수경재배에 닥친 사춘기(思春期)

• 수경재배기술은 모든 농업기술과 마찬가지로 계속 성장하고 발전하는 중 몇 가지 난관에 부딪치게 됨
  • 마치 청소년이 사춘기를 겪고 어른이 되듯이 수경재배기술이 성숙되기 위한 시련으로 환경문제, 병해충 문제 등이 등장
    • 80년대 이후 등장한 환경문제는 농업 전반에도 영향을 미쳐서 인근 수계(水系, 강, 시내 등)의 녹조(부영양화) 등에 관심이 고조
  • 담액수경, 박막수경 등 순수하게 양액에 의존하여 재배하는 방식에서도 문제점이 발견
    • 배양액의 온도 유지, 정전 등의 비상사태시 양수분 및 산소의 공급중단이 되면 식물체가 죽어버리는 등의 문제가 대두
      • 배양액의 온도 유지 및 부족한 양분의 재공급, 정전 등으로 인한 양액공급 중단시 피해를 최소화하는 방법이 필요해짐
    • 초기 투자비용이 큰 수경재배의 특성상 부가가치가 높은 작물을 생산하기 위한 친환경 병해충 방제방법의 필요성도 증가

    강 등의 녹조현상

    말라죽은 고추

    토마토 칼슘 결핍

    병해충 피해

  사춘기를 넘기는데 도움이 된 기술Ⅰ, 배지(培地)

  • 첫 번째는 순수수경기술의 단점을 극복하기 위해 배지를 이용한 배지수경재배 기술의 발달
    • 최초의 지지역할로만 생각했던 배지는 구성물질에 따라 토양의 역할을 일부 담당할 수 있다는 것이 밝혀지면서 재조명
      • 그간 기술의 발달로 배지역할을 할 수 있는 소재가 다양화 된 것도 원인으로 폐기물의 재활용소재, 인공물질 등이 추가

        최초에 자갈, 모래 정도였던 것이 난을 키울 때 쓰이는 하이드로볼(점토구), 스티로폴, 인공토양인 질석, 펄라이트, 훈탄, 코이어 등 다양해짐

      암면

      질석(버미큘라이트)

      펄라이트

      훈탄

      • 배지를 사용할 경우 수온의 급변, 기계 이상으로 중단된 양액의 보유로 식물체의 충격을 완화시킬 수 있는 장점이 있음

        암면이 편리한 반면 처리에 한계가 있는 반면 최근 보급이 활발한 코이어, 팽연왕겨 등의 유기재료는 재사용 및 재활용에 유리하며 가격도 훨씬 저렴

    • 최근 등장한 코이어(coconut coir)는 코코넛껍질의 물리화학적 성질을 개량한 천연소재로 사용 후 발효를 통해 비료로 재활용

    코이어

    수피

    팽연왕겨

    오아시스

  사춘기를 넘기는데 도움이 된 기술Ⅱ, 친환경농법

  • 두 번째는 수경재배의 특성을 최대한 살려주면서도 초기 투자된 많은 비용을 회수할 수 있도록 부가가치를 높여주는 친환경농법
    • 수경재배 시설의 특성상 외부환경으로부터의 오염에 비교적 안전하며 토양 원인의 농산물오염을 줄일 수 있는 것이 장점
      • 토양을 이용하지 않는다는 특징 때문에 청결도나 작업 편이도가 토양재배에 비해 유리
    • 생과로 먹는 파프리카, 딸기 등의 경우는 친환경 농업기술이 적용될 경우 안전성면에서 부가가치가 일반 농산물보다 높음
      • 따뜻한 실내 환경이 해충에게도 유리한 상황이 되기 때문에 실내에 해충이 많이 서식하기 쉬운데 최근 천적방제가 등장
      • 발생되면 쉽게 잡히지 않아 문제가 되는 진딧물, 온실가루이, 총채벌레 등을 잡아먹는 천적곤충이 농약 없이 해충을 처리

        응애을 잡아먹는 칠레이리응애, 진딧물이나 총체벌레를 잡는 풀잠자리 유충, 진디벌, 무당벌레유충, 곤충병원선 선충 등이 널리 쓰이는 천적곤충

    온실가루이(토마토)

    오이 총채벌레

    진디벌

    칠레이리응애

    • 1975년 감귤해충인 루비깍지벌레 방제를 위해 도입했던 루비 붉은깡총좀벌의 성공 이후 다양한 천적이 도입
      • 2009년 파프리카 재배 농가 등 5,580여 농가, 약 2,680ha에서 천적을 이용한 생물적 방제를 이용(‘10 농촌진흥청)

