스마트 농업혁명

프롤로그 - 4

chapter 1. 한국농업의 현실 진단과 혁신해야 할 방향모색

1. 한국농업의 현실과 한국형 스마트 농업의 전개방향 - 24
1.1 초고령화 삼농(농업·농촌·농민)의 현실 - 24
1.2 농업의 수익구조와 혁신 전략 - 26
1.3 4차 산업혁명 기술에 의한 농업의 리스크 극복 – 29
2. 한국형 스마트 농업 모델 구축 - 32
2.1 한국형 스마트 농업 모델 (Smart AgriK- 4.0 Model) - 32
2.2 한국농업의 근본적인 과제 해결 - 33
2.3 현실적인 스마트농업의 정책적 효과와 과제 - 36
2.4 농업기술 영역의 연구범위 및 분류 - 37
2.5 4차 산업혁명 기반 농업·농촌의 사고의 혁신 – 40
3. 앰비언트 사회 - 42
3.1 앰비언트 환경 - 42
3.2 유비쿼터스와 앰비언트 컴퓨팅 - 43
3.3 앰비언트 사회 - 45
3.4 앰비언트 사회와 스마트 농업의 기대와 실현 – 46
4. 스마트 농업과 데이터 사이언스 – 47
4.1 데이터 사이언스 - 47
4.2 농업 데이터 사이언스 - 49
4.3 데이터 구동(Data-driven)형 농업 - 51
5. ICT와 IoT를 활용한 차세대 농업(스마트농업) 모델 – 52
5.1 ICT기술을 활용한 농업 - 52
5.2 농업·농촌의 ICT 기술 활용 - 55
5.3 농업의 다양한 리스크 방지대책 - 57
6. 4차 산업혁명으로 새롭게 진화하는 농업 – 59
6.1 4차 산업혁명 기반 농업의 혁신기업 탄생과 진화 - 59
6.2 스마트 농업은 차세대 농업 - 61
6.3 농업의 4차 산업혁명 “스마트 팜” - 63
7. 농업의 6차 산업화 재조명 – 64
7.1 농업분야의 6차 산업 - 64
7.2 포스터 코로나 농산물 유통의 변화 - 66
7.3 농업의 6차 산업 모델의 맹신 - 68

chapter 2. 농업의 기술 혁신과 변천 과정

1. 농업 기술혁신의 발전과정 - 74
1.1 농업의 기술혁신 - 74
1.2 농업기술의 변천과정 – 75
2. 농업 (Agrik-3.5)에서 남겨진 과제 - 85
2.1 절대적으로 필요한 노지재배의 공간 - 85
2.2 농업의 분산농지 및 구조적 문제 - 88
2.3 농기계 도입으로 인한 비용증가 – 90
3. 스마트 농업 (Smart Agrik-4.0) - 91
3.1 IoT를 중심으로 한 농업의 대혁신=스마트농업(Smart Agrik-4.0) - 91
3.2 농업(Smart AgriK-4.0)의 핵심기술 IoT - 94
3.3 근본적인 한국 농업 고유의 과제 해결 - 97
3.4 현재 스마트농업 정책의 효과와 과제 – 100
4. 외국의 스마트 농업 동향 - 102
4.1 아시아 및 일본의 스마트농업 - 104
4.2 호주의 스마트 농업 - 106
4.3 북미의 스마트농업 - 108
4.4 유럽의 스마트농업 – 111
4.5 중국의 스마트농업 - 114
4.6 중남미의 스마트농업 (콜롬비아의 예) - 117

chapter 3. 스마트 농업 핵심기술 사물인터넷과 센서네트워크

1. 4차 산업혁명을 지탱하는 기술혁신 - 130
1.1 IoT 환경 - 130
1.2 사물인터넷 - 133
1.3 4차 산업혁명과 사물인터넷(IoT) - 136
1.4 사물인터넷(IoT)의 생산성 향상 - 139
1.5 사물인터넷(IoT)의 요소기술 – 140
1.6 IoT 기술의 위험요소(Risk) - 143
1.7 IoT의 효과와 임팩트 - 144
2. 인공지능 · IoT · 로봇의 상호 관련성 - 145
2.1 인공지능·로봇의 인프라 환경인 IoT - 145
2.2 인공지능과 IoT의 관계, 기능의 디지털화 - 149
2.3 인공지능, IoT가 스며드는 사회 - 152
2.4 IoT, 인공지능·로봇기술에의 저출산·고령화 시대의 성장전략 – 155


