Xarvio - 바이오매핑을 이용하는 농업 컨설팅 서비스

22류서현

 

기업 소개

Xarvio는 독일에 위치한 세계 최대의 순수 종합화학 기업인 BASF에서 제공하는 디지털 파밍 서비스이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Xarvio는 구독자로 하여금 자신의 농경지의 위치정보와, 범위, 그리고 어떠한 농작물을 심을 것인지에 대한 데이터를 입력받고, 해당 조건 하에서 가장 최적의 수확을 가장 효율적인 방법으로 얻을 수 있도록 해주는 일종의 농업 컨설팅 서비스이다.

 

 이러한 서비스의 효율성은 실제 2023년 프랑스에 거주하는 농업 종사자들의 결과물로 인해 증명된다.프랑스의 경우 2023년 초기에 농작물을 대상으로 한 질병들의 위협이 있었다. 하지만 Xarvio 필드 매니저의 디지털 솔루션을 받은 농가들은 타 농가들과 비교해서 동일 수확량 대비 비료와 자원 사용량이 겨울밀의 경우에는 52% 감소하였고, 겨울보리의 경우에는 24% 감소한것으로 나타났다.

 

 Xarvio는 그러면 어떠한 데이터를 어떤 방식으로 활용하는 것일까? 또 농업 종사자들에게 어떠한 방식으로 도움을 주고 있는 것일까?

 

활용 자료

 

현재 디지털 농업에서 시중에 나와 있는 대부분의 방식은 농경지 현장을 매핑하여 기후 조건등을 파악하고, 작물 상태를 설정하는 관리구역을 만들어서 농부의 밭에 대한 분석을 제공한다. 이렇게 현장을 매핑한다는 점에서 Xarvio는 다른 기업들과 동일하지만 Xarvio는 여러개의 위성 사진 분석을 통해 특정 데이터값을 구축하고 구역을 바이오매스(biomass) 지도로 전환하여, 농지 와 농지 간 비교를 가능케 한다.

 

바이오매스란?

바이오매스란 영단어 Bio(생명) + Mass(질량)으로 한 특정 생명체나 공간에 존재하는 생물의 총량(생체량) 을 의미한다. 이러한 바이오매스는 특정 생명체에서 생성되는 에너지를 지칭하는 용어로 사용되기도 하는데, 농경지와 같은 평지에서의 바이오매스량은 주로 위성사진을 분석하여 추정한다. 위성사진을 통해 바이오매스를 측정하는데 사용되는 데이터로는 LAI(Leaf Area Index)가 대표적이다.

 

(바이오매스 매핑에는 밝은 노란색(낮은 LAI)에서 진한 녹색(높은 LAI)까지의 색상스케일이 포함된다.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 LAI = Leaf Area Index

 

바이오매스 지도는 바이오매스 측정의 주요 지표로 잎 면적 지수를 사용한다. 잎 면적 지수란, 식물이 차지하는 땅면적 대비 식물의 표면 잎면적을 상대적 지수로 나타낸 것이다.  이는 주로 식물의 성장률을 나타내는 지표로 사용된다.

 

 잎 면적 지수는 단순히 식물들이 차지하는 면적을 계산하는 것이 아니라, 잎들의 밀도, 광원에 대해 향하는 각도를 고려하여 산출된다.

 

이 자료가 작물 성장을 위한 참조 도구로 이용될 수 있는 이유는, LAI는 식물이 차단할 수 있는 빛의 양과 직접적인 관련이 있기 때문이다. 이를 통해 광합성을 통한 1차 생산량과 증발산량을 예측할 수 있다. LAI와 작물의 생산량을 의미하는 PP(Primary Production) 사이에는 역 지수함수적인 관계가 확립되어 있는데, 이를 유도하는 식은 매우 복잡하므로, 그래프로 그 정도를 보이면 다음과 같다.

 여기서 PPeff는 가장 효율적인 생산량을 의미하는데, 이를 보면 가장 효율적인 PP는 LAI의 크기에 무조건적으로 비례하지는 않는 것을 알 수 있다. 이는 광선포화, 제한적인 주변 자원과 경쟁등등의 이유로 LAI와 PP는 역지수적인 관계를 띄게 되는 것이다.

 

 

 

 

 

 

(이는 최대 생산량과 LAI의 관계를 나타내는 수식이다. c는 작물별 성장 계수로 작물마다 상이)

 

 

데이터 활용 기법

 

이러한 LAI값은 지역의 넓이 대비 낙엽의 양을 측정하여 직접적으로 구하거나, 위성 지도 데이터를 분석해서 간접적으로 구할 수 있는데, 전자의 방법은 상록수의 경우, 자연을 필연적으로 파괴하게 되고, 농경지의 경우에는 직접적으로 분석하는 시간과 비용이 너무 높기에 간접적인 방법이 주로 사용된다.  간접적인 방법은 위성에서 특정 지표의 빛 반사율을 측정하는 것이다. 이러한 데이터를 반사 밴드 데이터라고 하는데, 지표의 태양빛 반사량과 빛이 반사된 각도등을 측정하여 나 있는 방위각과 각도등을 측정할 수 있다.

 

 알파 = 잎의 각도 (0에서 90도 사이)

 베타 = 잎의 방위각 (잎이 어디로 향하고 있는지 즉, 0-360도 사이)

 

 

 

 

 

 

 

 

Xarvio는 이와 같이 LAI값을 위성사진을 통해 추정하여 바이오매스 지도를 구축하고, 전체 농경 시즌에 걸쳐 성장과 성과를 일관되게 추적할 수 있게 해준다. 또한 이러한 지도는  토양의 압축 패턴이나 결과적으로 표면 수분에 영향을 미치는 토양의 특성을 포함하여 전체 분석에 대한 다양한 요소를 가시화한다. 

 

현재 다른 어떠한 기업도 Xarvio 만큼이나 일관성을 갖춘 바이오매스 지도를 제공하는 동시에 농경 시즌 내 전체 분야에서 필드를 비교할 수 있는 옵션을 제공할 수 없다고 밝히고 있다.

 

자료 출처: https://www.xarvio.com/global/en/news/biomass-maps--optimizing-application-planning.html

Biomass Maps: optimizing application planning

https://en.wikipedia.org/wiki/Leaf_area_index

Leaf area index - Wikipedia

https://www.researchgate.net/publication/224933963_Retrieving_Leaf_Area_Index_LAI_Using_Remote_Sensing_Theories_Methods_and_Sensors