온실은 과학입니다: 유리, 한지에서 비닐로

• 일반 국민들에게 온실은 ‘유리 온실’의 인식이 강하지만, 온실의 자재는 고품질 작물을 육성하기 위해 최신 발명품을 사용
  • 보온성을 위한 빛의 투과율, 기상변화에 대한 내구성, 시공성, 사용성, 안전성 등을 모두 고려해야 함
  • 우리나라에 처음 상업적인 형태의 온실이 도입된 시기는 1920년대 이후라고 알려짐
    • 대부분 대나무나 목재 골조에 기름종이를 덮어서 사용
    • 빛의 투과율을 높이고 보온성을 강화하기 위해 기름을 먹인 한지를 사용했는데, 이것은 조선시대 온실 공법과 유사함
• 1930년대 유럽에서 상업화가 가능한 비닐(PE, poly ethylene)을 발명하며 온실의 건축에도 비약적인 발전을 가져옴
  • 유럽에서 열풍이 불었던 비닐은 우리나라에는 1950년대에 도입 되었는데 60년대 이후에 비닐하우스가 일반화되기 시작

    우리나라에서는 1954년에 최초로 폴리에틸렌 필름을 공업용으로 생산하기 시작했는데 이를 농업에 이용하기 시작하며 온실이 전국적으로 확대되었음

  실험실에서 탄생한 우연한 발명품, 비닐

  1872년 독일의 바우만(Baumann)이 제조한 염화비닐(위키백과)

  • 최초의 비닐은 실험실에서 합성된 폴리염화비닐(PVC, polyvinyl chloride) 형태

  우연히 발명된 비닐의 탄생

  • 현재의 비닐과 같은 형태는 1933년에 영국의 에릭 포셋(Eric Fawcett)과 레지널드 깁슨(Reginald Gibson)이 발명함(2012, 문학동네)

    “높은 압력에서의 가스 분출에 대해 실험하는 도중 장비 일부가 마치 파라핀 밀랍에 들어간 것처럼 보이는 사실을 알았다. 이 밀랍성분의 고체는 반응 튜브에서 발견되었다.” - 깁슨의 실험노트 중, 비닐이 발명되는 순간

  1937년 굿리치(B.F Goodrich)가 비닐에 대한 발명특허를 획득한 이후부터 현재와 같은 상업적인 용도의 비닐 생산

  • 2차 세계대전 중, 연합군의 레이더에 필요한 절연 케이블을 만드는 핵심 물질로 비닐을 사용하면서부터 비닐이 비약적으로 성장

기술이 더해져 견고해진 온실

• 1950년대 시작한 온실은 60년대에 종자의 상업화와 재배기술의 근대화 등 재배분야의 발전과 온실용 비닐의 대량생산 체계가 확립되며 본격적인 시설원예산업이 정착됨
  • 1970년대에 이르러 전국적으로 온실재배단지가 형성되기 시작 했고 연중 생산 가능한 농업기술이 보급됨
    • 1970~80년대에 우리나라에서는 도시화, 산업화가 이루어지는데 도시민들의 식재료 수요가 급속하게 증가하며, 온실농법은 국민의 식생활 문제를 해결할 수 있는 대안으로 자리 잡음
  • 1960년의 온실규모는 전국에 겨우 100ha에 불과했으나 1980년대에는 비닐하우스가 약 7,300ha으로 대략 70배 이상 성장하였으며 현재는 약 54,000ha임(2017, 농림축산식품부)
• 국민들의 소득수준이 향상되며 그동안 부식위주의 식단으로 재배 되었던 채소나 과일이 부식이 아니라 기호성 식재료라 인식함
  • 1990년대에는 우리 온실의 현대화 작업이 이루어지며 국제 경쟁력을 갖추게 됨
    • 초기에 대나무를 사용했던 골조분야에도 기술개발이 이루어져 경량철골 구조로 비닐하우스의 안전성을 높이는 방향으로 발전
  • 태풍이나 폭설에 의해 연평균 약 700억원이 넘는 온실 피해가 발생하고 있으며 최근에는 자연재해에 대비한 안전하고 생산성 높은 온실에 대한 연구개발이 진행 중임

  태풍에도 끄덕 없는 비닐하우스

  대형빌딩과 비닐하우스 중 태풍에 강한 쪽은 어느 쪽일까?

