금회는 농림식품기술기획평가원의 산업·기술·정책 동향보고서 “수직농장의 국내·외 동향 및 발전 방향”을 전송드립니다.

수직농장은 “인공광 등 환경 조절형 실내 수직 다층 구조의 식물공장”으로 정의되고 있습니다. 세계 인구증가, 기후변화, 농업인구 감소 등 농업위기, 식량위기 속에서 도심지, 극한지역, 유휴지, 농지 등을 대상으로 한 수직농장에 관한 관심이 증가하고 있고, 특히 중동 지역 등 국한지역에 대한 수직농장 수출, 기능성 식품/화장품/의약품 원료의 생산 등 가시적인 성과도 도출되고 있습니다.  

세계 곡물 시장은 기후변화, 코로나19 등 여건 변화에 따라 국제 곡물 가격이 크게 등락을 보이고 있으며, 2050년 세계 농산물 생산량 변화 예측 결과, 현재 수준의 50%까지 생산량 감소가 전망되고 있습니다. 

국내는 전년 대비 농가는 4천 가구(-0.4%), 농가인구는 9만 9천 명(-4.3%)으로 감소하고 있고 농가인구 65세 이상이 46.8%를 차지하여 우리나라 농촌은 초고령사회로 진입함으로써 농업위기를 초래하고 있습니다.

수직농장의 장점, 도전과제 및 수직농장 기술의 방향성을 요약하면 다음과 같습니다.

① 수직농장의 장점

▶외부 환경조건에 구애받지 않음: 기후·온도 또는 식량 작물 생산과 관련된 요소를 고려하지 않아도 작물 재배가 실패 없으며, 연중 작물 생산 가능

▶농업이 도시에서 이루어지면 농업이 미치는 생태계 영향이 감소하여 생태계 복원을 위한 공간 확보가능: 실내수경·에어로포닉 기술사용, 식물생장에 필요한 만큼의 양액·물 사용으로 농약, 제초제, 비료 사용량 감소

▶푸드마일(Food Mile) 대폭 감소: 수직농장은 도시 내에 위치하게 됨으로써 레스토랑, 학교식당, 병원급식, 교도소, 아파트 단지는 물론 친환경 시장 진출 및 지속 가능한 지역 농산물 공급원 창출 가능

▶식품 안전 및 보안에 대한 통제 강화: 수직농장은 대부분의 병해충을 배제하는 방식으로 건설되므로 이를 통해 식품 매개 질병의 확산 가능성을 제거할 수 있음

▶새로운 고용 기회: 관리자, 실내 제어 농업 전문가, 폐기물 에너지화 전문가, 육묘, 재배, 모니터링, 수확, 분류 및 판매를 위한 농장 근로자 등 다양한 수준에서 새로운 고용 기회를 창출

▶수확 후 부산물에 대한 부가가치 창출: 작물에 따라 수확 후 부산물은 동물사료로 소비될 수 있음 

② 수직농장 도전과제

▶높은 초기 비용: 수직농장의 높은 시설비, 도시지역의 경우 높은 토지가격 등

- 유럽의 경우 산업용 건물 내 전용공간, 슈퍼마켓, 식당 등 소비 또는 구매가 이루어지는 공간, 선적 컨테이너에 설치된 독립 수직농장, 가정용 또는 사무실용 plug and play 실내 공간등에 시설하고 있음

- 건물의 초기 비용은 일본의 경우 약 4,000달러/㎡(대지면적)로, 온실의 약 15배에 달하는 비용이지만 생산성은 노지의 약 100배, 온실의 약 15배(㎡당 200두/년)에 달함

▶높은 생산 원가: 인건비, 전기료 등

- 1kg 기준 국내 상추 생산비는 시설 상추 1,060원, 수직농장 상추 1,425원임

- 인건비는 전체 생산비용의 25~30%를 차지함. 원격 감지, 이미지 처리, 지능형 로봇, 클라우드 컴퓨팅, 3D 모델링 등 첨단 로봇 기술을 활용을 통한 인건비 절감 가능

- 전체 생산비에서 전기료가 차지하는 비중이 18%~20%에 달함. 태양광 사용시  kg당 농산물의 전기 소비량을 비교적 쉽게 20~30%, 이론적으로는 50~80%까지 절감 가능

▶관수를 위한 물 소비량 절감 기술: 관수의 순환

- 수직농장을 운영하기 위한 관수용 순 물 소비량은 온실의 약 2% 수준임

- 식물 잎에서 투과된 수증기의 약 95%가 공조기 냉각코일 증발기에서 액체수로 응축되고, 이를 모아 살균 후 양액탱크로 환수하는 구조로 온실보다 유리함

▶대부분의 수직농장은 수익을 내지 못하고 있음: 일본 농림수산성에 따르면 2014년에는 전체 농가의 25%만이 이익을 내고, 2018년에는 전체 농가의 50%가 이익을 낸 것으로 조사됨

③ 수직농장 기술 방향성

▶ 기능성 성분, 의약품 성분, AI 연구(충남대학교 식물공장 실험실)

- 온도, 습도, 이산화탄소, 광, 양분을 완전제어형 식물공장을 통해 환경변수에 따른 배추, 케일, 아이스플랜트, 병풀 등 다양한 작물의 생육 및 성분 연구

- 작물 생육 모델 및 AI(인공신경망) 알고리즘을 활용한 작물 수확 예측 시뮬레이션 연구

▶식물공장의 작물 제한성을 극복하고자 딸기, 오이 등 다양한 작물 재배를 위한 다양성 연구

▶노동력 절감, 일정한 작물 생산을 위해 육묘 공정부터, 정식, 재배, 수확, 포장, 출하까지 모든 공정을 자동화하고 표준화를 위한 기술 개발

국내 수직농장 규모는 2018년 2,500억 원에서 2028년 9,230억 원 규모로 성장할 전망입니다.

국내 수직농장은 생산비가 가장 큰 문제지만, 고부가가치 작물을 중심으로 기술 개발을 성공한 기업들이 수출 및 투자 유치에 성공하고 있으며, 한국의 수직농장 기술은 중동 지역에서 큰 관심을 받고 있습니다. 

업무에 도움이 되시기 바랍니다.

 게시자 : 김 필 주 드림

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