수직농장(垂直農場)은 고층건물을 일종의 농경지(식물농장)로 활용한다는 개념이다. 식량난과 농경지부족 문제를 해결하기 위하여 1999년 미국의 콜롬비아대학교 딕슨 데스포미어(Dickson Despommir)교수가 창안한 개념이다.
수직농장에서는 수십 층의 고층건물 각 층을 농경지(식물농장)로 삼고 재생에너지를 이용, 수경재배가 가능한 농작물을 재배하게 된다. 농사에 영향을 주는 모든 조건(온도, 습도, 빛, 농업용수 등)을 인위적으로 통제할 수 있어 연중생산이 가능하고, 날씨와 상관없이 농작물을 재배할 수 있어 생산량 증대와 안정적인 공급효과를 볼 수 있다는 점이 장점으로 꼽힌다.
데스포미어 교수는 50층 높이의 수직농장을 세우면 시민 5만 명에게 값싼 농산물을 공급할 수 있고, 고층건물에서 식물을 다층으로 재배하면 같은 재배면적 대비 10배 정도 농장의 토지활용도를 갖춰 농경지 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 본다. 반면 모든 시설을 인공적으로 만들어야 하기 때문에 설비 및 유지비용이 많이 들어 경쟁력이 떨어질 수 있다는 단점이 있고, 도심의 비싼 땅에서 비싼 농장 건축물을 세울 이유가 있느냐는 지적도 제기되었다. (* 두산 백과사전 자료 인용)
아래 수지농장 관련 최근 기사들을 게재한다.
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[IF] 사이언스 into the future
도심 속 '수직 농장'… "토지·날씨·병충해 걱정 없어요"
중동 최대 항공사인 에미레이트항공은 지난 6일(현지 시각) 두바이에 세계 최대 규모의 수직 농장을
건설한다고 발표했다. 수직 농장은 도심 건물 안에서 수경 재배가 가능한 농작물을 키우는 아파트형
농장을 말한다. 에미레이트항공은 최근 미국 수직 농장 전문업체 크롭원과 4000만달러 규모의 협약
을 체결하고, 올해 말부터 두바이 알 막툼 국제공항 부근에 1만2000㎡(약 3600평) 면적의 수직 농
장을 짓기로 했다. 내년 말 완공 이후 이 시설에서 나오는 과일과 채소로 기내식을 공급할 계획이다.
중동 국가들이 수직 농장을 통해 '농업 강국'의 꿈에 도전하고 있다. 중동 지역은 사막이 많아 1인당
농경지가 0.19헥타르(약 575평)로 세계 최저 수준이다. 연 강수량도 세계에서 가장 적어 농업이 사실
상 불가능했다. 하지만 수직 농장은 좁은 면적을 효율적으로 이용할 수 있고, 일반 농지에서 사용하는
농업용수의 1%만 쓰고도 더 많은 작물을 키울 수 있어 두바이와 같은 사막이나 물 부족 국가를 중심
으로 늘어날 전망이다. 최근에는 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI) 기술까지 더해져 사람 없이도 자동
으로 작물의 발육 상태를 점검하고, 습도·온도를 점검할 수 있는 시설로 발전하고 있다.
◇하늘을 향해 쌓는 농장
에미레이트항공은 수직 농장을 통해 매일 2.7t의 과일·채소를 생산하겠다는 계획이다. 이는 900에이
커(약 110만평·여의도 면적의 1.3배) 규모의 농장에서 수확하는 농산물의 양과 비슷하다. 땅 넓이만
놓고 보면 수직 농장에서 단위 면적당 1900배 생산량이 많은 셈이다. 실내에서 작물을 키우기 때문
에 미세 먼지로부터 자유롭고, 병충해 위험이 적어 제초제와 살충제를 거의 사용하지 않아도 될 것으
로 기대된다. 현재 중동에는 아랍에미리트(UAE)를 중심으로 내년까지 20개의 수직 농장이 새로 지어
질 예정이다.
- ▲ 그래픽=김현지
수직 농장은 식물이 자라는 자연환경을 완벽하게 인공 시설로 대체해가고 있다. 우선 햇빛 대신 식
물재배 전용 LED(발광다이오드)를 천장에 빽빽하게 설치해 24시간 쪼인다. 식물은 광합성을 할 때
적색과 청색 파장의 빛을 주로 이용한다. 수직 농장에서는 적색·청색 파장대의 빛만 쓴다. 특정 파장
의 빛만 내보내기 때문에 백열등에 비해 전기에너지를 80% 이상 절약할 수 있다. 생장 속도도 2~3
배 빠르다.
