70

이슈분석 : 농업 혁신과 과학기술의 역할

농업‧식품 분야는 인류의 건강과 생명 뿐만 아니라 새로운 산업으로 다시 각광받고 있으며, 이에 따라 기술혁신을 위한 다양한 정책이 추진 중

○ 농업과 첨단 기술의 접목, 환경친화적 식량 생산은 대표적인 과학기술 이슈로 최근 개최된 2015년 밀라노 엑스포, 실리콘밸리 투자자 등도 이에 주목하고 있음

최근 농업 관련 연구는 투입을 통한 생산량 확대가 아닌 유해한 폐기물을 감소시키는 더 안전하고 효율적인 지속가능한 농업 혁신에 초점

○ 작물 수확량의 증대에도 전 세계적으로 굶주림과 비만이 동시에 나타나고, 기존 살충제‧비료 살포‧GMO를 통한 생산 방식의 유해성 인식이 확산

○ 이하에서는 주요국의 농업 혁신 관련 연구의 우선순위 및 최신 동향을 검토

① EU, 2015년 밀라노 엑스포 관련 농업 혁신 아젠다

EU는 2015년 밀라노 엑스포*와 연계해 지속가능한 농업, 식품 안전 중심의 기술혁신 방향에 대해 논의

* 2015 밀라노 세계 박람회(World Exposition Milano 2015, Italy)는 이탈리아 밀라노 북서부 지역에서 5. 1.~10. 31 동안 개최되며 145개국 참가, 2천만 명 방문이 예상됨

○ 이번 밀라노 엑스포의 주제는 ‘지구 식량 공급, 생명의 에너지(Feeding the Planet, Energy for Life)’이며 하위 주제로 과학기술과 문화적‧사회적 측면에서 식품에 대한 연대와 협력을 다룸

○ 과학‧기술과 관련된 주요 주제

- 식량 안전‧안보‧질을 위한 과학: 농업 식품 산업에 있어서 연구의 역할 검토, 가장 중요한 발견에 대한 조명, 연구개발과 혁신이 식품의 질을 개선한 사례 연구

- 식품 공급 사슬 혁신을 위한 과학기술: 공급 사슬의 다양한 특성과 기술 혁신의 역동성 연구

- 농업과 생물다양성을 위한 과학기술: 진화 과정을 보호하고 환경 오염을 막는 생물다양성의 보호와 촉진, 식품 안전, 환경, 농업 간 관계 형성

유럽집행위원회(EC)는 식품 안전과 농업 지속가능성 관련 논의를 주도하며, 지속가능한 식량 생산 개선의 혁신적 방법을 소개*

* The Role of Research IN Global Food and Nutrition Security(토론 자료)를 통해 국제 식량과 영양 안보에 있어서 유럽 연구 중점 영역, 연구개발 혁신 우선순위를 포함한 R&D의 역할을 분석

○ 식량과 영양 안보를 해결하기 위한 연구와 혁신의 최신 동향

- 기존에는 수요에 따른 식량생산 증대에 관심을 가졌다면, 최근에는 낭비되고 손실되는 생산량에 초점을 맞춰 ‘식량 시스템’적 관점을 취함

- 또한 생산성의 증대뿐만 아니라 온실가스 배출과 같은 부정적인 환경 영향을 제거, 식품 사슬의 각 단계별 폐기물 감소, 더 건강한 음식섭취 지원을 포함

