농업
공기 중에서 작물을 재배하기: 에어로포닉스가 토지와 물이 부족한 세계에 새로운 희망을 제공한다
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새로운 기술과 개념이 떠오르면서 농업 방식도 다양한 흥미로운 방향으로 전환되고 있습니다. 이러한 혁신 중 하나가 에어로포닉스로, 가장 단순한 의미로는 공기 중에서 재배한다는 뜻입니다.
농업의 정확한 맥락에서 이는 토양이 필요 없이 영양이 풍부한 안개 환경에서 식물을 재배하는 기술입니다.
시장 조사 추정에 따르면, 지난 몇 년 동안 눈에 띄는 관심을 얻었으며이상 성장 2022년에 8억 7천만 달러, 2017년 5억 2천3백7십만 달러에서 성장했습니다. 성장률은 곧 전 세계적으로 수십억 달러 규모의 산업이 될 것임을 나타냅니다.
에어로포닉스의 성장에는 여러 장점이 작용하지만, 가장 중요한 것은 물 사용량이 최소화된다는 점입니다. 토양 기반 농업에 비해 80~90% 적은 물만 필요하며, 전통적인 농업보다 짧은 시간에 더 많은 식물을 생산할 수 있습니다.
게다가 대규모 토지를 필요로 하지 않아도 양과 다양성을 갖춘 의미 있는 재배가 가능합니다. 자세히 다룰 성장 과학은 탄소 발자국을 크게 줄여 환경 친화적임을 보여줍니다.
다음과 같은 여러 기업이 공급업체 서비스를 구성하며, 성장과 카테고리 리더십을 강화하고 있습니다:
- AeroFarms LLC,
- AEssense Corp
- Agrihouse Brands
- Altihouse Farms
- Barton Breeze
- Bifarm Tech
- Biopolus
- Bowery Farming
- CleanGreens Solutions
- Evergreen Farm
- Freight Farms
- Future Growing
- Good Life Growing
- Hexagro Urban Farming
- LettUs Grow
- Living Green Farm
- Neofarms GmbH, and more.
에어로포닉스의 과학
우선, 에어로포닉스는 작물 재배에 토양이 필요하지 않습니다. 대신 공중에 떠 있는 뿌리에 영양이 풍부한 안개를 뿌려 물을 공급합니다. 즉, 공기가 토지 역할을 하고 안개가 물 공급원 역할을 합니다.
영양이 풍부한 안개를 흡수하려면 뿌리의 부양이 완전하거나 부분적으로 밀폐된 환경에서 이루어져야 합니다. 이 밀폐된 환경은 날씨가 제어되어 뿌리가 적절한 빛과 공기, 그리고 안개를 동시에 받을 수 있도록 해야 합니다.
밀폐되고 제어된 환경에서 재배하면 식물의 광합성을 위한 산소 공급이 늘어나고, 해충 및 식물 부패 위험이 크게 감소합니다.
연구에 따르면 에어로포닉스에서는 식물이 광합도를 위해 450~780 ppm 사이의 이산화탄소에 100% 접근할 수 있습니다. 또한 수경재배(영양액에 식물을 재배하고 토양이 없는 기질을 사용하거나 사용하지 않는 방식)보다 물 사용량이 70% 적게 소비됩니다.
에어로포닉스에서는 생분해성 폼이 식물의 하부 줄기를 덮어 에어로포닉스 챔버 구멍에 연결하거나 삽입합니다. 영양이 풍부한 액체는 자동화된 빈번한 분사 방식으로 챔버에 분산됩니다.
에어로포닉스 분야의 혁신
에어로포닉스에서 기술의 역할은 전 과정에 걸쳐 명확히 드러나며, 물 절약, 공간 최적화, 해충 및 질병 관리와 같은 환경 요인의 정밀한 조절을 포함합니다.
편의를 위해 에어로포닉스에서 기술의 역할을 네 가지 분야로 구분했습니다: 환경 모니터링 센서, 생산 과정을 스마트하게 만드는 IoT·데이터·AI 활용, 디스펜서 개선 기술, 그리고 재생 에너지 기술.
