흙을 추방한 수경재배

수경재배

수경재배에 대해 알아보기 전에

 

수경재배라는 개념이 들어오면서 농업에도 많은 변화가 생겼다. 농업의 기본이라고 생각되는 흙. 우리는 그 흙에서 식물이 자라는 것을 당연하게 여기고 흙에서 자란 식물을 먹으며 살아왔다. 하지만 우리의 상식은 수경재배로 인해 뒤바뀌게 되었다. 흙에서 자란다는 패러다임에 갇히면 식물을 키우기 위해서는 많은 땅이 필요하다. 하지만 수경재배는 그 많은 흙이 필요하지 않아 좁은 땅으로도 많은 경작을 할 수 있게 해 주었다. 수직 농사도 가능하고 실내에서 농업이 가능하게 되었다. 
그리고 우리는 흙을 이용하게 되면 흙을 삶의 터전으로 삼는 여러 생물들과 고민을 같이 해야 한다. 식물은 늘 곤충의 먹이가 되고 우리는 깨끗하고 싱싱한 식물을 원하기에 싸움은 계속된다. 수경재배는 그 고민을 조금이라도 덜어주는 기능도 한다.

그래서 수경재배에 대해 알아보고자 한다.

수경재배의 의미

수경재배란 토양을 사용하지 않는 방식으로, 작물의 뿌리를 지탱하기 위한 다른 재료를 이용하여 작물을 지지해주고, 영양분이 풍부한 물을 직접 공급하여 작물을 재배하는 방법이다. 수경 재배 시스템을 설계하는 데는 여러 접근방식이 있지만 핵심적인 요소는 기본적으로 위에 설명된 내용과 동일하다.

수경재배의 장점

수경재배는 수직 농사를 가능하게 해주는 농법이다. 도심에서 대규모 수직 농업을 활용하면 다음과 같은 큰 장점들을 가질 수 있다.

 

1. 버려지고 사용되지 않는 도시 공간을 활용할 수 있다.

2. 기후 변화나 기상 상황으로 인한 수확량 손실 없이 연중 식량 생산이 가능하다.

3. 살충제와 제초제의 대규모 사용을 막을 수 있다.

4. 농약 사용을 줄여 안전하고 건강한 식재료를 생산할 수 있다.

5. 지속 가능한 도시 생활을 장려하는 환경을 조성하고 도시에 살면서 건강한 식재료를 제공받을 수 있다.

6. 생태계 기능과 복원된 자연경관으로 많은 토지를 되돌릴 수 있다.

수직농장의 필요성

우리의 현재 농업 시스템은 많은 문제를 안고 있다. 2050년까지 예상 증가 인구 98억 명의 칼로리 요구량을 충족하기 위해서는 식량 생산을 약 70% 증가시켜야 한다. 우리가 지난 50년 동안의 농업 생산량에서 수확량의 선형 성장을 예상한다면 2050년까지 이러한 성장을 달성할 수 없을 것이다.
전통 농업이 사용하는 자원의 양은 천문학적이다. 대부분의 작물 생산이 유전적으로나 화학적으로 이미 한계에 도달했다. 비료나 살충제, 농약으로는 더 이상 식량을 증대시키는 일은 어렵다는 말이다. 증가하는 식량 수요를 충족하기 위해서는 다른 대안이 필요하다. 대안을 찾지 않으면 더 많은 농지가 필요하게 되고 수많은 인구가 먹을 먹거리를 충족시키지 못하면 여러 많은 문제들이 발생하여 수 있으며, 극단적으로 식량전쟁까지도 일어날지 모른다. 
지구의 기후가 사람들이 직접적으로 느낄 정도로 많이 변하고 있다. 홍수, 가뭄, 태풍, 돌풍, 우박 등 기후는 아주 많이 이변을 일으키고 있다. 환경의 파괴로 꿀벌이 사라지고 물은 오염되며 인간의 생활환경도 위협받고 있다.
이런 많은 문제들을 수경재배가 세계의 현재 농업 문제의 많은 해악에 대한 해결책을 제공할 것이다.

