IoT 스마트 관수 시스템
'시그널트리', (주)성하

2018년 설립된 ㈜성하는 IoT 기술융합 조경디자인을 기반으로 사용자 활동을 분석하고 조경시설물의 기획부터 설계·제작·설치·사후관리까지 원스톱 서비스를 제공하는 IoT 기술융합 조경 및 환경 전문기업입니다. 조경 분야에서 25년간 오랜 경험을 쌓은 조정윤 대표는 조경 분야 혁신을 위해 IoT를 접목한 융합기술을 도입하고자 성하를 설립하게 되었습니다.

전세계적으로 기후 위기 및 탄소 저감 문제 해결을 위한 방안으로서 도시공원과 가로조경, 옥상정원 등이 도시 녹지의 탄소 저감 효과가 크다는 다수의 연구 결과에 따라 도시 녹지에 대한 관심이 증가하고 있으며, 탄소중립을 위한 탄소흡수원 기능 유지 측면에서도 조경 유지 관리의 필요성이 커지고 있습니다. 특히 최근 몇 년간 지속된 팬데믹을 계기로 반려식물을 기르고 정원을 가꾸는 인구가 계속 증가하면서 조경 관련 시장도 확대되고 있습니다. 반려식물 시장의 확장성이 커짐에 따라 최근 지자체들이 앞다퉈 지원 정책과 법적 근거를 만들고 경쟁 대열에 뛰어들면서 관련 시장 규모도 크게 확대되고 있습니다.

(세계 조경·정원시장 규모: 354조원 / 국내 조경 유지관리 시장 규모: 1조 7,000억원)

하지만 조경의 필요성 못지 않게 중요한 것이 환경 변화에 능동적으로 대처하기 위한 효율적이고 지속 가능한 조경 식수 생태 유지 방법입니다. 폭염, 가뭄 등 기후 영향이 증가함에도 설계 및 시공 이후에 천편일률적인 관리 방법을 적용하면서 공간 및 시설 본래의 특징이 발휘되지 못하거나 조경 시공 후 효율적 관리가 이루어지지 않아 수목 고사율이 높아져 결국 경제적 손실이 커지고 있습니다. 또한 인공지능 신기술 도입이 활발하게 이루어지는 건설 부문에 비해 조경 유지 관리 분야는 아직까지 인력 중심의 비효율적인 사후 관리 차원의 모니터링 방식입니다. 

일반적으로 조경공간 준공 후 2~3년의 하자책임 의무가 주어지고, 민사소송은 10년까지 가능하기 때문에 하자관리는 조경시공회사의 존폐를 결정하는 중요한 영역입니다. 물론 공사과정에 문제가 없었다면 ‘하자’ 책임을 질 필요가 없지만, 수목 고사 요인에는 다양한 변수가 작용하므로 그 책임이 시공사와 사용자 중 누구에게 있는지 판단하기 어렵습니다. 조경관리에 있어서 특히 기본이면서 가장 중요한 ‘관수’에서 많은 문제와 갈등이 발생한다고 볼 수 있습니다. 이에 시공사에서도 하자관리 기간 물주기에 많은 신경을 기울이고, 시공 당시 타이머에 의한 자동관수 시스템 또는 무동력을 활용한 저면관수를 적용하고 있습니다. 

시공회사들은 하자 관리 기간 관수를 위해 좁은 공간에서는 물조리개·물주머니를 활용하고, 넓은 공간에서는 호스와 물차 등을 활용해 식물에 물을 공급합니다. 하지만 이러한 관수 관리가 불편하고 비효율적이란 지적이 꾸준히 제기되어 왔고 이러한 불편함을 개선하기 위해 타이머에 의한 자동관수 시스템이 도입됐으나 이 또한 비효율적이란 지적이 있습니다. 나무가 필요한 것보다 많은 물을 공급해 수자원을 낭비하고, 물의 과다 공급으로 오히려 수목 고사 요인이 될 수 있습니다. 또한 저면관수는 전력 및 수자원을 절약하기 위해 하부의 수분을 끌어 올리지만, 무강우 시 수분이 부족해 별도의 관수가 필요하며, 자동관수 설비 도입 시 추가비용이 발생하는 단점이 있습니다. 이처럼 조경 산업은 다른 산업에 비해 고차원적인 현장 시스템 개발과 IT, IoT 활용이 미비한 상황입니다. 