환경 모니터링 센서
이 센서들은 온도, 습도, 영양 수준 등 다양한 환경 요인을 실시간으로 모니터링합니다. 이를 통해 농부들은 작업을 개선하기 위한 정보에 기반한 결정을 내릴 수 있습니다. 또한 이러한 솔루션은 변화하는 환경 조건에 맞춰 자동 제어 시스템과 통합할 수 있는 옵션을 제공합니다.
AI·IoT·데이터 활용
산업 4.0이라고도 불리는 이 솔루션들은 여러 방면에서 효율성을 최적화합니다. 반복 작업을 자동화하고, 식물 질병을 조기에 감지하며, 적절한 예방 조치를 제안하고, 식물 성장에 필수적인 방대한 데이터를 분석할 수 있습니다.
디스펜서 개선 기술
디스펜서 관련 기술은 에어로포닉스 성공에 핵심적인 역할을 합니다. 에어로포닉스에서 디스펜서는 식물에 영양분과 물을 전달하는 역할을 합니다. 이러한 디스펜서에는 아토마이저, 스프레이어, 네뷸라이저, 초음파 분산기, 워터 펌프, 원심 펌프 등이 포함됩니다.
최고 수준의 디스펜서 기술을 사용하면 식물에 정확한 양을 공급할 수 있습니다. 자동 디스펜서 기술은 인력을 줄이고 자원을 절약하는 데 도움이 됩니다.
재생 에너지 기술
에어로포닉스는 다양한 재생·대체 에너지 옵션을 활용하기에 적합한 농업 기술입니다. 태양광이나 풍력 등으로 에어로포닉스 농장을 전력 공급하면 환경에 해로운 전력망 의존도를 낮출 수 있습니다. 규모를 달성하면 재생 에너지 사용은 에어로포닉스 농가에게 비용 효율적인 선택이 될 수 있습니다.
이상적인 상황에서는 이러한 모든 기술 개입이 에어로포닉스를 효율적인 농업 선택으로 만드는 데 최적의 기여를 해야 합니다.
하지만 에어로포닉스는 아직 성장 중인 신기술이므로, 각 투자의 수익을 극대화하는 데는 시간이 걸릴 것입니다.
이와 같은 맥락에서, 오늘날에 이르기까지 수년간의 연구와 수많은 시행착오가 필요했음을 기억해야 합니다.
에어로포닉스의 진화 연표
에어로포닉스라는 용어는 1957년 F.W. Went가 공기 재배 과정을 위해 만든 것으로, 약 70년의 역사를 가지고 있습니다. R J Stoner의 회사 GTi가 최초로 상업용 에어로포닉스 장치를 제조했습니다.
Stoner는 이를 ‘Genesis Rooting System’으로 마케팅했으며, 그는 미국 에어로포닉스 기술의 ‘아버지’로도 불립니다. 2013년, 오랜 기간 백야드 취미 활동을 해온 정원사이자 발명가인 Dewey Davidson이 ‘Dewey Mister 2013’을 특허받았습니다.
그 이후로 새로운 발명과 혁신, 기술 개념들이 에어로포닉스가 해마다 성장하며 잠재력을 실현하도록 도와왔습니다.
에어로포닉스 분야의 혁신적인 기업들
1. Aerofarms
AeroFarms는 2004년부터 이 분야를 선도하는 기업 중 하나이며, 지난 20년 동안 완전 제어된 환경 구축과 최적화된 식물 생물학 설정, 스마트 데이터, 특허받은 성장 직물 매체 등을 통해 차별화되었습니다.
자체 기술을 통해 작물 성장에 필요한 물을 95% 절감하고 농약을 전혀 사용하지 않도록 최적화했습니다.
Aerofarms에서 최첨단 에어로포닉스 역량을 구축하는 것은 혁신이 번성할 수 있는 이상적인 융합 공간을 만드는 것이었습니다. 여기서는 원예가 유전학, 공학, 식품 안전, 데이터 과학, 영양 등과 교차합니다.
