미래농업 빌딩농장 산업화에 대하여

지구온난화로 인한 가뭄과 폭우 그리고 태풍 등으로 인한 자연환경 급 변화에 따라 환경피괴로 인한 농지감소와 기후변화에 따른 생태계 교란 등 식량생산에 많은 영향을 미치고 있다.

이와 관련하여 기후변화에 맞게 다양한 농법 등을 일본 등 연구개발이 활발하게 이루고 있다. 

특히, 주목받고 있는 것이 바로 빌딩(수직)농업이다.

최근 우리나라에서는 농업관련 연구기관과 업체에서 다양한 재배모델방식을 개발하고 시판하고 있다.

그러나 시설 투자비용이 많이 들어 빌딩농업 활성화를 위한 투자비용 최소화하는 것이다.   

 

식물공장 : 빌딩농업(수직농업) 소개

 

▣ 용어해석      식물공장(plant factory)이란 용어의 기원은 정확하지 않으나, 1960년대에 유럽에서 채소의 시설      재배가 성행하면서 공장식 농업을 ‘식물공장'이라고 불렀던 것으로 알려진다.   북유럽 지역은 흐린 날이 많고 일조 시간이 적어 채소 생육에 그다지 좋은 환경이 아니기 때문에,   노지 재배보다는 시설 재배가 발달하게 되었다.   이즈음에 네덜란드에서 채소를 중심으로 수경 재배가 성행하게 되자 땅에 뿌리를 박고 있지 않은   작물을 사람들이 보고 마치 식물공장 같다고 말했다고 한다.   ▣ 현황   식물공장이 가시화된 것은 1957년에 덴마크의 크리스텐센 농장에서 새싹채소를 컨베이어 방식으로 생산하면서 부터이다. 이러한 식물공장 방식이 네덜란드, 벨기에, 오스트리아 등으로 확산되었는데, 유럽의 농업 기술을 소개한 일본에서 1970년대에 식물공장(植物工場)이라는 용어를 사용하면서 대한민국에도 같은 용어로 파급된 것으로 보인다. 참고로 일본에는 현재 약 50개소의 식물공장이 상업적으로 운영되고 있는 것으로 알려지며, 미국에서는‘마천루농장’이라는 수직농장(vertical farm) 건립을 계획하고 있다. 최근 한국이 발광다이오드(LED) 기술의 선진국으로서 이를 상용화한 전자제품들이 세계시장을 석권하면서 LED 기술을 활용한 식물공장도 세간의 관심을 끌고 있다.   ▣ 구조(방식)   식물공장이란 “농작물에 대하여 통제된 일정한 시설 내에서 빛, 온‧습도, 이산화탄소 농도 및 배양액 등의 환경 조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소에 관계없이 자동적으로 연속 생산하는 시스템”을 말한다. 한 마디로 온도와 습도를 제어하고 인공 광원으로 농작물을 재배하는 시설농업으로서, 날씨나 계절에 관계없이 농작물을 연중 안정적으로 생산할 수 있다. 따라서 식물공장의 유형은 그 기준에 따라 다양하게 분류할 수 있으며, 개념적으로는 협의와 광의라는 구분이 가능하다. 먼저, 협의의 식물공장이라 함은 식물을 생산하는 시설 그 자체를 말하며, 주로 수경재배 방식을 기본으로 지상부 제어 범위로는 광, 온‧습도, 탄산가스 등이 해당된다. 반면, 광의의 식물공장이라고 하면 협의의 식물공장의 범위 뿐만 아니라 조직배양 방법에 의한 클론 증식시스템, 세포배양 방법에 의한 세포 대량증식시스템 등까지 포함하는 개념이다.   ▣ 장점   식물공장은 농작물의 생육 상태를 과학적으로 관리하여 비료나 농약을 저투입하는 정밀농업(precision agriculture)의 성격을 가지므로, 일반 농산물에 비해 안전성을 확보할 수 있다. 또한 노지에서 재배가 어려운 기능성 농작물을 재배함으로써 고부가가치 농업을 실현할 수 있고, 식량작물의 연중 재배를 통해 생산성을 비약적으로 높임으로써 식량기지로 활용할 수 있다는 점에서 식물공장 방식은 미래 농업의 대안이 될 수 있을 것이다.   ▣ 우리나라 산업현황   2004년 농촌진흥청 내에 수평형 식물공장을 설치, 시범운영 하고 있으며 2010년 하반기엔 수직형 식물공장을 운영할 계획이다. 2009년 8월 11일, 삼성경제연구원은 "기후변화에 대응한 농업의 진화: 식물공장"이라는 보고서를 작성했다. 2009년 9월, 농촌진흥정은 남극  세종과학기지에 컨테이너박스형 식물공장을 보냈다. 영하 40도 이하에서도 채소재배가 가능한 이동식 식물공장이다. 4.3㎡(1.3평)의 작은공간에서 하루 1kg의 신선한 채소가 공급된다. 온도, 습도, 수분공급, 이산화탄소량, 조명의 밝기까지 자동으로 조절되는 식물공장은 남극뿐 아니라 장기항해 선박과 사막에서도 사용할 수 있다. 2010년 6월 1일, 롯데슈퍼는 할인점과 슈퍼 업계 가운데 처음으로 도심 속 식물공장에서 재배한 농산물을 판매한다고 밝혔다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Evapotranspiration Recovery System. 층마다 천정에 부착되어 습기를 거두어 들이는 시스템으로 식수로 팔 수도 있게 되어 있읍니다.