실내 재배에서는 농업용수 확보가 어려울 수 있다. 흙이 아닌 수경 재배로 작물을 재배하는 수직 농장
은 더 그렇다. 미국 농업 벤처기업 에어로팜은 지난해 말 미국 뉴저지주 뉴어크에 세운 수직 녹장에 잎
채소를 특수 천에 고정시킨 채 뿌리에 물과 각종 영양분을 섞은 스프레이를 분사하는 방식을 도입했다. 그 결과 전통 농법과 비교해 물 사용량을 최대 99%까지 절약하는 데 성공했다. 스프레이 분사는 로봇
이 맡았다.
◇4명이 하루 3만6000명분 식량 생산
인구 급증으로 고민하는 중국에서도 수직 농장 건설이 활발하다. 중국 테크기업 산안 시노 사이언스는 지난 5일 중국 푸젠성 안시현에 5000㎡(약 1500평) 규모의 수직 농장을 건설했다고 발표했다. 회사
관계자는 "이 실내 농장에서는 하루에 3만6000명이 먹을 수 있는 8~10t의 채소를 생산할 수 있다"고
설명했다. 기존 농지에서 이 정도 생산량을 유지하려면 300명의 농부가 필요하지만 이 수직 농장에는
관리 직원이 단 4명이다. 모든 조명·환기 시설이 자동화된 덕분이다.
산안 시노 사이언스 관계자는 "최근 환경오염으로 농경지 확보가 어려워지고 있어 깨끗한 채소를 찾는 중산층이 늘고 있다"며 "도심의 초고층 건물 일부를 농장으로 바꾸는 사업도 추진하고 있다"고 말했다.
미국 농업 스타트업 플렌티는 지난 1월 중국 베이징과 상하이, 선전 등 대도시에 수직 농장인 '신선
채소 체험센터'를 세우겠다고 밝혔다. 이 기업은 아마존·소프트뱅크 등 세계적 기업들로부터 2억달
러를 투자받았다. 플렌티는 수평 선반과 함께 벽면에서도 작물을 기른다.
최근 국내에서도 수직 농장 도입을 시작했다. 농업법인 미래원은 경기도 평택에 샐러드 채소 50여
가지를 재배하는 수직 농장을 운영하고 있다. 서울시는 오는 2020년 완공을 목표로 은평구 통일로
일대와 양천구 목동에 각각 350㎡, 2558㎡ 규모의 수직 농장을 세우고 있다.
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원예 종주국에도 ‘수직농장’ 바람
네덜란드 스타트업의 혁신적 작물 재배
ScienceTimes 이성규 객원기자 2016.11.17
의 개발에 힘입어 네덜란드의 많은 스타트업들이 수직농장 산업에 진출하고 있는 것이다.
수직농장이란 도심의 고층건물 안에서 재생에너지를 이용해 농작물을 재배하는 실내농장으로서,
1999년 미국 콜롬비아대학의 미생물학자이자 생태학자인 딕슨 테스포미어 교수가 창안한 개념이다.
날씨와 상관없이 온도 및 습도, 빛, 물 등을 인위적으로 통제할 수 있어 연중 생산이 가능한 게 장점
으로 꼽힌다. 또한 실내공간에서는 해충이나 질병의 발생 통제가 용이해 농약을 사용할 필요가 없다.
네덜란드에서 최근 신선한 아이디어로 성장세를 보이고 있는 대표적인 수직농장 업체는 채소 재배기
업 ‘비비(Vivi)’다. 이 업체는 지난 6월 말 발표한 ‘비비 베르테(Vivi Verte)’라는 작물 재배 시스템으
로 주목을 끌고 있다.
네덜란드의 비비 사가 선보인 ‘비비 베르테’의 작물 재배 순서도. ⓒ http://www.vivi.nu/viviverte/
대한무역투자진흥공사(KOTRA) 네덜란드 암스테르담무역관의 최신 보고 자료에 의하면, 이 재배 시
스템의 가장 큰 특징은 작물의 독특한 포장방식이다. 즉, 조직 배양이 끝난 어린 식물을 미세 구멍이
뚫린 포장 비닐 안에서 성숙한 식물이 될 때까지 재배시키는 방식이다.
