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과제현황 목록

과제기본정보

(공공 공사 연계) 수소연료전지드론과 인공지능을 이용한 농작물 모니터링 및 작황 예측 기술2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 22TBIP-C162213-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 국토공간개발기술 | 국토지능화 공간정보 적용분야 농업, 임업 및 어업
2순위 정보 통신 | 정보이론 | 인공지능 실용화대상여부 실용화
3순위 농림수산식품 | 농업환경생태 | 농업생태 과제유형 개발
과제명 (공공 공사 연계) 수소연료전지드론과 인공지능을 이용한 농작물 모니터링 및 작황 예측 기술
주관연구기관 농업회사법인 주식회사 제주천지
총괄연구 책임자 성명 송진영
소속 농업회사법인 주식회사 제주천지 직위 대표이사
전화번호 064-749-1070 FAX 064-749-1005
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2023-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 510,000,000 27,467,000 247,195,000 274,662,000 784,662,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 현대 기술의 발달로 과거 인공위성으로 부터의 영상분석에 한정적이던 원격탐사를 통한 정보수집 및 활용이, 드론과 카메라 기술을 통해, 다양한 적용 분야로 확대되고 있음.
농업분야의 경우, 국내외 환경이 다르지만, 원격으로 농작물의 정보를 수집하고, 재배지의 면적, 작물계수, 생육정도 판별, 수확시기, 수확량 예측, 재배정보 제공 등으로 활용되고 있음. 이에 금번 사업에서는 한국형 농작물 관측 및 분석시스템을 구축하는것이 주 목적이며, 기존 배터리를 전원으로 사용하는 일반 드론을 장시간 체공가능한 수소연료전지 드론으로서 대체하고, 고해상도 분광카메라를 적용하여, 작물과 과수에 대한 식별 인덱스를 개발하여, 이를 인공지능으로서 분석하여 정보제공하는 솔루션을 개발하려 함. 또한 정보수집과 식별인덱스개발, 인공지능을 통한 정보분석의 통합서비스로서 다양한 요구에 대해 적용될수 있는 기술임
최종목표 수소연료전지 드론과 인공지능을 이용한 농작물 모니터링 및 작활예측기술 개발은 4가지 목표로
1)수소연료전지 드론의 성능개선 시제품 제작 : 장시간 체공능력을 가진 수소연료전지 드론의 농작물 예찰활동에의 활용을 위해, 출력 및 비행안정성, 임무장비 장착의 최적화
2)고해상도 분광카메라 개발 : 고해상도, 선명도를 확보함으로서 정확도가 높은 식별인덱스 개발함과 동시에 정보를 수집하는 체계로 활용함
3)작물식별인덱스를 활용한 인공지능 분석 솔루션 : 작물 및 과수의 생육시기내에 영상을 수집하고, 각 시점에서 농가 및 정책기관에서 활용가능한 정보를 제공함
4)개발기술의 테스트베트 실증을 통한 인증 확보
연구내용 및 범위 최종목표에 따라 4개 목표에 대한 구체적 항목별 내용을 정리하였으며, 계획서내
추진전략에 상세히 기재 하였고 본 과제의 특성상 사업화에 있어서도 통합솔루션으로서
작성하였음


