LED 조명을 사용한 식물 재배

[마음사랑]

아이템 개요

1. 업체 정보 및 운영 현황

- 아이템명 : LED 조명을 사용한 식물 재배

- 업종분류 : 웰빙 건강

- 발굴국가 : 네덜란드

<운영현황>

LED 식물 재배 공장은 네덜란드 plantlab회사가 4명의 엔지니어, 존 반 Gemert, 레온 반 Duijn, 마르셀 Kers, 그리고 Gertjan Meeuws은 식물에 필요한 모든 영양분을 공급하는 붉은색, 파란색의 LED 조명을 사용하여 실내에서 약 10%의 물만으로 영양가 높은 식물 재배가 가능하도록 만들었다. 현재는 LED의 제품 가격이 높지만 향후 가격이 낮아지면 일반 온실에서의 식물 재배법에 비해 약12-18% 까지 식물 생산량을 높이는 과학적인 방법이다. LED 조명은 필립스 제품을 사용한다. 연구개발 센터는 펜실베니아에 있으며 50m² 규모이다. 식물 재배 생산 유닛은 1,000m²의 규모 이다. 식물 재배 생산 유닛은 생산되는 작물의 조건에 따라 작물의 잠재력.적외선 빛의 색깔, 빛의 강도, 밝은 색상 비율, 하루 길이, 빛 온도, 루트 온도, 식물의 온도, 관개, 영양, 공기 속도, 공기 조성, 습도 등이 달라지도록 설계되어 있으며 PlantLab의 노하우이다.

( PlantLab의 연구 패키지 )

■ 턴키 연구 사업

■ 디자인 및 테스트 연구

■ 프로젝트 관리

■ 기술 교육 지원

■ 24 시간 풀 서비스

■ PlantLab 소프트웨어 라이선스는 서비스 계약 및 업데이트

2. 아이템 컨셉 및 특징

LED란? LED는 기본적으로 P형과 N형이 접합된 반도체 양쪽에 전극 단자를 만들고 단자간 전압을 가하면 전류가 흘러 P-N접합 부근에 빛을 방출 하는 소자를 말한다. LED의 역사로는 1962년 GE의 닉 홀로냑 주니어가 최초로 붉은 가시광선 빛이 나오는 RED ,LED 개발, 1968년 녹색 LED 개발 1993년 나카무라 슈지라는 일본인이 고효율 청색 LED를 최초로 사용화 개발하여 무농약, 친환경 제품의 농산물 재배 가능하게 하였다.

식물이나 농작물은 온실에서의 재배 방법이 일반적이다. 그러나 네덜란드plantlab회사는 기존의 식물 재배법과 달리 건물 내부의 공간에서 LED 조명을 사용하여 실내 자동 농법으로 맛있고 영양가 높은 후추, 토마토, 딸기, 콩, 옥수수, 고추, 호박을 재배하는 실내 재배 장치를 개발하여 판매하는 LED 식물 재배 공장 사업이다. 식물의 성장에 필요한 빛, 수분, 온도, 등의 양양소를 식물 재배 장치를 통해 관리하면 재배 환경의 효율성을 높이고 동시에 생산성을 높이는 효과로 과학을 접목한 이색 재배법으로 맛과 영양을 포함하는 재배 방식의 획기적인 변화를 가능하게 한 점이 특징이다. LED의 특징으로는 소비전력이 매우적다(전구 1/8, 형광등 1/2),수명이 길다(50-100배), 반영구적이기 때문에 쓰레기 발생하지 않는다. 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않기 때문에 친환경적이다. 그리고 오랜 시간이나 기후변화에도 저항성이 강한 특성 때문에 변색, 표면상태, 강도 등 물리적 성질에 내후성이 높아 항공기의 방풍, 옥외간판, 교통표시판, 자동차 램프커버 등에 사용되고 있다. 이러한 LED의 기능을 농업에 적용시켜 에너지 절감, 품질 개선, 방충해 효과, 생산량 증대 등 저탄소 녹색시대의 세계적인 추세에 적합한 미래지향 신사업이라 육성 중이다. 기존의 농작물 재배는 비닐하우스나 일반 토지 개념에서 일반 건물 내부에서도 철저한 관리 프로세스에 의해 친환경적이고 건강한 식물 재배를 하게 만들어 가격과 품질의 경쟁력을 높이고 재배 방법의 용이성으로 건강한 소비문화에 익숙한 일반인들도 일정한 공간만 확보되면 영양가 높은 야채나 과일을 간단한 시스템에 의해 직접 재배의 기회를 것은 획기적이다.

사업성 분석

1. 시장 상황

LED는 Light Emitting Diode의 준말로 우리나라 말로 발광 다이오드라고 한다. 기존 조명보다 효율이 18배 정도 높고 수명도 반영구적이어서 LED 시장은 새로운 녹색사업의 성장 동력 사업으로 선두를 차지하기 위한 선진국들의 경쟁이 치열한 시장이다.

LED는 자동차, 반도체, 조명, 의료 농수산 등과 융합아 가능한 고부가가치 사업으로 시장 규모는 급속히 증가하고 있다.

