수직 농업은 유럽 전역으로 확산되고 있으며 모든 종류의 새로운 작물 유형에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 그러나 여전히 극복해야 할 과제가 있습니다.
작물이 겹겹이 쌓여 자랄 수 있는 빈 사무실 건물. 또는 이웃의 컨테이너에서 수직 농업은 많은 가능성을 제공합니다. 원하는 곳 어디에서나 작물을 재배할 수 있습니다. 필드가 필요하지 않습니다. 재배는 지속 가능하고 효율적이며 완전히 통제됩니다. 살충제가 필요하지 않고 영양분 배출도 없으며 물 소비량은 채소 2kg당 4~XNUMX리터에 불과합니다. 여전히 큰 문제가 있습니다. 바로 에너지 소비입니다. 우리는 여전히 열심히 노력하고 있습니다.
수직 농업은 유럽 전역에서 증가하고 있습니다. 공간이 부족한 도시 지역에서 작물 재배에 특히 적합합니다. 재래식 농업에 덜 적응한 국가에서도 식량 안보를 보장할 수 있습니다. 그러나 첫 번째 작물이 일부 국가에서 이미 판매되고 있지만 수직 농장의 제품이 한꺼번에 슈퍼마켓 선반에 도달하려면 확실히 몇 년이 걸릴 것입니다.
식단 변경 및 수요 증가
배양육과 함께 수직 농업은 종종 미래의 식량 위기에 대처하기 위한 핵심 솔루션으로 제시됩니다. 하지만 어쨌든 수직 농장이 필요한 이유는 무엇입니까? 지난 10,000년 동안 해왔던 것처럼 그냥 옛날 방식으로 계속하면 안 될까요?
식품에 대한 수요는 매년 증가하고 있습니다. UN에 따르면 세계 인구는 9.7년에 2050억 명으로 증가할 것입니다. 이 모든 사람들에게는 식량이 필요합니다. 그러나 전통적인 방식으로 작물을 재배하는 것이 문제가 되고 있습니다. 기후 변화로 인해 재배 조건이 바뀌어 이전에 가능했던 일부 작물을 더 이상 재배할 수 없습니다. 극심한 기상 현상과 심한 폭풍은 매년 더 많은 농작물을 파괴합니다. 그리고 어떤 곳에서는 토양이 예전보다 영양가가 떨어집니다.
신선한 식품에 대한 미래의 수요를 충족해야 할 뿐만 아니라 우리의 식습관도 XNUMX년 전과 매우 다릅니다. “우리는 더 이상 제철 음식을 먹지 않습니다. 겨울에는 우리가 수입한 샐러드와 딸기를 먹습니다.”라고 유럽 최대의 수경재배 농장인 Nordic Harvest의 CEO Anders Riemann은 말합니다.
수직 농장의 재배자는 원치 않는 박테리아가 농장에 들어오는 것을 방지하기 위해 보호복을 착용합니다. 이런 식으로 살충제 사용을 피할 수 있습니다.
북극에서 여름 수확
수직 농장은 거의 모든 곳에 지을 수 있습니다. 즉, 더 이상 뉴질랜드에서 키위를 수입할 필요가 없지만 해당 지역의 농장에서 키위를 키울 수 있습니다. 이것은 방출되는 많은 양의 CO2를 절약합니다.
어떻게 진행합니까?
“저에게는 완벽한 제어가 수직 농업의 큰 장점입니다. 우리는 프로세스를 실제로 최적화할 수 있고 우리가 원하는 양과 품질을 정확히 알 수 있습니다.”라고 Wageningen University & Research의 원예 및 제품 생리학 교수인 Leo Marcelis는 말합니다.
물 공급에서 일광, 온도, 미네랄과 박테리아에 대한 접근성까지. 수직 농업은 극도로 통제된 조건에서 이루어집니다. 작물은 햇빛 대신 LED 조명으로 실내에서 재배됩니다. LED 전구는 작고 내구성이 있으며 비용 효율적이며 열을 방출하지 않습니다. 하루가 끝날 무렵 해가 지면 이 조명은 필요한 만큼 오래 비출 수 있습니다.
