제조업, 정보기술, 이제는 분자 생명공학에 의해 엄청난 변화들이 가능해졌다. 하지만 이러한 변화에도 불구하고 여전히 농업은 예전과 크게 변하지 않은 모습으로, 문명의 필수적 기반 역할을 수행하고 있다.
실제로 식품과 의류의 대부분, 주택과 가구 제작의 대부분은 모두 농업을 통해 생샨되는 것들로 제공되고 있다.
그렇다면 이 가장 기초적인 산업이 현재 마주하고 있는 도전 과제로는 무엇이 있을까?
인공지능, 로봇공학, 그 외 기타 정보 기반 기술이 농업을 어떻게 향상시키고 효율적으로 만들 수 있을까?
그리고 이것이 어떤 투자 기회를 제공할까?
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150년 전에도 농업은 여전히 수천 년 동안 지속되었던 것처럼 전 세계적으로 고용 시장을 지배했다.
당시 거의 모든 경제에서 여전히 농업은 부의 기반이었다.
하지만 갑작스럽게 자동화, 생물학, 화학이 결합되어 농업 혁명이 일어났고, 이 혁명으로 세계의 적은 인구가 다수가 생산했던 것보다 훨씬 더 많은 것을 생산할 수 있게 되었다.
농업혁명으로 인해, 20세기 마지막 30년은 녹색 혁명과 세계화가 결합되어 부유한 국가에는 엄청난 풍요의 혜택을, 세계에서 가장 가난한 국가와 사람들에게는 기본적인 영양을 제공하는 것으로 이어졌다.
하지만 최근 추세는 이러한 혁명적 진전이 정체되거나, 오히려 역행할 가능성을 보여주고 있다.
인구통계학에서 지정학적 갈등에 이르기까지 다양한 문제들이 그 원인이다.
다만 다행스럽게도 인공지능과 이른바 정밀농업(Precision Agriculture)의 발전이 이러한 문제를 해결할 채비를 갖춘 것처럼 보인다.
다음 사실을 고려해 보자.
맥킨지앤컴퍼니(McKinsey&Company)가 최근 강조한 바에 같이 오늘날 미국의 작물 생산은 상당한 비용 압력에 직면하고 있다.
특히 2019년부터 2022년까지 다양한 작물에 대한 투입 비용이 80%에서 250%로 상승했다.
이는 코로나 팬데믹, 우크라이나 전쟁과 관련된 공급망 충격으로 인한 것이다.
결과적으로, 2022년의 작물 생산 비용은 사상 최고 수준에 이르렀다.
미 농무부(U.S. Department of Agriculture)에 따르면, 이러한 비용 증가가 심각한 노동력 부족, 높은 이자율과 결합되어, 2023년에는 미국 농업 소득을 18% 감소시킬 것으로 예상된다.
게다가, 미국의 작물 생산량은 지난 5~6년 동안 연속적으로 정체되었다.
이에 미국의 농부들은 비용을 줄이고 수익성을 높이는 새로운 방법을 적극적으로 찾고 있다.
그리고 성장주 투자로 유명한 ARK 인베스트먼트 매니지먼트(ARK Investment Management)가 수행한 새로운 연구는 이러한 농부들에게 힌트를 제공하고 있다.
ARK에 따르면, 인공지능과 이른바 정밀농업의 결합이 전 세계적으로 농업 운영비를 연간 22% 이상 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것으로 나타났다.
현재 정밀농업을 선도하는 주요업체는 존 디어(John Deere)와 CNH 인더스트리얼(CNH Industrial)이다. 이들은 케이스(Case)와 뉴홀랜드(New Holland)라는 브랜드로 상품을 생산하고 있다.
두 업체는 모두 최첨단 기술 분야의 선도 기업을 인수하여 농업 장비 분야에서 폭넓은 경험치를 쌓아올리고 있다.
동일 분야의 또 다른 주요 업체로는 AGCO 코포레이션(AGCO Corporation)과 코마츠(Komatsu)가 있다.
2022년, 디어는 2030년까지 완전 자율로 옥수수와 대두를 생산하는 시스템을 만들겠다는 계획을 발표했다. 이 시스템은 디어의 ‘자율 8R 트랙터’를 통해 시작될 예정이다.