포장 비닐만 감싸면 저절로 성장해
포장 비닐에는 혁신 기술이 적용돼 식물이 자라는 데 필요한 습도 및 온도, 빛의 세기, 영양소, 물 등
을 완벽하게 조절하고 공급할 수 있다. 따라서 식물은 별도의 관리 없이 청결한 상태를 유지한 채 성
체로 자라며, 포장 비닐은 최종 소비단계까지 제거되지 않는다. 다시 말해서 식물의 조직배양부터 최
종 소비자에게 유통하기까지의 과정을 하나의 포장 시스템으로 해결한 것이 바로 ‘비비 베르테’다.
이 시스템으로 재배되는 식물들은 포장 비닐로 감싸는 과정이 끝난 후 소비자에게 유통되기 전까지
LED등의 시설이 여러 층으로 설치된 수직농장에서 재배된다. 이 같은 작물 생산 모델은 기후에 영향
을 받지 않고 특별한 전문 지식 없이 운영될 수 있어 세계 어디든지 동일한 시스템을 적용할 수 있다
는 장점을 지닌다.
또한 조직 배양부터 포장, 재배, 출고 등의 기능을 모두 갖춘 생산시설은 3명 정도의 적은 인력으로
연간 115만 개의 개발 작물 개체를 생산할 수 있다. 작물의 포장 과정에서 함께 들어가는 물과 영양
분은 식물이 성장시키는 데 필요한 최적의 양으로 공급돼 추가로 공급하지 않아도 된다.
비비 사가 주로 취급하는 작물은 잎채소, 과일, 식용허브 등으로서, 식물을 개인적으로 키우고 싶어 하는 소비자들을 위해 어린 식물을 모종 단계까지만 키우고 소비자에게 판매하기도 한다.
수직농장에서는 자연광 대신 인공 조명을 사용하므로 어떤 조명을 사용하느냐가 생산량에 큰 영향을
미친다. 지금까지의 연구 결과에 의하면 온실에서 보통 사용하는 누런 빛의 고압나트륨등보다 LED등
을 사용할 경우 수확량이 30% 이상 증가하는 것으로 나타났다. 즉, LED등의 활용 전략이 수직농장의
성공요인으로 작용하는 셈이다.
유럽 최대의 전구 제조업체인 필립스 사는 지난해에 아인트호벤 시에 수직농장 연구시설을 설립해 상
추, 딸기, 크레송 등의 재배를 연구하고 있는 것으로 알려졌다. 필립스 사의 연구진은 온실에서 재배
되는 상추의 ㎡당 생산량이 60㎏인데 비해 자신들의 연구시설에서는 ㎡당 100㎏을 수확할 수 있다는
것을 입증했다.
수확량 증가의 가장 큰 요인은 역시 LED등의 효율적 사용인 것으로 알려졌다. 즉, 식물의 성장 초기
에는 붉은빛을 사용해 그늘과 비슷한 환경으로 만듦으로서 성장속도를 증가시키고, 식물이 휴식을
취해야 할 때는 LED등의 전원을 끄는 방식이다.
한편, 네덜란드의 부동산 기업 ‘레이헌빌리지’는 작물 재배에 필요한 자체 에너지 공급 시스템을 갖
춘 생태마을을 조성하는 사업을 시작했다. 이 생태마을에 거주하게 되는 가구들은 용수 보관 및 재
생에너지 발전, 수경재배 시설 등을 통해 자체적이며 지속가능한 방식으로 작물을 경작할 수 있게
된다. 레이헌빌리지 사는 앞으로 이 같은 주택 형태가 미래 도시농장에서 가장 적합한 형태로 자리
잡게 될 것이라고 밝혔다.
네덜란드는 세계 2위의 농산품 수출국으로서 화초, 구근, 온실재배 분야에서 세계 최고 수준의 기
술을 보유하고 있다. 지난해 네덜란드의 화초 및 채소 수출액은 총 142억 유로(약 17조8000억원)
로서 세계 최대 규모였다.
특히 네덜란드는 세계적으로 신규 품종 개발을 이끄는 국가로서, 네덜란드 기업들은 유럽 품종보호
청에 등록된 식물 관련 식물육종자권리의 60%를 보유하고 있다. 원예 기업들의 R&D 투자액도 일
반 기업보다 상당히 높은 수준인 것으로 알려졌는데, 특히 채소 종자를 육종하는 네덜란드 기업들은
매출의 20~30% 수준까지 R&D에 투자하고 있다.
KOTRA 이소정 암스테르담무역관은 “현재 네덜란드의 수직농장 산업 수준은 주변 유럽국가들에 비
해 아직 시작단계이지만, 최근 다양한 기업과 단체들이 수직농장과 첨단기술을 활용한 스마트농장
시스템을 결합해 시장에 진출하고 있다”고 했다.