Aerofarms는 현재까지 잎채소, 베리, 토마토 등 550가지 이상의 다양한 식물 품종을 재배했습니다.
David Rosenberg, Ed Harwood, Marc Oshima가 설립하고 미국 뉴저지주 뉴어크에 본사를 둔 Aerofarms는 현재까지 11차례의 펀딩 라운드를 진행한 완전 자금 지원 기업입니다. 총 13명의 투자자(그 중 5명은 주도 투자자)를 보유하고 있으며, 2023년 9월 28일에 7천만 달러 이상을 조달했습니다.
2. LettUs Grow
LettUs Grow는 또 다른 카테고리 리더로, 엔지니어 팀이 헥타르 규모의 온실 설계자와 협력해 제어 환경 농업(CEA)에서 차세대 혁신인 에어로포닉스 롤링 벤치를 개발하고 있습니다.
LettUs Grow의 특허받은 노즐 없는 아쿠아포닉스 솔루션을 적용한 이 최첨단 혁신은 성장 효율성을 크게 높이고 물 소비를 크게 줄이면서 우수한 수확량을 제공할 것입니다.
특허받은 벤치는 모듈식·확장 가능한 설치가 쉬운 형태로 제공되며, 다양한 작물 포트폴리오에 적용 가능하도록 설계되어 상업용 단층 온실 및 실내 농업 스택에 보편적으로 맞출 수 있습니다.
이 솔루션을 도입하면 수경재배에 비해 물 소비를 크게 줄이면서 상업 재배자의 수확량을 최대 20%까지 증가시킬 수 있다고 회사는 주장합니다.
Ben Crowther, Charlie Guy, Jack Farmer가 설립하고 영국 브리스톨에 본사를 둔 LettUs Grow는 Series A 스타트업이며, 현재까지 6차례의 펀딩 라운드를 진행했습니다. 최신 라운드에서는 2023년 3월 23일에 250만 파운드(영국 파운드)를 조달했습니다.
3. Barton Breeze
Barton Breeze는 에어로포닉스 분야의 또 다른 선두 기업으로, 인도에서 80만 평방피트가 넘는 자동화 농장에서 60종 이상의 식물을 재배하여 연간 1,450,000kg 이상의 식량을 생산한 효과를 입증했습니다.
세계경제포럼은 2022년 3월 22일 보고서에서 Barton Breeze가 이미 10헥타르 규모의 수직 농장을 운영하며 65종 이상의 작물에서 3,250톤의 수확량을 기록한 점을 인정했습니다.
이 기업은 2023년 2월 28일 시드 라운드에서 6,600만 인도 루피를 조달했으며, 인도 하리야나 주 구르가온에 본사를 두고 2018년부터 운영되고 있습니다.
4. Aeroponics Saffron Farming
또 다른 사례로, 인도 Gujarat 주 Gandhinagar에 위치한 독특한 스타트업이 에어로포닉스를 통해 사프란을 재배하는 독자적인 방식을 개발했습니다. 이는 전통적으로 서늘한 기후에서 재배되는 작물을 해당 주의 뜨겁고 건조한 환경에서 재배한다는 점에서 독특합니다.
이 스타트업은 2021년 12월 Sahil Ninama와 Mayank Dabhi에 의해 설립되었으며, Swarnim Startup and Innovation University의 Swarnim Incubation Center에서 인큐베이팅되었습니다.
이 스타트업은 기후와 관련된 문제를 해결했을 뿐만 아니라, 전통적인 생산 비용의 1/4 수준으로 연 4회 재배가 가능하도록 했습니다. 창업자들은 생산량이 증가해도 품질 저하가 없다고 주장합니다.
에어로포닉스의 상업적 상황: 전 세계적 맥락
세계경제포럼이 발표한 보고서는 에어로포닉스가 전통 재배에 대한 진정한 글로벌 대안으로 부상할 것이라고 보고합니다. 토양 없이 최소한의 물 사용으로 작물을 재배할 수 있기 때문에, 기존 방법으로 재배가 어려운 건조 지역에 희망을 제공합니다.