ARK에 따르면, 디어의 정밀농업 도구인 ‘이그잭트샷 플랜터(ExactShot Planter)’와 ‘시앤스프레이 얼티메이트 스프레이어(See and Spray Ultimate Sprayer)’는 농업 생산성을 향상시키고 핵심 농업 비용을 낮추는 데 중요한 역할을 수행할 것이다.
농업처럼 마진이 적은 산업에서 고급 기술은 세 가지 비용 요소에 직접적인 영향을 끼친다.
먼저, 농업에 관련된 종자, 비료, 화학물질의 양을 약 27% 감소시킬 수 있다.
이는 주로 약 12%를 차지하는 제초제 비용을 67~80% 정도 감소시켜줌으로써 가능하다.
또한, 운영비용의 약 3%를 차지하는 ‘발아 비료(starter fertilizer)’를 60% 정도 절감시켜준다.
둘째, 자율주행 기술이 인간의 작업을 대체함에 따라, ARK는 약 8%를 차지하는 노동 비용을 86% 정도 줄여줄 것으로 추정한다.
마지막으로, ARK의 연구는 농장을 관통하는 효율적인 움직임과 함께 장비에 대한 예측 유지 보수 역량으로 인해 연료와 윤활유, 전기 및 수리비를 20% 정도 절감할 수 있다고 밝혔다.
결론적으로, 인공지능과 정밀농업 기술의 결합은 미국의 옥수수, 대두, 밀 농업의 운영비를 1에이커당 각각 26%, 31%, 31% 줄여줄 수 있다.
이러한 추세를 감안하여 우리는 향후 농업에 대해 다음과 같은 예측을 내려 본다.
첫째, 농업 분야에서 노동력 부족은 OECD 국가 전반에 걸쳐 점점 더 큰 위협으로 작용할 것이다.
이민 제한, 인구 고령화, 재산업화로 인해 농업 노동에 관심 있는 사람들의 수는 점점 더 줄어들 것이다.
이에 앞으로 20년 동안, 농업 산업은 이러한 위기에 대처하기 위해 고급 농업 기술들을 적극적으로 도입할 것이다.
둘째, 2030년대에 정밀농업이 밀, 대두, 옥수수와 같은 대량 생산 작물을 변혁할 것이다.
ARK가 이러한 작물에 초점을 맞춘 이유는 이들이 가장 큰 생산량을 보이는 작물이고, 비용 효과적인 배치에 있어 기술 혜택을 가장 가까이에서 이미 받고 있기 때문이다.
셋째, 자율 농업 솔루션은 마진을 단순히 개선시키는 것뿐만 아니라, 야간 시간대 작업과 더불어 농업에 중요한 시기의 노동력 부족을 해결함으로써 작물 수확량을 극대화할 것이다.
수확량을 극대화하기 위해 급히 농경 작업을 수행해야 하는 시기가 있다. 하지만 노동력 부족으로 인해 이 시기를 최적화하는 일이 어려운 형편이다.
하지만 인간의 노동에 의존하는 기계와 달리, 자율 농업 솔루션은 24시간 내내 지속적인 작업이 가능하다. 이에 자율 농업 솔루션을 통해 작물 수확량을 크게 향상시킬 수 있다.
2022년, 미국의 옥수수 평균 수확량은 1에이커당 약 180 부셸, 즉 1,440 갤런이었다.
그러나 미국옥수수재배협회(National Corn Growers Association, NCGA)의 연례 대회에서 수상한 재배자들의 10년 평균은 1에이커당 대략 510 부셸로, 평균 대비 2.8배가 더 높았다.
이에 ARK는 자율 농업 솔루션과 유전자 변형 종자, 비료 및 제초제의 정확한 적용이 서로 통합되면, 작물 수확량이 현재의 거의 3배로 증가하여 옥수수 대회의 수상자들과 거의 동일한 수준에 도달할 것으로 추정한다.
넷째, 이러한 농업 기술이 미국과 유럽의 농부들에게 비용 효율적 솔루션이 되면, 전 세계적으로 전 농장의 75~80%가 해당 솔루션을 도입할 것이다.
