지구온난화로 인한 가뭄과 폭우, 잦은 태풍 등으로 인한 자연재해는 기후변화 단계를 넘어 기후위기 단계라고 얘기한다.
이러한 현상은 생태계 교란을 불러와 작물별로 재배 가능한 농경지 감소시키고 농작물의 안정적인 수급에도 막대한 영향을 끼친다.
요동치는 물가는 각 가정 식탁 메뉴를 변화시킬뿐만 아니라 사회적 불안요소를 증대시키고 있다.
이러한 기후변화 위기에 대응하기 위해 세계적으로 다양한 방법으로 농작물 재배기술을 개발하고 있는데, 자연환경의 영향을 최소화하고 인위적으로 작물생장의 환경을 조절하여 안정적으로 재배하고자 하는 노력이 대두되고 있다. 일반적으로 식물공장(수직농장)으로 통칭하는 시스템은 농작물을 통제된 일정한 시설 내에서 빛, 온도, 습도는 물론 이산화탄소 농도 및 배양액 등의 재배환경을 인위적으로 조절해 계절이나 장소에 상관없이 연중 농산물을 생산하는 것을 의미하는데, 완전제어형, 태양광 이용형, 태양광 병용형으로 크게 분류할 수 있다.
우리가 가장 쉽게 접근할 수 있는 식물공장은 태양광 이용형으로 흔히 볼 수 있는 비닐하우스 또는 유리온실 형태를 얘기하는 것으로 저온 약광기에 보온, 가온 및 보광의 방법으로 작물을 생산하는 시스템이다.
이 시스템은 가장 쉽게 접근 및 설치가 가능해 ‘백색혁명’으로 불릴 만큼 작물의 생산성을 높이는 큰 효과를 거두었지만, 평면적 활용의 한계로 대면적 소요, 태풍에 의한 시설 훼손 및 우리나라와 같이 여름 고온기에는 에너지 과다소요 등의 문제가 있어 활용성이 떨어지는 단점이 있다.
다음으로 완전제어형은 도심형 식물공장으로 외부와 완전히 단절된 지하철, 빌딩 등 건물 내부 공간에 설치되어 온습도뿐 아니라 광환경까지 인위적으로 조절하며 작물을 생산하는 시스템이다. 이 시스템은 작물 생장환경 조절은 위한 LED 광원이나 내부 공조시설 설치 및 유지에 따른 투자비용이 많이 소요되는 단점이 있다. LED 광원의 한계로 아직까지 엽채류 재배에 주로 활용돼 초기 투자비 회수까지 많은 시간이 소요된다. 최근에는 LED 광원 기술 발전에 따라 과채류까지 시도되고 있으나 공간적인 제약에 따라 많은 어려움을 겪고 있다.
광원의 한계를 극복하고자 최근 다시 시도되고 있는 방법이 태양광 병용형이라 할 수 있다. 태양광을 이용하는 온실 형태의 식물공장에서 LED 광원을 보광으로 활용하면서 다단으로 작물을 재배하는 시스템이다. 외부 환경 영향을 최소화하기 위해 단열을 강화한 벽체와 천장으로의 산란광 투광을 유도하고 내부 광량을 조절하는 방법으로 작물을 연중 생산하는 방법이다.
이 시스템은 여름철 고온기의 온도조절이 관건으로 태양광 중 적외선을 제외한 나머지 파장의 광을 효율적으로 이용하는 기술이 가장 핵심이 될 것으로 판단된다. 에너지의 효율적 이용이라는 관점에서 접근해 연료전지, 지열, 수열 등의 활용에 대해 범국가적으로 연구를 지속 수행해 기후변화 위기의 대안으로 만들어 나가야 할 것이다.