○ EU가 주력하는 세 가지 중점 분야별 주요 연구질문과 혁신 수요를 소개

① 소비 패턴, 식량 안전과 질

② 폐기물 감소, 자원 관리와 지속가능한 농업

③ 무역과 국제적 평등

<국제적 식량․영양 안보 관련 중점 연구분야 및 사례>

구분		연구 문야 사례
①	영양을 통한 공공 건강 개선: 건강하고 지속가능한 소비	•인구학적 집단 차이에 따른 필요 영향분의 이해 •저소득층을 위한 건강하고, 안전하고, 지속가능한 식품 제공 역량 제고 •공공 건강 부담과 농업 환경 비용을 줄일 식품 소비의 변화 방안 •다양한 작물 재배를 통한 대안 농업 시스템의 확인‧촉진을 통한 식품의 영양학적 질 제고
	식품 안전성과 질 향상	•개발도상국의 식품‧물 감염 위험 감소를 위한 생산‧저장‧가공 및 물류 시스템 개선 •식품 운송‧처리‧소매 과정 중 위조 방지 및 이력 관리를 위한 실험실 및 현장용 센서·시스템 개발 •미생물 식품이나 동물 기반 식품에 대한 복잡한 전체 위험 평가와 관리전략 개선 •낭비를 줄이고 안전을 강화할 식품 안전 규제와 관리 등급의 혁신
②	손실과 낭비의 감소: 더 효율적인 식품 사슬	•공급 사슬 중 식품 손실‧낭비 발생 단계 확인을 통해 필요한 조치 확인 및 비용편익 분석 실시 •맛‧질‧안전을 유지하며 장기 저장이 가능한 유전학 연구 •식단, 스마트 냉장고를 통한 가구별 조치와 더불어 품질 인증 날짜(생산자‧유통기한)를 통한 낭비 감축을 위한 대중 이해 제고 •에너지 재생, 유기물‧폐기물의 영양분 활용 및 재사용의 안정성 보장
	전체 생태계 서비스를 위한 토지 관리: 지속가능한 지방 발전	•‘지구생태계’에 대한 이해와 대기 이산화탄소 증대로 인한 기후변화에 대한 영향 연구 •대지 사용을 최적화할 수 있는 결정지원 도구 개발 연구
	농업 산출물의 지속가능한 증대 (sustainable intensification)	•생태계 서비스와 자연 자원에 미치는 영향력 및 지속가능성과 회복력 측정 지표 개발 •다양한 지역별 생산에 있어 기후 변화가 미치는 잠재적 영향력과 측정의 불확실성에 대한 이해 •정밀 재배 및 가축 농업(precision crop and livestock) 개발 •영양, 탄소저장, 수질 개선을 위한 통합적 토질 관리 및 장기적 지속가능성 제고 •대안적인 농장 시스템의 개발 혹은 개선
③	국제적 식품 시스템의 식품 시장 대한 이해	•효율적이고 투명한 식품 사슬 내 안전을 위한 위험‧진위‧가격 안전성을 어떻게 예측, 관리를 할 것인가에 대한 이해 제고 •가격 상승 시기에 국제적‧지역적 빈곤에 미치는 퇴행적 영향력을 감소시키기 위한 방안 연구 •식품, 에너지, 영양과 다른 시장 요소의 강점 및 회복력 평가 •유럽 내외의 토지와 생산 시설에 대한 외국인직접투자(FDI)의 경제‧환경‧사회적 효과 간 균형에 대한 이해
	식품 시스템의 평등 증대	•여성‧어린이의 영양을 개선하기 위한 문화적으로 세심한 방안 및 식품 생산, 가공, 소매자로서 여성의 경제적 권한 •농지에 대한 접근권과 소유권이 전세계 생산과 안전을 뒷받침하므로 거버넌스 제도가 토지 관련자 수요를 어떻게 완전하게 고려할 수 있는지 탐구

○ EU 내 창출된 지식의 효용을 높이기 위해서는 선순환과 연계가 필요하므로, 전 분야에 적용될 수 있는 아래의 구조적 이슈도 다루어야 함

① 아젠다 설정 : 예측과 미래 연구

② 다차원적인 목표의 확인 : 다학제적‧전략적 연구․정책 주제 촉진

③ 연구 투자 및 연구 간 조율

④ 연구 지식을 혁신과 실행으로 전환

⑤ 대중에 대한 교육과 홍보

출처 : 유럽연합 (2015.5.4) / UN 식량농업기구 (2014.7.14) 등 http://www.fao.org/ag/humannutrition/25367-05eaea86f3d9477f2492845bcf64d188c.pdf

http://europa.eu/expo2015/node/315

② 미국, 첨단 기술을 활용한 농업 산업의 변화

국립 식품농업연구소(National Institute of Food and Agriculture)의 농업 기술 연구의 중요성

○ 센서, 장치, 기계, 정보기술 분야의 기술 진보로 현대 농업은 기존과 확연히 다른 양상으로 발전

- 온습도 센서, 항공 영상, GPS 기술과 같은 정밀 기계, 진보된 장비와 정밀농업(precision agriculture)*, 로봇시스템을 통해 농업은 생산성 높고 효율적이며 안전하고 친환경적인 사업으로 변모