  • 태풍에 비닐하우스가 곧 날아갈 것 같다고 생각하기 쉽지만 내재해형 규격으로 건축 한다면 웬만한 태풍에도 끄덕하지 않는 비닐하우스를 건축할 수 있음
  • 현재 농촌진흥청에서 최대 40m/s의 태풍에 견디는 비닐하우스 설계

    태풍 40m/s는 시속 144Km의 대형급으로 나무가 뽑힐 정도의 강도를 지니고 있음

유리온실을 보기 어려운 이유는 기후 때문

• 우리나라에는 약 54,000ha(대전광역시 면적)의 온실이 건축되어 있는데, 그 중 99.2%가 비닐하우스이며 유리온실은 0.6%에 불과함 (2017, 농림축산식품부)
  • 반영구적인 유리온실에 비해 비닐하우스는 1∼5년 간격으로 비닐을 교체해야 함에도 불구하고 우리나라에서 유리온실을 건축하지 않는 것은 날씨의 영향이 큼
  • 유리온실은 대부분 네덜란드, 벨기에, 독일, 영국 등에 집중적으로 분포되는데, 이들 국가들은 연평균 기온의 편차가 크지 않으며 겨울철 광량이 부족한 공통점을 갖고 있음

    네덜란드는 최저 영상 1℃에서 최고 영상 22℃로 21℃의 기온 편차가 있는 반면 우리나라는 영하 3℃에서 영상 30℃까지 33℃의 편차가 있음

  • 겨울이 춥고 긴 우리나라와 일본, 중국 등의 국가에서는 유리 온실보다는 비닐하우스가 더 유리
    • 여름에 기온이 급상승하면 유리온실의 자재가 팽창하여 파손 되거나 태풍으로 유리가 깨질 가능성이 높음
    • 반대로 겨울에는 기온이 떨어지면서 온실의 자재가 수축하면서 연결된 부위가 들떠서 난방비가 증가하는 등, 우리나라에서는 유리온실을 농업용으로 사용하기 어려움
  • 그 뿐 아니라, 비닐하우스에 비해 초기 건축비와 유지비가 높다는 것도 유리 온실을 건축하기 어려운 요인의 하나임

유럽의 채소 값은 스페인의 날씨에 달렸다?

• 스페인은 유럽의 식탁을 책임지는 대표적인 채소 수출 국가인데 그 이유는 경쟁력을 갖춘 대규모의 온실 단지 때문임
  • 스페인의 온실 면적은 우리나라와 비슷한 수준인 약 52,000ha에 불과 하지만, 유럽 전역으로 오이, 애호박, 토마토, 상추, 피망, 가지 등을 수출하고 있음(2017, The Euro Journal
    • 2011년 6월 유럽 전역에서 원인모를 장출혈 증상이 나타나 1,700여명의 환자가 발생, 유럽전역을 공포에 떨게 했는데, 그 이유가 스페인산 오이에 묻은 대장균 때문으로 밝혀짐
    • 스페인 남부지방에 이상기후가 찾아왔던 2017년 6월에 영국의 애호박 가격이 급등하는 등 스페인의 영향력을 실감하게 됨

      영국은 애호박의 여름 평균가격이 5kg에 4파운드였으나 스페인이 가물어 지자 무려 20파운드까지 가격이 다섯배나 치솟았음

• 스페인이 유럽 전역의 채소 수출국이 된 이유는 대규모의 비닐하우스 단지를 조성했기 때문인데, 대규모 단지에서 신선채소를 재배하며 경영 효율성을 높임
  • 스페인은 대단위 온실 단지를 조성했는데, 1990년대 후반 26,000ha였던 스페인의 온실 면적은 10년 사이에 2배 이상의 비약적인 성장세를 보였고, 2015년 약 52,000ha(99%가 닐하우스)까지 확장됨(2000, B.von Elsner et al; 2012, Murat Kacira)
  • 이탈리아의 라티나 단지, 포르투갈의 파트로, 에스텔라 단지 등 대부분의 유럽 국가에서는 대규모의 온실단지를 조성함
  • 스페인의 대규모 시설원예 단지 중 한 곳인 알메리아 (Almeria) 지역에 스페인 온실 면적의 절반 정도인 26,000ha가 밀집되어있음
  • 주요 재배품목으로는 오이, 고추, 토마토 (출처 : www.amusingplanet.com

    
    

