이터 기반의 네트워크 지능화 시대로 농업 생산이 진입했음을 알리고, 세계 식량 안보와 지속 가능한 농업 발전을 위한 명확하고 재현 가능한 디지털 로드맵을 제시합니다.
HONDE 소개: HONDE는 농업 사물인터넷(IoT) 인프라 구축 및 혁신 기업으로서, 최적의 통신 기술과 정밀 센싱 기술을 통합하여 고객에게 확장 가능한 엔드투엔드 스마트 농업 솔루션을 제공하는 데 전념하고 있습니다. 안정적이고 경제적이며 개방적인 기술 아키텍처가 스마트 농업이 현장에 진정으로 뿌리내리고 보편적인 가치를 창출하는 데 필수적인 기반이라고 굳게 믿습니다.
기상 관측소 및 토양 센서에 대한 자세한 정보는 혼데 테크놀로지 주식회사에 문의하십시오.
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게시 시간: 2025년 12월 12일