* 정밀농업(precision agriculture/farming) : 센서, 판단지원, 기계, ICT의 복합체로 작은 단위의 운영을 원활하게 하는 것으로 가축, 작물재배, 과수, 온실 등 개별 동‧식물의 관리가 가능할 정도로 적기에 작은 단위의 관리가 가능한 농업 혁신

○ 농업기술의 활용 분야 및 긍정적 기대 효과

- 농부들이 물‧농약‧비료를 경작지 전체에 동일 양을 살포하기보다 특정 지역에 필요한 최소량만 사용할 수 있으며, 더 나아가 개별 작물 관리가 가능

- 높은 작물 생산성, 물‧비료‧농약 사용의 감소와 이에 따른 비용 절감, 자연 생태계에 대한 영향 감소, 강과 물에 대한 화학물질 감소, 노동자 안전 증대

-	로봇기술은 신뢰성 높은 모니터링과 공기‧수질 등 자연자원 관리능력을 증진시키고, 생산자의 작물 및 동물의 생산‧가공‧배분‧저장 통제 능력을 향상

기술혁신을 통한 식량 위기 해결 방식의 사례

○ 미래 식량 위기 탈출을 위한 기술 혁신 중 식량 폐기물(food waste) 감소‧활용 방안

- 먹지 않고 버려지는 식량 폐기물은 전 세계에서 약 30~50%로 식량 생산 사슬의 전 과정에서 발생 가능

- 보관‧운송 전 과정에 냉장시설 설치 방안은 비용부담이 크므로, 경제적 방안으로 농부들이 진보된 정보통신 수단을 이용해 시장 정보를 얻고, 수확‧분배 계획을 체계적으로 수립하는 방식을 활용

- 소매 단계에서 판매는 불가능하나 식용가능한 것들을 IT 수단을 통해 필요로 하는 사람에게 연계해주는 다양한 방안*도 존재

* MIT Sloan스쿨 학생들은 유효기간 지난 식품의 활용방안을 찾는 Spoiler Alert라는 웹사이트, 스마트폰 앱, 온라인 시장을 시작. 이를 통해 푸드 뱅크나 빈민 지원에 활용이 가능

- 이 단계를 지나 인간이 소비할 수 없는 수준이 되면, 동물사료, 발효, 바이오연료 등에서 활용 가능

○ 농업 생산의 투입 양 관련 데이터의 정확성 제고를 위한 혁신 기술

- 농부들은 GPS와 컴퓨터가 장착된 트랙터를 통해 어느 정도의 비료, 물, 종자를 어디에 뿌려야 하는지에 대한 데이터를 수집

- 다음 세대 장치와 시스템은 작물 사이로 움직여 어디에 무엇이 필요한지를 파악할 수 있는 보다 진보된 로봇을 장착

- 드론을 활용한 고해상도 열‧시각 영상을 통해 유사 정보 수집 가능

○ 혁신 기술 적용을 위한 문화적 측면 고려 필요

- 농업이 진정으로 지속가능하려면, 소비자의 뿌리 깊은 태도와 행태에 대해서도 깊은 성찰이 필요. 미국의 과도한 육식소비와 같은 식습관에 대한 재고 등 문화적 측면의 검토가 필요

실리콘 밸리의 농업 산업 관련 투자 확대 동향

○ 캘리포니아 지역의 5년간 지속된 가뭄에 대응해 최근 기술 투자자들이 기술 혁신기업과 농부 간 연계를 통해 농업 산업의 전환을 지원

- 농업은 전통 산업이나 Central Valley의 가뭄은 용수 공급과 관계시설 개선 기술의 필요성을 인지시켰고, 이는 기술 투자자나 농작물 재배자 모두에게 농업 산업을 발전시킬 기회를 제공