성하는 IT 기술의 발달과 스마트 시티 증가에 따라 데이터와 인공지능, IoT 등의 기술을 활용한 조경 및 수목 관리의 필요성이 커지고 있다는 것에 주목하였습니다. 또한 기후 변화와 팬데믹 시대에 조경의 역할을 통해 현 시대의 문제를 해결하고 향후 미래 시대에 확장된 조경의 방향성에 대해 고민하게 되었습니다. 이는 기존의 조경 구축 사업에서 나아가 IoT 기술융합 조경 및 환경 전문기업(Total Landscape Solution)으로 브랜드 정체성을 확립하게 된 배경이기도 합니다.

성하의 사업 분야는 크게 ❶ 시그널트리(IoT 스마트 관수 시스템), ❷ 나무박사(보호수 관리 및 모니터링, 반려식물 관리 및 모니터링)로 구분됩니다. 시그널트리와 나무박사는 인공지능으로 관리되는 ‘테라피아 플랫폼’으로서의 기능을 수행합니다.

 ❶ 시그널트리(IoT 스마트 관수 시스템) 

성하는 토양의 정보를 실시간으로 제공해 수목의 상태를 예측·파악할 수 있는 ‘IoT 스마트 관수 시스템’을 국내 최초로 개발하였습니다. 시그널트리(SIGNAL TREE)는 IoT 스마트 관수 시스템의 브랜드로, 옥상녹화의 주요 실패사례로 관수와 병충해 관리가 원활하지 않다는 점에 착안해 토양 정보를 IoT 토양센서로 수집하고, 기상정보를 연계함으로써 인공지능에 의해 관수 조건을 판단하는 플랫폼 개념의 시스템입니다. 이 시스템은 무선통신을 기반으로 토양 온도·수분함량·산도·전도도·질소·인·칼륨을 측정할 수 있는 ‘하이브리드 토양 계측기(센서)’ 가 설치되어 있고 이는 토양의 수분, 온도, 대기 온·습도, 기상정보를 연계하여 인공지능이 자율적으로 관수량, 관수시점을 제어하도록 함으로써 효율적인 관수가 가능하도록 합니다. 즉 기상과 토양 상태에 따라 나무가 필요로 할 때 자동으로 물을 주는 자동 시스템으로 수목의 고사율 저감과 효율적이고 지속적인 생육관리를 할 수 있습니다. 병충해는 딥러닝을 이용하여 식물정보 추출과 바운딩박스 경계영역을 생성해 클래스별로 시각화된 정보를 제공하며 이를 통해 식물의 상태를 실시간 신속하게 파악할 수 있어 식물의 생육환경 변화에 따른 선제적인 대처와 관리가 가능합니다. 자동화된 유량 사용량과 각 토양 상태 정보는 데이터화된 리포팅으로 관리하고 이를 기반으로 빅데이터화합니다.

이용 방법은 간단합니다. 우선 관리자를 등록한 뒤 수목 진단 계측기를 설치, 수목 정보를 등록하고 계측기가 토양 정보를 토양 관리 시스템(클라우드)에 전송 및 저장하면 이 데이터를 기반해 수목 진단 결과가 분석됩니다. 이를 통해 수목의 상태를 실시간으로 파악할 수 있습니다. 만약 진단 과정에서 이상징후가 발견되는 경우 수목관리자에게 알림 메시지를 전송해 자동관수 등 필요한 조치가 신속하게 이뤄지도록 돕고 이를 통해 관리자는 효율적으로 최적의 수목상태를 유지할 수 있습니다. 기존 수목관리는 수목상태를 일일이 체크해야 하는 번거로움 때문에 시간과 비용 부담이 큰 반면 토양의 문제점 등을 사전에 파악할 수 없었습니다.  특히 특히 토양계측기(센서)의 경우, 대다수의 국내 기업이 '센싱기술'(센서 개발 기술)이 뛰어난 독일과 일본에서 수입하고 있으나 성하에서 수목진단계측기에 쓰이는 센서를 자체 개발하여 특허 등록까지 완료한 상태입니다.

성하의 ‘IoT 스마트 관수 시스템’은 공원 가로수와 골프장 잔디는 물론 옥상정원과 지자체에서 보호·관리하는 '노수(오래된 나무')에 이르기까지 폭넓게 적용될 수 있습니다. 특히 정부가 그린뉴딜 정책의 일환으로 스마트시티 조성에 매진하는 만큼 첨단화·자동화한 수목관리에 대한 니즈는 더욱 커질 전망으로 스마트 관수 시스템의 시장 가능성이 큽니다. 