  사춘기를 넘기는데 도움이 된 기술Ⅲ, IT

  • 세 번째는 시설원예 전반에 보급된 IT기술로 최초 설비투자비용 다음으로 많은 인건비와 관리노력을 줄이는데 기여
    • 유리온실에만 적용되던 천·측창 개폐, 보온커튼 개폐, 환기팬 및 양액공급 등을 일괄적으로 처리할 수 있는 제거기술이 도입
      • 초기에는 기술의 신뢰도 문제나 온습도가 높은 하우스 특유의 환경으로 인한 누전 등의 문제가 있었으나 현재는 안정화
    • 생육기간 중 일일이 사람이 측정하여 조절해 주어야 했던 양액의 pH나 EC(전기전도도)등도 한꺼번에 센서가 측정
      • 초기에는 사람이 직접 측정을 하였으나 현재는 양분을 공급하는 장치에서 측정하여 자동적으로 조절

        식물이 선호하는 pH의 조절은 바로 생산성과 품질에 직결될 정도로 중요하며 전기전도도는 공급된 양분이 얼마나 흡수되었는지 알 수 있는 척도

    • 컴퓨터 기술의 발달은 양액 공급장치 따로, 온실 관리장치 따라 관리하던 것을 한 화면에서 처리할 수 있도록 만든 일등 공신
      • 경험적으로 온습도를 조절하던 시기에서 벗어나 컴퓨터가 미리 설정한 대로 조절하고 사람은 그 결과를 확인만 하면 됨

    기기 수동 조작

    컴퓨터 제어

    pH 측정기

    EC측정기

수경재배, 앞으로도 유망할까?

• 세계적인 상황을 보면 수경재배는 토양을 기반으로 한 농업에 비해 사람으로 치면 대학을 갓 졸업한 시기에 도달
  • 현재 수경재배는 기술자체로는 거의 완성된 수준으로 사람의 대학을 막 졸업한 시기에 해당
    • 20～60년대까지는 기술이 확립되는 성장통(成長痛), 90～2000년 까지를 완전한 산업으로 발돋움하기 위한 사춘기로 볼 수 있음

      20년대 기술개발 이후 실용화되는 60년대까지는 많은 시행착오를 겪는 초등～중학생의 시기(중2병), 90년～2000년까지는 잘 크다가 잠재된 문제가 표면화되는 사춘기로도 볼 수 있음

• 성년이 되었다고 보는 이유는 세계의 수경재배면적이 계속 확장되고 있으며 생산성도 증가되기 때문
  • 장미, 거베라 등의 화훼, 샐러드용 채소, 딸기·토마토·오이 등의 과채류 등에서는 농가가 가장 먼저 고려하는 기술
    • 적은 면적에서 높은 생산성을 올리며, 계획적인 경영도 가능하여 유럽에서는 농산물 생산의 중요한 축을 차지

  1940년대 수경재배

  대규모농장(네덜란드)

  장미 수경재배(호주)

  딸기 수경재배

  • 식품안전에 대한 관심이 크게 늘어난 것도 중요한 요인으로 소비자들의 신뢰가 토경에 비해 높은 편
    • 최근 미국, 유럽 등에서 일어난 대규모 식중독 사고의 원인이 토양에서 옮겨진 균 때문인 것으로 밝혀지면서 상대적으로 인기
  • 세계적인 웰빙열풍에 힘입어 신선농산물을 원하는 소비자가 증가한 것도 중요한 요인
    • 토양재배에 비해 2～3배 이상 생산성이 높고 수확기를 단축 시킬 수 있어 안정된 농산물 가격을 유지할 수 있는 좋은 수단
  • 특히 아시아, 아프리카 등 인구증가율이 폭발적인 지역에서는 식량확보를 위한 중요한 기술로도 검토되고 있음

이미 미래농업의 일부가 된 수경재배

• 미래 농업으로 각광받고 있는 기술인 스마트온실, 식물공장 등의 분야는 작물재배의 기본이 수경재배 기술일 정도
  • 1999년 미(美) 콜롬비아대학의 딕슨 데스포미어 교수가 주장한 버티컬팜(Vertical farm)개념에도 재배의 기본은 수경
    • 태양광와 인공광(LED 등)를 광원으로 하고 재배방식은 생육 조절이 가능한 수경재배 방식으로 설정

      병해충 방제와 생육조절을 위한 광원의 색깔, 일장의 조절 등은 컴퓨터로 공장처럼 관리하고 생산 출하하는 시스템

    살모넬라

    O-157

    버티컬 팜

    LED 조명

    • 식물공장은 옥상, 사막, 바다 등 입지가 불리한 조건에서도 농산물 생산이 가능하다는 장점 때문에 수경재배를 채택

      외부환경에 크게 영향을 받지 않기 때문에 남극에 있는 우리나라의 세종 기지에도 간이식 식물공장을 공급하여 운영(‘12 농촌진흥청)