※ Fresno’s Current Culture H20 사례 : 수경재배(hydroponics systems)는 전통적 방식보다 더 많은 물이 필요할 것으로 예상되었으나, 실제로는 더 효율적이고 영양학적으로도 우수하였고, 기존 방식 대비 10~40%의 물을 사용하는 것으로 확인되어 제품 상품화의 잠재력을 확인

- 가뭄이 산업 혁신 수요를 가속화하고, 산업 주체는 새롭고 혁신적인 기술의 도입을 더욱 증대하게 됨

○ 최근 구글 벤처캐피탈 회사인 구글벤처스(Goolge Ventures)가 농업 기술 스타트업인 파머스비즈니스네트워크(Farmers Business Network)*에 총 1,500만 달러 규모 투자 라운딩을 주도(2015.5.19)

* Farmers Business Network : 2014년 1월, 전 구글 프로그램 매니저에 의해 공동 설립된 샌프란시스코 기반 회사로 작물 산출‧날씨 패턴‧재배 방법에 대한 공공‧민간 데이터를 평가하는 컴퓨터 시스템을 활용해 농부들에게 작물 산출량의 증대와 낭비되는 비료‧살충제 절감 방안에 대한 정보를 판매

- 종자와 토양에 대한 데이터를 바탕으로 농부의 작물 생산량 증대와 예산 절감을 지원해 온 파머스비즈니스네트워크는 더 많은 주와 작물에 대한 현장 분석 서비스 확대를 위해 투자금을 활용할 예정

- 기상과 재배 성과에 대한 방대한 데이터는 농부들이 단위 면적 당 더 많은 작물 재배와 불필요한 살충제 및 비료 살포를 줄일 것으로 기대

출처 : 포춘지(Fortune)(2015.5.1) / 국립농업연구소 /  비즈니스저널(2015.5.4) / 월스트리트 저널 (2015.5.19) 등

http://fortune.com/2015/05/01/how-tech-can-stop-the-looming-food-crisis/

http://nifa.usda.gov/topic/agriculture-technology

http://www.thebusinessjournal.com/news/agriculture/17486-ag-industry-ripe-for-tech-disruption

http://www.wsj.com/articles/google-ventures-invests-in-agricultural-technology-startup-1432040405