WEF는 물이 부족하고 농업이 국가 물 공급의 52% 이상을 차지하는 요르단과 같은 국가에서 에어로포닉스의 활용 가능성을 강조했습니다. 전 세계적으로 지속 가능한 농업 방법에 대한 관심이 높아지면서, 북·남미, 유럽, 중동, 인도 등에서 110개 이상의 에어로포닉스 스타트업이 확인되었습니다.
에어로포닉스: 기회와 도전 과제
기회 측면에서 에어로포닉스는 중간 수준의 인프라만 필요합니다. 식물이 광합성을 하고 에너지를 저장할 수 있는 광원, 식물과 뿌리를 구분하고 지지해 주는 천과 같은 매체, 그리고 뿌리계가 흡수할 수 있는 영양이 풍부한 안개가 있는 용액 챔버만 있으면 됩니다.
수경재배는 영양 용액을 재활용하므로 물 낭비가 없지만, 펌프와 인공 조명을 가동하기 위해 전기가 필요합니다.
에어로포닉스가 진정으로 번성하려면 농부에 대한 교육과 훈련이 필수입니다. 혁신과 신기술이 활발히 도입되는 분야에 발맞추기 위해 농부는 지속적인 역량 강화가 필요합니다. 특히 시스템을 청결하게 유지하는 방법에 대한 교육이 중요합니다.
전체적으로 에어로포닉스의 성공은 여러 요인을 적절히 관리하는 데 달려 있습니다. 하나라도 잘못 다루면 전체 시스템이 실패할 수 있습니다.
에어로포닉스는 특히 노출된 식물 부위에 적절한 빛과 공기를 공급할 수 있는 견고한 구조를 갖추어야 합니다.
에어로포닉스는 뿌리와 캐노피라는 두 주요 구성 요소를 통해 작동하며, 부분적으로 수경재배에 의존합니다. 따라서 에어로포닉스를 활용하려는 농부는 수경재배에 대한 충분한 지식이 필요합니다. 예를 들어, 기존 시스템이 실패할 경우 식물에 필요한 영양분을 공급할 백업 시스템을 갖추어야 합니다.
고압(80 psi) 다이어프램 펌프는 고압 에어로포닉스에서 20~50mm 안개 헤드를 통해 뿌리에 영양분을 공급하는 데 사용됩니다. 이러한 비상 대응 지식은 에어로포닉스 농장을 성공적으로 운영하는 데 필수적입니다.
이는 다양한 식물과 작물, 다양한 환경에서 재배가 어떻게 이루어지는지에 대한 포괄적인 교육과 훈련을 통해서만 얻을 수 있습니다.
에어로포닉스: 미래가 가져올 것
지구 인구는 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라 식량 수요도 늘어날 것입니다. 유엔이 제시한 추정에 따르면 전 세계 인구는 2100년까지 거의 110억 명에 이를 것으로 예상됩니다.
천연 물과 토지 공급은 화석 연료와 같은 제한된 자원이기 때문에 비례적으로 증가할 수 없습니다. 전통적인 농업 방식은 전 세계 물의 약 70%를 소비합니다. 이 추세가 지속되면 2025년까지 약 20억 명이 물 부족 지역에 살게 될 것으로 전망됩니다.
에어로포닉스는 이미 이러한 문제에 대한 해결책으로 부상했습니다. AeroFarms가 제시한 수치에 따르면, 이 기술은 기존 농업에 비해 토지의 1%만 필요합니다. 이 농장은 에어로포닉스가 동일한 작물량을 재배하는 데 토지를 390배 더 효율적으로 사용할 수 있으며, 연간 최대 26번 수확이 가능하다고 믿고 있습니다.
하지만 에어로포닉스가 진정한 잠재력을 발휘하려면 확장성을 확보해야 합니다. 기존 농업을 보완하는 시스템이 되려면 지구가 필요로 하는 생산량에 맞춰 더 많은 지역에 성공적으로 적용될 수 있어야 합니다.
혁신이 활발히 진행됨에 따라, 에어로포닉스를 토지 기반 농업의 실현 가능한 대안으로 삼는 가능성은 더 이상 먼 미래가 아닙니다.
