최근 지하철역이나 폐건물을 이용한 수직형 스마트팜이 확산되고 있습니다. 수직형 스마트팜은 온실이나 건축물 등 인공구조물 내에서 빛, 공기, 열, 양분 등 작물의 성장에 필요한 생육 환경을 인공적으로 제어하는 시스템입니다. 날씨나 계절 변화와 무관하게 공산품처럼 계획 생산이 가능하기 때문에 향후 인구 증가로 인한 식량 부족을 해결할 수 있는 대안으로 각광받고 있습니다. 수직형 스마트팜은 광원에 따라 인공광형(완전제어형), 자연광 병용형(부분제어형)으로 구분되며, 완전제어형 식물공장을 수직형 농장으로 분류합니다. 수직형 스마트팜의 시스템에는 어떤 장비가 필요한지, 또 요구되는 기술은 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

: 일본의 식물공장

일본에서 식물공장은 식물의 생육을 제어하면서 작물을 생산하는 원예시설로 IT기술이 필수적으로 필요합니다. 이를 통해 고도의 환경제어와 생육제어를 통해 식물을 주년생산 또는 계획생산이 가능한 재배시설로 정의하고 있습니다(일본농상공제휴연회 보고서, 2009).

일본 코자이(Kozai) 교수는 국가별로 수직형 스마트팜의 정의가 정리되지 않았다는 전제하에 인공광, 자연광을 포괄적 수직형 스마트팜으로 나눠 정의하였습니다. 인공광과 자연광 모두 기상 조건에 의존하지 않고 부가가치가 높은 식물을 폐쇄형 환경제어시설에서 계획적으로 생산하는 것은 같습니다. 이때 인공광은 인공광원만을 사용하고, 자연광은 에너지를 절약할 수 있는 시설로 정의하였습니다.

: 수직형 스마트팜 필요 장비 및 시스템

수직형 스마트팜을 가동하기 위해서는 어떤 장비와 시스템이 필요할까요? 먼저 광에 대한 투명 또는 불투명 피복재로 덮여있는 완전밀폐 또는 부분밀폐형 환경시설이 필요합니다. 이 시설에는 식물 재배를 위한 재배베드, 양액공급장치, 이산화탄소 공급 장치, 냉난방장치 그리고 이러한 장치를 제어하는 종합제어 시스템이 구성되어 있습니다. 그뿐만 아니라 품질관리 기술, 환경조정, 수경재배, 자동화, 작물 재배, 에너지·공조, 관리, 센싱 기술 등 다양한 독립요소기술들이 상호 융합하여 성과를 창출하는 기술의 총체라고 할 수 있습니다. 위와 같은 장비와 시스템을 통해 식물 재배 환경을 조절하고, 이를 통해 작물의 주년생산, 계획생산이 가능하기 때문에 수직형 스마트팜은 공장형 식물생산 시스템이라고 말할 수 있습니다.

작물 생산 관점에서 수직형 스마트팜의 핵심기술은 환경·광 제어, 영상처리, 감지 기술, 계측 기술에 활용되는 IT(Information Technology), 바이오센서, 영양액 살균, 초소형반응분석 칩에 필요한 NT(Nano Technology), 품종 육성, 미생물 제제, 바이오 기능성 물에 활용되는 BT(bio Technology)입니다. 그리고 수직형 스마트팜 5대 핵심기술은 P(Place, 장소), L(Light, 빛), A(Auto, 자동화), N(Nutrient, 양분), T(Temperature, 온도)로 분류할 수 있습니다.

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