미래 산업형 식물공장과 LED 기술
<편집자 주>
북부 유럽의 일부 국가에서 부족한 일조량을 보충하기 위하여 시작된 식물공장은 통제된 시설 내 빛, 공기, 열, 양분 등 생물의 생육환경을 인공적으로 제어해 공산품처럼 계획 생산이 가능한 농업 형태로, 이미 일본과 유럽, 미국 등 선진국에서는 연구가 활발하다. 이러한 식물공장은 기후와 지역에 관계없이 농산물을 재배할 수 있는 점 이외에도 이산화탄소 발생량을 30% 정도 줄일 수 있는 장점이 있고, 농업용 로봇, LED 등 인공광, 생산 자동화 시스템 등 농업 기술을 IT, BT, RT 분야와 연계하여 농업, 공업 나아가 서비스업 등의 협력까지 도모할 수 있는 신성장 산업의 동력이 될 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
----- 목차 -----
1. 식물공장이란 무엇인가?
2. 왜 식물공장인가
3. 식물공장의 기술적 현황과 전망
4. 왜 LED이어야 하는가
5. 빛의 스펙트럼
6. 빛의 세기
7. LED에서 방사되는 빛의 특성
8. LED를 가장 적절하게 사용하는 방법
9. 설치 후 시험측정
10. 식물공장의 국제적 위치
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2. 왜 식물공장인가
식물공장은 농업의 발달과정에서 보면, 노지재배에서 비닐하우스를 거쳐 외부의 환경조건에서 조금은 더 자유로운 유리온실로 진화했고, 기온, 습도 등을 더욱 완벽하게 제어하기 위해 외벽을 더 보강한 결과 이로 인해 해충과 바이러스의 침입을 막을 수 있게 된 농업용 건물에 지나지 않는다.
다만 이 과정에서 식물 재배상을 다층으로 무한히 증설할 수 있는 길이 열렸으나, 그 대신 태양광의 이용이 불가능하게 되므로 해서 인공광만을 사용하는 식물 재배 방법을 채택하게 됐고, 그 덕분에 해충, 바이러스 등의 외부 침입도 막을 수 있게 되어 완전 무농약 재배가 가능하게 한 것이다.
식물공장은 근래 들어 급변하는 기후의 변화에 대처하고, 사계절 전천후 농사가 가능하고 해충의 피해, 잔류농약과 중금속, 식중독균, 슈퍼 박테리아의 감염을 막을 수 있는 유일한 농사방법이기도 하다.
심지어는 황사, 방사능 오염, 산성비 등을 막는 대책으로도 완벽한 농업방법이고, 농경지 면적, 물과 에너지를 제일 절약하는 농사방법이기도 하다. 식물공장에서는 노지재배보다 농경지는 10분지 1 이하, 에너지 소모량과 인력, 물의 사용량도 기존의 농사 방법보다 10분지 1 이하로 줄일 수 있다.
물론 농약은 전혀 사용하지 않아도 된다. 우리나라에서의 현재 농약 사용량이 30년 전보다 150배가 된다는 것을 생각해 보면, 식물공장의 필요성은 더 절실하다.
뿐만 아니라, 식물공장에서 생산되는 식물은 요즈음 들어 흔히 말하는 ‘유기농 재배’ 보다 더 안전한 식품 생산방법이기도 하다. 일반인들은 모두가 유기농 농산물이 안전한 농산물로 생각하고 있으나, 사실은 그렇지 않다. 아래는 2011년 7월 호 <농경과 원예>지에서 발췌한 ‘농식품 안전, GAP가 정답이다’ 기사 중의 내용이다.
“지금까지 대부분의 소비자들은 안전한 농산물이라면 자연스럽게 유기농산물 생산제도를 포함한 친환경농산물 생산제도 및 생산이력제 등으로 관리된 농산물을 생각하고 있다. 그러나 이들 제도는 농약을 비롯한 화학적 위해요소 관리만 강조되었을 뿐, 중요한 식중독균을 포함한 생물학적 위해요인 관리가 제외되고 있어 사실상 안전한 농산물이라고 생각하기 어렵다. 이와 같이 생물학적 위해요소의 관리가 부족할 때 슈퍼 박테리아와 같은 사건이 발생될 수도 있다”
위의 인용문에서와 같이 유기농 재배는 농업의 완벽한 형태가 아니고 안전한 식물재배방법도 아니다. 유기농 재배란 땅의 힘을 유지하면서 가능한 한 자연 그대로 형태의 농사법을 말하는데, 여기에는 잔류농약과 잔류 중금속의 제거 방법이 없고, 무엇보다 식중독균이나 기생충, 슈퍼 박테리아의 감염을 막는 시스템이 없다는 것이 치명적인 결함이다. 농지 전체를 소독하는 방법이 없고, 만일 소독한다면 이미 유기농이 아니기 때문이다.
식물공장은 건물의 외벽을 밀폐하고 수경재배방식(또는 토경재배일지라도 흙이나 인공배지를 사용하여 이를 쉽게 살균할 수 있음)을 채택하여 여기 공급되는 물과 양액만 살균함으로써 이런 복잡한 문제를 일거에 해결할 수 있게 된다.
이러한 이유들로 해서, 앞으로 10년 쯤 후엔 우리가 먹는 식물, 특히 채소는 50% 이상이 식물공장에서 공급되리라고 본다. 우리가 수돗물을 식수로 사용하지 않고, 그보다 500배나 비싼 생수를 식수로 마시듯이 말이다.
(주)카스트친환경농업기술 www.sunnyfield.co.kr