현재 시스템 개발이 완료되어 시스템 공급을 위한 마케팅이 진행 중입니다. 성남도시개발공사를 통해 탄천종합운동장, 성남종합스포츠센터 옥상 정원에 토양 계측기 8기 및 자율관수 시스템 2기가 구축되어 운영 중이며 서울어린이대공원에 토양계측기 34개, 자율 관수시스템 3기가 운영 중입니다. 또한 ○○공사, ○○건설 등과 조경 발주 현장에서 구축 진행을 협의 중에 있습니다.

 ❷ 나무박사(보호수 관리 모니터링, 반려식물 관리 모니터링) 

‘나무박사’는 고객의 나무, 식물을 원격&비대면으로 진단하고 처방하는 플랫폼으로서 카메라로 식물 잎사귀, 수관을 촬영하면 병충해나 나무 상태를 분석하는 AI 나무분석 솔루션입니다. 나무박사 솔루션은 보호수 및 천연기념물 관리, 모니터링을 수행합니다. 보호수(Nurse-tree) 멀티 모달 데이터(수목정보, 대기환경 정보, 수목 수관및 잎사귀 컬러영상, 토양계측 데이터)를 CCTV로 실시간 모니터링하여 국내 13,900본 수백년 된 보호수를 다중모드(Multi-mode)로 데이터를 검출하고, 멀티 모달 데이터가 기반된 보호수 생육 관리와 보존이 가능하게 합니다. 특히 보호수 수목의 생육 건강상태 분류 및 병충해 예측 알고리즘이 적용되어 자체 알고리즘으로 위험상황을 인지→자자체 관리자에게 통보→ 나무의사에게 긴급상황을 빠르게 전파하며, 보호수 이벤트 발생(해중, 질병)시 국가 공인 지정 ‘나무의사’와 담당 공무원에게 알려줍니다.

또한 개인들은 나무박사 앱을 통해 반려식물의 관리 및 모니터링, 진료를 받을 수 있습니다.  나무박사 앱으로 나무 약제 처방 및 진단을 원하는 사용자를 전국의 나무의사와 매칭해주고 전자진료, 전자진단, 소견서 생성, WebRTC 기반 화상진료를 원스톱으로 처리합니다.

현재 나무 잎사귀를 촬영하면 나무의 병충해와 컨디션을 분석하여 식물의 상태를 사용자에게 제공하는 소프트웨어와 나무박사 모바일 앱을 개발 완료한 상태이며, 나무박사 APP과 연동하여 누구나 식물의 상태를 AI로 인식하는 기능을 적용할 예정입니다. 

성하의 'AI 스마트 자율 관수 시스템'으로 하나의 통신 단말기만 있으면 수만평의 조경을 따뜻한 실내에서 손쉽게 관리할 수 있는 시대가 열리게 되었습니다. 조경,수목 분야는 이제 4차 산업에 막 진입한 산업으로 앞으로 무궁무진한 성장을 할 것으로 기대되고 있습니다. 특히 IoT센서를 활용한 공원 관리 시스템과 3D스캐너를 활용한 기술은 기존 산업에 비하면 낮은 차원의 기술로 진입이 가능하지만 수목과 토양의 정확한 이론이 배경이 되지 않으면, 실패 할 확률이 매우 높은 산업이기도 합니다. 그동안 연구로만 있던 이론을 실용으로 끌어내고 건설 분야 환경, 조경의 전문 영역을 인정받을 수 있었던 것은 25년 이상의 경력을 지닌 조경기술자와 전자, IT 전문 기술자의 협업이 있었기에 가능하였습니다. 특히 다양한 연구진과 현업 엔지니어를 보유하고 있어 수목의 학문적 이론과 소프트웨어의 파워 결합이 가능하였기에 나온 성과입니다. 

성하는 국내 최고의 스마트 수목·조경 관리 기업으로서 수목의 고사율 저감과 효율적·지속적인 생육관리를 할 수 있는 IoT 스마트 관수 시스템과 스마트 공법을 적용한 수목생산을 통해 조경·환경·임업·농업 문야에 기여할 것이며, IoT 기술 융합 설계·시공·관리까지 토털 조경 및 환경 솔루션을 제공하여 스마트그린시티 조성에 기여할 것입니다. 

