수직농업
수직농업(垂直農業, vertical farming)은 인공광 아래에서 환경조절을 하면서 다단으로 연중 고품질 및 소량의 작물을 재배하는 실내농업 방식이다. 말 그대로 높이로 층을 나눠 공간과 토양에 대한 부담을 줄이고 인위적으로 조성된 빛과 물을 통해 농산물을 생산하는 방법으로, 실내에서 이루어지기 때문에 날씨의 제약에서 벗어나 일정한 품질의 결과물을 얻을 수 있는 기술이다.
미국 농무부에 따르면 실내에서 수직농업 방식으로 경작을 할 경우 단위 면적당 생산량이 전통적인 농업 방식보다 10~20배 높은 것으로 나타난다. LED 전구로 광합성을 유도하고 습도 및 온도를 통제하며 식물이 필요로 하는 적절한 양분 공급이 가능한 것이 생산량 극대화의 핵심이다. 이런 철저한 관리 및 통제는 병충해의 피해도 막을 수 있고 자연스럽게 농약의 사용도 필요 없게 한다.[1]
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개요[편집]
수직농업은 수직농장과 같은 시설에서 실시하는 농법이다.
수직농장은 외부환경과 분리된 일정 시설 내에서 빛, 온·습도, 이산화탄소 농도, 배양액 등의 환경조건을 인공적으로 제어해 계절이나 장소와 관계없이 농산물을 맞춤형으로 연속 생산하는 시스템을 일컫는다. '식물공장', '인도어팜(Indoor Farm, 실내농장)'이라는 용어로도 알려져 있다.
수직농장의 개념은 1957년 덴마크의 크리스텐센 농장에서 새싹채소의 일종인 '크레스'를 형광등과 컨베이어 벨트가 결합된 시스템으로 재배하면서 처음 등장했다. 한국에 본격적으로 도입된 건 1990년대 초 당시 농림부가 첨단기술 농업의 일환으로 수직농장 기초연구를 진행하면서부터다.
수직농장의 핵심 기술은 흔히 '플랜트(PLANT)'로 제시되는데 △외부환경에 영향받지 않는 장소(Place) △작물생장에 최적화된 빛(Light)·양분(Nutrient)·온도(Temperature) △노동절약·작업효율성을 제고하는 자동화(Automatic)의 머리글자를 딴 것이다.
외부환경과 분리돼 최적생육환경을 조성·유지하는데 수직농장의 생산성과 품질이 달려있어 최근에는 정보통신기술(ICT), 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI) 등 4차 산업혁명의 기술들이 적극활용되고 있다. 수직농장이 첨단기술의 집약체가 되고 있는 것이다.
수직농장은 과거에는 경제성이 떨어져 실용화가 어려웠지만 1990년대 이후 발광다이오드(LED), 컴퓨터 등이 도입되면서 생산비 절감으로 실용화할 수 있었으며 특히 2008년 이후 청정 농산물과 기후변화와 관계없이 안정적인 채소 수급에 대한 요구가 증가하면서 빠르게 시장이 확장되고 있다.
한국 수직농장 시장도 빠르게 성장하고 있다. 국회예산정책처가 지난해 발간한 보고서에 따르면 수직농장의 시장규모는 2015년 1800억 원에서 2020년 2576억 원으로 성장해 연평균 7.4%의 성장률을 기록했다. 같은 기간 수직농장이 전체 스마트팜 시장에서 차지하는 비중도 성장해 2015년에는 5.0%였지만 2020년에는 6.6%로 증가했다.
