바빌론의 공중 정원에서 현대 가정: 토지가 제한된 곳에서도 작물을 재배할 수 있게 도와주는 수경재배

땅은 한정된 자원이며 전 세계 식량 수요는 지속적으로 증가하고 있기 때문에, 농업 기술자들은 토양이 필요 없는 재배 방법을 끊임없이 모색해 왔습니다. 

수경재배는 토양 대신 물 기반 영양액을 사용해 식물을 재배하는 방법 중 하나입니다. 토양 대체물은 집합체 기질이나 다음과 같은 다양한 재배 매체를 포함할 수 있습니다:

• 버미큘라이트
• 코코넛 코이어
• 펄라이트

이 다재다능한 재배 방법은 취미 재배자, 소규모 농가 및 상업 기업 사이에서 인기를 얻고 있습니다. 이러한 수요가 시장 규모가 2025년까지 약 70억 달러에서 120억 달러 이상으로 성장하도록 이끌고 있습니다. 

수경재배와 에어로포닉스는 어떻게 다를까?

에어로포닉스는 수경재배에서 사용되는 물 기반 영양액 대신 공기를 활용합니다. 작동 원리를 자세히 살펴보기 전에, 이 두 방법의 차이를 보다 구체적으로 이해하는 것이 중요합니다. 

에어로포닉스에서는 식물이 물에서 영양분을 흡수하지 않고, 뿌리에 분사되는 영양이 풍부한 안개로부터 영양을 얻습니다. 반면 수경재배는 물을 완전히 활용합니다. 여기서는 재배자가 식물을 물에 지속적으로 담그거나 간헐적인 물 흐름으로 급여합니다. 

에어로포닉스 재배 기술은 기후가 제어된 밀폐 환경을 사용하며, 식물은 수경재배의 영양액 용기에 담겨 성장합니다. 

환경적 영향 측면에서, 에어로포닉스와 수경재배 모두 화학 비료나 살충제를 전혀 사용하지 않아 환경에 안전합니다. 그러나 물이 부족한 지역에서 재배할 경우, 에어로포닉스는 수경재배보다 훨씬 적은 물을 사용한다는 장점이 있습니다. 

이러한 차이점과 유사점에도 불구하고, 수경재배와 에어로포닉스는 모두 관심을 끌고 있습니다. 오늘은 수년간 수경재배가 어떻게 성장해 왔는지 살펴보겠습니다. 

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수경재배의 과학

수경재배 시스템을 그 구조를 기준으로 살펴볼 수 있습니다. 크게 두 가지 범주가 있습니다: 개방형 시스템과 폐쇄형 시스템. 

또한 수경재배를 지지 매체 사용 측면에서 살펴볼 수 있습니다. 여기서는 집합체 시스템과 비집합체 시스템으로 구분됩니다. 

마지막으로 전기 부품 사용 여부에 따라 수경재배는 수동형 또는 능동형 시스템이 될 수 있습니다. 이제 이러한 구분이 의미하는 바를 살펴보겠습니다.

개방형 및 폐쇄형 시스템

개방형 수경재배 시스템은 저장조, 성장 챔버, 그리고 관으로 구성됩니다. 개방형 시스템의 예로는 영양막 기법(NFT), ebb and flow(주기적 급수) 등이 있습니다. 

개방형 시스템의 핵심 작동 구조는 영양액이 저장조에서 성장 챔버로 흐른 뒤 관을 통해 다시 저장조로 돌아가는 것을 필요로 합니다. 

폐쇄형 수경재배 시스템은 Deep Water Culture(심수 재배)나 Kratky 방식과 같은 방법을 사용하며, 영양 저장조를 저장조와 성장 챔버 모두로 활용합니다. 식물 뿌리는 펌프 없이도 영양액에 담기며, 용액은 저장조를 떠나지 않습니다. 

집합체 및 비집합체 시스템

집합체 시스템은 토양 대신 집합체를 지지 매체로 사용하고, 비집합체 시스템은 암모스(rock wool)나 수영장 튜브 등을 지지 매체로 사용합니다. ebb & flow와 위크 시스템은 집합체 유형의 예이며, 비집합체 시스템은 영양막 기법(NFT)이나 Kratky 방식을 따릅니다. 

수동형 및 능동형 시스템

수동형 수경재배 시스템은 움직이거나 전동 부품이 없으며, 따라서 전기 부품에 의존하지 않습니다. 

반면 능동형 시스템은 펌프, 에어레이터, 타이머와 같은 전기 부품에 의존합니다. 이러한 부품은 식물에 영양을 적시에 공급하도록 보장합니다.

