[이슈메이커=임성희 기자]
농업과 인공지능의 만남, 최첨단 농업을 디자인한다
멀티모달·표현형·디지털트윈·우주농업을 잇는 농업 혁신 연구
농업에 인공지능을 다양하게 도입하며 주목받는 신진연구자
이젠, 인공지능을 사용하지 않으면 바보란 말까지 듣는 시대가 됐다. 인공지능이 쓰이지 않는 분야는 거의 없다시피 하지만, 유독 인공지능을 받아들이는 게 느린 분야는 있다. 바로 농업이다. 아무래도 노동집약적인 1차산업 기반이고, 농업 종사자들의 연령대가 높다 보니 새로운 기술에 대한 호응도 떨어지는 편이다. 그래도 피할 수 없는 대세가 인공지능인 만큼 우리 농업도 인공지능을 활용해 좀 더 똑똑하고 효율적인 성과를 내야, 까다로운 소비자 입맛을 맞추고 더 나아가 수출 등 선진농업으로 성장할 수 있다. 농업 분야 인공지능 연구로 주목받는 신진연구자가 있다. 서울대 농생대 출신의 양명균 교수는 공대 복수전공을 하며 농업 기반의 인공지능 연구를 오랫동안 해왔다. 참신한 아이디어와 눈에 띄는 성과로 교수 3년 차지만 열정적인 교육과 활발한 연구로 눈코 뜰 새 없이 바쁜 날을 보내고 있는 그를 만나봤다.
멀티모달이 생소하던 때, 멀티모달 적 연구 진행
어릴 때부터 똘똘하다는 소리를 들으며 과학자를 꿈꿨다는 양명균 교수는 서울대 농생대 바이오시스템공학과에 입학했는데 그 이유에 대해 그는 물리와 화학이 합쳐지는 매력과 생물도 모두 공부할 수 있었기 때문이라고 밝혔다. 그리고 농기계과이긴 했지만, 공대를 복수로 전공하며 하드웨어보다는 소프트웨어 쪽에 강점을 가졌다. 연구를 좋아했고, 교육에도 관심이 커서 교수가 되고 싶었던 그가 대학원에 진학한 건 자연스러운 절차였다. 학위과정 중 ‘작물 피노믹스를 위한 인공지능 기반 복합영상 분석 알고리즘 연구’가 한국연구재단 개인기초연구에 선정되어 연구자로 성장할 수 있는 발판을 마련하였고, 학위 이후 한국연구재단 세종펠로우십으로 연구를 확장해 현재의 기반을 다졌다. “자유 공모 과제에 기획부터 작성, 제안 모두 직접 해서 선정됐다는 것에 주변에 많은 놀라움을 샀습니다. 딥러닝도 처음이었고 작물의 이미지를 단순히 보는 수준이 아니라, 분광·열화상·3차원 데이터 등 다양한 형태의 정보를 함께 분석하는 스타일로 당시에는 그러면 좋을 것 같아서 시도한 것인데, 지금 생각해보면 그때부터 멀티모달에 관심을 두고 연구했구나 싶습니다. 현재는 멀티모달을 많이 사용하지만, 제가 시도할 당시에는 생소한 단어였고 제가 복합영상이라는 단어를 만들어 썼죠”라고 웃어 보이며 그는 “자유롭게 연구할 수 있는 환경이어서 돈이나 이해관계에 얽히지 않고 다양한, 재미있는 연구를 할 수 있었던 대학원 생활이었고 그런 연구문화가 지금 제가 연구실을 운영하는 데까지 이어지고 있다고 생각합니다”라고 밝혔다.
