농업의 새로운 모형

농업의 새로운 모형 식물공장1)

  

 

1. 식물공장의 필요성

 

○ 기후변화에 따른 식량의 안정적 확보

- 집중호우, 초대형 태풍, 가뭄 등의 기상이변으로 농업생산성 약화 우려2)

- 기온 1℃ 상승시 농가의 농업총수익은 ha당 260~400만원 감소 전망

 

○ 무역자유화, 녹색성장시대에 부합한 농업의 경쟁력 강화

- 고품질 농산품을 생산하고, 온실가스 저감이 국가적 목표로 대두하고 있음

 

 

2. 식물공장의 개념

 

○ 식물공장 : “통제된 시설 내에서 생물의 생육환경(빛, 공기, 열, 양분)을 인공적으로 제어하여 공산품처럼 계획생산이 가능한 시스템적인 농업형태”

 

○ 기존 비닐하우스와의 차이

- 식물공장은 LED, 환경제어시스템, 로봇자동화공정 등 첨단기술이 융화된 농업 분야라는 점

․ 태양광은 LED를 이용한 인공조명으로 대체

․ 공기는 인공적으로 CO2 주입

․ 온도는 공기조절기로 유지

․ 토양은 양분을 포함한 배양액으로 대체

 

○ 식물공장의 종류

① 태양광 이용형

 

온실 등의 반폐쇄 - 환경에서 태양광을 기본으로 이용하면서 우천시 보조 조명으로 보충

- 현재 거의 상용화에 도달한 상태

 

② 완전인공광형

- 폐쇄 환경에서 태양광을 사용하지 않고 환경을 제어하면서 생산주기와 생산을 계획하는 형태

- 아직 실용화단계는 아님

 

                                                                                                

1) 이 글은 강희찬(2009), 기후변화에 대응한 농업의 진화 : 식물공장, SERI 경제포커스, 삼성경제연구소

2) 김창길(2008), 기후변화에 따른 농업부문 영향분석, 한국농촌경제연구소.

 

 

3. 식물공장의 역사

 

○ 1957년 “식물 눈(새싹채소)” 생산을 위해 덴마크의 크리스텐센농장에서 시작. 평면시설로 컨베이어시스템을 통해 작물을 운반하였고, 태양광의 보광원으로 고압 나트륨 램프를 사용

 

○ 尾國은 1960~1970년대 기업체를 중심을 완전인공광형 식물공장에 대한 연구를 진행하였으나, 경제성을 이유로 중도 포기

○ 일본은 1974년 히타치제작소 중앙연구소에서 연구를 시작, 생장데이터 구축에 초점

 

 

4. 식물공장의 내용

 

○ 농업기술과 IT, NT 등 차세대 산업기술을 융합한 형태로 차세대 농업혁명 기반임

 

○ 온실가스 저감의 대표적 기술인 LED를 활용해 에너지를 저감

 

○ 외부의 이산화탄소를 포집․재활용하여 식물공장에 공급

 

○ 식물공장에 사용되는 물을 도시 중수로 이용하고, 식물공장에서 발생하는 수증기를 포집하여 깨끗한 식수로 이용 가능

※ 米國columbia대학에서 추진 중인 50층 수직농장에서 발산한 수증기를 포집하면, 서울시민 2,175명의 일일 필요용수량에 해당함

 

 

5. 해외 동향

 

○ 일본은 지역경제를 활성화하고, 기후변화 대응 차원에서 식물공장 사업을 추진 중

- 경제산업성과 농림수산성이 협력하는 농상공 연계를 추진하여 식물공장사업을 추진

- 정보의 보조금제도를 도입하여 현재 50개 식물공장을 150개로 늘릴 계획

 

 

○ 미국의 식물공장은 초기 우주식량공급 목적으로 개발되었으나, 최근도심의 대규모 고층 수직 식물공장으로 진화중

- 재배 작물의 수확량은 동일 면적의 야외 농경지보다 10배 정도의 수확량을 가지면, 30층 짜리의 경우 약 5만명에게 평생 공급할 농산물을 만들것으로 추정

 

 

6. 식물공장의 효과

 

○ 대부분 수경재배 기반이어서 토양관리가 필요없고, 연작을 통한 지력약화의 문제점도 해결 가능

 

○ 통제된 시설에서 첨단 녹색기술 적용으로 생육기간 단축, 단위 면적당 높은 토지생산성, 연중 안정적 영농이 가능 전주생물소재연구소에서는 ※ 4년근 인삼을 18개월 내에 재배함

 

○ 무농약 재배 등 친환경 농업생산이 가능하고, 해충방제, 생장촉진 등 농업생산물의 효능향상이 가능

※ LED를 이용하여 선택적 파장을 공급할 경우 식물의 색소제어, 항산화 물질의 증강, 병해충 방제 효과가 발생

 

○ 다양한 농산물을 한 곳에서 생산할 수 있어 소비자의 기호변화에 신속한 대응이 가능

 

○ 도심 혹은 근교에 식물공장 건설 시, 운송시간과 운송비 절감이 가능

 

○ 관련 전후방 산업 발달에 긍정적 효과 발생

 

 

7. 식물공장의 문제점

 

○ 초기 설비투자 비용이 높아 시장진입이 어려움

- 식물공장의 평균 건설비는 비닐하우스의 약 17배에 달함

- 완전인공광형 중 LED를 조명설비로 사용할 경우, LED 조명설비가 초기설비투자 비용의 절반을 차지

※ 그러나 LED 사용시, 기존 조명설비에 비해 전기요금이 최대 1/3로 감소

 

○ 현재 일본의 경우 식물공장 생산물의 원가는 기존 재배방식보다 최대 2배 정도 높음

 

 

 

8. 국내의 동향

 

○ 1996년 농촌진흥청 농업공학연구소에 양액재배시험을 착수

 

○ 2001~2004년 사이오 한국형 식물공장 모델 개발 연구를 진행하여 환경제어기술과 자동화의 가능성을 실험

 

○ 2005년 식물공장시스템을 확립하여 시험장을 운영 중이고, 생산자동화와 적용품목 확대를 진행 중

 

○ 정부는 2009년 7월 신성장동력 스마트 프로젝트 사업에 “IT-LED 기반 식물공장을 위한 핵심부품 개발 과제”를 선정

 

○ 전라북도, 광주시, 남양주시, 부천시가 선도적으로 추진 중

- 전북은 LED기술을 농업․생물․식품․부품소재 분야와 융․복합해 부가가치를 높이는 차원에서 식물공장 사업을 추진 중

- 광주시는 光산업을 농업에 접목한 그린산업육성을 추진 중

- 남양주시는 2011년 개관 예정인 유기농박물관의 부속건물에 수직농장 건설 계획

- 부천시는 부천뉴타운의 에코시티에 ‘하늘농장’ 조성 계획

 

 

9. 시사점

 

○ 식물공장은 향후 국내 기후변화에 대한 적극적 방안의 하나이며, 나아가 글로벌 공장설비 수출이 가능한 신성장 산업임

- 야채 자급률이 10%미만인 싱가폴에 식물공장 설지 자체를 수출 가능

 

○ 현재는 경제성이 없으나, 도입에 따른 전후방산업 성장, 농업고도화 등 비시장적 편익까지 고려하여, 충남도 이에 대한 관심이 요구됨

- 지자체는 도심지역을 중심으로 안정적이며, 친환경적인 식자재 공급을 목적으로 식물공장 사업을 추진

- 특용작물, 약재 등의 고부가가치화 분야에 진출하여 식물공장의 채산성을 제고

 

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아니면 XX될걸요(협박 ㅎㅎㅎ)