수경재배에서 기술의 역할

농업 방식은 수십 년 동안 최첨단 기술을 성공적으로 활용해 왔으며, 수경재배도 예외는 아닙니다. 

AI 기반 기술

예를 들어, 수경재배는 인공지능을 활용해 빛 수준, 습도, 영양 수준 등 현재 환경 조건을 정밀하게 모니터링합니다. AI는 또한 각 식물 유형에 맞춘 맞춤형 성장 계획을 만들어 투자 최적화와 비용 절감에도 도움을 줍니다. 

LED 조명

LED 조명은 수경재배에서 또 다른 중요한 기술 개입입니다. 이 조명은 다른 광원에 비해 에너지 소비가 훨씬 적고, 열 발생이 적으며, 수명이 더 깁니다. 

LED 조명은 요구 기반 설계에도 적합합니다. 강도와 영역별 초점을 맞춘 적절한 빛을 제공함으로써 뿌리 발달을 건강하게 하고 식물의 전반적인 건강을 향상시킵니다. 

센서 기반 자동 성장 시스템

하지만 지금까지 수경재배에서 가장 중요한 기술 발전은 자동 성장 시스템이었습니다.

이 시스템은 실내든 실외든 설치할 수 있으며, 스마트폰을 통해 원격으로 제어하는 것도 가능합니다. 이러한 센서 기반 시스템의 목표는 온도, 습도, 빛, pH 수준, 영양액 양 등 환경 매개변수를 추적하고 필요 시 조정하는 것입니다. 

이러한 요소들의 최적화를 지원할 뿐만 아니라, 영양 공급이 적절한 무기질 및 유기 화합물 혼합을 유지하도록 돕습니다. 그러나 매일 확장되는 새로운 적용 분야처럼, 수경재배도 풍부한 학술 및 실용 연구의 흐름을 따르고 있습니다.

수경재배: 어떻게 시작되었는가? 

연구자들은 고대부터 수경재배와 유사한 무토양 재배 기술을 여러 형태로 확인했습니다. 예를 들어, 바빌론의 공중 정원(기원전 600년), 아즈텍의 떠다니는 정원(10세기), 그리고 중국의 논(13세기)에서 그 흔적을 찾을 수 있습니다. 

하지만 캘리포니아 대학의 윌리엄 F. 게리케 박사가 처음으로 ‘수경재배’라는 용어를 사용한 것으로 알려져 있습니다. 실험실 기술로 시작된 이 방법은 서서히 현재의 상업적 형태로 발전했습니다. 

상업적으로 규모를 확장하는 데 큰 공을 세운 것은 미국 군대로, 제2차 세계대전 중 비옥하지 않은 태평양 섬에 주둔한 군인들을 위해 수경재배로 신선한 식량을 재배했습니다. 

그 이후로 수경재배는 미국, 유럽, 아프리카, 아시아의 많은 기업에 의해 상업적으로 수행되고 있습니다.

혁신적인 수경재배 솔루션을 제공하는 상업 기업

1. Grow Generation

Grow Generation은 수경재배 제품 솔루션을 제공하는 선도 기업 중 하나입니다. 완전한 수경재배 시스템은 물론 공기 및 물 펌프, 물 냉각기와 히터, 피팅, 재배 트레이와 스탠드, 네트 포트와 컵, 저장조와 탱크, 드립 시스템, 그리고 물 여과 및 처리 솔루션 등 개별 부품도 제공합니다. 

2022년 12월 31일에 종료된 회계연도에, Grow Generation은 2억 7,800만 달러 이상의 매출을 기록했습니다. 총 이익은 7,000만 달러를 초과했습니다. 그러나 이 매출은 2021년 매출인 4억 2,200만 달러와 총 이익 1억 1,800만 달러에 비해 크게 낮은 수치였습니다.  

2. ScottsMiracle-Gro

ScottsMiracle-Gro는 수경재배 분야에서 최소 12개의 브랜드를 제공하는 또 다른 상장 기업입니다. 주요 브랜드로는 General Hydroponics, Botanicare, Vermicorp Organics, AeroGarden, Agrolux, MotherEarth 등이 있습니다. General Hydroponics는 영양제, 보충제, 제어 및 유지보수 제품을 제공하며, 상업 재배자와 취미 재배자를 위한 급여 차트도 제공해 식물에 무엇을 공급할지 정확히 결정할 수 있게 합니다. Scotts Miracle-Gro (SMG ) 의 수경재배 분야 진출은 40년 이상 지속되었습니다. 

Scotts Miracle-Gro는 2022년에 39억 달러, 2021년에 49억 달러, 2020년에 41억 달러 이상의 순매출을 기록했습니다. 이 상장 기업의 순매출 대비 총 마진 비율은 각각 22.2%, 29.8%, 32.6%였습니다. 