2010년에는 약 306억 달러의 시장에서 2020년이 되면 약2600억 달러의 시장으로 급속한 성장이 예상된다고 한다. 현재 가장 활성화된 분야가 조명 시장이다. LED 조명시장은 수명이 길고 전력이 적게 들어 충분히 시장성이 잇다는 이유로 대기업에서부터 중견기업까지 새롭게 진출하는 시장으로 연평균 26% 성장하고 있으며 2015년에는 세계시장이 총 800억 달러 규모로 시장이 형성될 것이라고 예상하고 있다. 얼마 전에는 연기를 먹는 음이온 LED 램프가 개발되어 외식업 관계자들에 높은 관심을 집중시키기도 했다. 한 외국계 회사의 조명 시스템은 조명 모드를 다양하게 만들어 학생들이 공부에 집중하도록 환경을 제공한다는 특징을 적극 홍보하고 있다. 한국은 2015년까지 국내 조명의 30%를 LED 조명으로 교체할 계획이다. 또한 TV, PMP,네비게이션,노트북, MP3 등에도 활용되어 시장의 규모는 더욱 확대되고 있는 추세이다. 2009년 LED TV를 세계 최초로 상용화시켜 단기간에 LED 산업 선두국가가 되었지만 LED 조명·융합산업의 경쟁력은 기술력의 부족과 영세한 시설로 취약한 실정이다. 그러나 우리나라의 LED 의 농업 분야는 2010년부터 국가 성장 동력 사업으로 공공기관이나 일부 지자체를 중심으로 상용화되기 시작 했으나 아직 까지는 초기 시장이라 할 수 있으며 수익성은 해결해야할 문제로 인식하고 있다. 이 아이템 역시 현재의 LED 가격이 높게 형성되어 있어 수익성과 사업성은 낮을 수 있지만 LED의 대중화로 가격이 낮아지는 시점이 되면 이 사업은 지금보다 훨씬 높은 경쟁력을 확보할 수 있을 것이다. 건강 웰빙 시대의 현대인들의 먹을거리에 대한 높은 관심은 더욱 집중화 되고 소비 성향이 강한 점을 고려한다면 지구적인 환경의 문제를 해결하고 녹색사업의 세계적인 추세와도 일치하면서 건강에 대한 소비자들의 욕구 충족으로 안정적인 고객 확보로 장기적인 시장에 대한 전망은 아주 좋다.

LED의 기술이 산업전반으로 확대되고 일반인들의 LED에 대한 높은 관심과 신뢰성이 검증되면 기존의 재배방법과 다른 LED 식물 공장에서 만든 농작물에 대한 안전성, 낮은 가격, 원가절감, 생산량 증대의 장점이 일반화되면 농업분야의 시장 확대와 더불어 이 사업 역시 대중화 사업으로 성장이 가능할 것이다.

2. 성장성

LED 시장은 응분야가 확대되고 녹새 사업의 세계적인 추세와 보조를 같이하고 급속한 성장으로 인해 세계기업들의 선두 시장을 차지하기 위한 글로벌 경쟁이 치열하다. 특히 LED 조명 시장은 세계적으로 가장 성장이 빠른 분야로 2012년에는 약 5조4천억이 예상되고 TV 분야는 LCD TV 시장 규모에서 LED TV가 차지하는 비중은 2010년 20%에서 2011년 35% 로점차 확대될 것으로 전망되고 있다. 노트북 LED 탑재는 올해 약 50%, 2012년에는 약 80% 성장이 예상 된다. 또한 PMP, 내비게이션, MP3 플레이어 시장 연 30% 성장이 예상된다. 이렇듯 LED의 시장은 시간이 경과할 수록 성장과 확대를 하고 있는 실정이다. LED에 대한 일반인들의 대중성 아직 보편화 되어 있지는 않지만 친환경에 제품에 대한 소비자들의 구매가 적극적이고 기존의 농산물 재배법과 다르지만 맛과 영양을 포함하는 신기술 LED 재배법으로 생산된 농산물에 대해서도 높은 가치를 부여할 것이다.

현재와 같은 속도의 LED 성장이 지속된다면 농업에 대한 응용분야도 가속화 되는 시기가 되면 이런 형태의 재배법이 상용화 되어 농업 분야의 새로운 재배법으로 정착이 예상된다. 향후 LED 식물 재배 장치의 소규모화가 가능해지면 안전한 먹거리 확보를 위한 일반 소비자들의 직접 재배성향의 심리와 일치하고 외식 관련 자영업자 또는 농산물 유통 종사자의 시장 참여가 성장성을 더욱 높일 수 있을 것이다. 국가 정책 지원을 통한 낙후된 농가 수익원의 새로운 사업 모델로 지원이 이루어지면 농업분야에서의 성장도 높을 것으로 예상된다. 이 사업 역시 초기의 시장이지만 단기 간 경쟁과 과열로 신사업에 비해 사업성이 떨어지는 요인은 있으나 녹색사업의 높은 관심과 건강 먹을거리에 대한 관심과 수요가 증가하는 추세가 지속되는 동안은 충분한 성장성 확보로 새로운 비즈니스 모델이 될 것이다.

3. 수익성

LED는 사업은 해당 산업과 기술이 결합된 형태의 제품 판매가 주요 수익이다. 수익성은 이원화가 가능하다. 우선 LED를 이용하여 일반 재배법과 동일한 환경을 조성하여 건강과, 맛을 포함함 과일, 식물을 재배하는 장치와 물, 온도, 습도 등을 관리하는 시스템을 판매하는 것과 LED 식물 공장에서 재배된 농산물 제품을 판매하는 수익으로 구분할 수 있다. 두 가지 사업을 병행할 수 있다. 그러나 전반적인 수익을 제공하는 원천은 일반인을 포함한 농가들, 식물 재배 업체들이 고객 집단이라 할 수 있다. 따라서 이 사업은 국가와 기업의 미래 녹색사업 분야로 향후 성장에 대한 기대감으로 수요 증대로 초기 시장에 대한 성공적인 진입으로 수익성은 양호하나 치열한 경쟁이 예상된다.

LED 식물 공장 장치의 수요자는 우선 식품과 관련한 기업과 농업에 종사하는 농민 , 그리고 개인과 국가 공공기관이 안정적인 수익을 제공할 것으로 예상된다. 과일이나 식물을 재배하는 업체의 경우는 LED 재배법이 무농약, 친환경 제품 재배 방법의 다양화로 효율성과 생산량을 증대시키는 장점과 원가 절감의 효과와 국가 정책과도 일치하기 때문에 도입에 대한 의자가 높을 것이고 개인은 야외의 비닐하우스 같은 공간이 없어도 실내에서 재배가 가능하므로 직접 재배에 대한 높은 성향을 가지고 있어 재배장치의 수요는 가정용과 업소용, 기업용으로 구분하고 가격에 대한 적정성을 유지하면 수익성은 더 높일 수 있다. LED와 농업이 결합한 새로운 재배법이라는 희소성과 생산된 제품에 대한 친환경 과일, 식물에 대한 검증을 통해 소비자들의 높은 신뢰를 통한 구매로 농산물 유통이 원활해야 장기적인 수익 확보가 가능하다. 기존의 재배법이 다르지만 농산물 업체나 소비자 둘 다 만족시키지 못하면 일시적인 유행으로 끝날 수 있다.