 

수경재배의 현재

 

실내에서 통제된 환경을 제공하여 작물을 생산하는 것, 즉 실내 농업이 새로운 현상은 아니지만(온실은 수세기 동안 사용되어 왔다), 최근의 수경 재배 혁신은 전통적인 농업의 모든 불필요한 구성 요소를 제거함으로써 성장 과정을 더욱 획기적으로 변화시켰다. 중학교 생물시간에 배운 광합성 과정을 생각해보면 식물의 생장을 위한 핵심 요소인 에너지, 영양소, 물, 이산화탄소를 떠올릴 수 있다. 통제된 환경 농업(CEA)은 이 기본 공식을 따르며 토양 및 살충제와 같이 현재 농업 시스템에 필수적이 된 모든 불필요한 것들을 제거한다. CEA 프로세스에서, 전통적인 농업의 전통적인 요소는 인공적인 요소로 대체된다. 식물은 태양이 아닌 식물의 에너지 요구 사항에 맞게 특별히 조정된 LED 조명에서 에너지를 받는다. 토양을 사용하는 대신 씨앗을 코코넛 껍질과 같은 토양이 없는 성장 배지에 심어 묘목에 뿌리를 부착할 표면을 제공한다. 이 무토지 공정은 벌레와 잡초가 성장 환경으로 침입할 위험을 최소화하여 훨씬 더 깨끗하고 간단하게 공정을 만든다. 이 공정은 수직 랙 시스템에서 수평이 아닌 위쪽으로 쌓이는 수직 성장 트레이에 배치된다. 식물의 수직 통합을 통해 농부는 성장 지역의 전체 공간 사용을 최적화할 수 있다. 농부들은 생산성을 높이는 동시에 토지 사용을 최대 90-99%까지 줄일 수 있다. 수직 농장에서 자라는 식물은 영양이 주입된 물이 성장 배지에 있는 식물 뿌리에 공급되는 수경법 또는 식물 뿌리가 자유롭게 매달려 있고 영양분이 주입된 물이 분무되는 공기경법으로 필수 영양소를 공급받는다.  

왜 수경재배인가?

인류는 이제 기후 변화, 위험한 전염병, 증가하는 도시화, 천연자원 고갈 등 지구촌 생활 방식에 극적인 변화를 초래하는 수많은 새롭고 까다로운 문제에 직면해 있다. 수경 재배는 이러한 문제가 우리 농업 시스템에 제기하는 위협을 완화할 수 있는 강력한 잠재력을 가지고 있다. 통제된 환경 농업(CEA) 기술을 사용하여 거의 최적의 조건에서 작물을 재배하는 것은 수경 재배의 가장 큰 이점 중 하나이다. 실내 및 수경 재배 작물은 기상 조건, 경작 가능한 토지 또는 토양 품질에 관계없이 연중 언제든지 지구 어디에서나 재배할 수 있습니다. 수경 재배는 다음과 같이 극심한 가뭄과 낮은 토양 질이 있는 지역에 신선한 현지 식품을 제공하는 것이 가능하다. 

 

수경재배 기술의 발전 방향

통제된 환경에서 작물 생산을 유지하면 훈련된 과학자와 고급 기후 제어 기술이 식물에 공급되는 물, 영양소 및 빛의 투입을 최적화할 있다. 예를 들어, 센서는 각 식물이 증발하는 물의 양과 양분 함량을 측정할 수 있다. 이를 통해 농부는 성장 과정의 각 단계에서 식물이 사용하지 않는 물과 영양소의 양에 대한 통찰력을 얻을 수 있다. 이런 정보들을 이용해 농부들은 식물에 투입되는 시기, 품질, 투입량을 최적화하여 최대 수량과 최고 품질의 수확량을 확보할 수 있다. 정확한 관개 방법과 같은 설계 기능과 함께 이 기술은 CEA 농부들이 물 낭비를 기하급수적으로 줄이는 데 도움이 된다. 기존 농장과 비교하여 수경 농장은 물을 최대 90% 적게 사용한다. 빛 또한 식물에 의한 최대 흡수와 최대 수확량 출력을 보장하도록 최적화되어 있다. 
수직 농장의 모듈식 설계를 통해 농부는 식물의 레이아웃을 변경하여 공간 사용을 최대화하고 지상 공간을 최적화할 수 있다. 수직 농장은 수평면이 아닌 위쪽으로 펼쳐져 있기 때문에 농부는 특정 배치에 따라 동일한 공간에서 기존 농장보다 3~10배 더 많은 작물을 재배할 수 있다. 수평 랙을 서로 겹쳐서 지면 공간을 늘릴 수 있습니다. 이 동일한 모듈식 디자인은 또한 병에 걸리거나 죽어가는 작물을 분리하는 매우 효율적인 방법을 제공하기도 한다. 즉, 손상된 식물을 중화시키는 빠르고 쉬운 방법이다. 전통농업은 수 평방미터의 땅을 덮을 수 있는 농장에서 병든 작물은 식별하기가 무척 어려우며, 다른 잡초들을 제거하기도 힘들었다. 비즈니스 모델로서 모듈식 농업은 다른 작물에 지장을 주지 않으면서 식물을 옮기고 포장할 수 있는 훨씬 더 효율적인 성장 과정을 가능하게 한다. 마지막으로, 무토양 재배의 도움으로 이 모듈식 설계를 통해 재배 공간을 지속적으로 사용할 수 있다. 다시 말해, 작물 주기를 수확한 후 다음 작물을 다시 심을 수 있을 때까지 대기 기간이 필요하지 않다. 작물 주기를 크게 줄이는 지속적인 양분 및 빛 투입의 도움으로 이 농업 모델은 7~14배 더 많은 성장 주기를 가져올 것이다. 
안전한 실내 재배 환경의 또 다른 이점은 유해한 해충 및 미생물 질병으로부터 식물을 보호한다는 것이다. 전통적인 농업은 자연 위협으로부터 작물을 보호하기 위해 제초제와 살충제를 강력하게 사용하지만 이러한 화학 물질은 인간과 주변 생태계에 미치는 악영향에 대해 점점 더 우려스러워하고 있다. 살충제는 종종 지표수를 오염시키고 표적 해충이 아닌 많은 곤충, 동물 및 식물에 유독하며 긍정적이고 건강한 토양 미생물을 제거할 수 있다. 우리의 음식과 환경을 오염시키는 살충제의 양을 더 빨리 줄일 수 있을수록 우리의 건강과 세상은 더 나아질 것이다. 
게다가, 살충제는 우리 농업 산업의 침입 종에 대해 온전히 지키는데 실패했다. 엄청난 메뚜기 떼가 동아프리카에 내려와 최대 2,500만 명의 식량 공급을 삼켜버린 적도 있다. 대륙 전역에 긴급 살충제를 사용했음에도 불구하고 이 메뚜기들이 한 해 동안의 농부들의 노동과 수백만 명의 동아프리카인의 귀중한 식량 공급을 파괴하는 것을 막을 수는 없었다. 실내에서 농사를 짓는 것은 이와 같은 극한 상황과 더 일반적이고 낮은 등급의 해충 침입에 대한 작물의 취약성을 제거한다.