백색혁명에서 가치혁명으로

• 2000년대 이후 온실이 신기술과 만나면서, 우리나라에서도 비닐하우스가 현대화, 첨단화의 길을 걷기 시작함
  • 점차 친환경 농산물을 원하는 소비자의 수요가 많아지며 이에 부응하기 위하여 신선채소의 대량생산 체계를 구축
  • 한국형 온실의 표준화 작업이 진행되면서 시설원예분야에 각종 과학기술이 결합되어 온실은 첨단영농분야를 이끄는 중심이 됨
    • 우리나라 농업 생산액의 약 11%를 온실에서 생산하고 있으며 생산 규모는 5조원에 달함(2017, 농림축산식품부)
  • 온실 자재의 과학화, 첨단화와 함께 온실재배법, 종자개량 등이 이루어지며 온실의 재배 작물과 생산규모는 점차 확대됨
    • 온실 자재가 국산화되고 비닐하우스 재배에 적합한 최적의 종자가 개발되는 등 온실 분야는 지속적으로 발전될 전망
• 최근 4차 산업혁명이 사회적인 화두가 되며 농업분야에서는 스마트팜을 주목하고 있음
  • 온실은 스마트팜을 선도하는 기초 분야로서 스마트팜에 대한 관심이 커지며 온실의 첨단화와 표준화의 필요성이 더욱 확대되는 중

    스마트팜 : 농업의 생산성을 높이기 위하여 ICT를 활용하며 시간과 공간의 제약 없이 작물의 재배환경을 최적의 조건으로 제어하고 관리하는 농업 (2018, 농림축산식품부)

  • 비닐하우스와 ICT가 만나며 온실은 점차 첨단화되는 추세이나 첨단온실에 적합한 농업기술은 여전히 개발할 여지가 많은 분야 중 하나

해저에 세운 농장, 바다로 진출한 온실

• 온실은 땅에서만 짓는다고 생각하는 고정관념을 타파하여 바다에 온실을 짓는 프로젝트가 이탈리아 리구리아 주의 수심 8미터 아래에서 실험 중(www.nemosgarden.com)
  • “정말 바다에 온실을 만들 수 있을까?”라는 호기심에서 시작한 프로젝트는 바다 속에 수중 온실을 만들고 채소를 재배하며 국가단위의 프로젝트가 됨
    • 무분별한 도시화와 심각한 기후변화 등으로 농작물을 재배할 토지나 환경이 점점 부족해지는 가운데, 이를 대신할 수 있는 방안을 모색하기 위한 방안으로 ‘바다온실 프로젝트’를 모색
    • 바다에 풍선 모양의 해저 온실 5개를 설치하고 상추와 딸기, 바질, 콩 등의 재배에 성공함
  • 니모의 정원(Nemo’s Garden)이라는 이름으로 수중에 설치된 해저온실은 바다의 자연적인 특성을 이용해서 건축함
    • 바다온실은 마치 바다에 가라앉은 열기구처럼 보이지만 내부는 마치 컵을 거꾸로 하여 물속에 넣어둔 구조로, 온실의 윗부분은 공기로 채워져 있고 아랫부분은 바닷물이 차 있는 구조
    • 온실 내부에서는 공기에 노출된 해수가 지속적으로 증발하며 농작물에 필요한 물을 자동으로 공급하고 일정한 기후와 온도를 유지하며 안정된 재배환경에서 작물생산을 가능하게 함

온실에도 단독주택과 아파트가 있다고?

• 가족의 규모, 연령대 등에 따라 집의 구조가 달라지듯이 재배 식물의 생육 특성과 규모 등에 적합한 다양한 온실이 있음
• 온실의 구조형식에 따라서 단동형(單棟形) 하우스와 연동형(連棟形)하우스로 나뉘어짐
  • 아치형의 지붕이 하나인 단동형(單棟形) 하우스는 소규모 농가에서 많이 사용하고 있으며 우리나라 비닐하우스 농가의 약 85%가 단동형으로 약 44,000ha 규모임
    • 설비비용이 저렴하고 2중, 3중 아치구조로 보온성을 높일 수 있으므로 남부지방에서 겨울에 난방을 하지 않고 작물을 재배 할 수 있는 장점이 있음
  • 지붕을 두 개 이상 연결해서 붙인 모양의 연동형(連棟形) 하우스는 대규모의 온실재배단지에 유리한 온실
    • 단동형에 비해 높고 넓어서 통풍이 잘되는 등 환경이 쾌적하며 기계화 농사에 효율적인 구조
    • 병충해가 발생하면 동 전체가 피해를 입을 수 있는 단점이 있음
• 온실 형태에 따라서는 광폭형, 3/4형, 외지붕형 등이 있음
  • (광폭형) 토지이용 효율, 관리 용이성을 고려하여 단동형에서 폭을 넓힌 구조
  • (3/4형) 남쪽 지붕을 길게 설계한 쓰리 쿼터(three quarter)형 하우스로 채광에 유리하며 동서 방향으로 설치