장비 비용이 하락하고, 장비와 솔루션 공급업체들이 선불 자본 비용을 줄이는 비즈니스 모델을 도입함에 따라, 실제로 도입은 가속화될 것으로 보인다.
ARK에 따르면, 농장의 75%가 자율 및 정밀 농업 기술을 도입하면, 전 세계적인 농업 운영비는 22% 감소하고, 이 기술에 대한 전 세계 시장은 연간 670억 달러를 형성할 수 있다.
이는 해당 솔루션에 대한 포괄적 기술 패키지를 제공하는 존 디어, CNH 인더스트리얼, 코마츠, AGCO와 같은 기업들에게 거대한 비즈니스 기회를 제공할 것이다.
다섯째, 2035년까지 로봇 공학과 인공지능은 선진국들의 과수 및 채소 농장도 변혁시킬 것이다.
카메라, 렌즈, 조명, 프레임 그래버, 소프트웨어 등을 사용하여 일련의 검수 및 판별 작업을 빠르고 정밀하게 수행할 수 있도록 자동화된 검사 환경을 제공하는 시스템을 머신 비전이라고 한다.
이러한 머신 비전과 기계적 조작이 개선되면서, 미세한 작물을 심고, 기르고, 수확하는 프로토타입 기계들이 최근 몇 년 동안 큰 발전을 이루었다.
물론 아직까지는 이러한 시스템이 신뢰성과 비용에 있어 만족스럽지는 않다.
하지만 극심한 노동력 부족에 의해 촉발되어, 보조금 지급 등으로 미국 내에서 이 시스템에 대한 대규모 도입이 유발되어 가속화될 수 있을 것으로 보인다.
Resource List
1. McKinsey Quarterly. February 7, 2023. David Fiocco, Vasanth Ganesan, Maria Garcia de la Serrana Lozano, and Hussain Sharifi. Agtech: Breaking down the farmer adoption dilemma.
2. SeekingAlpha.com. August 10, 2023. Daniel McGuire, ARK Investment Mgmt. Will The Conver- gence Between Artificial Intelligence And Precision Agriculture Lower Farming Costs?
Despite enormous changes enabled by manufacturing, information technology and now bio-molecular engineering, agriculture still serves as a necessary foundation for civilization.
It provides almost all of our food and clothing along with much of our shelter and furnishings.
What challenges are now facing this most fundamental of industries?
How can AI, robotics and other information-based technologies enhance and streamline agriculture?
And what sort of in- vestment opportunities will this provide? We’ll show you.
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One hundred and fifty years ago, agriculture still dominated employment as it had for thousands of years.
And it remained the foundation of wealth in nearly every economy.
Then suddenly, a wave of automation combined with biology and chemistry to create a farming revolution which enabled a tiny fraction of the population to deliver vastly more than the majority had formerly produced.
This was carried to even greater heights in the last 30 years of the 20th century as the green revolution and globalization combined to deliver every conceivable treat to the world’s wealthy, while providing basic nourishment to even the world’s poorest.
Unfortunately, recent trends threaten to halt or even reverse this progress.
These range from demography to geopolitical conflict to dysfunctional policy decisions.
Fortunately, advances in AI and so-called precision agriculture seem poised to address these problems.
Consider the facts.
As recently highlighted by McKinsey & Company, crop production in the U.S. is facing significant cost pressures.
Specifically input costs rose 80-to-250% for various crops from 2019 to 2022.
This was due to supply chain shocks associated with the coronavirus pandemic as well as the Ukraine War.
As a result, crop production costs hit record levels in 2022.
According to U.S. Department of Agriculture, these cost increases coupled with acute labor shortages and high interest rates, are forecasted to reduce farm income in the U.S. by 18% in 2023.
Furthermore, because U.S. crop yields have plateaued during the past five to six years, as shown in the printable Trends issue, farmers have been actively seeking new ways to lower costs and improve profitability.
According to new research by ARK Investment Management, the combination of Artificial Intelligence and so-called Precision Agriculture has the potential to reduce annual agricultural operating costs by more than 22% globally.
Right now, the two biggest players in Precision Agriculture are John Deere and CNH Industrial, which produces the Case and New Holland brands.