안전한 먹을거리에 대한 수요는 증가하므로 농민, 식품 업체, 농산물 가공 업체, 농산물 공공기관 등과 협력하여 LED 재배 장치의 우수성을 적극 홍보하여 녹색국가를 지향하는 국책 사업과도 일치하는 환경으로 국가적인 관점에서 사업이 확대되면 수익성은 더욱 높아질 것이다.

4. 리스크 요인

❮위협❯

➀ 기존 LED 업체 시장 진출

➁ 대기업 시장 진출

➂ 국가 지원 정책의 일관성 미흡

➃ LED 재배 농산물에 대한 소비자 인식 부족

➄ 경쟁 업체 단기간 등장으로 시장 과열

❮약점❯

➀ 판매 활로에 대한 어려움

➁ 초기 시장 치열한 경쟁 예상

➂ 생산제품에 대한 대중화 어려움

➃ 원가 절감에 대한 확신 미흡

➄ 초기 투자비용에 대해 낮은 경제성

❮통합❯

➀ 기술력 중심의 경쟁력 확보

➁ 저탄소 녹색사업의 새로운 비즈니스 모델

➂ 주요 고객 타깃에 대한 세부적인 마케팅 계획 수립

➃ 친환경 아이템에 대한 집중적인 언론 홍보 필요

➄ 국가 공공 기관과의 협력을 통한 공익성 사업으로 부각

5. 차별적 고객 가치(주요고객)

주요 고객은 두 가지로 구분할 수 있다. LED 식물 공장 재배 장치를 필요로하는 기업 고객과 농민들 그리고 LED 식물 공장에서 재배된 친환경 과일, 농산물을 구입하는 일반 소비자들로 나눌 수 있다. 중요한 사항은 지금의 사회문화가 건강과 직결된 소비 성향이 높은 대중성을 확보하고 있다는 점이다. 따라서 고객의 구분은 필요하나 전체 고객을 기준으로 할 때 건강한 먹을거리를 제공하는 기업과 우수한 농산물 구매를 하는 소비자 둘 다 고객이 된다는 점이다. 우리나라 과일시장 규모는 약3조원으로 보고 있다, 이중 사과시장이 5272억 원, 배 2829억 원, 포도 5364억 원, 감귤 6209억 원 등이며 소비는 증가추세에 있다. 친환경 농산물 시장은 2000년 이후 급속도로 성장하였고 한국농업경재연궁원에 따르면 2010년 시장규모는 약4조원 정도이고 2020년에는 약7조원을 돌파가 예상되며 전체 농산물 시장에서 차지하는 비중도 2008년 10%에서 2020년이 되면 20%로 커질 전망이다. 현재 우라 나라 농업인구는 외식이 발달되고 서양음식의 소비 증가로 쌀 소비량이 감소되면서 국내 생산량의 부족으로 수입에 의존하는 품목이 증가하고 있다. 또한 무역자유화의 물결이 농산물 시장 개방을 가속화시키고 있다. 고부가가치의 친환경 농산물 재배 등의 차별화로 새로운 기회를 확보하고 있으나 세계농산물 시장의 개방은 피할 수 없는 상황이다. 통계청 자료에 의하면 2009년 우리나라 농가가구는 3,117천명으로 1970년보다 78% 감소하였다. 전국 인구 중에서 농가가구가 차지하는 비중은 1970년 44.7%에서 2009년 6.4%로 감소하였다. 농가 가구당 가구원수는 1970년 5.8명에서 2009년 2,6명으로 감소하는 추세이다. 연령별로 보면 1990년부터 30-50대의 농업인구가 감소하였고 70세 이상은 증가하면서 2009년도에는 가장 많은 비중을 차지하였다. 출생아 감소, 젊은 층의 도시진출, 노인인구의 증가 등에 원인이 있다.

가정에서 한정된 공간 확보가 가능한 일반인들 중에 직접재배를 통해 안전한 먹을거리를 선호하는 일부 사람들도 조객이 될 수 있다.이 사업 역시 LED를 농업과 접목시킨 새로운 기술을 사용한 신 성장 동력사업으로 LED식물공장이 우리나라 농업의 새로운 대안으로 인식이 되면 새로운 농가 소득의 창구를 찾고 있는 농업에 종사하는 사람들이 고객에 포함 될 수 있다. 또한 농산물 생산하고 유통을 하는 전문 업체들도 기존 식물재배에 대한 경험이 없어도 LED의 신기술을 통한 간단한 조작에 의한 안정적인 재배와 구축된 유통망을 활용한 새로운 신규 사업으로 시장진출을 가속화시키는 게기가 되므로 사업성과 수익성에 대한 검증이 된다면 주요 고객으로 확보가 가능하다.

추가로 외식업 자영업자 역시 저포 내부 또는 창고를 임대하여 식물공장을 활용한 과일이나 농산물 식재료를 직접 재배하여 활용라면 제품의 신선도와 안정성에 대한 확보로 고객들에게 신뢰 형성으로 점포 운영에 도움이 되므로 소규모 업소용 식물 공장을 개발하여 접목하면 충분한 차별성이 가능하다.

6. 유사 아이템 분석

현재 이 아이템은 농업과 기술을 결합시킨 사업으로 비교할 유사 아이템이 없는 상태이다. 따라서 국내 LED 식물공장에 대한 사업화 전략 세미나에 대한 자료를 통해 전반적인 사업에 도움이 되었으면 한다.

LED 식물공장을 주제로 ‘2011 LED식물공장 사업화 전략 및 품종 별 재배사례/시장성분석 세미나’가 산업교육연구소 주최로 1월 14일 여의도 사학연금회관에서 개최됐다.

이날 세미나는 LED식물공장의 개념과 함께 연구 및 성공 사례를 소개함으로써 식물재배 분야에서 LED의 활용도를 높이기 위해 개최됐다.

식물공장은 자연광인 태양에너지를 사용하지 않고 LED를 비롯해 인공 광원을 활용해 식물을 재배하는 것을 말한다. 농촌진흥청 국립농업과학원 박사는 식물공장의 개념에 대해 “채소나 묘를 중심으로 하는 작물을 시설 내에서 광, 온·습도, CO2, 농도 및 배양액 등의 환경조절을 인위적으로 제어하여 계절이나 장소에 관계없이 자동화를 통한 공장생산과 동일한

작물을 계획 생산할 수 있는 시스템”이라고 설명했다.

