“식물공장”은 미래농업의 희망!

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안나 추천 0 조회 23 12.08.16 21:23 댓글 0

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“식물공장”은 미래농업의 희망!

[지태관의 도시농업 이야기] (11) 도시농업 = 전천후 농업

요즈음 도시농업이 확산되는 요인은 삶의 질 향상과 더불어 여가생활, 신선하고 안전한 먹거리 추구하는 욕구 등 다양한 목적 하에 많은 국민들이 참여하고 있으며, 최근 전 세계적으로 인구증가와 도시화 진행, 기상이변 등 악화되는 농업환경과 식량부족이라는 위기 앞에“식물공장”이라고 하는 새로운 도시농업형태가 등장하고 있다.

인류의 농업은 수천년전의 화전농업에서 시작하여 수렵, 어로, 가축의 방목, 야생과일 채취 및 다양한 작물 재배로 발전하여 왔으며, 특히 품종개량을 통한 다수성 품종 육성, 자연환경을 극복하기 위한 시설재배농법까지 많은 발전을 이뤄, 인간의 식량부족 현상을 극복하고 있는 실정이나, 그럼에도 불구하고 지구촌 곳곳에서는 가뭄, 기상이변 등에 의한 농작물 생산량 감소로 기아에 허덕이는 인구가 많은 비율을 차지하고 있는 실정이다.

이러한 인구증가, 도시화, 기상이변 등에 따른 농업환경의 악화를 극복하기 위한 새로운 연구가 선진국을 중심으로 활발하게 진행되고 있는데, 세계 최초의 식물공장은 덴마크의 크리스텐셴 농장으로 기존 태양광만 이용하던 방식에 인공광원을 이용한 보광과 컨베이어벨트를 이용한 자동화 개념을 도입하였으며, 미국에서는 1960년대부터 연구를 시작하였고, 일본에서도 1974년 히타치 제작소 중앙연구소에서 최초의 식물공장에 대한 연구가 시작된 이후 현재 상업화시켜 나가고 있다.

식물공장이란 시설 내에서 광, 온도, 수분, 양분 등을 인위적으로 조절하여 작물에게 최적조건을 제공함으로써 최대의 생산성을 얻는 새로운 농업형태로서 수직형 식물공장, 인공섬 식물공장 등 다양한 형태의 식물공장과 다양한 분야의 최첨단 기술이 융합된 자동화 농업을 말한다(민승규, 2010).

식물공장은 지구 온난화에 대한 적극적 대응책으로, 이산화탄소의 저감 및 고갈되는 수자원을 보호하는 중요한 기능을 포함하며, 외부 환경의 영향을 받지 않고 연중 안정적인 농산물 생산과 공급이 가능하여, 장소의 한계를 극복할 수 있는 중요한 농업으로 발전할 수 있을 것이다.

농촌진흥청에서는 이러한 시대적 흐름에 부응하고자 식물공장과 관련한 연구를 시작하였


▲ 지구온난화, 농식품 수급불안, 안전식품 수요증가, 농촌인구 감소와 고령화 등 미래농업에 대응하기 위한 기술집약형 식물공장을 연구하기 위해 설치된 농촌진흥청의 식물공장연구동(경기도 수원시)

는데, 2011년도에 LED, 신재생 에너지를 활용한 식물공장을 농촌진흥청내에 신축하였고, 남극 세종기지에서 밀폐형 식물생산시설을 가동하여 채소 20종을 생산하고 있으며, 수출용 Pilot Plant(컨테이너형) 해외실증 연구(2011∼2013)를 중동 10개국에서 진행하고 있으며, 식물공장에 적용할 수 있는 새싹채소, 인삼 등 59개 품목에 대한 보급연구를 계속하고 있다.

식물공장은 IT, BT, ET 등 건축기술 및 농업기술 등 다양한 기술이 집약된 기술의 결정체로서, 그 핵심기술은 다섯 가지《PLANT》로 정리할 수 있다.(농촌진흥청, 2010).

첫째, Place(장소)는 도심지역이나 사막, 극지 등 환경에 구애받지 않고 어디에서나 건설이 가능하여 장소의 한계를 극복할 수 있다. 현재 남극 세종기지 내에 콘테이너형 식물공장을 이용하여 보급물자에 의존하던 채소류를 자가생산하여 자급하고 있으며, 일본에서는 도심의 빈 건물, 폐창고, 건물의 지하 등을 활용하여 초기 비용을 줄임으로서 전국에 150여개의 식물공장을 운영하고 있다.