  • 2014년 세계IT의 큰 흐름으로 지목된 사물인터넷(IoT) 분야에서도 농업을 주목하였는데 가장 중요한 부분이 스마트 농장
    • 기존기술처럼 1대의 컴퓨터로만 제어되는 경우 불의의 사고시 농작물 전체가 폐사할 확률도 매우 높았음
    • 사물인터넷기술은 이를 한 걸음 발전시켜 시설 내의 조절장치 들이 스스로 판단하여 상황에 알맞은 동작을 하는 기술

      온·습도, 광량 뿐 아니라 생육시기별로도 가장 적합한 판단과 동작을 하고 그 결과를 실시간으로 스마트폰으로 주인에게 보고

• 수경재배의 잠재력을 더욱 발전시킨 새로운 기술의 등장은 선진국 뿐 아니라 저소득국가에도 수경재배에 대한 관심을 불러일으킴
  • 작물재배와 어류 양식을 동시에 하는 아쿠아포닉스(Aquaponics)는 어류가 배출하는 폐기물을 비료로 이용하는 자원순환기술
    • 아직까지 실험된 어종은 틸라피아, 농어 등 서양식문화에 익숙한 어종으로 한정된 것이 문제이나 현재도 계속 기술은 발전하는 중

  사물인터넷

  아쿠아포닉스

  틸라피아

  농어

수경재배에게 남겨진 숙제

• 앞으로도 유망한 농업분야로 계속 남아 있기 위해서는 몇 가지 전제조건을 충족시키는 것이 필요
  • 가장 중요한 것은 세계적인 화두로 떠오르고 있는 환경부담의 감소를 위한 기술개발과 현장 적용
    • 생산성 위주의 수경재배방식에서는 비순환식 양액공급이 우위였으나 최근 기술의 발달로 순환식 양액재배가 재조명

      비순환식에서는 20～50%가 폐액처리되어 1ha당 물 사용량 6,000톤, 질소 10톤, 인 1톤, 탄소배출량 3,285톤이 발생하는 것으로 조사(‘14 농촌진흥청)

    • 네덜란드에서는 2004년 이후 순환방식 사용을 법제화하여 정부 주도로 산학연 공동 연구 하이드리온-라인 프로젝트가 추진

      2005년부터 농촌진흥청, 서울시립대 등에서 비순환방식에 비해 생산성 차이가 없고 물과 비료 사용량을 30～40%까지 절감가능한 기술이 개발

  • 생산농가의 소득확보를 위한 기존 엽채․과채를 탈피한 새로운 작목으로 확산하고 고부가가치를 실현하는 것
    • 인삼, 삽주, 배초향, 뱀무, 개미취 등을 수경재배하는 기술이 개발되어 의약·화장품소재 생산 가능성을 높임(‘08～’09 농촌진흥청)
    • 카이스트 졸업생이 만든 농업벤처 만나(MANNA)에서도 유기농 채소, 약용식물 등의 수경재배기술과 아쿠아포닉스을 개발 중

    인삼수경재배

    삽주

    배초향

    농업벤처 만나

수경재배를 친숙하게 받아들이는 분위기 조성이 필요

• 수경재배는 초기 투자비용이 높기 때문에 부가가치를 높일 수 있는 국민적 공감대가 매우 중요
  • 시장에서 보다 비싼 가격을 받아 빠른 시간내에 경영을 정상화 할 수 있도록 소비자와의 접점을 만드는 것이 중요
    • 가정용 수경재배기기 및 기술을 상품화하고 농가 현장을 직접 보면서 농산물에 대한 신뢰를 가지도록 유도하는 방법이 필요

      최근 딸기농가를 중심으로 소비자들이 직접 체험도 하고 생산현장을 돌아보면서 안심을 할 수 있는 프로그램이 어느 정도 효과를 보이고 있음

  • 신규참여농가, 귀농단지나 귀농자를 대상으로 생산시설에서부터 기술까지 전반을 컨설팅하는 서비스 개발도 시급

농업의 특성상 정부 중심의 연구체계 강화가 중요

• 시설재배기술은 중요한 농업기술의 일부로 기업이 담당하기 어려운 특성이 있어 국가 연구기관의 역할이 매우 중요
  • 양액재배기술의 특성상 BT, ICT, NT 등 타 분야와 교류가 필수적이므로 이를 고려한 연구전략이 요구

    네덜란드, 미국, 독일, 벨기에 등에서는 국가농업의 전략적 사업으로 삼아 다양한 연구자가 참여하는 국가단위의 프로젝트가 운영 중

  • 실용화 과정에서는 우리 농업의 가장 취약점인 농업관련 기업이 성장할 수 있는 제도적인 뒷받침도 필요
    • 생산자, 소비자 외에 기반을 담당하는 영세기업들이 차별화된 기술을 기반으로 생태계의 한 축을 담당하는 것이 매우 중요