전주생물소재연구소 박사는 식물공장에서의 LED광원의 역할에 대해 “식물의 광합성 및 생장에 필요한 파장만을 갖는 단색광 또는 혼합 광을 이용한 생장촉진 및 생리조절 기능”이라고 설명하고, 용도에 따라 광합성 촉진 LED, 개화 조절용 LED, 기능성 향상용 LED 등으로 분류했다.

전력소모, 발열 등 식물공장 광원으로 LED의 장점 커 식물공장용 인공 광은 다양한 종류가 사용되는데 대표적인 것으로는 형광등, 고압나트륨램프, HEFL, 적색, 청색 LED가 주로 사용된다.

국립농업과학원 박사에 따르면 고압나트륨램프는 가시광 변환 율이 30%로 높고, 경제성이 있어 초기 식물공장에서 많이 사용되었다고 한다.

효율이 높아 전력비가 적고 수명이 긴 장점이 있는 반면 식물에 필요한 적색과 청색 파장의 비율이 낮고 열을 발생하기 때문에 식물과 거리를 두어야 하는 단점이 있다

메탈할라이드 램프는 효율이 높고 가시광선 영역 전반을 커버해 작물재배 및 연구용으로 적합하나 고압나트륨램프에 비해 발광효율과 수명이 떨어지는 단점이 있다.

형광등은 가시광선 영역이 많고 가격이 싼 장점이 있는 반면 광효율성이 낮고 식물이 좋아하는 적색 파장대가 적은 것이 단점이다. 또한 램프 가운데와 양단의 광강도가 달라 균일한 조사가 어렵

LED는 백색, 적색, 청색, 녹색 등 특정 파장대의 광원 생산이 가능한 것이 장점이다. 열방사가 적고, 수명이 길며, 소형 및 경량화가 가능해 근접조사 및 다단식 재배가 가능해 식물공장에서 유용한 광원으로 분류된다. 단점은 광원자체는 튼튼하나 LED 패널의 보수가 어렵다는 점과 제작기술과 방식에 따라 편차가 심하다는 점 등이 꼽힌다.

HEFL은 CCFL과 EEFL의 복합 계량형으로 주요 파장대는 백색, 적색, 청색, 녹색, 분홍색 등으로 다양하다. 조명장치가 가늘고 발열량이 적어 근접조명이 가능하고 전등의 수명도 약 3만 시간으로 필요한 파장대의 램프 제작이 가능하다. 단점으로는 고가, 고출력이 어려워 광강도를 높이는데 한계가 있다는 것이다.

** 전원-광원 일체형보다 분리형이 효과적 **

친환경 농업기술 대표는 식물공장에 주요하게 사용되는 광원인 LED와 HEFL 램프를 비교 분석했다. HEFL램프의 사용전력은 0.13㎡ 당 175W이고 LED램프는 1㎡ 당 87.5W를 기록했다. 밝기 비교에서 HEFL은 30cm

아래에서 약 *120μmol이고, LED는 20cm 아래에서 92μmol을 기록했다. HEFL은 발열과 스펙트럼 조사에서 아주 뜨겁고 무효광원이 30%로 기록됐고, LED는 발열은 아주 낮고 무효광원이 10%로 기록됐다.

전원장치 연구에서는 전원과 광원 일체형, 전원과 광원 분리형을 각각 실험했다. 먼저 전원과 광원 일체형은 변환 효율이 68~80%로 낮은 것으로 나타났다. 파워 서플라이에서의 손실이 전체 투입 에너지의 20~32%까지 달해 식물공장 내부에서 열로 남게 된다. 따라서 에어컨 설비 증대가 필요하게 되는 결과가 초래된다고 대표는 지적했다. 또한 고속 온/오프, 광량 조절 등의 조정이나 컴퓨터 제어가 불가능하고 향후 태양광 발전을 이용하기도 어렵다고 덧붙였다.

반면 전원과 광원 분리형은 변환 효율이 85~92%로 높고, 파워 서플라이에서의 손실이 8~15%로 낮아 열이 외부로 방출되는 것으로 나타났다. 또한 고속 온/오프, 광량 조절 등이 쉽고 컴퓨터 제어가 용이하다. 태양광 발전에도 용이하고 향후 문제가 될 수 있는 역률보정기능(Power Factor Correction)이 쉬워 역률 개선이 쉽다. 대표는 “역률 보정회로가 적용되지 않는 파워서플라이는 55~70%의 역률을 가지나 대형 파워에서는 PFC 장착이 쉬워 역률 95% 이상을 달성할 수 있다”면서 “입력 회로에서 소모되는 무효전력을 줄이게 된다”고 설명했다.

※ mol(몰) : 물질량의 단위로서, 물질의 분자량과 같은 양만큼의 질량을 그램 단위로 나타낸 것을 1mol이라고 한다.

** LED의 특정 파장이 식물 성장 촉진한다 **

경상북도 농업기술원 박사는 LED 스펙트럼이 식물에 미치는 영향에 대해 설명했다. 박사에 따르면 600~760nm의 파장을 가지는 LED의 적색은 발아촉진 혹은 저해, 성장조절, 줄기신장, 엽면적 확대, 조기 개화 등의 기능을 조절할 수 있다. 또한 400~500nm의 파장을 가지는 청색은 왜후, 출엽속도, 엽후, 화성유도, 광합성 색소조절, 굴광성, 곤충유인 등의 조절 기능이 있다. 500~570nm의 파장을 가지는 녹색은 생육저해, 기공 폐쇄 등에서 기능하고 570~590nm 파장의 황색은 노화촉진, 생육저해, 곤충행동 영향 등에 기능할 수 있다.

박사는 참외, 딸기의 재배와 유해곤충인 담배가루이 유인 효과를 시험한 결과를 이날 발표했다. IR로 참외의 저온기 암꽃착생 유도를 촉진할 수 있었고 UV로 노균병 발생을 억제했다. 또한 적색 LED와 IR과의 조합으로 런너발생을 촉진하고 적색과 녹색의 5:1 조합으로 전조 재배 시 생육을 증대할 수 있었다. 또한 적색과 IR의 5:1, 그리고 청색의 조합으로 비타민 C 와 안토시아닌 함량을 증대시켰다.