세계적으로도 중동지역을 중심으로 수직농장 수출시장이 활짝 열리고 있다. 아랍에미리트(UAE), 쿠웨이트, 사우디아라비아 등 중동지역 국가들이 코로나19 대유행과 러시아·우크라이나 전쟁을 겪으며 수입 위주 식량정책의 한계를 절감, 식량자급률을 끌어올리기 위해 수직농장을 포함한 스마트팜 도입을 적극 추진하고 있기 때문이다.[2]
재배방식[편집]
수경재배(Hydroponics)[편집]
이미 많이 알려진 수경재배(Hydroponics)는 영양분이 풍부한 수용액에서 식물을 키우는 것이다. 토양에서 작물을 기르는 것에 비해 10분의 1 정도의 물만 소비하며, 품종에 따라 성장 속도는 오히려 40~50% 더 빠르다. 이 과정에서 제초제나 살충제는 필요가 없기 때문에 친환경적이며, 일반 가정에서도 어렵지 않게 시도하고 결과물을 얻을 수 있다.[1]
수기경재배(Aquaponics)[편집]
수기경재배(Aquaponics)는 수경재배를 하는 물에 물고기를 함께 기르는 개념이라고 이해하면 쉽다. 물고기와 재배하는 식물 사이의 공생관계가 형성되며 효율을 일으키고 화학적인 비료는 필요하지 않게 된다. 다만 물고기와 식물에 대한 이해가 높아야 하며 온도와 물의 pH 농도 등 관리해야 할 사항들이 많다.[1]
공중재배(Aeroponics)[편집]
공기 중에 떠있는 식물을 기르는 에어로포닉스(Aeroponics)는 미 항공우주국(NASA)이 우주정거장에서 농사를 짓기 위해 개발한 기술이다. 지극히 제한적인 상황에서도 효율적인 재배를 가능하게 하는 기술로 토양과 담수 없이 영양분이 풍부한 용매를 분사하며 기르는 방식이다. 물 사용량이 98%나 감소할 만큼 낭비가 없으며 비료 사용량도 현저히 적다. 다만 전문적인 시설과 기술을 필요로 하기 때문에 사업적인 측면에서 추구될 수 있는 방식이다.[1]
핵심기술[편집]
- 광원 : 수직농법이 가능하기 위해서는 우수한 효율의 광원이 필요하다. 현재 개발 또는 이미 개발된 수직농법이 적용된 식물공장의 경우 형광등 보다는 LED 설치를 선호한다. 최적의 생산성을 확보하기 위하여 작물별 맞춤형 광흡수 스펙트럼 연구를 진행하고 있다.
- 수경재배 기술 : 수직농법은 100% 수경재배를 통해서 이루어지기 때문에 작물별 수분 요구량, 양액재배 기술 등이 최적화 되어야 한다. 동적 양액관리가 필요하므로 관련 설비가 요구되어진다.
- 수직이동식 선반 : 작물은 생육기간동안 필요로 하는 광량이 상이함으로 이를 능동적으로 조절하기 위하여 고정형 선반이 아닌 수직 이동형 선반이 요구된다.
- 건물설계 : Dickson Despommier의 모델에 따르면 50층 높이의 수직농장에서 5만명에게 제공가능한 농산물을 공급할 수 있다고 한다. 이를 위해서 제한된 공간에 최대의 선반설치, 배수시설, 친환경전기공급, 재배자동화 등이 고려된 건물설계가 필요하다.
수직농장 현황[편집]
수직농장은 1980년 초 '식물공장'이라는 용어로 일본을 중심으로 시작해 한국, 중국, 대만, 싱가포르 등 아시아 지역으로 확산되었고, 최근 미국과 유럽 국가를 비롯해 전 세계로 확산되면서 상업화가 가속화되고 있다.
수직농장이 필요한 이유와 가중치는 국가별로 약간씩 다르다. 일본은 기후가 고온다습하므로 냉방 없이는 하절기 온실 재배가 어렵기 때문에 발상의 전환을 하여 수직농장에 관심을 가지게 되었고, 미국은 넓은 지역에 따른 물류비용 문제로 도시 농업과 연계된 수직농장이 발달하게 되었으며, 중국의 경우는 식품 안전성에 높은 관심을 가지고 있다. 위도가 높은 지역의 국가에서는 현저한 광 부족으로 인해 식물재배가 어렵기 때문에 수직농장이 필요하다.
국외에서는 미국의 에어로팜스(AeroFarms)·플랜티(Planty), 일본의 스프레드(Spread)·미라이(Mirai), 중국의 산안바이오(SananBio)·폭스콘(Foxconn) 등 대규모의 수직농장이 운영되고 있으며, 세계 각 지역에 다양한 목적의 수직농장이 설치되고 있다. 예를 들면 2019년에 미국의 오아시스바이오테크(Oasis Biotech)는 산안바이오의 투자를 받아 라스베이거스에 식용 및 약용 작물 생산을 위한 대규모 수직농장을 설치했고, 일본의 프라임델리카(PrimeDelica)는 상아미하라에 편의점 샌드위치용 작물을 위한 대규모 수직농장을 설치하였다. 미국 실리콘밸리의 스타트업인 프레시팜스(Fresh Farms)는 투자를 받아 지주회사 크롭원(Crop One)을 만들어 에미레이트항공과 같이 두바이에 기내식품 자재를 공급하는 대규모 수직농장을 설치할 예정이다.
한국에는 인성테크, 팜에이트, 알가팜텍, 카스트엔지니어링 등을 포함한 약 40개 업체가 존재하지만 팜에이트의 중규모를 제외하면 대부분 소규모이며 최근 GCL 팜이 중규모 이상의 수직농장을 완공해 곧 가동할 예정이다. 다양한 시도로는 수직농장 프랜차이즈 사업, 지하철역 수직농장, 아파트 내 수직농장, 터널형 수직농장, 기타 가전형/가정용 소규모 수직농장 등이 있다. 최근 4차 산업혁명 시대에 즈음하여 스마트 기술을 적용한 수직농장 등 타 분야와 다양한 융합을 시도하고 있다. 국내의 경우 관련 산업에 대한 정책, 법 제도 정립이 미진하며 산업적 관점에서 지원이 필요한 실정이다.
