Aeroponics – 당신이 알아야 할 모든 것

에어로포닉스란 무엇입니까?

에어로포닉스(Aeroponics)는 흙 없이 식물을 재배하는 재배법이다. 이는 더 넓은 "무토양" 재배 방법의 일부이며, 여기에는 다음이 포함됩니다. 수경법 aquaponics.

그러나 이 두 가지 다른 방법과 달리 골재나 기질을 사용하지 않습니다. 때로는 식물이 코코야자 열매와 같은 매우 가벼운 기질로 뿌리를 지지하지 않고 제자리에 고정할 수도 있습니다.

대신, 영양분은 용해된 영양분을 함유한 에어로졸 물의 물방울이나 분사된 안개를 통해 식물에 전달됩니다.

출처: 현대 농부

이 방법의 주요 요점은 식물 성장 조건을 최대한 통제할 뿐만 아니라 질병에 대한 대부분의 배지(토양 및 물)를 제거하는 것입니다.

Aeroponics 시장 규모는 다음과 같습니다. 2.7년에는 2023억 달러, CAGR 17.4%로 2033년까지 20.5억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다.

에어로포닉스의 과학

수경재배에서는 인산염, 칼륨, 질소("NPK")와 같은 영양소와 미량 영양소가 물에 용해되므로 비료 사용 효율이 거의 100%에 이릅니다. 수경재배와의 차이점은 물이 항상 존재하는 것이 아니라 정기적으로 뿌리에 뿌려진다는 것입니다.

Aeroponics는 저압 시스템과 고압 시스템이라는 2가지 디자인으로 구분될 수 있습니다.

고압 시스템 강력한 펌프와 고압 노즐을 사용하여 고압 미스트를 뿌리까지 직접 분사하세요. 압력은 60-90psi만큼 높을 수 있습니다. 안개는 산소가 풍부하여 영양분을 효율적으로 섭취할 수 있습니다.

저압 시스템 식물의 뿌리에 물을 주기 위해 부드러운 안개나 물방울을 사용하십시오. 이 시스템에서 미스트는 물방울이 가볍게 분사되어 영양분을 느리고 규칙적으로 흡수할 수 있습니다. 이는 고압에 의해 뿌리가 손상될 민감한 식물이나 이 방법에 대한 낮은 기술 접근 ​​방식의 경우 고압보다 선호됩니다. 낮은 압력은 때때로 "소아카포닉스"라고 불리는데, 뿌리가 고압으로 표적화되는 대신 안개로 적셔지기 때문입니다.

에어로포닉스로 무엇을 재배할 수 있나요?

이론상으로는 거의 모든 식물을 수경재배로 재배할 수 있습니다. 그러나 비용을 고려하면 수경재배에서 재배되는 작물은 수경재배와 거의 동일합니다. 즉, 모든 계절에 꾸준한 시장 수요가 있는 고가치, 고품질 작물입니다.

따라서 Aeroponics 시스템은 특히 다음과 같은 성장에 적합합니다.

• 잎채소(샐러드, 시금치 등).
• 허브.
• 딸기.
• 토마토.
• 파프리카.
• 오이.

이러한 수경재배 및 수기경재배 친화적인 작물 외에도 수경재배는 지속적으로 물에 담그면 썩는 뿌리 작물을 키울 수 있습니다. 따라서 감자와 당근, 기타 괴경도 재배할 수 있습니다.

화학적 조성이 중요하여 마리화나와 같이 안정적이고 예측 가능한 성장 조건이 필요한 작물도 수경재배 방법의 이점을 누릴 수 있습니다.

에어로포닉스의 장점

수기경재배의 장점 중 일부는 흙을 사용하지 않는 다른 방법의 장점과 유사합니다. 이에 대해서는 기사에서 더 자세히 논의했습니다.수경법 – 당신이 알아야 할 모든 것"및"아쿠아포닉스 – 당신이 알아야 할 모든 것"

• 물 사용량이 기존 농업의 80-95% 감소합니다.
• 오염이 전혀 없이 거의 100% 비료를 사용합니다.
• 제초제가 필요하지 않습니다.
• 성장 조건을 제어합니다.
• 특히 수직 농업과 결합할 경우 공간 활용이 극대화됩니다.

이 외에도 에어로포닉에는 몇 가지 독특한 장점이 있습니다.

해충 및 질병 통제

토양을 사용하지 않으면 토양으로 인한 질병의 위험이 확실히 제거됩니다. 그러나 수경재배는 뿌리가 같은 물에 끊임없이 매달려 있기 때문에 여전히 수인성 질병에 취약합니다.