비전 및 목표

비전

미션

조직 구성

조직도

인적 구성

※ 파트너사

사업 영역

사업적 배경

도시 녹지의 필요성 증대로 글로벌 조경시장 지속적 확대

① 기후 위기 및 탄소 저감 문제 해결 방안에 대한 글로벌 대응 증대

• 도시공원, 가로조경, 옥상 정원 등 도시 녹지의 탄소 조감 효과가 매우 크다는 다수의 연구결과에 따라 도시 녹지에 대한 관심이 증가
• 미세먼지, 폭염 등 생활환경에 영향을 미치는 환경문제 대응과 탄소중립을 위한 탄소흡수원 기능 유지 측면에서도 조경 유지 관리의 필요성이 증대
  

※ <참고> 국내 조경 유지보수 비용

② 코로나 19로 인한 실내 생활 증가로 반려식물, 플랜테리어에 대한 관심 증가

• 팬데믹을 계기로 전 세계적으로 식물을 기르고 정원을 가꾸는 인구가 꾸준히 증가하고 있음
• 식물을 통해 심리적 안정감을 느낄 수 있고 위안받는 반려식물에 대한 대중적 관심과 수요가 확대되고 있음
  - '식집사'(식물과 집사의 합성어로 반려식물을 기르는 사람), '풀멍'(식물 멍때리기), '플랜테리어'(식물을 활용한 인테리어) 등 반려식물 관련 신조어들이 생겨나고
  - 반려식물 전용 호텔, 병원이 등장하는 등 반려식물이 일상에서 빠르게 확산되고 있음

  
  

  

  <반려식물에 대한 심리적 이해도 및 향후 수요 전망>

  
  

• 반려식물 시장의 확장성이 커지면서 지자체들이 앞다퉈 지원 정책과 법적 근거를 만들면서 경쟁 대열에 뛰어들고 있음

  
  

  

  <성장하는 글로벌 가드닝(식물 가꾸기 시장)>

  
  

③ 코로나 19 이후 실외 활동 증가로 공원, 광장, 도로, 상업시설 등 다양한 장소에서 조경디자인의 중요성이 커지고 있음

환경 변화에 능동적으로 대처하기 위한 효율적이고 지속 가능한 조경 관리의 필요성 모색

① 폭염, 가뭄 등 기후 환경 변화에 대응할 수 있는 조경관리 시스템이 필요

• 폭염, 가뭄 등 기후영향이 증가함에도 설계 및 시공 이후에 천편일률적인 관리를 적용함에 따라 공간 및 시설 본래의 특징이 발휘되지 못하는 문제 발생

② IT 기술의 발전과 스마트 시티 증가에 따라 데이터와 인공지능, IoT 등의 기술을 활용한 조경 관리가 필요함

• 조경 시공 후 유지 관리의 불균형으로 인해 수목 고사율이 높아져 경제적 효율성 저하 문제 발생
  - 조경 시공 후 수목 고사율(유지관리, 교체 필요): 20%
• 건설 분야는 인공지능 신기술을 도입이 활발한데 반해, 조경 유지 관리 분야는 아직까지 인력 중심으로 모니터링이 이루어지고 있고 사후 관리 방식임
• 인력 중심의 모니터링, 사후 관리 방식의 문제점 개선 필요
• 상시적인 모니터링을 통해 분석, 사전 알림을 통한 선제 조치 필요

  
  

③ 보호수, 천연기념물 실시간 생태 모니터링 부재

• 보호수 및 천연기념물의 생태계 변화를 실시간으로 분석하고 관리해야 함
• 미래에 디지털 유산 인계

사업 내용

"TerraPhia Platform"

1. 자율관수 시스템:「시그널트리」

기능 및 구조

① 기능

② 구조

※ 자율관수 시스템 작동 플로우

구성

① 하이브리드 무선통신 토양 계측기

• 토양에 적합한 온도, 수분함량, 전도도, 산도, 토양의 3대 영양소인 질소, 인, 칼륨을 측정할 수 있는 무선 토양 계측기(LED 조명 적용)
  
  

  <하이브리드 토양 계측기 실제 제품>

② 자율 관리형(Free-Management) 녹지 구현을 위한 모바일 기반의 관리 플랫폼

• 사용자의 편의성 증진을 위한 모바일 및 웹사이트 계측기 및 관수 제어와 모니터링 기능
• 토양 상태 데이터, 유량 사용량, 관수 제어(자동/수동), 계측기 측정 제어, 데이터 리포팅 등 현장 관리에 필요한 전 기능 적용
  
  

  <웹 모바일 기반 현장 관리 모니터링 실제 화면>

적용 가능

관수 시스템 설치 효과

① 관수시스템 설치 시 연간 비용 (예시)