3. 농업 스마트화를 위한 IoT기술 - 170
3.1 농업 IoT - 170
3.2 농업 IoT 시대의 도래 - 172
3.3 농업 IoT 기술의 여파(물결) - 174
3.4 농업 IoT의 정의 - 176
3.5 농업을 지원하는 IoT기술 - 179
3.6 농업 IoT를 지원하는 정책 - 182
4. 해외 사례 소개와 적용검토 - 183
4.1 실용화되고 있는 농업 IoT(일본) - 183
4.2 생산관리 시스템 (농업 ICT) - 184
4.3 해외(미국)의 영농지원 ICT의 적용사례 - 188
4.4 식물공장(plant factory) - 189
5. 식물공장에서의 생육 모니터링 - 197
5.1 식물공장에 대한 기대와 과제 - 197
5.2 생산공정과 생육 모니터링 기술 - 198
5.3 식물공장에 있어서 인공지능(AI)의 이용 - 200
5.4 식물공장과 미래의 농업 - 202
5.5 식물공장의 기후변화 극복과 대안 농업 - 203
6. 식물공장의 경제성과 안전성 - 205
6.1 식물공장의 경제성 - 205
6.2 식물공장 농산물의 품질성과 안전성 - 206
6.3 선진국의 식물공장 동향 – 207

chapter 4. 농업 ICT에 기반한 스마트 농업

1. 농업의 당면과제와 대응방안 - 212
1.1 농업·농촌의 현실과 기술혁신 - 212
1.2 4차 산업혁명 대응 스마트 농업기술 - 214
1.3 농업의 당면과제와 스마트농업(AgriK-4.0) 모델 - 216
2. 4차 산업혁명과 데이터 센트릭 과학 - 218
2.1 데이터 센트릭 과학 - 218
2.2 IoT와 데이터 분석 - 219
2.3 스마트 농업 - 221
3. 농업 생산의 스마트화 - 222
3.1 농업의 생산성 혁명 - 222
3.2 농업기계의 로봇화 - 223
4. 농업의 ICT 활용 - 227
4.1 종묘조달의 ICT화 - 228
4.2 흙 만들기/ 파종·육묘·정식(定植)의 ICT화 - 232
4.3 육성의 ICT화 - 236
4.4 수확의 ICT화 - 239
4.5 출하의 ICT화 - 242
4.6 유통(가공)의 ICT화 - 244
4.7 판매의 ICT화 - 246
5. 농업의 정보통신(ICT)기술 적용의 문제점 - 249
5.1 농업지식 데이터의 축적과 공유화의 지연 - 249
5.2 농업의 생산 시스템 분석 과정 - 251
5.3 시장요구와 생산을 연계하는 시스템화의 지연 - 252
5.4 고비용의 기계화 - 254
6. 주요 경작지별(작목별) 농업생산의 스마트화 - 256
6.1 논 농업 (벼농사) - 257
6.2 밭 농업 - 258
6.3 채소 농업 - 261
6.4 과수 농업 - 263
7. 농업이 추구하는 ICT화 - 267
7.1 농업지식의 공통 데이터베이스 - 267
7.2 계획・관리・제어의 연계어플리케이션 - 267
7.3 생산·유통의 매칭 플랫폼 - 275
7.4 소투자·다용도·무인화를 지향하는 자동화 플랫폼 - 278
8. 원격감시의 진화와 IoT 및 BI - 280
8.1 머신데이터로 농업지원의 혁명 – 282

chapter 5. 스마트 농업을 견인하는 4차 산업혁명

1. 4차 산업혁명과 산업구조의 변화 - 286
1.1 IT의 새로운 IoT 시대 - 286
1.2 4차 산업혁명을 주도할 신기술 - 288
1.3 4차 산업혁명의 특성 - 289
1.4 4차 산업혁명과 융합기술 - 292
1.5 4차 산업혁명이 초래할 과제와 산업구조의 변화 - 294
1.6 4차 산업혁명의 기회와 위기의 공존 - 296
1.7 4차 산업혁명의 대응방안 - 299