온실 유사 시설

• 노지위에 비닐을 덮듯이 만들거나, 비를 피하고 해를 가리기 위한 구조 형태
  • (터널) 노지 위에 긴 터널 형태로 만든 반원형 구조로, 보온성이 우수하지만 별도의 환기시설이 없어 통풍이 불량하고 적설에 취약
  • (비가림) 비만 피할 수 있도록 간단하게 윗부분에만 비닐을 씌운 시설로 포도와 같은 작물에 활용
  • (해가림) 인삼 재배에 주로 쓰이는 시설로 해를 가리는 차광막을 설치

온실의 주인을 위한 Tip

• 온실의 주인은 사람이 아니라 식물이라는 점을 인지하고 있어야
  • 재배하려는 작물의 종류 및 설치 지역의 특성을 고려하여 온실을 설치할 것
    • 온실에서 재배되는 식물이 안전하도록 남부지방에서는 태풍에 대비하고 강원도는 폭설을 대비하여 온실을 건축할 것
    • 지역의 온도와 습도, 토양을 고려하여 온실의 주인을 결정할 것

      토양 분석을 위해 농촌진흥청 또는 인근의 농업기술센터방문, 농촌진흥청의 흙토람(soil.rda.go.kr)에서 각 지역의 토양에 대한 정보 확인 가능

단지형 온실 시스템 필요

• 우리나라의 온실은 지난 50여년 사이에 생산규모와 설비면에서 비약적인 발전을 보였으나 새로운 돌파구가 필요한 시점
  • 국내 시설재배 농가중 자동화 비닐하우스 농가는 10%에 불과 하므로, 향후 대규모 자동화 농가의 증가가 예상됨(2017, 통계청)
    • 향후 시설원예농가는 대단위 단지농업형태로 발전, 농가(혹은 조합 등의 경영체)당 경영규모는 더욱 커질 전망
  • 높은 경영비, 시장개방, 인력부족 및 고령화, 도농간의 소득격차 등 농산업의 문제해결 실마리를 온실에서 찾을 수 있음
    • 노동력 절감 및 생산 효율 증진 등 다각적 관점에서 접근해야 함
  • 비닐하우스를 낙후된 시설로 보는 국민의 인식개선도 필수적임

온실 산업을 밑거름으로 농업 선진국 도약을 고민할 때

• 글로벌 경쟁시대에 우리 농업을 지기키 위한 방안으로 온실 시스템의 수출을 모색할 시점임
  • 단지화에 적합한 규격화된 온실 시스템 기술 개발 필요
    • 최근 식량자립을 위해 몽골과 우즈베키스탄에서 우리의 온실 시스템을 수입하는 등 수요가 증가하는 추세
    • 대단위 단지 조성을 위한 한가지 형식의 온실 시스템 개발 등 연구개발 투자 및 경영효율성 제고방안이 마련된다면 시설원예 선진국으로 도약 할 수 있음
  • 지역별 분산이 아닌 대규모 시설원예 클러스터 조성 등 온실 산업에 대한 전략적인 투자와 지원 절실
  • 시설원예선진국으로서 아시아 시설원예산업의 중심이 될 것임

[부록] 귀농 준비자를 위한 온실 구조와 건축 간단 설명서

• 온실 농사를 짓고 싶다면 다음 순서를 참고해 볼 것
  • 경제성을 고려하여 재배할 작물 선정
    • 재배할 작물을 선택했다면 지역의 환경에 맞는지 검토할 것
  • 설치장소의 외부온도, 청명도, 눈, 바람 등 기상조건과 용수확보 등을 고려하여 온실 선택
    • 보온성을 높여 난방비를 절감하는 방법으로 선택 가능
  • 농촌진흥청에서 제공하는 설계도를 확인한 후 시공회사에 요청
    • 농림축산식품부와 농촌진흥청에서 내재해형 온실 설계도 개발
    • 설계도 무료로 받을 수 있는 곳 : www.nongsaro.go.kr

      국가, 지방기관, 온실회사가 개발한 45종의 비닐하우스 내재해형 규격 배포

  • 설계도면은 초보자도 구분할 수 있으니 설계도면을 보며 확인

    시공비(단위면적) 정보는 (사)한국농업시설협회(www.akaf.or.kr)에서 제공

  • 내재해형 규격 적합 여부 확인 및 A/S 용이함 등을 검토한 후선택