3. Hydrofarm Holdings

Hydrofarm Holdings는 다양한 수경재배 제품군으로 알려진 글로벌 브랜드입니다. 제품군에는 펌프, 프로그래머블 타이머, pH 솔루션, 유기 무토양 혼합물 등이 포함됩니다. 
지난 45년 동안 이 브랜드는 실내 농업에 필요한 모든 것을 제공하는 원스톱 샵으로 성장했습니다. 

Hydrofarm은 Greencoast와 Growers House와 같은 전문 수경재배 소매점, Nurseryland와 Ace Hardware와 같은 정원 센터/소매점, Amazon (AMZN ) 과 Hydrobuilder와 같은 전자상거래 파트너, 그리고 BFG Supply Co.와 Griffin과 같은 온실/채널 파트너를 통해 분산된 고객층에 판매합니다.

2022년에 Hydrofarm은 3억 4,400만 달러 이상의 순매출과 2,900만 달러 이상의 총 이익을 기록했습니다. 2021년에는 4억 7,900만 달러 이상의 매출과 1억 1,000만 달러 이상의 총 이익을 달성했습니다.

수년간 수경재배 솔루션을 판매해 상당한 매출을 올린 이들 대규모 상장 기업은 이 농업 기술의 가치와 실현 가능성을 입증합니다. 부인할 수 없게도, 수경재배는 다양한 장점을 가지고 있습니다. 그 중 몇 가지를 살펴보겠습니다.

수경재배: 극복해야 할 기회와 도전 과제

땅과 물과 같은 한정된 자원을 절약할 수 있는 모든 농업 기술은 지구의 건강에 이롭습니다. 수경재배는 이러한 접근 방식을 다수의 장점으로 구현하고 있습니다. 

예를 들어, 수경재배를 이용하면 전통 농업보다 3배에서 10배 더 많은 식량을 생산할 수 있습니다. 또한 식물의 성장 기간이 크게 단축됩니다. 수경재배 작물은 잡초와 해충으로부터 큰 보호를 받기 때문에 제초제나 살충제가 필요하지 않습니다. 

연구에 따르면 수경재배는 전통 농업에 비해 물을 20배 적게 소비합니다. 또한 폐쇄형 및 제어된 시스템에서 이루어지기 때문에 오염 가능성이 거의 없습니다. 그러나 수경재배가 잠재력을 완전히 발휘하려면 여러 도전을 극복해야 합니다. 

첫째, 초기 설치 비용을 낮춰야 하는데, 이는 토지 기반 농업보다 높은 편입니다. 또한 전통 농업에서 토양이 자연 장벽 역할을 하지만, 수경재배는 토양이 없기 때문에 물을 통해 질병이 시스템 전체로 빠르게 퍼질 위험이 있습니다. 

또한 물을 오염시킬 수 있는 박테리아와 곰팡이 같은 미생물을 지속적으로 점검해야 합니다. 

물리적 모니터링 외에도, 수경재배는 영양 수준을 유지하기 위해 자원 집약적인 개입이 필요하며, 이를 위해 적절한 관개 및 조명 기술에 대한 교육과 훈련이 요구됩니다. 

수경재배: 앞으로의 길

수년간 수경재배는 지속 가능한 농업을 위한 실질적인 해결책으로 부상했으며, 그 범위가 확대됨에 따라 미래가 밝아 보입니다. 예를 들어, 영양액의 많은 구성 요소는 염에서 추출됩니다. 

하지만 이러한 구성 요소를 구할 수 없는 경우, 재배자는 소분뇨나 새 배설물과 같은 흔히 구할 수 있는 유기 비료로 대체할 수 있는 충분한 기회를 가집니다. 영양소에는 어분, 목재 또는 곡물 찌꺼기, 해조류도 포함될 수 있습니다. 

마찬가지로, 펄라이트, 부석, 버미큘라이트, 벼 껍질, 목섬유, 양모, 암모스 등 다양한 기질 옵션이 제공되어 재배자에게 선택의 폭을 넓혀줍니다. 

가장 중요한 점은 수경재배가 다양한 작물과 식물을 생산할 수 있어 가정 재배는 물론 대규모 농업에도 적합하다는 것입니다. 여기에는 잎채소, 채소, 과일, 향기 식물 등이 포함됩니다. 

앞으로 몇 년 동안 관개, 식물 생물학, 유전학, 그리고 빛과 공기 제어 기술에 대한 적절한 지식을 갖춘다면, 수경재배를 토지 기반 농업의 실질적인 보완책으로 발전시킬 수 있습니다.

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