2. Pipes. 여름에 찬 병주위에 물방울에 생기는 원리로 아주 차가운 액체가 파이프 안에 있어 수분을 만드는데, 빌딩 하나에서 일년에 6천만 갤론의 물을 생산할수 있을 것이라고 합니다.

3. Black Water Treatment System. 도시 페수는 필터, 해독되어 Gray Water로 정화되어 강이나 바다로 보내어 지는데, 뉴욕시의 경우 14억 갤론이 매일 이런식으로 방출된다고 합니다. 이물은 마실 수는 없지만, 농경지에는 쓰일수 있다고 합니다.

4. Crop Picker. 전자 눈을 통해 야채, 과일을 모니터 하는데, 현재 쓰이는 Reflectometer라는 색깔을 통해 익은 정도를 감지하는 기술이 있읍니다.

5. Field. 그림에서 토마토가 매달려 있는 것을 볼수 있는데, 공간 활용을 최대화 할 필요가 있기 때문에, 작은 야채의 경우 한층에 10겹 정도를 겹치는 경우도 있을 것이라고 합니다.

6. Pool. 관수된 물은 이곳에서 모아 다시 필터로 보내어 집니다.

7. Feeder. 잉크젯 프린터처럼, 빛과 수분의 양이 프로그램되어 공급됩니다.

8. Pellet Power System. 재배된 야채와 과일의 먹지 못하는 지꺼기를 연료로 사용하는데, 시내의 다른 음식점에서 생긴 지꺼기도 함께 연료화 시킬 계획이라고 합니다.

9-11. Pellets. 지꺼기는 먼저 파우더로 만들어져 (9) 다시 깨끗한 태울수있는 알갱이로 만들어진뒤 (10) 증기 에너지의 원료로 쓰이게 된다고 합니다. 현재 쓰이고 있는 기술이라고 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[관련자료 ]

 

"식량위기 심각... 빌딩농장이 대안"

2009년 현재 세계 인구는 대략 68억 명으로 집계되고 있는데, 인구학자들은 2050년 세계 인구는 대략 90억 명이 될 것으로 추산하고 있다. 그러면 이들 가운데 기아에 허덕이는 인구는 얼마나 될까? 한 통계에 따르면 그 숫자는 10억 명으로 추산되고 있다. 그러면 이들을 기아에서 구제하기 위한 인류의 대책은 과연 무엇일까? 빌딩농장, 일명 수직농장(Vertical Farm)이 그 하나의 대안으로 떠오르고 있다.

'빌딩농장'이 미래의 식량위기를 극복할 수 있는 대안으로 떠오르고 있는 가운데 일본을 선두로 점차 확산 추세를 보이고 있어 주목되고 있다. 일본의 경우 빌딩농장의 또다른 형태랄 수 있는 '식물공장'이 대기업의 잇따른 참여로 산업계 전반에서 관심사로 떠오르고 있는 실정이다. 일부 기업에서는 관련 시설을 중동 국가 등에 이미 수출을 하고 있는 실정인데, 향후 수익성이 높아질 경우 기업의 참여는 더욱 늘어날 것으로 예상된다.

그러나 현재 빌딩농장에 대한 국내의 관심은 거의 초보수준이라고 할 수 있다. 일부 식물자원 관련학계에서 초보적 연구를 시작한 정도라고 할 수 있다. 반면 농촌진흥청 등에서 관련 분야 연구를 이끌고 있으며, 남양주시, 인천시 등 몇몇 지자체, 기타 일부 기업에서 빌딩농장 건립을 검토하고 있는 정도이다.