2. 4차 산업혁명 기반 기술의 발전 - 301
2.1 4차산업 혁명과 IoT로 초래될 비즈니스 기회 - 302
2.2 4차산업 혁명의 요소기술 IoT의 제조업 혁신 - 303
2.3 빅데이터로 축적되고 분석되는 모든 정보 - 306
2.4 데이터 분석에 따른 새로운 부가가치 창출 - 307
2.5 2차산업·제조업의 6차산업화 - 310
2.6 IoT는 미래의 산업과 사회의 모습, 그리고 일과 업무방식의 변화 - 312
3. 핀테크 기술 - 314
3.1 핀테크 기술의 정의 - 314
3.2 핀테크 전용 서비스 구축 - 316
3.3 핀테크 서비스의 분야 - 317
4. 블록체인의 이해와 그 혁신성 - 320
4.1 블록체인이란? - 320
4.2 블록체인 구조 및 특성 - 322
4.3 비트코인 - 324
4.4 블록체인 기술을 활용한 다양한 서비스 - 325
4.5 블록체인의 사회경제 임팩트 - 328
4.6 데이터의 개찬 방지기술 – 332
4.7 농업분야의 블록체인 기술 적용 – 333
5. 진전하는 공유경제 (Sharing Economy) - 334
5.1 공유경제의 정의 - 334
5.2 공유경제의 효용 - 335
5.3 공유경제 진전의 배경 - 337
6. 진화하는 스마트 농업과 리스크 극복 - 339
6.1 4차 산업혁명 기반 스마트 농업 - 339
6.2 농업의 리스크 극복과 4차 산업혁명 - 343
6.3 인공지능과 ICT 기술로 새롭게 진화하는 농업 – 346

chapter 6. 농업의 빅데이터 이론 및 적용사례

1. 빅데이터의 정의 및 동향 - 356
1.1 빅데이터(big data)의 등장 - 356
1.2 빅데이터의 정의 - 358
2. 빅 데이터의 특징 - 362
2.1 빅데이터의 특징 – 362
3. 4차 산업혁명에서 빅데이터 역할 - 377
4. 빅 데이터 핵심기술 - 381
4.1 빅데이터의 플랫폼의 역할과 기능 - 381
4.2 빅데이터를 지원하는 기술 - 383
4.3 빅데이터의 활용 - 384
4.4 빅데이터 활용 사례 - 386
4.5 인공지능의 자동적인 빅데이터 분석(딥러닝) - 386
5. 스마트 농업의 데이터 플랫폼 - 389
5.1 농업분야에 대한 빅데이터 – 389
5.2 수직통합 모델에서 데이터 플렛폼 모델 - 390
6. 농업 빅데이터로 농산물의 안전·안정의 실현 - 392
6.1 농산물의 계획적 생산 - 392
6.2 안정적인 농산물생산은 수익확대·국제경쟁력 강화 - 393
7. 데이터 마이닝 - 395
7.1 데이터 마이닝(Data mining) - 395
7.2 추출될 지식의 형태 - 397
7.3 실사회에서의 기대 - 400
7.4 결정 트리란 – 403