비용 및 과제

수경 재배의 많은 이점에도 불구하고 적용하는 데는 많은 어려움이 존재한다. 소규모 신생 농부의 경우 수경 재배 세계에 진입할 때 공간 임대, 수경 구조를 수용하기 위한 건물 또는 공간 개조, 재료(예: LED 조명 등)에 대한 초기 비용과 관련된 높은 비용이 발생할 수 있다. 급수 및 사료 시스템, 식물 랙, 종자, 통제된 환경 기술 등 농장을 계속 운영하기 위한 노동 및 전기 비용 또한 만만치 않다. 이러한 진입 비용은 높지만 수경 재배 농장은 활용도가 낮은 건물을 농지로 전환하여 지역 사회에 봉사하고 일자리를 창출할 가능성이 있다. 
일단 이러한 초기 비용이 극복되면 생산적이고 안전한 수경재배 농장을 보장하기 위해 더 많은 도전에 직면해야 한다. 스택형 랙 시스템(수직 성장 타워와 반대)은 공기 흐름, 열 및 습도 문제에 직면할 수 있다. 수평 모델링의 경우 높은 습도, 해충 및 질병에 대한 취약성 증가, 낮은 CO2 수준으로 인한 재배 능력 감소와 같은 열악한 공기 흐름과 관련된 위험을 줄이기 위해 각 평면 사이에 훨씬 더 많은 공간이 필요하다. 또한, 수경 재배 및 식물에 대한 최적의 성장 조건 유지와 관련된 에너지 비용이 상당히 높다. 고휘도 LED 조명과 기후 모니터링 및 제어 시스템의 조합은 수경 재배 농장에서 많은 전력을 사용한다. 수경 재배 농장은 태양열 패널이나 풍력 에너지에 투자하여 재생 가능한 자원에서 에너지를 얻는 것이 중요하다. 

 

결론

수경재배 농장은 화학 물질을 많이 사용하지 않고 식품, 신체 및 환경의 건강을 우선시하는 보다 지속 가능한 식품 윤리를 향한 길을 제공한다. 헛된 꿈이 아니라 수경재배는 이미 현재의 식량 네트워크에 빠르게 통합되고 있다. 우리의 지구 기후 문제는 다차원적이고 다양한 관행의 결과이지만 농업 산업의 영향을 줄이는 것은 큰 진전이 될 것이다.  21세기 초에는 수경재배가 아직 발명되지 않았다. 불과 20년이 지난 지금, 이 산업은 확고한 기반을 얻었고 이미 농업 관행과 식품 시스템의 미래를 극적으로 변화시키고 있다.