시스템에 물이 훨씬 적으면 병원균이 있는지 물을 모니터링하는 것이 더 쉬워집니다. 또한 오염이 감지되면 물을 더 쉽게 청소하고, 여과하고, 살균할 수 있습니다.

결과적으로, 수경재배는 수경재배에 비해 훨씬 적은 양의 농약을 사용하는 농법입니다.

매우 깨끗한 물과 토양이 없기 때문에 수기경법은 유해한 박테리아에 오염될 가능성이 거의 없어 소비자에게 가장 안전한 재배 방법 중 하나입니다.

더 빠른 성장

뿌리의 극도의 산소 공급 덕분에 수경재배 조건의 식물은 수경재배보다 2-3배 더 빨리 자랄 수 있으며, 종종 온실이나 야외에 화분에 심은 식물보다 더 빠릅니다.

이는 잎이 많은 채소와 같이 수확이 빠른 작물에 대해 동일한 재배 표면을 매우 생산적으로 만들 수 있습니다.

뿌리 작물

앞서 언급한 바와 같이, 에어로포닉은 감자, 당근, 파스닙 등과 같은 뿌리 작물 재배에 적합한 유일한 흙이 없는 수직 농업 방법입니다.

출처: 치포테토 

또한, 뿌리가 직접 매달려 있어 분무가 가능하므로 직접 접근이 가능하다. 이는 수확을 더욱 실용적으로 만들고 수확된 괴경에서 청소할 흙을 사용하지 않음으로써 수직 농업에서 뿌리 작물을 재배하는 데 확실한 이점이 될 수 있습니다.

에어로포닉스의 단점

비용

모든 토양 없는 재배 방법과 마찬가지로 비용, 특히 초기 비용이 문제입니다. Aeroponics에는 전용 시설, 장비, 센서, 필터 등이 필요합니다. 수경 시스템 외에도 Nuzzle(고압 시스템의 경우 상용 등급)과 강력한 펌프, 가압 탱크가 필요합니다.

pH 및 영양분 모니터링

이는 에어로포닉에만 국한된 것이 아니지만 여기서는 훨씬 더 민감합니다. 이는 물의 양이 급격히 감소하여 영양분 농도가 훨씬 높아지기 때문입니다.

이는 또한 영양소가 너무 농축될 필요가 없다는 것을 의미합니다. 완충 역할을 하는 흙이나 물이 없기 때문에 식물에 전달되는 영양분의 양을 정확하게 계산해야 합니다.

이로 인해 약간의 영양분 과부하가 아무런 영향을 미치지 않는 다른 재배 방법보다 훨씬 더 복잡하고 지식 집약적입니다.

따라서 수경재배 시스템은 너무 높은 영양 농도(식물에 이온 및 pH 스트레스 유발)와 너무 적은 영양 농도(최적 이하의 성장 유발) 사이에서 지속적으로 얇은 선을 밟고 있습니다.

되튀기

수경재배 시스템은 본질적으로 야외에서 재배하는 작물보다 더 인공적입니다. 이는 원활하게 실행되는 작업에 의존하고 있음을 의미합니다.

• 부품 및 구성 요소의 공급망.
• 전력 공급.
• 고도로 자동화된 고급 작업을 위한 전자 연결 시스템입니다.
• 필요한 모니터링 및 유지 관리를 효율적으로 수행할 수 있는 숙련된 인력.

예를 들어 시스템 중복이나 대규모 재고(설치 비용이 추가됨) 또는 재생 가능 발전을 통한 국부적인 에너지 공급 등을 통해 이러한 위험을 완화할 수 있는 방법이 있지만, 에어로포닉은 야외에서 빗물을 주는 작물만큼 탄력적이지는 않습니다. 필드.

이 모든 것은 수경재배에 대해서도 말할 수 있습니다. 그러나 이것은 뿌리에 수분을 유지하고 손상을 입지 않기 위해 지속적인 미스트가 필요한 수경재배의 경우 훨씬 더 중요합니다.

따라서 결함이 있는 펌프나 전원 공급 장치로 인해 몇 시간 동안 정전이 발생하더라도 전체 항공기 수확이 중단될 수 있습니다. 이러한 이유로 일부 수경재배 시스템에는 수경재배가 일시적으로 실패하는 경우 작물에 물을 공급하기 위한 수경 백업 장치가 있습니다. 물론 이러한 백업은 비용과 복잡성만 가중시킬 뿐입니다.