chapter 7. 인공지능

1. 인공지능의 정의와 지적행위 - 414
1.1 인공지능 - 414
1.2 인공지능과 사회의 영향 - 416
1.3 지능의 이해 - 416
1.4 지식 공학 - 418
1.5 인공지능 기술의 연구 분야 - 420
2. 신경망 (뉴럴 네트워크) - 425
2.1 신경망의 발전과정 - 425
2.2 신경세포의 구조 - 427
2.3 신경망의 학습 - 429
2.4 뉴런의 학습 – 431
3 딥 러닝이 이끄는 인공지능의 미래 - 435
3.1 딥 러닝에 의한 난관돌파 - 436
3.2 딥 러닝 - 438
3.3 딥 뉴럴네트워크의 모델 – 440
3.4 딥 러닝의 특징값 추출 예시 - 441
4. 기계학습 - 443
4.1 기계학습 이란 - 443
4.2 기계학습의 3요소 - 444
4.3 4차 산업혁명을 지원하는 기계학습 - 447
4.4 강화 학습 - 448
5. 농업분야의 인공지능 - 453
5.1 농업에 인공지능(AI) 적용 - 453
5.2 기계학습에 의한 스마트 농업의 전개 - 456
5.3 기계학습을 활용한 농업 정보수집 - 458
6. 웹 지능 - 463
6.1 웹 지능의 이해 - 464
6.2 웹 지능의 응용 분야와 기초 기술 - 465
6.3 웹 마이닝과 웹 팜 – 467

chapter 8. 농업용 로봇과 드론

1. 스마트 농업의 실현을 위한 로봇 - 474
2. 로봇의 기초 지식 - 478
2.1 로봇의 정의 - 478
2.2 로봇의 종류 / 로봇의 분류 - 479
2.3 산업용 로봇의 기초지식 - 481
2.4 로봇의 3요소 기술 - 483
2.5 로봇의 감각은 자유롭게 설계 가능 – 484
3. 로봇산업은 4차 산업혁명의 신산업혁명 - 487
3.1 4차 산업혁명의 신 산업혁명 - 487
3.2 로봇혁명의 성공이 시장성장의 조건 - 488
3.3 지능형 로봇의 정의 - 490
3.4 로봇의 활동영역의 확대 - 491
4. 농업용 로봇 - 493
4.1 농업용 로봇 - 493
4.2 농림·수산·임업 분야의 로봇 활용 - 496
4.3 차세대 농업로봇의 5가지 개념 - 497
4.4 농업용 로봇의 개발과 과제 - 500
4.5 농업상식을 뒤집어야 농업이 산다 –503
5. 농업용 드론 - 511
5.1 드론의 출현 과정 (유래) - 511
5.2 IoT로서의 드론 - 513
5.3 드론 개발을 위한 구조 - 517
5.4 스마트 드론과 인공지능 기술 - 519
6. 4차 산업혁명 기반 농업용 드론 - 522
6.1 농업용 드론 - 522
6.2 농업현장에서의 드론의 이용 - 524
6.3 드론이 바꾼 세상 - 525
7. 새로운 드론 농업의 개척 - 527
7.1 하늘의 산업혁명 - 527
7.2 농업리모트 센싱 - 528
7.3 드론에 의한 리모트 센싱 - 529
8. 드론에 의한 농업혁명 - 531
8.1 농약 살포용 - 532
8.2 리모트 센싱 - 534
8.3 조수피해 대책 - 536
8.4 물류 – 538

chapter 9. 스마트 농업의 혁신방향 및 관련이론

1. 스마트 농업·농촌 혁신방향 - 548
1.1 급변하는 농업의 스마트화 기술 - 548
1.2 스마트 농업 핵심기술 - 550
1.3 농업·농촌의 디지털 전환(DX) 혁명 - 551
1.4 농촌 디지털 전환 (DX) “CASE”활성화 - 551
1.5 농업개혁을 위한 다양한 정책 - 555
2. 스마트 농업의 관련 이론 - 557
2.1 농업의 클라우드 서비스 활용 - 557
2.2 DSS (의사결정지원시스템) - 561
2.3 지리정보시스템 (GIS) - 564
2.4 원격(리모트) 센싱 - 566
2.5 레이저 거리 측량기 (라이더) - 569
2.6 모델링·시뮬레이션·최적화 - 572
2.7 패브(Fab) - 575
2.8 퍼지 이론 - 577