농부는 성장 수확량을 최적화하기 위해 식물의 낮과 밤 리듬을 조작할 수 있습니다. 낮 동안 식물은 잎에서 녹말을 형성하고 밤에는 설탕으로 분해되어 식물의 나머지 부분으로 운반됩니다. 일부 식물은 자라는 데 하루에 12시간 이상의 빛이 필요하고 다른 식물은 그보다 적게 필요합니다. 수직 농업을 통해 모든 유형의 식물이 최상의 상태로 자라는 데 필요한 일광량을 얻을 수 있습니다.
빛의 색이 다른 성장
이러한 조명의 색상은 성장 수율을 최적화하는 데 특히 중요합니다. 연구자들은 주로 적색, 청색 및 녹색 빛이 식물 성장에 미치는 영향에 초점을 맞추었습니다. 적색광은 광합성에 매우 효율적이지만 식물은 또한 엽록소 생성에 특히 유용한 청색광도 약간 필요합니다. 한동안 연구원들은 녹색광이 광합성에 기여하지 않는다고 믿고 사용을 줄이려고 노력했습니다.
그러나 유타주립대학교의 2016년 연구에 따르면 녹색광은 적색광이나 청색광보다 더 효율적으로 광합성을 유도하여 잎을 낮출 수 있습니다. 농부는 다양한 색상 조합을 사용하여 다양한 특성을 강조할 수 있습니다. 올바른 조합을 통해 농부는 재래식 농업보다 훨씬 더 영양가 있는 식물을 재배할 수 있습니다. 이것은 대부분의 식물이 최근 수십 년 동안 영양가가 떨어졌기 때문에 유용할 수 있습니다. 한 번에 더 많은 식량을 생산할 수 있도록 성장 속도를 높이는 또 다른 조합을 사용할 수 있습니다. 경제적 관점에서 볼 때 수직 농업은 여전히 비용 집약적이므로 바람직할 수 있습니다.
그러나이 방법이 인기있는 이유가 더 있습니다. 수직 농업에는 살충제가 필요하지 않습니다. 재배자는 자신이 선택한 특정 품질과 정해진 시간 내에 원하는 작물의 양만큼 정확하게 재배할 수 있습니다. 날씨나 계절적 조건은 더 이상 생산에 영향을 미치지 않습니다. 더 작은 표면적에서 더 많은 음식을 재배할 수 있습니다.
밭 없는 농업
오늘날 수직 농업은 주로 수경 재배와 수기 재배의 두 가지 형태로 제공됩니다. Leo Marcelis에 따르면 두 기술 모두 훌륭한 대안입니다. 수경재배에서 식물은 토양 대신 영양분이 채워진 물에 뿌리를 두고 선반 위에서 자랍니다. 두 가지 주요 시스템 중 가장 쉬운 것으로 간주됩니다.
Nordic Harvest는 코펜하겐 근처에 다양한 종류의 샐러드, 케일, 시금치를 재배하는 실험 농장을 보유하고 있습니다. 농장은 다른 산업 단지로 둘러싸여 있습니다. 축구장 크기의 건물이다. 2023년에 회사는 오슬로에 있는 농장으로 확장하고 스칸디나비아와 핀란드에 농장을 이어갈 계획입니다.
Riemann에 따르면 Nordic Harvest의 현재 생산 능력은 이미 눈에 띕니다. “우리는 매년 약 1000톤의 야채를 생산합니다. 덴마크 시장은 연간 약 20,000톤으로 구성되어 있습니다. 6,000톤이 재래식으로 재배되고 나머지는 수입됩니다.” 야채는 잎이 많은 채소입니다. 수직 농업이 확장됨에 따라 식량 생산의 더 많은 비율을 차지하게 될 것입니다. 수직 농장에서 작물을 재배하는 다른 회사로는 영국의 Jones Food Company, 프랑스의 Hydropousse 및 핀란드의 Robbes Lilla Trädgård가 있습니다.
Aeroponically 재배 작물은 공기 중에 뿌리를 가지고 있습니다. 식품 시스템 연구원이자 실내 농업 기술 제공업체인 LettUs Grow의 PR 책임자인 India Langley가 작동 방식을 설명합니다. “영양 용액을 분무하는 매우 작은 구멍이 있는 일련의 노즐이 있습니다. 그 솔루션은 자유롭게 매달린 작물의 뿌리에 적용됩니다.”