나의 인공지능 기술, 데이터가 존재하는 모든 곳에 적용할 수 있길
2023년 3월 전북대에 부임한 양명균 교수는 인공지능을 기반으로 한 농업 디지털 및 지능화 연구실을 열었다. “ADILAB(Agricultural Digital and Intelligence LAB)으로 이름 고민을 많이 해서 지었습니다. 이름 그대로 농업의 디지털화와 지능화를 동시에 이끄는 연구실이며 구체적으로 농업 관련 시뮬레이션과 디지털트윈 연구를 진행하고 있습니다”라며 그는 “작물의 씨앗이나 유전 정보를 기반으로 생육에서 수확까지 이어지는 전주기 과정을 인공지능으로 예측·재현하는 시뮬레이션, 나아가 디지털트윈 구축이 은퇴할 때까지의 저의 연구 목표입니다. 더 나아가 우주농업으로의 확장도 당연히 생각하고 있으며 특정 분야가 아닌 데이터가 존재하고 인공지능 알고리즘을 필요로 하는 곳이라면 어디든 적용할 수 있는 융합 기술을 연구하고 싶습니다”라며 자기 기술이 농업을 비롯해 다양한 분야에 범용적으로 활용되는 날을 꿈꾸고 있다고 설명했다. 교수가 될 수 있었던 원동력에 대해 그는 “운이 좋았다고 생각합니다”라며 “그 운을 잡기 위해 정말 많이 노력했고, 농생대에서는 드물게 밑바닥부터 인공지능을 배우며 올라왔기 때문에 이 분야에서 인공지능 관련 연구로는 경쟁력 있는 연구실이 된 것 같습니다”라고 밝혔다. 그도 그럴 것이 교수 3년 차라고는 믿기 힘들 정도의 넓은 연구 스펙트럼을 보유하고 관련 과제들을 수주하며 R&D 연구과제 가뭄 속에 빛나는 성과를 내고 있다. 특히 25년에도 다수의 과제를 수주하며 최근 연구력이 급성장하고 있음을 보여줬다. 과제 수주가 성과라면 성과겠지만, 그는 수주한 과제가 좋은 성과를 낼 수 있게 하루 24시간이 모자라 한 시간이라도 더 있었으면 좋겠다는 심정으로 연구에 매달리고 있다. ‘우주농업을 위한 인공지능 기반 작물 표현형 취득 미소중력모사장치 구축’, ‘북미 북동부권 특·약용 작물 생산 최적화를 위한 다중영상 기반 생육 모니터링 및 에너지·환경 통합 관리 기술 개발’, ‘디지털트윈을 위한 고부가가치 작물의 시뮬레이터 연계 생육·품질 지표 예측 AI 모델 개발 및 고도화’, ‘고효율·지능형 광환경 제어 및 AI 기반 복합영상 활용 작물 생육 분석 기술 개발’, ‘저온성 작물 생육 모니터링, 표현형 분석 자동화 및 생육지도 매핑기술 개발’, ‘인건비 절감과 생산량 극대화를 위한 영상기반 작물 생육 모니터링 및 빅데이터·AI 융합 기술 개발’ 등이 올해 선정된 과제의 주제들이며, 인공지능과 데이터를 다양한 분야에 적용하기 위해 많은 연구력을 집중하고 있다고 양명균 교수는 밝혔다.
2024 스마트농업 AI 경진대회에서 3위 수상
농업 디지털 및 지능화 연구실이 농림축산식품부 주최 2024 스마트농업 AI 경진대회에서 3위를 차지했다. 이 대회는 2024년 7월 예선전으로 시작해 2024년 9월부터 2025년 2월까지 본선 실증 단계로 이어졌으며, 결과적으로 3위를 차지해 한국농업기술원장상과 상금 1,000만 원을 거머쥐었다. 참여 학생들은 인공지능 연구를 이제 막 시작한 터라 성과의 의의가 더 크다. “사람 손길 없이 생육데이터, 환경 데이터로 예측하는 알고리즘을 만들어 딸기를 키웠습니다. 딥러닝이라는 최신 알고리즘을 활용했고 농가 도입을 고려해 무거운 모델보다는 경량화 모델로 예측 성능과 운용성을 동시에 확보해 성과를 냈습니다”라고 설명하며 양명균 교수는 “스마트농업 AI 경진대회는 우리 연구실에 있어 하나의 재미있는 실험 무대 같은 존재입니다. 기본적인 생각은 연구실 구성원이 연구하는 것을 접목하여 실전에서 활용해보자는 취지로, 항상 그렇듯 결과도 중요하지만 배우는 과정이 더 중요하다고 생각해 출전하는 대회입니다. 23년에는 1개월 조금 넘게 인공지능을 처음 배운 학생들과 참여했었고, 실수가 있어서 나름 괜찮은 성적이었지만 실격됐습니다. 이 또한 좋은 경험이 됐으며, 24년에는 기업과 팀을 꾸려 연구실 학생들이 주축이 되어 함께 출전했고 좋은 성과도 얻을 수 있었습니다. 대부분 처음이고 재미있게 했던 것 같습니다. 좋은 경험이기도 하지만 오랜 시간 진행되는 대회다 보니 학생들에게 부담이 되기도 했습니다. 그래도 좋은 성과로 보상받아 연구실원 모두 수상의 기쁨을 누릴 수 있었습니다”라고 말했다.
