식물공장의 종류
식물공장, Plant Factory, Smart Farm Factory
전에 쓴 글에서 식물공장[저희는 Smart Farm Factory라고 부르고 있습니다.]에 대한 글에서 식물공장의 종류에 대해 한 번 정리한다고 말씀드렸습니다.^^
https://brunch.co.kr/@jupiter/31
먼저 어떤 범위까지를 식물공장이라 할 것인가에 대해 한 번 언급을 해야 할 것 같습니다.
https://brunch.co.kr/@jupiter/5
제가 정의한 식물공장(Smart Farm Factory)의 정의는 다음과 같습니다.
"식물공장(스마트팜 팩토리)이란 외부의 공기를 필터링을 통해 유입하는 등 외부와 차단 정도가 높은 공간에서 식물이 자라는데 필요한 환경요소( 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 양분 등)를 인공적으로 제어함으로써 식물의 안정적인 계획생산이 가능하도록 하는 곳이다".
2010년 서울대학교 손정익 교수님의 정의를 보면
"환경조절을 통해서 작물의 주년생산, 계획생산이 가능하며 작물의 수량과 품질을 조절할 수 있는 (공장형) 식물생산시스템(A factory-style plant production system that can make year-round production, planned production, yield and quality control of crops by using environmental control)"라고 정의합니다.
식물공장의 정의에서 가장 중요한 핵심은 식물을 최적환경에서 재배하기 위한 환경제어입니다.
그리고 환경에 가장 큰 영향을 미치는 것이 바로 태양광입니다.
그래서 식물공장을 분류할 때 이 태양광을 이용하는 가의 여부에 따라 일반적으로 3종류로 구분합니다.
[참고문헌 1] 서울대학교 손정익 교수님의 자료를 보면
A. 인공광 이용형 식물공장-> 완전 제어형 식물공장이라고도 합니다.
B. 자연광(+보광) 이용형 식물공장-> 태양광 병용형 식물공장이라고도 합니다.
C. 자연광 의존형 식물공장
의 기존 3가지 구분을 B. 자연광(+보광) 이용형 식물공장을 C. 자연광 의존형 식물공장을 하나로 묶어
A. 인공광 이용형 식물공장
B. 자연광 이용형 식물공장
으로 새롭게 분류하기도 하였습니다.
결국 크게 구분하면 태양광(자연광)을 이용하느냐 인공광을 이용하느냐에 따라 구분하는 것입니다.
사실 태양광을 이용하느냐 안 하느냐는 판단은 작물에 필요한 광량을 확보하기 위해 필요한 투자비용과 작물의 적정한 생육을 위한 냉방에 필요한 투자비용을 상호 고려하는 것이 필요할 것 같습니다.
이런 변수들을 적절히 고려하여 3가지 형태의 식물공장 중 하나를 선택하는 것이 경제성 있는 식물공장을 만드는 첫 번째 단계 일 것입니다.
A. 인공광 이용형 식물공장을 살펴보겠습니다.
아시겠지만 인공광이라고 하면 대부분의 사람들이 LED를 생각하고 계시지만 식물을 재배하는 데는 다양한 광원이 연구되고 있습니다.
[ 이 부분도 따로 한번 이야기드리도록 하겠습니다.]
먼저 농촌진흥청에 있는 인공광형 식물공장입니다. 서울대 손정익 교수님 발표자료에 포함되어 있던 사진입니다.
보시는 바와 같이 광원은 LED를 사용하고 있습니다.
두 번째는 미래원의 식물공장입니다.
새번째는 저희 애그로닉스 인공광형 식물공장입니다.
잘 보시면 아시겠지만 광원이 형광등으로 되어 있습니다.
2012년경의 사진으로 LED와 식물재배 등(형광등)의 경제성을 비교했을 때 식물재배 등이 경제성이 있다고 판단하여 식물재배 등을 사용하였습니다. LED 가격이 급격하게 떨어진 현재는 LED를 사용하고 있습니다.
B. 자연광(+보광) 이용형 식물공장에 대해 살펴보겠습니다.
앞서 언급한 바와 같이 자연광(+보광) 이용형 식물공장은 태양광 병용형 식물공장이라고도 합니다.
사실 자연광 이용형 식물공장은 유리온실을 포함하는 시설원예와 큰 차이점이 없습니다.
이 부분에서 많은 분들이 시설원예와 식물공장을 구분하는데 어려움을 겪는 것 같습니다.
저는 앞서 식물공장에 대한 정의를 하면서 이 부분을 외부 공기를 얼마만큼 차단하는가에 기준을 두었습니다. 필터 등을 통해 외부 공기의 유입이 차단된다면 식물공장, 외부 공기가 그대로 유입된다면 시설원예라는 것입니다.
네덜란드에서 보광을 통해 장미와 토마토를 키우는 것입니다.
네덜란드와 같은 북유럽이나 러시아와 같이 자연광이 부족하고 외부 기온이 그리 높게 올라가지 않아 냉방에 대한 부담이 없는 경우 보광을 통해 작물 생육에 필요한 최적환경을 제공하고 생산량을 극대화하는 방법을 많이 사용합니다.
토마토의 경우 네덜란드에서 재배할 때는 광량이 부족하기 때문에 광량의 추가에 따른 생산량 변화가 커서 보광에 투자하는 비용을 최소로 줄여 최대의 효과를 얻기 위해 사진과 같은 방식으로 보광을 하는 것을 연구하고 있습니다.
C. 자연광 의존형 식물공장에 대해 살펴보겠습니다.
자연광 의존형 식물공장은 그냥 유리온실이라고 보시면 될 것 같습니다.
아래는 네덜란드의 토마토 월드의 온실입니다.
이상과 같이 식물공장의 구분을 해 보았습니다.
사실 자연광을 이용하는 식물공장은 어찌 보면 첨단유리온실로 대표되는 시설원예를 통해 대규모화되어 발전되었지만 LED와 같은 인공광을 이용하는 식물공장은 아직 대규모화를 이루지 못하고 있습니다.
이유는 인공광을 이용하는데 필요한 LED 등을 포함한 높은 시설비용과 운영비용 때문이라고 합니다.
물론 인공광 식물공장은 다단 적층 방식을 통해 단위면적당 생산량을 극대화할 수 있는 장점이 있습니다.
또한 완벽한 환경제어를 통해 작기의 순환을 높여 생산량을 극대화하는 장점도 있습니다.
다만 그 장점이 높은 시설비용과 운영비용을 넘어서지 못하였습니다.
그러나 최근 LED 가격의 하락과 태양광과 같은 새로운 에너지원의 확보 등을 통해 시설비용과 운영비용이 저감 되면서 대규모화의 매력이 살아나고 있다고 생각합니다.
[참고문헌]
1. 식물공장의 범위, 주요 기술 및 발전성, 2013.4.19, 서울대학교 식물생산 과학부 손정익 교수, 식물공장 세미나
2. 식물공장 실용화를 위한 기술개발 현황 및 발전방향, 2013.4.10, 국립 농업과학원 식물공장 연구실 이공인 박사, 식물공장 사업 도약을 위한 성공 전략 세미나