 • 1,000㎡ (약 330평) 기준 

(단위: 천 원)

② 관수 시스템 설치 기관(기업) 손익분기점 (예시)

 • 관수시스템 설치 시 3년 내 손익분기점 도달

경쟁력

① 자율 관수 시스템(시그널트리)

② 토양 센서(하이브리드형 무선 통신 계측기)

현재 진행 상황

2. 나무 분석 솔루션 - 「나무박사」

기능

① 보호수 관리 및 모니터링 (B2G, B2B)

• 보호수(Nurse-tree) 멀티 모달 데이터(수목정보, 대기환경 정보, 수목 수관및 잎사귀 컬러영상, 토양계측 데이터)를 CCTV로 실시간 모니터링
• 국내 13,900본 수백년 된 보호수를 다중모드(Multi-mode)로 데이터 검출
• 멀티 모달 데이터가 기반된 보호수 생육 관리와 보존 기능 수행
• 보호수 수목의 생육 건강상태 분류 및 병충해 예측 알고리즘 적용
  - 자체 알고리즘으로 위험상황을 인지 → 자자체 관리자에게 통보 → 나무의사에게 긴급상황을 빠르게 전파
• 보호수 이벤트 발생(해중, 질병)시 국가 공인 지정 ‘나무의사’와 담당 공무원에게 알림

② 반려식물 관리 및 모니터링(B2C)

• 비대면 화상으로 나무의사와 사용자간 식물 진단과 처방
  - 전국의 나무의사와 나무 약제 처방 및 진단을 원하는 사용자를 매칭하고 추천
• 전자진료, 전자진단, 소견서 생성, WebRTC 기반 화상진료 상담 솔루션 적용
• 자동화된 수종 관리와 질병, 진단, 처방 원스톱 행정 서비스 제공
• 유지관리 시공 연계 서비스

시스템 구조

진행 상황

① Demo SW 개발 완료 및 고도화 진행 중

• 나무 잎사귀를 촬영하면 나무의 병충해와 건강 컨디션을 분석하여 식물의 상태를 사용자에게 제공하는 소프트웨어 개발 완료
• 나무박사 앱과 연동하여 누구나 식물의 상태를 AI로 인식하는 기능 적용 예정

② 나무박사 모바일 앱 개발 완료

수익 모델

사업 성과

현장 설치 사례

① 서울어린이대공원 현장

▸ 설치 장소 : 커피앤티 정원, 꿈잔디 마당, 꿈나래 정원

▸ 설치 시기 : 2023년 7월

▸ 설치 내용

▸ 적용 결과

[계측기 내역]

[대시보드 - 요약 데이터]

[대시보드- 상세데이터]

▸ 효과

➁ 성남도시개발공사 현장

▸ 설치 장소 : 탄천 종합운동장, 성남종합스포츠센터 옥상정원

▸ 설치 시기 : 2023년 9월

▸ 설치 내용

▸ 적용 결과

[계측기 내역]

[계측기 차트]

[대시보드- 요약데이터]

[상세 데이터_온도]

▸ 효과

※ <참고> 계약서

❶ 성남도시개발공사 협약 체결

❷ OO공사 협약 체결

사업 성장 플랜

단계별 시장 진출 전략

매출 성장 계획

투자 유치 3개년 계획

매출

3개년도 추정 매출

(단위 : 원)

※ 신규사업에 집중하기 위하여, 2024년도부터 기존사업은 진행하지 않을 예정입니다

2023년도 매출 현황(예정 포함)

(단위 : 원)

※ 2023년도 매출 중 고페르엔지니어링 외 기타 항목에 신규사업(시그널트리) 1천5백만원이 포함되어 있습니다.

추정 손익계산서

(단위 : 원)

※ 신규사업에 집중하기 위하여, 2024년도부터 기존사업은 진행하지 않을 예정입니다.
※ 법인세의 경우, 당사 기업부설연구소에 의해 매출액 기준으로 일정 수준까지 감면효과가 있습니다.

[기업가치 산정 근거]

㈜성하의 향후 4개년도(2023~2026) 평균 추정 매출은 2,611백만원입니다. PER=10배를 기준으로 기업가치를 계산한 후, 비상장기업 및 초기 기업에 대한 할인율 66.5%를 적용하여 산정한 기업가치는 2,000,000,000원(1주당 전환가액은 125,000원)입니다.

APPENDIX

오피스 전경

(2023.11.15 펀딩포유측 현장 방문)

특허증

언론속의 「성하」