유해곤충인 담배가루이는 UV와 청색일 경우 유인할 수 있었고, 기피 파장은 황색인 것으로 조사결과 나타났다.

** 식물공장 초기투자비 커 정책적 지원 뒤따라야 **

LED를 이용한 국화 전조재배 사례를 발표했다. 국화의 종류 중 스프레이국이 LED에서 가장 높은 효과를 보였다. 지도사는 연구 결과를 토대로 수출국화 계약재배 출하 시에 규격품 생산비율이 적색 LED전조 재배에서 높을 것으로 예상했다. LED에 대해 “전력 소모가 적은 것은 물론이고, LED를 사용하면 재배한 작물의 줄기가 튼튼하고, 초장 및 엽면적이 넓은 등 전체적으로 품질이 향상된다”고 장점을 들었다. 단점으로는 LED광원의 전조 재배 장치가 고가여서 재료비 부담이 크다는 점이 지적됐다. 전조 재배 장치 가격인하와 더불어 컨트롤박스를 현재의 단상에서 3상으로 바꿔야 한다는 점도 개선 과제로 꼽았다.

사업화 전략

1. 차별화 전략

1) 재배하는 제품의 차별화

LED 식물 공장에서 재배할 수 있는 제품 수를 다양화시키고 재배방법의 차별화를 통해 기존 농산물 시장에서의 유통되는 제품과 다른 다양한 먹을거리를 생산하여 판매에 대한 소비자들의 관심을 유도하고 안정성을 높여야 한다.

2) LED 식물 공장 장치 규모의 다양화

LED 식물 공장의 규모를 대형화에서 중형화, 소형화 형태로 모델을 다양화시켜 판매에 대한 용이성을 높이고 소비자들의 접근을 간편하게 하여 농산물 시장에서 LED 농산물 제품에 대한 대중화를 가능하게 할 수 있다. 예를 들면 가정용, 업소용, 기업용 등으로 구분 하면 좋다.

3) 기술 개발로 제품의 기능성과 가격 차별화

LED가 가지고 있는 효능을 최대한 활용하여 무공해 제품, 친환경 제품방충해 예방에 강한 농산물 제품과 , 화훼 제품 등도 개발하여 시장에서의 선점을 확보 할 수 있다. 재배법의 개발로 원가절감을 통한 농산물 제품 가격 경쟁력을 높여야 한다.

4) 고객의 차별화

현재의 대형 LED 식물 공장 형태에서 규모를 중소형으로 축소시켜 업소용, 가정용, 기업용 등으로 구분 개발하여 고객을 세분화시켜 넓은 판매망을 구축할 수 있다.

2. 창업 전략

LED 식물공장 사업은 기업 형태로 창업이 가능한 분야이다.

LED 식물공장을 재배 장치와 생산되는 친환경 농산물 제품을 판매하는 사업 둘 다 가능하므로 창업 전략은 차이가 있으나 식물 공장이 완공되면 유통망을 통한 생산된 농산물을 판매하는 창업 전략이 필요하 다.LED 식물공장은 국가에서 추진하는 신 성장 동력 사업에 해당되므로 각종 다양한 정책이 소개되면서 지자체나 각 공공기관, 일반기업에서 시범적으로 공장을 설립하여 운영을 하고 있으나 초기 단계이며 투자비용에 대한 수익성에 대한 검증이 불확실한 부분은 있지만 농업분야의 새로운 수익모델로 가능하고 고부가가치 산업의 장점으로 투자에 대한 매력이 높은 분야이다. 전문성과 기술에 대한 지식을 필요로 하는 창업 분야로 일반인들이 창업을 하려면 해당 분야의 전문가로부터 도움을 받아야 가능하다. 녹색사업의 큰 이슈로 등장한 유망사업이지만 충분한 시장조사가 필요하다. 특히 초기에 높은 투자비용에 대한 수익성 문제에 대한 전문가들의 의견이 다양하므로 운영 중인 공장이나 농가를 방문하 여 확인이 반드시 필요하다. 또한 LED 식물 공장에서 생산된 제품에 대한 소비자의 반응이나 구매 심리에 대해서도 동시에 확인이 필요하다.

그리고 정부에서 지원하는 자금이 있는지 기술적인 자문을 필요로 할 경우 기관은 있는지에 대해서 파악을 해야 한다. 식물공장 설립에 따른 몇 가지 체크 포인트를 소개하면 다음과 같다.

“LED, 양액, 공조, 제어 등 각각의 구성요소들이 시스템화 되어 있는가 를 고려해야 하고 여러 작물을 재배할 수 있는 확장성이 보장되는지도 점검해야 한다”고 말했다. 또한 작물별 적용 파장의 선택 및 조절을 고 려해야 하고, LED조명을 선택할 경우 방열구조와 광도 및 균일 도를 체 크해야 한다. 식물의 생장은 빛의 파장에 따른 영향이 커 농업 분야에서 LED의 활용은 더욱 확대될 전망이다. 하지만 LED를 통한 식물공장 설립은 초기 투자비가 많이 소요되는 만큼 정책 지원에 필요하다.

그러나 기업 형태의 창업도 있지만 소상공인 직접 참여할 수 있는 분야 가정용, 업소용 미니 식물재배 공장 시스템을 개발하여 판매하는 사업은 가능하다. 대량생산 시스템 보다는 소규모로 개인이나 외식업소 또는 유통업체 등에서 충분한 수요가 있으므로 사업의 형태에 변화가 필요한지 확인을 해야 한다. 생산된 농산물 제품은 직접 판매 방식보다는

중간 유통망을 활용한 방식이 운영의 효율성을 높일 수 있으므로 유통업체를 확보하여 활용한다.

3. 성공 요인(5가지)

1) 웰빙 건강시대 현대인들에게 안전한 먹을거리 제공

올 한해 조사한 사회 각 부문의 통계지표를 종합해 발표한 2003년 한 국 사회지표에서도 중요 관심사를 건강이라고 밝힌 사람이 44.9%로 가

장 많은 것으로 나타났다 (통계청 조사 2011년 )

낮은 가격으로 품질 좋은 무공해 과일, 농산물의 공급은 가격 경쟁력에서 기존 시장과 확실한 차별로 고객 확보가 용이하다.