“작물의 씨앗이나 유전 정보를 기반으로 생육에서 수확까지 이어지는 전주기 과정을 인공지능으로 예측·재현하는 시뮬레이션, 나아가 디지털트윈 구축을 목표로 연구하고 있습니다”
“재미나고 창의적인 유용하거나 쓸모없는(?) 연구를 기대합니다!”
연구실원 모집에 대해 양명균 교수는 조금은 높은 잣대를 들이댄다고 밝혔다. 연구를 하려고 모인 그룹인 만큼 연구에는 진심이어야 하고 긍정, 책임, 성실, 노력은 꼭 따라붙어야 하는 덕목이라고 했다. “알고리즘 개발을 위한 코딩을 조금 낯설어하긴 하지만 최신 분야이고 여러 분야에 적용할 수 있기 때문에 학생들이 잘하려고 노력합니다. 저는 학생들에게 최신 기술을 농업에 최대한 빠르게 적용하고, 앞서가는 연구를 해보자고 강조합니다”라며 그는 “제가 먼저 학생들에게 대학원을 제안하지는 않아요. 대학원 진학은 경험상 인생에서 큰 결정이고 학생의 인생을 제가 좌지우지하는 것은 어려운 문제라고 생각해요. 다만 대학원 진학을 결정하고 또 제 연구실에 오기로 했다면 어느 연구실 못지않게 좋은 연구환경과 연구 기회를 제공해주기 위해 노력하고 있습니다”라고 밝혔다. 여기에 덧붙여 그는 “규모에 상관없이 재미나고 창의적인 유용하거나 쓸모없는(?) 연구를 기대합니다!”라는 재미있는 이야기를 기자에게 했다. 누구나 쓸모 있는 연구를 하고 싶어 할 텐데, 쓸모없는 연구라니, 그 말뜻은 엉뚱한 생각이지만, 흥미를 느끼고 재미가 있다면 도전해서 쓸모 있는 연구로 만들어가는 과정에 더 의의를 두고 있다는 게 아닐까? “얼마나 창의적이고, 재미있는가를 중요하게 생각합니다. 어떤 연구는 사회적으로 쓸모없어 보인다고 평가받을 수도 있지만, 저는 그런 연구야말로 새로운 분야를 여는 씨앗이라 믿습니다. 트렌디하고 팬시한 연구를 하고 싶고 단, 대학 기관이므로 학생들 교육을 우선으로 한 연구를 할 것입니다. 새로운 시도를 두려워하지 않는 연구문화, 그리고 즐겁게 연구할 수 있는 환경이 결국 좋은 결과로 이어진다고 믿습니다”
혁신적인 도전은 계속된다!
현재도 차세대 농업기술을 연구하고 있는 양명균 교수의 창의적인 도전은 계속된다. 그는 우주농업 관련해, 단순히 개념적인 연구를 넘어, 실제 작물 재배가 가능한 폐쇄형 생태계 시스템을 구현하겠다는 계획이다. 더불어 디지털트윈 기반 실시간 시뮬레이션과 생육 전 과정을 하나의 데이터 생태계로 연결하는 유전형-표현형 연계 전주기 분석도 그의 도전 과제다. “현재 인공지능과 실제를 연결한 Physical AI 연구도 준비하고 있습니다”라고 Physical AI까지 언급하는 그를 보며 최신 트렌드를 놓치지 않고, 민감하게 반응하며 인공지능의 끝판왕을 향해 끊임없이 도전하고 준비하는 그의 태도의 진정성을 느낄 수 있었다. 힘든 일이지만 그는 기꺼이 자신을 헌신할 각오가 돼 있다고 했다. 인터뷰를 끝마치며 양명균 교수는 “교수라는 직업이 일을 만들라치면 한없이 만들 수 있다”며 멈추는 방법을 모르는 사람처럼 일에 임하고 있다고 말했다. 체력적으로 힘들긴 해도 연구하고 학생들을 교육하는 삶이 재미있고 행복하다는 그다. 힘든 체력을 이겨내는 건 그의 연구와 교육에의 뜨거운 열정이 아닐까 생각해 본다. 한국 농업을 인공지능으로 디자인하는데 양명균 교수 연구실이 앞장서길 기대하며, 교육과 연구로 행복한 삶을 건강을 챙기며 오래도록 유지하길 바라본다.
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