이러한 가운데 국내 관련학회에서 빌딩농장을 주제로 국제학술행사를 열어 향후 국내에서도 이에 대한 관심이 고조될 것으로 보인다. 한국식물학회 등 5개 학회 협의체인 한국식물과학협의회(회장 유장렬)는 26일 서울 서초동 한국교육문화회관에서 '녹색성장과 식물과학의 R&D 방향'이라는 주제로 국제학술심포지엄을 개최했다. 이날 행사에서는 국내 학자들은 물론 미국, 일본, 네덜란드의 농업 전문가들도 참석해 주제발표를 맡았다.

▲  빌딩농장을 주제로 주제발표를 하고 있는 딕슨 교수

이날 주제발표자 가운데 참석자들의 눈길을 끈 사람은 미국 컬럼비아대학의 딕슨(Dickson Despommier) 교수였다. 딕슨 교수는 1999년 '빌딩농장'의 개념을 처음 창안한 주인공으로, 현재 이의 보급을 위해 연구와 함께 왕성한 대외활동을 해오고 있다. 그는 이날 '빌딩농장:21세기와 그 이후를 위한 농업'이란 주제발표를 통해 빌딩농장이 향후 인류를 식량위기를 극복할 수 있는 대안이 될 것이라고 거듭 역설했다. 특히 그는 "식량위기는 조만간 심각한 수준으로 다가올 것"이라고 전망하면서 "당장 눈앞의 수익성만을 따질 것이 아니라 조만간 닥쳐올 위기에 대비해 빌딩농장 사업을 보다 적극적으로 추진해야할 것"이라고 강조했다.

다음은 딕슨 교수와의 인터뷰 내용으로, 이는 주제발표 현장에서의 즉석 질문 및 이후 딕슨 교수와 김재수 농촌진흥청장과 대담 자리에서 오간 얘기를 종합한 것임을 밝혀둔다.

"농사 지으면서 수자원을 회복시킨다"

- 30층 규모의 빌딩농장으로 5만명의 식량문제를 해결할 수 있다는 근거는 무엇이며, 지금도 그 가설에 변화는 없나?
"이는 미국 NASA(미 항공우주국)에서 150가지 작물을 단위 면적당 시험재배를 한 결과 나온 수치로 과학적인 결과이다. 여전히 유효하다."

- 빌딩농장의 장점이랄까 필요성에 대해 다시 한번 소개해달라.
"인류에게 중요한 것이 두 가지 있다. 식량과 물이다. 이 두 가지가 충분하면 식량문제는 거의 해결된다. 지구상의 물 가운데 70%는 농업에 사용되고 있다. 물과 농업은 그만큼 관련성이 깊다. 만약 물이 없다면 한 컵의 물이라도 마치 생명과 바꿀만한 것이 될 것이다. 그런데 빌딩농장은 농사도 지으면서 물(수)자원을 회복시키는 기능을 갖고 있다. 즉 식물을 통해 오.폐수를 걸러내 식수 생산이 가능한데 향후 기후변화에 따른 물부족 사태에 인류는 대응할 필요가 있다.

중요한 것이 하나 더 있다. 빌딩농장을 통해 식품오염을 사전에 예방할 수 있다. 농작물 오염은 소비자들에게 질병을 유발시킬 수 있다. 이같은 질병은 대개 식품 취급자나 농장을 통해 전염되는 것이 보통인데, 빌딩농장의 경우 실내에서 청정한 상태로 작물을 재배하기 때문에 사전에 농작물 오염을 예방할 수 있다. 얼마 전 미국에서 땅콩농장이 오염돼 이로 인한 대형 리콜사태가 발생한 적이 있다."

- 빌딩농장에서는 병충해 예방에 대한 대책이 별도로 있는가?
"병충해는 이를 옮기는 병충을 통해 바이러스가 감염돼 발생하는 것으로, 병충을 막으면 바이러스 감염을 막을 수 있다. 우선 실험실에서 검증을 통해 바이러스로부터 안전한 종자를 확보할 경우 1차적으로 이를 예방할 수 있다고 본다. 바이러스는 자연에서 발생하는만큼 외부로부터의 오염을 차단하는 것이 중요하다. 그런 점에서 빌딩농장은 유용하다고 본다"

- 식물이 생장하려면 기본적으로 빛과 탄소가 필요한데, 이에 대한 문제는 없나?
"식물이 생장하려면 빛, 탄소, 질소 등 10가지의 원소가 필요하다. 빌딩 내의 농작물이 최대한 많은 빛을 받을 수 있도록 처음부터 그렇게 설계해야 한다. 특히 우기나 겨울철에는 광원(光源)이 부족할 수도 있다. 아울러 빌딩설계 때 태양열이나 지열을 이용해 에너지 사용을 줄일 수 있도록 감안해야 한다"