1. 수소연료전지 드론의 농업관측용 성능개선 및 최적화
1) 기체성능개선, 2)FC최적화, 3)임무장비 장착 및 성능평가, 4) 비행안전성 테스트 및 인증
5) 수소연료전지 드론의 테스트 배드 실증, 6) 성능 인증 평가
2. 고해상도 분광카메라의 개발
1) 분광카메라성능개선, 2) Bandpass filter별 표준영상 수집, 3) 영상촬영조건 확보, 4)학습데이터 수집, 5)성능평가 및 인증
3. 작물 및 과수 인덱스개발 및 선정
1) 작물선정, 2)선정작물의 표준재배를 통한 표준 인덱스 개발, 3)병해충 원격탐지 인덱스개발, 4)선정인덱스 성능평가 및 인증
4. 공간정보 기반 작물 모니터링 서비스 플랫폼 개발
1)선행연구 및 활용사례조사
: 인공지능 농업분야 연구 및 활용사례 조사
: 분광영상 기반 인공지능 모델 개발사례조사
: 농작물 생육/작황 서비스 플랫폼 사례 조사
2)인공지능 학습데이터 구축
: 학습데이터 자료 구조(스키마)설계, 인공지능 학습 데이터 레이블링, 레이블링 데이터 변환/가공
3)인공지능모델 테스트
: 최신 인공지능 알고리즘 조사, 인공지능 모델 테스트 환경 구성, 인공지능 모델테스트/선별
4) 인공지능 학습 데이터 구축(추가)
: 정밀 분광영상 인공지능 학습데이터 구축
: 인공지능 학습데이터 레이블링
: 레이블링 데이터 변환/가공
5) 인공지능 학습 모델 최적화
: 의미론적 분할 딥러닝 모델 최적화
: 객체 탐지 딥러닝 모델 최적화
6)공간정보 기반 작물 모니터링 서비스 플랫폼 시제품 개발
: 요구사랑 분석, 서비스 설계 (DB, 시스템, 화면, 프로그램 등), 서비스 개발, 테스트(단위/통합테스트)
7) 서비스 플랫폼 테스트베드 실증
: 테스트베드 데이터 취득, 성과달성지표 평가
8) 성과인증 및 특허
: 특허출원 및 프로그램 등록, 공인인증기관 인증 수행
5. 테스트 베드 운영 및 인증
1) 작물 2종, 과수 1종에 대한 테스트베드를 설정
2) 작물의 경우 21년부터 학습데이터 수집을 개시하며, 22년~23년에는 공인인증기관으로 부터
평가항목에 대한 자문을 통하여 테스트배드를 운영
3) 최종적인 인증서는 2단계 1년차부터 2년차에 각각 확보될 예정임
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 1. 수소연료전지 드론 성능 최적화
2. 고해상도 분광카메라 시제품 개발
3. 작물 및 과수 식별 인덱스 개발
4. 플랫폼의 선행연구 및 활용사례조사
5. 인공지능 학습데이터 구축
6. 인공지능 모델테스트
1. 수소연료전지 드론의 농업관측용 성능개선 및 최적화
1) 기체성능개선, 2)FC최적화, 3)임무장비 장착 및 성능평가,
2. 고해상도 분광카메라의 개발
1) 분광카메라성능개선, 2) Bandpass filter별 표준영상 수집, 3) 영상촬영조건 확보, 4)학습데이터 수집
3. 작물 및 과수 인덱스개발 및 선정
1) 작물선정, 2)선정작물의 표준재배를 통한 표준 인덱스 개발, 3)병해충 원격탐지 인덱스개발
4. 공간정보 기반 작물 모니터링 서비스 플랫폼 개발
1)선행연구 및 활용사례조사
: 인공지능 농업분야 연구 및 활용사례 조사
: 분광영상 기반 인공지능 모델 개발사례조사
: 농작물 생육/작황 서비스 플랫폼 사례 조사
2)인공지능모델 테스트
: 최신 인공지능 알고리즘 조사, 인공지능 모델 테스트 환경 구성, 인공지능 모델테스트/선별
연구성과 기술적 기대성과 스마트팜기술의 경우, 대부분의 개발이 공학등의 기반으로 기기자동화와 제어에 집중되어 연구개발이 집중되고 있으나, 실제 농가에서의 활용을 고려할 때, 관리의 대상 즉 작물의 특성과 부가가치에 기반한 기술개발로의 전환이 필요하며, 연관되는 여러분야의 전문가가 참여하여, 현실적인 정보제공이 가능한 체계로의 개발로의 전략 변화의 초석으로서 사례가 될수 있음ㅁ
- 경제/산업 : 기존 드론과 인공지능에 대한 인식은 충분하지만, 활용에 대한 적극적인 형태의 예가 부족하였으나 금번 기회로 다양한 사업화 가능성에 대한 인식변화가 예상됨
사회 경제적 파급효과 국내 농업구조의 변화는 실질 농촌인구의 감소로 부터 예상되어 왔으며, 노령인구의 증가등으로 인해, 실질 노동력이 감소되어, 작물과 과수와 같은 노동집약적인 작물에 대한 효율적인 관리 방안이 시급한 현실에서 모니터링으로 부터 얻은 영상정보로 부터 다양한 정보를 동시에 얻어 분석하는 본 기술은 활용도가 높으며, 현재 개발기술에 요구되는 특정 요소에 대한 인덱스를 추가하게 되면, 작물에 대한 식별, 생육, 병해충외, 자연재해피해, 고품질농산품생산을 위한 재배정보를 제공핤수 있어, 대규모 농작물의 관리가 가능하며, 기존 연계된 무인항공방제등과 결합하게 되면, 노동강도가 저하되어, 농촌인구의 삶의 질에도 큰 영향이 될것임.
또한 기존 드론과 인공지능에 대한 인식은 충분하지만, 활용에 대한 적극적인 형태의 예가 부족하였으나 금번 기회로 다양한 사업화 가능성에 대한 인식변화가 예상됨
활용방안 - 드론을 활용한 실시간적 관측을 통한 관측정보제공 시스템
: 정보제공의 대상에 따라, 일반 농가와 정부기관 등이 될 수 있음 : 세부 분류하면, 기술부분(원격탐사 체계 등), 적용분야(작물식별탐지, 농작물재배면적 정보수집 등), 관련제품분야 (센서[카메라 등], 알고리즘을 포함한 프로그램 등)으로 구성됨
- 장기체공을 활용한 각종 감시 및 정찰 시스템
: 기존 드론의 활용에 있어서는, 적용분야의 확대의 측면이 강조되어 왔으나, 적용분야의 적용 효율성을 강점으로 시장 진입이 가능함
: 즉 안전분야(감시, 정찰, 구조 등)과 재해분야(산불, 가뭄, 냉해 등)의 대면적에 대한 효율적 체계의 도입이 시급한 분야가 다수임.
- 고해상도 분광카메라
: 국내 농업용 드론용 임무장비는 대부분 해외 양산품을 수입한 제품으로서, 특히 분광카메라의 경우, 100%국외 제품이 국내에서 사용되고 있어, 대체효과가 있을것으로 보고, 시제품 개발이후 경량화를 통해, 다양한 드론에 장착 가능한 모델이 제작되어야 시장에 대응할수 있을것임
- 농작물 관측 및 작황 정보 제공 서비스
: 드론을 활용한 정보의 수집과 영상분석과 그를 통한 정보화의 단계가 단순하지 않으며 전문성이 필요함에, 이를 일괄로 서비스 함으로서, 도입하고자하는 기관의 추가적인 인력배치와 장비의 유지 보수 등의 업무 가중도를 낮추고, 높은 수준의 데이터만을 제공받는 것이 효율적인 것으로 보임.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 수소연료전지 드론 원격탐사 인공지능 작황예측 분광카메라
영문 hydrogen fuel cell drone remote sensing AI crop foracasting spectral camera
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