2) 가정용, 업소용 식물 공장 장치 개발로 새로운 시장 개척

웰빙 시대의 소비 패턴의 변화로 신선한 채소와 과일 소비량이 증가추세에 있다. 농촌진흥청 자료에 의하면 우리 국민의 음식 소비 패턴은 최근 30여 연간 많은 변화를 나타내고 있다. 1인당 쌀 소비량은 1978년 135kg 에서 2008년 86kg으로 줄어든 반면 육류소비량은 12kg 서 41kg으로 증가 하였다.같은 시기에 채소와 과일 소비량은 각각 1.5배와 2.7배 늘어났다. 러한 사회현상을 볼 때 개인들의 건강한 음식에 대한 높은 관심은 직접 재배에 선호도가 높으므로 가정에서, 외식업소, 식품 유통회사에 적합한 소규모 형태의 재배장치를 개발하여 공급하면 대중성 확대로 새로운 시장 개척이 가능하다.

3) 고객의 수요가 많은 대중적인 사업

건강한 음식에 대한 수요는 점점 증가 추세에 있다. 이 사업 역시 고객층의 제한이 없는 아이템이다. LED의 대중화 속도가 국가와 기업이 적극적인 활동으로 추진되고 있으므로 현재의 속도라면 LED에 대한 높은 신뢰도가 형성되면 LED를 활용한 농업분야 역시 대중적인 사업으로 성장이 가능할 것이다. 따라서 LED를 통한 재배된 농산물 역시 소비자들의 구매 욕구를 자극하여 대중적인 사업으로 성장이 가능하다

4) 녹색사업의 신 성장 사업으로 빠른 성장성

저탄소 녹색사업의 신 성장 동력사업으로 확정 되면서 LED의 사업 분야가 다양화 되고 공공기관을 포함한 대기업과 중소기업에서 활발한 사업을 전개하고 있어 매우 빠른 성장을 하고 있다.

5) 농가 수익원의 새로운 비즈니스 모델

통계청 자료에 의하면 농가 가구당 가구원수는 1970년 5.8명에서 2009년 2,6명으로 감소하는 추세이다. 연령별로 보면 1990년부터 30-50대의 농업인구가 감소하였고 70세 이상은 증가하면서 2009년도에는 가장 많은 비중을 차지하였다. 이 사업은 공공기관의 전문적인 자문과 교육 등을 지원하여 침체된 농업 경제의 경쟁력 확보로 새로운 수익원 창출의 창구로 충분한 사업성이 있다.

공통 사항(부록)

1. 창업절차(단계별로 기술)

1) 시장조사

LED에 대한 전반적인 시장 조사를 하여 식물공장에 대한 기초자료 수집과 함께 해당 전문가를 통해 사업의 장단점을 확인해야 한다.

그리고 운영 중인 재배 농가나 식물 공장을 방문하여 운영에 대한 현장의 소리를 듣는다. 특히 초기 투자비용에 대한 근거와 사업성과 수익성에 대해 철저한 조사가 필요하다.

2) 사업 계획서 작성

수집된 정보를 바탕으로 구체적인 사업에 대한 계획을 수립한다.기업 형으로 할 것인지 아니면 소규모로 할 것인지에 대한 사업 방향을 정한 후에 사업 계획서를 작성한다. 특히 투자비용에 대한 회수기간과 제품에 대한 유통 계획을 수립해야 한다. 그리고 정부에서의 지원 사항과 자문기관에 대해 확인한다.

3) LED 식물 공장 설립에 대한 준비

식물 공장 설립에 대한 절차를 파악하고 일정에 맞게 진행한다.

먼저 식물공장의 규모에 맞는 공간을 확보해야 한다. 그리고 재배할 식물에 대해 선정이 완료되면 건축회사와 조명회사, 공조회사를 선정하여 설계에 대한 의견을 교환한다.

4) 식물공장 건축 설계

식물 공장 설계에 대해 우선 건축 설계를 하고 다음으로 식물재배에 대한 설계, 그리고 조명과 공조 시스템에 대한 설계를 진행한다.

설계가 완료되면 필요한 직원을 채용하고 기본적인 운영매뉴얼을 작성해야 한다.

5) 시공 및 시범 운영

각 단계별 설계에 의한 시공 작업을 진행한다. 작업이 완료되면 시범적으로 시공 상의 문제가 없는지 시범 운영을 통해 문제점을 파악해야 한다.

6) 교육

식물 공장에 설치된 여러 장치에 대한 교육과 식물 재배 및 관리에 대한 교육에 그리고 조명 조절 및 관리에 대한 교육을 진행하여 효율적인 공장 운영이 되도록 한다.

7) 판매 및 Feed back

생산되는 식물은 확보된 유통망을 통해 신속히 배송이 되도록 시스템을 구축하고 소비자들의 반응을 분석하여 수요가 높은 주력제품을 선정하고 지속적인 새로운 식물 제품을 개발하여 시장에서의 우위를 확보해야 한다.

2. 인허가 및 관련 규제

이 사업은 식품 제조 사업인지에 대한 규정이 명확하지 않아 참고로 일반적인 식품 제조 업소에 대한 절차를 소개한다. 그리고 기업형태가 아닌 소형 재배는 허가 없이 직접 재배가 가능하다. 식품제조 가공업소 신고서류 및 절차 안내

◎ 준비서류 또는 확인사항

① 건축물관리대장(용도: 공장, 식품공장)

건축물의 면적이 500㎡이상인 경우에는 반드시 기업지원과 공장등록 팀에 공장등록을 필하여야 합니다.(기업지원과 공장등록팀 ) [ 500㎡ 미만인 건축물도 건축물이 5년 이내의 건물이고 관리지역 또는 임야이었던 지역은 농지관련법 및 산지관리법 저촉여부를 확인해야 합니다.

② 제조하고자 하는 제품의 제조방법설명서 작성

③ 제조시설 내역서

-제조시설중 일부는 소음 및 진동에 관련된 사항을 검토해야 합니다.