And both have added to their vast experience in farm equipment via acquisitions of leaders in state-of-the art technologies.
Other major players in this space include AGCO Corporation and Komatsu.
In 2022, Deere announced plans to launch a fully autonomous corn and soybean production system by 2030 beginning with its Autonomous 8R Tractor.
According to ARK, Deere’s precision agriculture tools including the ExactShot Planter and the See and Spray Ultimate Sprayer will play important roles in boosting farm productivity and lowering key agricultural costs.
In an industry with narrow margins, the direct impact of advanced technology on three cost drivers could be huge.
First, the quantity of seed, fertilizer, and chemicals involved in farming could drop by about 27%.
This is driven largely by a reduction of 67-to-80% in herbicide costs, which accounts for about 12% of operating costs.
In addition, there is a 60% reduction in “starter fertilizer,” which accounts for roughly 3% of operating costs.
Second, as autonomous technology takes over infield work from humans, ARK estimates that labor costs, which accounts for about 8% of farm operating costs could drop by 85%.
Finally, ARK’s research suggests that predictive maintenance on equipment coupled with more efficient passes through the fields could reduce fuel, lubricant, electricity, and repairs by 20%.
As shown in the printable Trends issue a combination of AI and Precision Agriculture technology could reduce the operating costs of farming corn, soybeans, and wheat in the U.S. by 26%, 31%, and 31%, respectively, on a per-acre basis.
Given this trend, we offer the following forecasts for your consideration.
First, the farm labor shortage will pose an increasing threat to agriculture, across the OECD countries.
Immigration restrictions, an aging population and reindustrialization will reduce the number of people interested in farm labor.
The business of farming will adapt to this crisis by adopting advanced technology over the next two decades.
Second, by the early 2030s, precision agriculture will transform high volume commodity farming of crops like wheat, soybeans and corn.
ARK focused on these targets because they represent the biggest volumes and are already poised to benefit from the technologies that are close to cost-effective deployment.
Third, in addition to simply improving margins, autonomous farming solutions will maximize crop yields by addressing human labor deficits during nocturnal hours and critical agronomic periods.
At such times, farmers urgently need to make field passes in order to maximize yields, but this often proves difficult because of labor scarcity.
Unlike today’s labor-dependent machinery, autonomous technologies can work 24/7, significantly increasing the potential for improved crop yield.
In 2022, the average corn yield in the U.S. was roughly 180 bushels per acre.
However, at roughly 510 bushels per acre, the 10-year average for winners of the annual National Corn Growers Association (or NCGA) Competition was 2.8 times higher.
According to ARK, integrating autonomous farming solutions with gene-edited seeds and precise application of fertilizer & herbicide could nearly triple crop yields and push the average toward the yields of the competition winners.
Fourth, once these technologies become cost-effective for American and European farmers, 75-to-80% of farms will adopt these solutions, globally.
As equipment costs come down and vendors embrace business models which reduce up-front capital costs, adoption will accelerate.
According to ARK, if 75% of farms were to adopt autonomous and precision agricultural technology, worldwide farm operating costs could drop by 22%, potentially creating a global annual market of $67 billion for this technology.
This represents a huge opportunity for vendors like John Deere, CNH Industrial, Komatsu and AGCO which have developed a comprehensive “tech stack.”
And, Fifth, by 2035, robotics and AI will also transform the industrialized world’s orchards and vegetable farms.
Prototype machines which plant, nurture and harvest delicate crops have made big progress in recent years as machine vision and mechanical manipulators have improved.
However, it will take another decade, or so, for these systems to achieve levels of reliability and cost, which will trigger mass adoption of these system even in the United States.
However, this process could be accelerated by subsidies or by extreme shortages of migrant labor.
Resource List
1. McKinsey Quarterly. February 7, 2023. David Fiocco, Vasanth Ganesan, Maria Garcia de la Serrana Lozano, and Hussain Sharifi. Agtech: Breaking down the farmer adoption dilemma.
2. SeekingAlpha.com. August 10, 2023. Daniel McGuire, ARK Investment Mgmt. Will The Conver- gence Between Artificial Intelligence And Precision Agriculture Lower Farming Costs?
