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스마트 식물공장, LED와 배양액만 있으면 끝?

  • 2014.09.15.
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심각한 기후변화로 식량자원을 안정적으로 확보하고, 작물을 손쉽게 재배할 수 있는 도시농업에 세계적인 관심이 쏠리고 있습니다.

이런 흐름에 따라 ‘유비쿼터스 농장(Ubiquitous Farm)’, 또는 ‘유팜(U-Farm)’으로 불리는 도시형 ‘스마트 식물공장’(이하 식물공장)이 속속 등장하고 있습니다.

식물공장에는 농사지을 땅도, 햇빛도 필요 없습니다.

그럼 이곳에서는 어떻게 식물을 재배할까요?

실내재배 기술의 새 차원을 열고 있는 식물공장에 대해 자세히 알아보겠습니다.

 

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식물공장에서는 흙과 비료가 아닌, 배양액을 이용해 실내에서 식물을 키웁니다.

식물에 필요한 영양소가 들어있는 배양액이 토양을 대신하는 거죠.

햇빛은 LED 조명이 대신합니다.

이렇게 해서 식물을 키우면 공장의 식물 재배 면적이나 사용되는 물의 양은 일반 재배법의 10% 정도밖에 안된다고 합니다.

 

이 식물공장에서는 농약도 필요 없습니다.

병충해나 자연재해로부터 자유롭기 때문이죠.

사계절 생산도 가능합니다.

일반 가게나 식당에 식물공장을 설치한다면 여러가지 이점이 있습니다.

채소가 필요할 때 바로 수확할 수 있으니 재료비나 운송비를 절약할 수 있습니다.

재배환경과 배양액을 조절해 성장 시간을 단축시키면서도 영양분에도 문제가 없는 식물을 재배할 수 있습니다.

또 아파트 처럼 적층형으로 설계하면 동일 면적에서 최대 10배 이상의 수확을 거둘 수 있다는 장점도 있습니다.

 

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전통적인 채소 재배 방식은 재배자가 직접 식물의 생육 상태를 감지하고 관리하는 형태입니다.

하지만 스마트 식물공장은 다릅니다.

3차원 센서 카메라가 농작물 사이를 이동하면서 줄기의 탄력과 생육 상태를 관찰하고, 배양액과 LED 빛의 양을 조절해 작물이 잘 성장할 수 있는 조건을 만듭니다.

게다가 식물공장에 적용되는 기술인 천연물 탐색 시스템(iHTac)을 이용하면 하루 5,000여개 규모로 식물 추출물 시료의 화학구조까지 한 번에 분석 처리할 수 있습니다.

고부가가치형 식물공장 시스템 개발 사업을 추진 중인 KIST는 식물공장을 위한 기술인 목표 식물 기능성분 증대 환경조절기술, 식물공장 스마트 신광원 기술, 식물공장 작물생육모니터링시스템 등을 개발해 특허를 낼 예정이라고 합니다.

 

일본의 돔형 식물공장

 

미국과 일본, 프랑스, 독일 등의 선진국에서는 이미 이런 형태의 식물공장 연구와 보급이 활발합니다.

특히 일본 요코하마에 있는 식물공장은 주목할 만합니다.

상업지역 미나토미라이 구역에 있는 돔형 식물공장이 바로 그것인데, 지름 27m에 높이 5m인 이 식물공장에서는 LED 조명 대신 태양열과 배양액으로만 채소를 재배하고 있습니다.

물론 온도와 습도, 태양열 등은 센서가 자동으로 조절하고 있죠.

이곳은 LED로 재배하는 식물공장에 비해 전기료 부담이 3분의 1 정도로 낮다고 합니다.

이 공장에 들어서면 제일 먼저 지름 20m의 재배판이 나선형으로 회전하고 있는 모습을 볼 수 있습니다.

농부들이 이 재배판 안쪽에 채소의 어린 순을 심으면 채소가 자라면서 점차 재배판 바깥쪽으로 이동하게 되고, 바깥쪽의 다 자란 채소는 수확하는 방식입니다.

이곳에서는 주로 상추와 허브 등을 키우고 있습니다.

 

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대구시는 2012년 정부의 ‘식물공장 산업생태계 조성 지원사업’ 시범사업 지자체로 선정되었습니다.

이에 따라 지난해부터 대구지역 식당 다섯 곳에 식물공장이 설치되었죠.

한 식당에 투입되는 사업비는 8,700여만 원이며, 이중 20%만 식당 주인이 부담하는 방식입니다.

 

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식물공장을 설치해 운영하는 업체 중의 한 곳인 ‘뉴욕뉴욕레스토랑’의 입구 오른쪽에는 ‘HERB FACTORY’(식물공장)가 있습니다.

이 식당에서는 6평 남짓한 작은 공간에 바질을 키우고 있죠.

업주는 날마다 이 향긋한 허브의 잎을 따서 샐러드·파스타·스테이크 등의 재료로 쓰고 있습니다.

식재료를 직접 재배하기 때문에 월 30만 원 가량의 구입비를 아끼고 있다고 합니다.

이 식물공장 안에는 밭이랑 역할을 하는 베드(bed)가 자리잡고 있는데, 이 베드 사이로 배양액이 흐릅니다.

베드 옆에는 발아기가 있습니다.

여기서 씨앗의 싹을 틔운 뒤 모종을 옮겨 심는 것이죠.

온도나 통풍은 컴퓨터로 자동조절 됩니다.

 

지역 토종 커피 브랜드인 ‘커피명가’의 식물공장에서는 커피나무가 자라고 있습니다.

현재 커피 모종 1,000여 개가 자라고 있는데 이것들을 묘목으로 키운 뒤에 각 가정에서 키울 수 있게 판매할 계획이라고 합니다.

 

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식물공장은 아직 실험 단계라 개선해야 할 부분이 많습니다.

가격경쟁력이 낮아 활성화시키기에는 문제도 있고요.

주로 상추나 허브 등 햇빛을 많이 필요로 하지 않는 채소를 재배하기 때문에 초기 설비투자와 유지비용에 비해 수익성이 낮은 단점도 있습니다.

 

하지만 스마트 식물공장이 차세대 유망산업으로 불리며 기술이 날로 발전하고 있으니만큼 비용 부담은 앞으로 점차 낮아질 것으로 보입니다.

현재 토종 장비로 만든 한국형 식물공장이 해외 수출 단계에까지 와있고, 일반인이나 중소·중견기업을 위한 보급형 식물공장 모델은 2017년쯤 나올 예정이라고 합니다.

개인이나 회사가 재배하려는 대상 작물에 필요한 핵심기술만 택해 맞춤형으로 식물공장을 만들 수 있으니 초기 시설비를 다소 줄일 수 있을 것으로 예상됩니다.

 

 

식물공장이 확대되면 언젠가 도시도 농장이 되고, 일반인도 농부가 되어 도시와 농촌의 구분이 모호해질 텐데요.

앞으로 식물공장이 보여줄 농업의 미래가 어떤 모습일지 함께 상상해봅시다.

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