Aeroponics는 NASA가 우주에서 식물을 재배하는 방법을 찾고 있던 1990년대에 개발되었습니다. 미국 국립적정기술센터(National Center for Appropriate Technology)에 따르면, 에어로포닉스는 "수직 농장을 위한 가장 효율적인 식물 육종 시스템"입니다.
수기경 재배 시스템에서 뿌리는 산소에 쉽게 접근할 수 있습니다. 식물의 성장 속도는 식물이 물에 용해된 산소를 흡수하는 수경 재배 시스템의 두 배입니다. 복잡하기 때문에 여전히 수경재배만큼 많이 사용되지는 않습니다. 생산에 사용되는 노즐은 쉽게 막히거나 파손될 수 있습니다. 그러나 LettUs Grow는 문제에 대한 해결책을 찾았습니다.
“스프링클러를 완전히 제거했습니다. 미스트는 완전히 평평한 면에서 발생하므로 막히거나 깨질 일이 없습니다. 우리는 이 간단한 솔루션이 에어로포닉스를 훨씬 더 큰 규모로 확장할 수 있게 해줄 것이라고 믿습니다.”라고 Langley는 말합니다.
LettUs Grow는 배송 컨테이너에 맞는 성장 시스템을 생산합니다. 이 컨테이너는 이동이 가능하며 공간이 있는 모든 곳에 배치할 수 있습니다.
물고기와 식물을 함께 양식
수경재배와 수경재배는 수직 농업에서 두 가지 중요한 기술이지만 유일한 기술은 아닙니다. 다른 기술도 사용됩니다. 유럽에서는 여러 회사에서 아쿠아포닉 육종법을 사용하고 있습니다. 수경재배와 유사하게, 아쿠아포닉 식물은 뿌리를 물에 대고 자랍니다. 물고기도 헤엄치는 수조에는 그 뿌리만 걸려 있습니다. 이 물고기는 식물이 다시 사용할 수 있는 매우 영양가 있는 노폐물을 생산합니다.
식물은 영양분을 흡수하여 물고기를 위해 물을 정화합니다. Marcelis에 따르면 아쿠아포닉스는 앞으로 수직 농업 시장의 작은 부분만을 차지할 것입니다. “훌륭한 점은 물고기의 배설물을 식물의 먹이로 사용한다는 것입니다. 그러나 조심하고 식물 시스템을 최적으로 유지해야 합니다.”라고 그는 기술에 대해 말합니다.
새로운 유형의 야채
Nordic Harvest와 LettUs Grow는 먼저 허브와 마이크로그린으로 전환하기 전에 잎이 많은 채소를 재배하는 실험을 시작했습니다. 그런 다음 토마토와 딸기를 따르십시오. Langley에 따르면 여러 수직 농장이 동일한 개발 단계를 따릅니다. 좋은 이유가 있습니다. 섬세하고 고부가가치 작물로 널리 사용되며 생산 비용을 충당할 수 있습니다. 그들은 또한 빨리 자라고 크기가 작기 때문에 한 번에 많은 식물을 키울 수 있습니다.
생산 규모가 커지면 더 다양한 작물을 재배할 수 있게 됩니다. Marcelis는 몇 년 안에 수직 재배를 위해 특별히 개발된 새로운 품종을 구입할 수 있을 것이라고 생각합니다. 그러나 새로운 농작물 레시피를 개발하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 이 재배 방법에 적합한 새로운 유형의 식물을 재배하는 데 5-10년이 걸립니다.
이상적인 식물은 뿌리가 짧고 성장이 빠르며 수확이 쉽고 수확량이 많은 작은 식물입니다. 성장 특성 외에도 '식물 레시피'도 세심하게 구성해야 합니다. “가장 큰 과제는 식물에 영향을 미치는 모든 변수를 추적하는 것입니다. 올바른 영양소가 필요하고 식물이 성장하는 동안 지속적으로 영양소에 접근할 수 있도록 해야 합니다.”라고 Riemann은 말합니다.