복잡성

그리고 복잡성은 항공기공학의 또 다른 문제입니다. 시스템은 질병과 영양 균형을 모니터링해야 할 뿐만 아니라 수경 시스템보다 더 많은 부품을 포함합니다. 각 뿌리는 안개를 방출하는 하나 또는 여러 개의 노즐에 의해 개별적으로 분사됩니다. 이러한 노즐은 막히거나 결함이 있을 수 있습니다. 각각에는 자체 배관 시스템이 제공됩니다.

부품이 많을수록 문제가 발생할 가능성이 높아지므로 항공기 재배는 전체적으로 훨씬 더 유지 관리 및 모니터링 집약적인 시스템이 되며 초기 설정이 더 복잡해집니다.

Aeroponics의 혁신

LED 조명

LED 조명은 수경재배에 있어 중요한 기술 개입입니다. 이러한 조명은 다른 광원보다 훨씬 적은 에너지를 소비하고 열을 덜 방출하며 오래 지속됩니다.

또한 모든 가시광선 스펙트럼이 식물의 광합성에 유용한 것은 아니므로 녹색광이 없는 전용 LED를 사용하면 인공 번개에 의해 소비되는 전력을 더욱 줄일 수 있습니다.

출처: 아그리텍처

IoT 및 센서 기반 자동화

센서 및 전자 장치의 비용이 감소함에 따라 온도, 습도, 빛, pH 수준 및 영양분 양에 대한 지속적인 모니터링이 가능해졌습니다.

이 센서 기반 농업은 조건이 항상 최적으로 유지되도록 실시간으로 추적하고 조정하는 데 도움이 됩니다. 수기경재배에 필요한 특히 높은 수준의 모니터링을 고려할 때 이 방법에서는 저렴하고 강력한 센서가 다른 방법보다 훨씬 더 중요합니다.

AI 기반 기술

앞서 언급한 바와 같이, 수경재배에는 수자원 시스템, 질병, 영양분 수준 등에 대한 집중적인 모니터링이 필요합니다.

AI는 빛, 습도, 영양분 수준을 포함한 환경 조건을 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 또한 AI는 각 식물 유형에 대한 맞춤형 성장 계획을 수립하여 투자를 최적화하고 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.

또한 머신 비전이나 생화학 테스트를 사용하여 인간이 보기 전에 병원체에 대해 경고하거나 식물이 일부 영양분을 충분히 또는 너무 많이 얻지 못하는지 알아낼 수 있습니다.

마지막으로, 자율 농업 로봇의 등장으로 식물 심기, 가지치기, 수확 및 교체가 완전 자동화될 수 있는 에어로포닉 시스템을 구상할 수 있습니다.

초음파 포거

"전통적인" 에어로포닉은 저압 또는 고압 노즐을 사용하여 에어로졸화된 물의 다소 큰 입자가 포함된 미스트를 생성합니다.

대안은 초음파를 사용하여 안개와 유사한 초소형 물방울을 생성하는 것입니다. 입자는 10 마이크론만큼 작을 수 있습니다. 이러한 이유로 이를 "포그포닉스"라고 부르기도 합니다.

출처: 나무닷컴

안개를 사용하여 이익을 얻는 재배 유형 중 하나는 아직 뿌리 시스템이 없는 묘목과 클론입니다. 에어로포닉을 사용하면 이러한 식물은 너무 적게 섭취하여 건조하거나 너무 많이 섭취하여 막히거나 질식/썩을 수 있습니다.

Fogponic은 훨씬 낮은 압력을 제공하므로 깨지기 쉬운 식물에 이상적입니다. 또한 안개는 훨씬 더 넓은 영역으로 퍼질 수 있어 노즐이 너무 많아 복잡성과 문제를 줄이고 단 몇 개의 안개 장치로 교체할 수 있습니다.

또한 복제나 묘목에 대한 보너스인 더 적은 양분을 제공하지만 더 큰 성숙한 식물에는 문제가 될 수 있습니다.

그러나 시스템에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다.

• 열 발생: 분무기가 과열되어 안개가 건조될 수 있습니다.
• 염분 축적: 수경재배의 경우보다 영양분에서 염분이 쌓이면 분무기와 배관이 막힐 수 있습니다. 솔질하거나 식초/산에 소금을 녹여 정기적으로 청소해야 할 수도 있습니다.

출처: 루터스그로우

우주 기반 에어로포닉스

새로운 우주 경쟁이 진행되고 미국, 러시아, 중국이 달과 화성에 영구 기지를 설치할 계획을 세우면서 수십, 심지어 수백 명의 우주 비행사에게 식량을 공급하는 방법에 대한 문제가 더욱 시급해졌습니다.