③ 일본, 농업분야 향후 추진과제 및 영역 설정

일본은 세계적 인구증가와 기후변동에 따른 국제적 식품 수급의 불안에 대응하기 위해 ‘新농림수산연구 기본계획(안)’을 수립

○ 식품자급률 향상, 양질의 식품 안정적 공급, 젊은이가 생산 주체가 되는 농림수산업의 유망 산업화 방안이 필요

○ 농림수산연구 추진시책의 기본 방향

- 수요와 직결된 연구개발의 전략적 전개를 위한 연구개발 관리방식 개혁

- 기술이전 가속화

- 다양한 지식 창출 위한 환경 정비

○ 농림수산연구의 중점 목표

- 각 지역의 효율적‧안정적 농업 경영을 실현하고, 품목별 생산 및 유통 과정의 과제를 해결하기 위한 21개 중점 목표 설정

- 향후 5년간 기술개발 및 실용화를 추진 후 신속하게 생산현장에 보급

○ 중장기적 관점의 전략적 연구개발 추진

-	농림수산연구가 지향해야 할 6가지 기본방침에 입각해 11개 중점 목표 설정

- 특히 중요 연구개발테마는 관련 산업, 외부 전문가 의견 수렴을 통해 연구개발 전략 작성

<6대 기본방침 및 11개 중점 목표>

기본 방침	중점 목표
안전하고 신뢰가능한 식품의 안정적 공급을 통한 국민건강 기여	•산업현장에서 식탁까지 철저한 안전관리, 동식물 질병 및 병충해 침해방지 기술 개발 •건강장수사회를 위한 영양 및 기능성 증진 농림수산물‧식품 공급 기술 개발
농림수산업 생산유통시스템 혁신을 통한 대폭적 비용절감 실현	•농림수산물 생산유통시스템 혁신 기술 개발
농‧산‧어촌의 신산업 및 고용창출	•지역자원을 활용한 신산업창출 기술 개발
농림수산물의 품질향상 촉진을 통한 경쟁력 증진	•세계에 내세울 수 있는 경쟁력 있는 농림수산물 개발
농림수산업의 지속화‧안정화 도모	•지구온난화에 대응한 농림수산업 적응기술 개발 •병충해 및 가축전염병 등 농림어업시스템 확립 •농‧산촌의 다면적 기능 제고를 통한 농‧산‧어촌 인프라 및 산림의 지속적 정비‧이용‧관리 기술 개발 •해양 생태계와 조화를 이룬 수산기술 개발
전 지구적 식품‧환경 문제에 대응한 국제적 기여	•기후변화 등 전 지구적 과제에 대응, 개발도상국의 식품 안정적 생산 등에 관한 국제 연구

○ 지역자원전략협의회에서 제시한 향후 추진과제 및 분야

① 농산물 상품성 강화를 위한 기술개발

- 국내 및 해외시장 니즈를 토대로 한 신품종 육성 및 개발

- NBT* 등 차세대 육종추진과 사회 수용에 대한 대응

* 신식물육종기술(New plant Breeding Techniques: NBT)

- 해외 진출을 위한 품종 및 유전자원 보호

- 고부가가치와 지역의 특성을 살린 품종 육성

- 기능성식품(Agro-medical foods) 개발

② 생산에서 가공‧유통까지 프로세스 혁신

- 생산성 향상에 이바지하는 암묵지의 형식지화 및 DB 구축

- 정보 플랫폼 정비

- 가공 및 식품제조공정의 모니터링 및 빅데이터 분석

- 생산에서 유통까지 기능성 성분 이동경로 해석 및 최적 보관기술

- 신선도 유지기술 및 품질‧맛을 유지하는 운송기술 개발

○ 시스템화 지속 추진

- 지역자원(농업)의 가치사슬은 R&D 시스템화(생산‧가공‧유통‧판매 각 단계를 포괄하는 기술)를 기본으로 연구개발 테마와 연계한 패키지화를 통해 정책과제 해결

출처 : 일본 내각부 (2015.3.30)

http://www8.cao.go.jp/cstp/tyousakai/juyoukadai/chiiki_sigen/12kai/siryo4-2.pdf

④ 시사점

농업 산업의 혁신은 인류의 건강과 생명에 직결되므로 새로운 관점의 혁신 필요

○ 단순한 생산성 증대가 아닌 지구 생태계의 관점에서 더 안전하고, 지속가능한 방식을 모색

○ 공급 사슬 각 단계에서 낭비되고 폐기되는 양을 줄이고, 효율적인 활용 방안을 마련해 필요한 자원을 적시 공급

IT 기반 빅데이터, 로봇기술, 드론기술 등 신기술을 적극적으로 활용해 더 스마트한 농업생산·관리 방식을 도입

○ 더 많은 기상 정보, 개별 특성을 밝힐 유전학 연구, 대안적 대체 작물 개발 등 다양한 관련 농업·생명공학·의료 분야 기반 연구를 강화

○ 최근 기계공학이나 정보통신기술 분야의 신 기술과 결합해 실질 산업에 도입 가능성을 높이고 이에 대한 금융권 투자 활성화

○ 품질 인증과 유통기한 관리, 에너지 재생, 식습관 등 소비자의 인식과 생활 변화를 유도하기 위한 교육과 홍보에도 관심

농업혁신이나 농업분야 R&D가 단순한 전통산업이 아니라 다양한 신 기술과의 융합 및 산업 시스템의 변화에 기반함을 인식하고, 관련된 제도 개선 및 보다 폭넓은 관점의 R&D지원이 필요