비교적 비싸다
그러나 어떤 작물이든 이론적으로는 수직으로 재배할 수 있지만 가까운 미래에는 이런 일이 일어나지 않을 것입니다. 밀과 옥수수와 같은 대량 작물은 일반 방법을 사용하여 훨씬 더 저렴하게 재배할 수 있습니다. “수직 농업은 현재 신선 농산물에 특히 적합하다고 생각합니다. 기술적으로 우리는 밀을 포함한 모든 작물을 재배할 수 있습니다. 그러나 수직 농업도 상대적으로 비쌉니다. 상대적으로 가치가 낮은 그런 종류의 벌크 제품을 성장시키는 것은 현재로서는 현실적이지 않다고 생각합니다. 지금도 밀 가격은 우크라이나 전쟁 때문에 오르고 있습니다.”라고 Marcelis는 말합니다.
그럼에도 불구하고 모든 식품의 약 90%가 수입되는 싱가포르와 아랍에미리트와 같은 국가에서는 이런 방식으로 가치가 낮은 벌크 제품을 재배하는 것이 성과를 거둘 수 있습니다. 반면에 유럽에서는 밀을 수직으로 재배하는 것이 장기적으로 선택 사항일 수 있지만 향후 XNUMX년 안에는 확실히 아닙니다.
높은 에너지 소비
수직 농업의 미래는 밝아 보이지만 한 가지 큰 문제가 있습니다. 많은 에너지가 필요하므로 매우 비쌉니다. 정확한 에너지 소비량은 농장마다, 시스템마다 다르며 위치, 계절 및 작물에 따라 다릅니다. 예를 들어 그리스의 한 회사는 상추 2.87kg을 생산하는 데 겨울에 1.73kWh의 에너지를 사용하지만 여름에는 90kWh만 사용합니다. 핀란드 iFarm은 상추를 62.26일 동안 재배하는 데 m2당 117.10kWh의 비용이 든다고 계산했습니다. 딸기의 경우 m2당 XNUMXkWh입니다.
일반적인 방법과 비교하여 추가 에너지 소비는 온실과 수직 농장의 위치에 따라 14~251% 사이입니다.
Wageningen University & Research와 Delft University of Technology는 연구에서 식물 공장으로 언급된 온실과 수직 농장을 비교하는 연구를 수행했습니다. 이는 각각 네덜란드, 아랍에미리트, 스웨덴에 위치한 온실과 수직 농장에 관한 것입니다. 후자의 경우 인공 조명이 있는 온실과 없는 온실이 모두 비교 대상에 포함되었습니다.
"건조 중량 상추 247kg을 생산하려면 식물 공장에서 70kWh의 투입이 필요한 반면, 네덜란드, 아랍에미리트, 스웨덴의 온실에서는 각각 111, 182, 211 및 XNUMXkWhe가 필요합니다. 조명),”이라고 연구에 참여한 과학자들은 말합니다.
혹독한 기후에서는 두 재배 방법 간의 에너지 소비 차이가 줄어듭니다. 수직 농장은 일부 극한 기후에서 가장 에너지 효율적인 선택일 수 있습니다. 그러나 스웨덴의 북극 북부와 UAE의 사막 조건에서도 온실은 여전히 가장 비용 효율적인 재배 방법일 수 있습니다.
최적화
수직 농장은 생산을 최적화함으로써 높은 전력 소비 문제를 어느 정도 극복할 수 있습니다. LED 조명과 색상을 최적으로 조정하여 성장 시간과 작물 품질에 모두 영향을 미칠 수 있습니다. 농장이 더 자동화됨에 따라 농장 생산 비용도 줄일 수 있습니다. 24시간 연중무휴 작동하여 적시에 영양분을 공급하고 성장 수확량을 모니터링하며 식물이 성숙했을 때 수확하는 로봇은 비용이 많이 드는 초기 투자가 될 수 있습니다.
그러나 시간이 지남에 따라 로봇은 지속적인 작업을 통해 비용을 보충합니다. 높은 에너지 수요와 재배하기에 충분히 저렴한 작물의 현재 제한된 범위에도 불구하고 수직 농업이 인기를 얻고 있습니다. 해당 지역의 재배 용기에서 딸기를 받기까지 시간이 좀 걸립니다.