사람이 많을수록 지구에서 모든 식량을 덜 수입하는 것이 경제적으로 합리적입니다. 그럼에도 불구하고 이러한 인공 서식지는 작을 것이며, 서식지와 최종 온실의 모든 킬로/입방 미터를 건설하고 현장으로 가져오는 데 많은 비용이 듭니다.

따라서 운송비를 절감하기 위해 식량을 현지에서 생산하는 것이 합리적이며, 산소를 생산하고 공기를 재활용하는 부수적인 효과도 얻을 수 있지만, 이는 매우 효율적이어야만 가능합니다. 공간과 물의 부족과 비용 때문에 수기경재배 시스템은 우주 기반 식량 생산에 매우 적합한 선택이며, 식물 질병 위험 감소 또한 장점으로 작용합니다.

(곡물과 달리) 너무 복잡한 조리 없이도 쉽게 먹을 수 있는 감자와 같이 에너지 밀도가 매우 높은 뿌리 작물을 재배할 수 있는 가능성 또한 다른 솔루션보다 수기경 재배를 선호하고 있습니다.

무엇보다도, 물 안개는 중력이 없는 액체 물보다 훨씬 더 실용적일 것입니다.

그리고 이것은 단순한 개념이 아닙니다. 프로토타입은 이미 ISS에서 테스트를 거쳤습니다. XROOTS(eXposed Root On-Orbit Test System) 기술 데모 프로그램.

출처: NASA

Aeroponic 설치 구축

전반적으로 수경재배는 수경재배보다 더 간단하고, 제작 비용이 저렴하며, 유지 관리가 더 쉽습니다.

따라서 에어로포닉 시설을 계획할 때 대답해야 할 좋은 질문은 다음과 같습니다. 수경재배 대신 에어로포닉을 선택하는 이유는 무엇입니까?

그럼에도 불구하고 에어로포닉을 선호하는 것이 타당한 사용 사례는 많이 있습니다.

• 묘목이나 복제물을 재배합니다.
• 수직 농업 환경에서 뿌리 작물을 재배합니다.
• 수인성 질병에 매우 민감한 식물종이 자라고 있습니다.
• 물 공급에 대한 극도의 제한(사막 지역), 수경재배보다 훨씬 적은 양의 물을 사용하는 데 중점을 둡니다.
• 빠른 성장은 가치를 더합니다.
  • 도시 농업이나 초지역 재배에서는 공간 가용성이 매우 중요합니다.
  • 수요는 빠르게 변동하거나 예측하기 어렵기 때문에 회전율이 빨라지면 수요 증가 또는 감소에 빠르게 대응할 수 있습니다.

대부분의 경우 상업적 운영에서는 단순한 수경재배보다 설정 및 운영이 더 복잡하기 때문에 수경재배를 사용합니다.

그럼에도 불구하고 집에서 만든 소규모 시스템을 사용하는 것은 가능합니다. 예를 들어 수경재배의 수돗물과 물 탱크가 있어야 할 집이나 아파트에 작은 시스템을 가질 수 있도록 하여 적은 양에 대한 회전율을 매우 빠르게 제공할 수 있기 때문입니다. 불편하다.

맺음말

Aeroponics는 특정 조건에서 수경재배에 비해 강력한 업그레이드로 성장 속도, 물 사용량, 질병 위험 및 공간 활용 측면에서 탁월한 성능을 제공합니다.
그러나 이는 훨씬 더 복잡하고 비용이 많이 들고 유지 관리가 어려운 시스템입니다.

노즐의 수가 많거나 포그포닉의 경우 염분이 축적되면 시스템 튜닝을 최적으로 유지하기 위해 지속적인 주의가 필요합니다. 그리고 실패하면 식물이 빨리 시들어 죽게 됩니다.

따라서 에어로포닉은 공간이 가장 큰 제약이고 빠른 회전율을 관리하는 소규모 취미 프로젝트 또는 실내 농업 작업을 최적화할 준비가 된 고도로 숙련된 첨단 기술의 상업 팀에 적합한 시스템일 가능성이 높습니다.

그리고 뿌리 작물을 포함한 더 넓은 작물 범위, 낮은 물 사용량, 질병으로 인한 손실 감소 및 더 빠른 작물 회전율 덕분에 수경재배는 실내 농업의 미래일 수 있습니다.
인류가 우주로 확장되면 사실일 수도 있는 이야기입니다.