▲  딕슨 교수를 인터뷰하고 있는 필자(우측). 가운데는 남양주시 세계유기농대회준비기획단 이석균 대외협력팀장

 

상추, 토마토 등 토양재배의 10배 수확"

- 빌딩농장의 경우 수확량이 일반 야외(토양재배)보다 10배라고 주장했는데.
"상추, 토마토, 애호박의 경우 평균적으로 토양재배의 10배에 달하는 수확을 거뒀다. 이는 병충해나 날씨의 영향을 받지 않고 연중재배가 가능하기 때문이다. 딸기 재배의 성공사례 하나를 소개하겠다. 미국 플로리다주에 30에이커 규모의 대형 딸기농장이 하나 있다. 그런데 수년 전 태풍으로 농장 전체가 큰 피해를 입었는데, 이를 재건하면서 온실로 꾸미고는 수경재배를 시작했다. 그런데 온실 설치 후 1에이커에서 생산된 수확량이 30에이커에서 생산된 수확량과 동일한 것으로 나타났다. 현재 29에이커는 딸기 재배를 하지 않고 놀리고 있는데, 이곳의 생태계가 다시 복원돼 악어가 나타날까 걱정하고 있다고 한다." 

- 빌딩농장에서 축산도 가능한가?
"발이 두 개 달린 동물은 가능하다고 본다. 거위, 오리, 닭 등. 그밖에 새우, 조개, 물고기 등도 생육이 가능할 걸로 본다."

- 식량위기를 강조하고 있는데 실지로 식량이 부족해서인가, 혹 분배의 불균형 때문은 아닌가? 또 식량위기는 실지로 어느 정도인가?
"인류의 식량위기가 식량 분배의 불균형에서 비롯한 것이라는 지적도 맞다. 그러나 식량위기는 우리가 생각하는 것보다 심각하다. 지구상에서 하루 평균 10억명이 기아로 고통 받고 있다. 이 수치는 1년새 두 배로 늘어난 것이어서 더욱 충격적이다. 한국과 미국의 경우 피라미드의 정점에 서 있는 나라들로서 이런 문제에 대해 고민해야 한다고 생각한다. 기상이변 등으로 자연재해가 빈발할 경우 식량위기는 더욱 심각한 문제로 대두될 것이다."

- 빌딩농장을 주창한 귀하가 살고 있는 미국에서는 정작 빌딩농장에 대한 관심이 그리 높아 보이지 않는다. 왜인가?
"미국 역시 아직은 시작단계라고 할 수 있다. 지난 몇 년간 빌딩농장에 대한 컨셉트가 많이 성숙됐다고 본다. 현재 이에 대한 투자가 관심을 끌기 시작했다. 특히 작년에 식량위기를 겪으면서 빌딩농장의 필요성이 널리 공감대를 이뤘다고 본다. 지난 8월 24일자 <뉴욕타임즈>에 빌딩농장 관련 글을 하나 기고했는데, 며칠 뒤 백악관에서 도시부장관이 전화를 걸어와 "도시문제 해결에 훌륭한 대안이 될 수 있을 것"이라고 밝힌 바 있다. 이밖에도 뉴저지주 뉴악시의 코리 부커 시장이 빌딩농장에 깊은 관심을 갖고 있어서 뉴악시청과 뉴저지기술연구소, 럿커스대학 등이 파트너쉽을 갖고 빌딩농장 건립을 추진하고 있다. 소요비용은 대략 3천만불 정도로 알고 있다. 아마 3년 후엔 미국에서도 빌딩농장이 현실화될 것으로 예상하고 있다."

▲  주제발표를 마친 후 김재수 농촌진흥청장(왼쪽 두번째)과 대담중인 딕슨 교수

한편 딕슨 교수의 주제발표 후 그와 대담을 가진 김재수 농촌진흥청장은 이 자리에서 빌딩농장에 대해 깊은 관심을 표명했다. 김 청장은 "도심에 있는 주차빌딩은 승용차 주차 이외에는 다른 용도가 없는 반면 빌딩농장은 농작물 재배나 체험학습, 관광 등 다목적으로 활용이 가능할 것"이라며 "자연재해 등에 대비해 국내에서도 이 분야에 대한 연구와 투자가 필요하다"고 밝혔다.

김 청장은 특히 "미국은 땅이 무한정으로 넓은 나라임에도 만약의 사태(물, 식량 부족)에 대비해 빌딩농장을 연구하는 자세가 대단히 놀랍다"며 "빌딩농장은 정작 우리같이 국토가 좁고 땅값이 비싼 나라에서 더욱 절실한 농법"이라고 강조했다.

 

 

[ EBS 하나뿐인지구 : 도시의 재발견 - 빌딩농장 사진캡쳐 ]