(일부 기계의 경우 소음에 관하여 신고대상입니다. 환경보전과)

④ 폐수배출관련 시설 적합 여부 확인

- 1일 폐수발생량 0.1톤이상인 경우 폐수배출시설관련 신고를 하여야 합니다. ( 환경보전과 )

⑤ 지하수를 사용하는 경우 : 46개 항목에 대하여 검사 성적서를 첨부(공무원입회채수)

⑥ 약도를 첨부하여 주십시오.(구비서류는 아님)

⑦ 법인인 경우에는 법인등기부등본 첨부해주십시오.

⑧ 대리인이 오시는 경우에는 위임장을 첨부해 주십시오.

⑨ 위생교육 수료증(미수료자는 3개월이내 수료)

◎ 서식

① 제조시설명세서

② 식품품목제조보고서, 제조방법설명서

③ 영업신고서 서식

□ 용수사용량
용수구분	상수도․지하수․간이상수도
용수사용량	1일 최대사용량 기준 ( )ton
폐수발생량	1일 최대발생량 기준 ( )ton

※ 폐수발생량은 제조공정 전․중․후(청소포함)에 나오는 폐수 모두를 포함

<제조방법 설명서>

1. 제품명

2. 식품의 유형

3. 원재료명 또는 성분명 및 배합비율

4. 제조방법

5. 성상

6. 용도용법

7. 포장재질 및 포장단위

8. 보관방법 : 냉장보관

9. 유통기한

10. 기타

3. 광고 판촉 및 응대

이 사업은 LED 식물 공장에 대한 사업 내용에 집중되고 있고 LED 식물공장에서 재배된 농산물 제품에 대한 홍보는 거의 없다.

LED 식물 공장은 초기 시장으로 관심 있는 기업들 위주로 사업을 진행하고 있어 아직까지 대중성이 높지는 않다. 따라서 LED로 재배된 농산물에 대한 일반인들의 인식도 형성되어있지 않은 현실이다. 단 장점이라면 국내 농산물 가격이 계속 인상되는 추세에 저렴한 가격에 친환경 농산물 제품 구입이 가능하다는 것은 일반 소비자들에게는 희소식이 틀림없다.

따라서 홍보의 키워드는 저렴한 가격에 비해 높은 품질의 과일, 농산물 구매에 대한 장점을 최대한 부각시키는 것이다. 웹상에서 친환경 농산물 관련 카페나 블로그 등에 LED 생산 농산물 제품은 가격대비 높은 품질의 친환경 무공해 제품이라는 기존 농산물과의 차별성 기사와 광고성 글을 지속적으로 게재하여 소비자들의 관심을 유도해야 한다. 그리고 친환경 농산물 유통 업체를 통해 가격 할인을 제시하여 초기 시장을 확보하고 직접 판매하는 방법도 병행이 필요하다. 재배된 농산물에 대한 공공기관의 검증된 인증서를 확보하여 불안한 소비자의 심리를 구매로 연결시키는 노력을 해야 한다.

4. 기타 참고 사항

** LED에 대하여 **

발광 다이오드(發光diode)는 순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자이다. LED (←Light Emitting Diode, 엘이디)라고도 불린다. 발광 원리는 전계 발광 효과를 이용하고 있다. 또한 수명도 백열전구보다 상당히 길다.

발광색은 사용되는 재료에 따라서 다르며 자외선 영역에서 가시광선, 적외선 영역까지 발광하는 것을 제조할 수 있다. 일리노이 대학의 닉 호로니악이 1962년에 최초로 개발하였다. 오늘날까지 여러 가지 용도로 사용되었으며 향후 형광등이나 전구를 대체할 광원으로 기대되고 있다.

(원리)

발광 다이오드는 반도체를 이용한 PN 접합이라고 불리는 구조로 만들어져 있다. 발광은 PN 접합에서 전자가 가지는 에너지가 직접 빛 에너지로 변환되기 때문에 거시적으로 열이나 운동에너지를 필요로 하지 않는다. 전극으로부터 반도체에 주입된 전자와 정공은 다른 에너지띠 (전도띠나 원자가띠)를 흘러 PN 접합부 부근에서 띠간격를 넘어 재결합한다. 재결합할 때 거의 띠간격에 상당한 에너지가 광자, 즉 빛으로 방출된다.

(응용)

발광 다이오드를 이용한 역 안내 표시의 예:유라쿠초선 (일본어: 有楽町線)이치가야 역 (일본어: 市ケ谷駅)소비 전력이 낮고 수명이 길어서 많은 전자기기에 사용되고 있다. 그리고 1개의 소자로 여러 가지 색을 낼 수 있는 구조의 발광 다이오드도 있다. 기기의 동작 모드에 따라서 색을 바꿀 수 있는 것은 기기의 소형화에 기여하였다.

초기에는 휘도가 낮았기 때문에 전자기기의 동작 표시등이나 옥내 용도에 한정되었지만 빨강이나 녹색의 고휘도 종류의 발광 다이오드가 실용화되고 나서는, 역의 행선지 안내판같은 옥외용 디스플레이에도 사용되게 되었다. 게다가 고휘도의 파란색이나 흰색 발광 다이오드가 생산되고 나서는 경기장의 스크린같은 완전한 색의 대형 디스플레이, 전구 대신한 손전등이나 신호기, 자동차의 방향 표시등이나 미등 같은 다양한 조명에 이용되고 있다. 특히 미등에 사용했을 경우 전구보다 브레이크 페달을 밟은 후 점등할 때까지의 시간이 짧기 때문에 안전성이 향상된다. 그리고 철도, 버스의 방향 표시에도 롤지식이나 안내판 대신 사용되고 있다. 실제로, 신칸센 N700계 전동차에서 사용된 행선판에서는 풀컬러 LED가 사용되었다.

또 냉음극 형광 램프에서 발생되는 흰색빛을 컬러 필터에 투과해 얻을 수 있는색 (빨강, 녹색, 파랑)에 비해서 발광 다이오드가 발생하는 빛이 색순도가 높다. 그렇기 때문에 액정 디스플레이의 백라이트를 냉음극 형광 램프에서 발광 다이오드로 변경하여서 색 재연 범위를 크게 개선할 수 있다. 그러나 발광 다이오드는 점광원이기 때문에 넓은 면적을 조사하려면 얼룩 번짐이 생기기 쉽고, 백라이트용으로는 휴대용 소형 디스플레이에 주로 이용되었다. 대형 디스플레이용 발광 다이오드 백라이트는 2004년 11월에 소니에서 액정 텔레비전이 실용화되었다.