수직농업에 관계되는 관련 산업은 식용작물·기능성, 광원·조명, 수경재배·관수, 환경제어·정보통신기술(ICT)·센서, 공조, 건축자재, 구조·모듈, 특수분야(우주농업·극지농업 등) 등이 해당된다. 농촌진흥청 보고서(도시형스마트농업모델 개발을 위한 자료조사 분석, 2019)에 의하면 수직농업의 글로벌 시장규모는 2018년 22억 3,000만 달러에서 2028년 198억 4,000만 달러로 추정되며, 2018년 기준 세계시장에서 미국의 비중은 약 37.8%로 추정된다. 또한 국내 내수시장 규모는 2018년 2,500억 원에서 2028년 9,230억 원을 전망하고 있다. 최근에는 구글, 아마존, 소프트뱅크 등 다국적 기업 등에 의한 투자가 적극적으로 진행 중이다.
점점 가속화되고 있는 기후변화, 재해, 오염 환경에 대한 우려와 함께 코로나19 사태로 인한 청정·안전 식품의 강조, 수작업이 필요한 농업에서 인력 및 물류비용 절감, 소비 패턴의 다양성 및 고품질·기능성 추구는 수직농업의 필요성을 더욱 강조할 것으로 보인다. 현재 수직농장은 다양한 분야와 융합이 진행되고 있고, 스마트 기술의 적용과 함께 미래 농업 방식과 미래 사회에 영향을 줄 것이다.[3]
장점[편집]
- 단위면적당 생산성이 높고 주변환경에 상관없이 연중 재배가 가능하다.
- 무농약 재배로 식물병원균 감염이 없어 안전하고 씻지 않고도 섭취가 가능하다.
- 재개기술의 자동화 및 다수의 센서를 적용하여 노동집약적 형태로 이루어진다.
- 도시 근교나 도심에 건설이 가능하기 때문에 유통비용이 절감된다.
- 균일한 농산물이 확보되기 때문에 품질관리가 용이하다.
- 현재 노지에서 재배가 금지된 유전자 변형 식물의 재배가 가능하다. 일본과 미국에서 의학적으로 유용한 고부가가치 의약품을 생산하는 유전자변형작물들을 현재 수직농법을 활용하여 연구 개발이 진행되고 있다.
단점[편집]
- 초기 설비비용 및 운영비용이 매우 높다.
- 현재 수직농법을 통해 재배되고 있는 농작물은 엽채류에 제한되어 있고, 주요 작물에 대한 적용은 많은 기술 발전을 필#요로 한다.
- 수직농법을 통해 생산된 농작물은 노지 작물에 비해 시장경쟁력이 약하다.
- 노지 작물과 비교하여 수직농법을 통해 생산된 농산물은 유용 영양성분 결핍이 자주 보고 되어진다.
동영상[편집]
각주[편집]
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 김유정 기자, 〈미래를 위한 준비, 수직농업〉, 《케미컬뉴스》, 2022-05-04
- ↑ 박세준 기자, 〈<Issue+> 수직농장, 농업의 미래가 될 수 있을까〉, 《농수축산신문》, 2023-03-27
- ↑ 손정익 서울대학교 식물생산과학부 교수 , 〈제목〉, 《월간 통상》, 2020-07
참고자료[편집]
- 〈수직농법〉, 《위키백과》
- 〈수직농법〉, 《식물학백과》
- 〈수직농장〉, 《두산백과》
- 김유정 기자, 〈미래를 위한 준비, 수직농업〉, 《케미컬뉴스》, 2022-05-04
- 손정익 서울대학교 식물생산과학부 교수 , 〈제목〉, 《월간 통상》, 2020-07
- 박세준 기자, 〈<Issue+> 수직농장, 농업의 미래가 될 수 있을까〉, 《농수축산신문》, 2023-03-27
- 이아롬 번역기자, 김수빈 편집기자, 〈결국 물거품이 되는 스마트팜·수직농업의 신화 PADO〉, 《머니투데이》, 2023-04-22
- 정혁훈 기자, 〈한국형 수직농장의 미래〉, 《매일경제》, 2023-06-26
- 조행만 기자, 〈계단처럼 쌓아가는 수직 농업...AI, loT 등 첨단 기술 융합〉, 《뉴스튜브》, 2023-01-29
같이 보기[편집]