둘째, Light(빛)은 식물생육에 꼭 필요한 조건으로 빛의 세기와 비추는 시간에 따라 식물의 성장, 개화, 결실 등이 진행되는데 식물공장에 쓰이는 광원의 유형은 크게 태양광, 인공광, 혼합광 등 3가지로 구분된다. 태양광형은 기존에 이용되고 있는 방법으로 시설비가 거의 들지 않으나 생육조절이 어려운 것이 단점이고, 인공광형은 최근 증가추세에 있으며 장소에 관계없이 필요한 광량, 일조시간의 확보가 가능하나 비용이 비싼 것이 단점이고, 태양·인공광 혼합형은 주로 유럽지역 시설재배에서 볼 수 있으며 부족한 일조를 인공광으로 보완하는 방법이다.

셋째, Auto(자동화)는 작업의 효율성 및 생산성 증대를 위하여 전체식물 생장과정별 자동화·로봇화 기술개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 식물공장은 식물의 생육환경을 자동으로 제어해주는 시스템을 개발하여 생육기간을 단축시킴으로써 생산성을 3∼6배까지 증대시킬 수 있다.

넷째, Nutrient(양분)은 작물에 영양을 공급하는 방법은 지금까지 토양에 주로 의존하여 왔으나 식물공장에서는 필요한 영양분이 포함된 영양액을 주로 이용하여 품질을 높이고 기능성분을 강화할 수 있어 흙이 필요 없는 농업을 실천할 수 있다.

다섯째, Temperature(온도)는 작물생육에 매우 중요하여 꽃눈생성, 싹트는 시기, 생육기간에 영향을 미치며 지역별로 재배가능 여부를 결정하는 핵심요소이나 식물공장에서는 인위적으로 온도를 조절하여 열대에서 온대까지, 다양한 식물을 재배하고 생육속도와 수확기를 조절할 수 있다.

식물공장을 통한 7가지 기대효과《FACTORY》는 다음과 같다(농촌진흥청, 2010).

1. Fresh(신선농산물) : 주문생산 및 계획생산을 통해 소비자가 원하는 때에 공급이 가능하여 신선한 농산물을 얻을 수 있고, 농약이나 화학비료를 거의 사용하지 않아 소비자의 만족도가 향상되며,
2. Agri-business(농산업의 외연확대) : 유비쿼터스 기술 등 IT산업, 기능성 식·약품의 대량생산 등 BT산업, 관광 및 레저산업 등 융·복합을 통하여 새로운 시장창출이 가능하며,
3. Convenience(편리성) : 힘들거나 위험한 일을 대신하는 자동화 관련기술의 발전으로 농작업의 편리성을 증진할 수 있다.
4. Teach(교육) : 도시 속 식물공장은 도시민들과 소비자, 학생들에게 식물생장의 전 과정을 체험하고 학습할 기회를 제공할 수 있으며,
5. Oasis(삶의 질) : 도심 속 오아시스가 되어 도시민의 정서안정과 삶의 질을 향상시킬 수 있다.
6. Recycle(자원순환) : 식물공장은 물, 배양액, 에너지 자원을 재이용하여 지구환경에 오염을 남기지 않는 미래형 식물생산 시스템으로 구성되며,
7. Year-round(연중생산) : 기후에 영향을 받지 않는 연중 안정적 생산은 식물공장의 가장 큰 장점이라 할 수 있다.


▲ 2011년 부산도시농업박람회에 전시된 수직형 식물공장 모형도. 전 건물이 식물생산을 위한 시설로 이루어져 있다.

1999년 미국 콜롬비아대학의 딕슨 데스포미어 박사가 마천루방식의 완전한 식물공장 모형을 처음으로 제시하여 기후변화와 식량위기를 동시에 해결 가능한 대안으로 제시하는 등 많은 연구가 진행되고 있음에도 불구하고, 현실적으로 식물공장이 빠른 기간 내에 산업화되기에는 많은 어려움이 있을 것으로 생각된다.

현재의 농업은 자연농법을 근간으로 하는 일반 토지재배에 계절적인 환경제약을 극복하기 위한 시설재배도입만으로도 충분한 생산과 소득을 높이는 현실에서 식물공장이라는 최첨단 시설을 설치하기 위한 투자비와 경영비를 감안한다면, 단순히 경제논리만으로 말하기에는 적절하지 않은 듯하다.

식물공장을 지금 당장 실용화시키고 보급하기 보다는 미래에 기상이변이나 기타 다른 요인에 의하여 식량부족 또는 식량고갈이라는 상황이 나타날 경우 국민에 먹거리를 최우선적으로 공급해야하는 것은 무엇보다 중요한 일일 것이다. 따라서 이에 대한 연구를 착실하게 추진하여 기술을 축척해 나간다면 식물공장은 분명 미래농업의 희망으로 각광받을 뿐만 아니라 타국에 앞선 기술에 의한 블루오션으로 거듭날 것으로 기대된다.