또한 발광 다이오드 자체의 수명은 길지만 사용 목적에 따라서 수지의 열화에 의한 조도 저하의 진행이 빨리 되기도 하기 때문에 발광 다이오드 교환이 필요한 정도까지 조도가 떨어졌을 때 기판의 교환을 포함하여 대규모 보수가 필요하게 되는 것이 앞으로 풀어야 할 과제이다.

** LED 시장 기업/공공기관 사례 **

1. 삼성과 LG, 롯데 등 대기업에 이어 중견 제약사까지 새롭게 진출하는 등 발광다이오드(LED) 조명시장이 하반기 춘추전국시대를 맞을 전망이다

2. 필립스의 다이내믹 조명시스템은 서울 여의도 63빌딩 외관도 필립스 LED 조명 제품으로 단장하기 위해 한화 측과 협의 중이라고 밝혔다.

3. 동성제약은 24일 서울 웨스틴조선호텔 그랜드볼룸에서 기업설명회(IR)을 열고 LED(유기발광다이오드) 조명분야에 새롭게 진출한다고 밝혔다.

신규 사업은 동성제약이 5억원을 투자해 100% 출자한 동성루맥스를 통해 진행된다. 루맥스는 360도로 빛을 방사할 수 있는 링타입 LED 패키지와 라운드밴드 타입의 LED패키지 2종에 대한 독점판매권을 획득했다. 회사측에 따르면 이들 제품은 360도 광원을 표현할 수 있는 최초의 제품으로 광효율이 극대화되고 다양한 형태의 조명기구로 활용될 수 있다. 또 타사 제품에 비해 가격 경쟁력을 갖췄다.

이를 입증하기 위해 동성제약은 이날 설명회장에 자사의 43와트 LED보안등과 일반보안등에 쓰이는 50와트 LED전구, 160와트 수은등을 비교 시연 했다. 시연 결과 동성제약의 제품은 49룩스(조도 단위)로 나타난 반면 50 와트 LED는 22룩스, 160와트는 25룩스 수준으로 나타났다. 동성제약 제품 이 시중에 유통되고 있는 제품보다 더 밝다는 뜻이다.

이양구 동성제약 대표는 "백열전구는 투입되는 전기의 90%가 열로 빠져나 가는 등 효율성이 떨어져 현재 생산이 금지됐고 형광등도 수은 문제로 금 지될 가능성이 있다"며 "LED는 수명이 길고 전력이 적게 들어 충분히 시 장성이 있다"고 말했다. 가격 경쟁력에 대해선 "타사 경쟁제품보다 30% 정도 경쟁력이 있다고 생각한다"고 덧붙였다.

이양구 대표는 "국내에서 에너지절약전문(Esco) 사업으로 납품하기 위해

필요한 KS인증, 고효율 인증 등은 연말에 받을 예정"이라며 "1차년도에

100억원 정도의 매출을 예상하고 있다"고 구상을 밝혔다. 또 "LED 패키지 의 생산은 현재 외주처리하고 있다"며 "효율적으로 이익이 창출될 수 있는 방안을 강구할 것"이라고 말했다.

4, 서울 강남구 압구정동 갤러리아백화점의 외관 조명을 설치했던 유명 조명 디자이너 로히르 판 데르 헤이더 씨도 작년부터 필립스 조명 부문의 최고디자인책임자(CDO)를 맡아 LED 조명 홍보에 나섰다. 그는 “우리 몸은 유기적 화학공장과 같아 자연광과 유사한 조명에서는 신체를 깨어있게 하는 호르몬인 코르티솔 분비가 촉진된다”며 “필립스의 다이내믹 조명시스템은 활동, 정숙, 학습 등 다양한 조명모드를 통해 학생들이 공부에 집중할 수 있는 환경을 제공한다”고 말했다. 그는 서울 여의도 63빌딩 외관도 필립스 LED 조명 제품으로 단장하기 위해 한화 측과 협의 중이라고 밝혔다.

5, 국내 업체들도 기술력을 앞세운 제품으로 눈길을 끌었다. 올해 이 전시회에 처음 참가한 LG이노텍이 선보인 ‘모듈라 1D’는 두께 8mm의 초박평 판조명모듈로 조명등의 길이를 조절할 수 있다. 원래 LED 조명은 직류를 교류로 바꿔주는 컨버터를 필요로 하는데 서울반도체의 ‘아크리치’는 류에서도 구동할 수 있어 조명 효율을 개선했다.

6. 농촌진흥청은 '빌딩형.수직형 식물공장'에 대한 마치고 3.23일 개관식을 갖는다고 밝혔다.

빌딩형 식물공장은 지하 1층~지상 3층, 높이 10m, 연면적 396㎡ 규모의 철근 콘크리트 구조로, 수직형 식물공장은 높이 10m, 연면적 50㎡ 규모의 수직재배시스템을 갖춘 양지붕형 유리온실 형태로 각각 건립됐음.

이들 식물공장 연구동에 투입된 기술들을 보면, 에너지 공급을 위해 냉난방은 신재생 에너지로 각광 받고 있는 지열히트펌프를 설치했으며, 사용전력의 약 15%(10kW)는 태양광 발전시스템으로 생산된 전력이 이용될 것임.

또한, 농작물을 심을 수 있는 재배장치로 수평 및 수직으로 이동이 가능한 다단식 재배베드를 갖추고 있으며, 광원으로 수직형 식물공장은 태양광과 LED, 빌딩형 식물공장은 LED와 형광등 각각 사용할 것임.

농작물 생육에 필요한 양분은 자동으로 조제돼 재배장치에 공급되는 순환식 유량제어식 양액공급시스템을 갖추고 있음.

특히, 모든 재배실의 광원, 양액, 온습도, CO2 등의 재배환경은 PC와 휴대폰을 이용해 원격으로 모니터링과 자동제어가 가능하도록 설계돼 있음.

이번 신축 식물공장 연구동은 IT.BT.ET.RT 등의 최첨단 기술이 접목된 식물공장의 각종 요소기술을 개발해 설치했고, 이를 실증하기 위한 파일럿 플랜트임.

[마음사랑]

관심있는 분은 02-6439-8700으로 전화 주세요.