38. 시설과채류 순환식 수경재배 양액 재활용 기술 1. 오프닝 더이상 간과할 수 없는 심각한 환경문제와 자원 고갈의 어려움. 이러한 상황 중에 인건비, 물가 상승 등으로 농업 생산의 부담도 가중되며 시설원예 산업의 지속 가능성 확보와 제한된 자원의 재활용이 중요한 화두로 떠오르고 있습니다. 이 가운데 대표적인 스마트 농업기술인 수경재배의 면적은 2010년경부터 급격하게 증가하여 2021년 기준 5,634 핵타르로 전체 시설재배 면적의 9.8%를 차지하고 있는데요. 하지만 수경재배 방식은 여전히 작물을 재배하며 배출되는 비료액을 재사용하지 않고 버리는 비순환식 수경재배가 95% 정도를 차지하고 있는 것으로 추정됩니다. 이러한 가운데 수경재배에서 사용하는 양액 즉 물에 비료를 녹인 배양액을 효율적으로 재사용해 환경오염을 줄이고 농가의 생산비까지 절약하는 ‘순환식 수경재배 기술’이 주목받고 있습니다. 2. 기술 원리 및 작물별 설정 소개 순환식 수경재배는 작물의 수확량과 품질은 그대로 유지하면서 버려지는 비료나 농업용수를 재사용하는 지속가능한 순환농업 기술입니다. 순환식 수경재배는 어떤 과정으로 이뤄질까요? 수경재배에서는 작물 재배를 위해 공급된 양액의 20~30% 정도가 배출되는데, 이것을 다시 모아 살균 과정을 거친 후 원수와 혼합하고 배액을 희석하여 재사용하는 방식으로 진행됩니다. 그런데 배액을 계속 순환시킬 때는 양분의 균형이 깨지기 때문에 불균형을 완화하기 위한 재배 기술이 필요한데요. 이를 위해 첫째, 2주 간격으로 배액을 분석하여 양분 불균형을 보정한 새로운 농축액을 조제하여 사용하고, 둘째, 배액살균 과정을 거친 배액을 원수와 일정 비율 또는 일정 농도로 혼합하여 희석한 후 사용하는 것이 중요한데, 일반적으로 배액량, 급액농도, 배액농도 등에 따라 배액 사용량을 결정합니다. 작물별로 살펴보면 먼저 딸기는 국내 수경재배 점유율의 53.4%나 차지하고 있지만 순환식 수경재배를 적용한 농가는 거의 없어 보급이 시급합니다. 이 딸기를 순환식 수경재배 할 경우 양분 불균형을 최소화하고 수확량을 높이는 배액 희석농도는 0.6~0.9 dS/m (데시지멘스 퍼 미터) 입니다. 특히, 급액농도 즉 전기전도도를 1.2~1.5 dS/m (데시지멘스 퍼 미터) 범위로 낮게 관리하기 때문에 순환식 수경재배 원수의 수질이 매우 중요한데요. 특히 원수 내 나트륨 농도가 높으면 생리장해나 수확량 감소가 발생할 수 있어서 수질정화 장치 설치를 권장하고 있습니다. 토마토를 순환식 수경재배 할 경우 양분 불균형을 최소화하고 수확량을 높이는 배액 희석농도는 1.0~1.5 dS/m (데시지멘스 퍼 미터)입니다. 토마토 순환식 수경재배 연구 결과, 급액농도를 2.0 dS/m (데시지멘스 퍼 미터)로 설정하고 배액률을 20~30%로 유지하는 조건에서 배액 희석농도를 1.5 dS/m (데시지멘스 퍼 미터)로 설정할 경우 수확량의 감소 없이 배액을 전량 사용할 수 있었습니다. 토마토와 마찬가지로 파프리카를 순환식 수경재배 할 경우 양분 불균형을 최소화하고 수확량을 높이는 배액 희석농도는 1.0~1.5 dS/m (데시지멘스 퍼 미터)입니다. 또 파프리카 연구 결과, 배액농도를 2.0~4.0 dS/m (데시지멘스 퍼 미터) 수준으로 관리하면 배액 재사용률을 97~100%로 높일 수 있었습니다. 그리고 멜론의 경우 적정 배액 희석농도는 0.6~1.3 dS/m (데시지멘스 퍼 미터)입니다. 특히 멜론은 재배기간이 3개월 정도로 짧은 편이라 양분 보정 없이 배액을 전량 재사용해도 큰 문제 없이 수확할 수 있지만 비료의 비용 절감을 위해서 배액 분석 후 보정된 양액을 사용하는 것이 좋습니다. 3. 기술 적용 결과 및 기대효과 이렇게 품목별로 순환식 수경재배 기술을 적용한 결과, 딸기는 비순환식 보다 비료 구매비 21%, 탄소 배출량은 26%가 줄어들었고 토마토는 비료 구매비와 탄소 배출량 모두 63%가 감소했으며 파프리카도 비료비 63%, 탄소 배출량은 61%가 줄었습니다. 멜론 역시 1년 3회 재배 기준으로 볼 때 비료 구매비와 탄소 배출량 모두 34%씩 줄어드는 효과가 있었습니다. 이처럼 비순환식에 비해 생산비와 탄소 배출량을 모두 절감할 수 있는 순환식 수경재배는 2024년 신기술 보급 시범사업을 통해 전국 16개소에서 적용하고 있는데요. 앞으로 2028까지 순환식 수경재배 점유율을 현재의 2배인 10%까지 높여갈 계획입니다. 지금까지 순환식 수경재배 양액 재활용 기술에 대해 알아봤는데요. 모두의 환경을 생각하고 다가올 미래를 준비하는 순환식 수경재배를 통해 지속가능하고 안정적으로 작물을 생산하시길 바라겠습니다.