식물공장은 통제된 시설에서 다양한 재배환경조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소에 상관없이 농작물을 연속적으로 생산하는 농업 시스템이다. 이 리뷰에서는 식물공장의 일반적인 지식과 기술, 그리고 최근의 국내외 운영 현황을 다룬다. 시설하우스와 농기계를 활용하여 농작물 재배를 진행하고 있지만, 농촌의 문제점과 자연재해에 대한 효과적인 대응 방안이 부족하다. 식물공장의 시설과 환경 제어에 대한 연구가 점점 중요해지고 있으며, 이는 식물공장 건립과 운영에 철저한 계획과 체계적인 검증이 필요함을 보여준다.
<h1>서 론</h1><p>21세기 지구와 인류에게는 여러 분야에 있어서 많은 어려움에 직면하게 된 시대가 될 것이라는 예측은 현실로 나타나고 있다. 특히 인구증대, 에너지자원의 고갈, 토양의 황폐화와 이상기후에 의한 농업 생산의 불확실성과 정체는 세계 식량 대란이라는 위험한 문제점을 안고 있다. 우리나라의 2010년도 농산물가격은 사상 최대로 폭등하여 사회적, 경제적으로 큰 문제가 된 한해였다. 봄의 경우 일조량 부족과 장기간 저온현상이 지속되는 기상이변으로 인해 과채류를 비롯한 농작물 생산량이 예년의 절반에도 미치지 못하고 그나마 수확한 것은 품질이 떨어져 시장에 출하하기 어려운 현상이 나타났다. 여름과 가을에도 농작물을 재배하기에 날씨가 좋지 않아 배추, 무, 상추, 오이 등 과채류 가격이 수백\( \% \) 폭등하여 국가적으로 큰 문제가 되었다. 우리들이 소비하는 농산물은 자연을 상대로 하여 생산하는 농업의 특성상 자연환경에 의해 수확량과 품질에 영향을 받는다. 자연재해를 극복하기 위해 시설하우스와 여러 농기계를 활용하여 농작물을 재배하고 있지만 지금 농촌의 현실은 농업인의 고령화와 인구 감소, 보호농업정책에 의한 농촌의 경쟁력 상실 등의 문제점으로 자연재해를 효과적으로 극복할 여력이나 해결책이 없는 실정이다. 그래서 최근 계절이나 기온, 풍수해 등 자연환경에 구애받지 않고 일정한 공간에서 농작물 생육에 필요한 여러 가지 기기를 설치하여 환경조건을 제어하면서 농작물을 공장에서 생산하는 방식으로 식물을 재배하는 식물공장에 관심을 갖게 되었다.</p><p>식물공장 (Plant factory)이란 통제된 일정한 시설 내에서 빛, 온도, 습도, 양액조성, 대기가스 농도 등의 재배환경조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소에 관계없이 농작물을 공산품처럼 계획적으로 연속 생산하는 시스템적인 농업의 한 형태를 말한다 (Kozai 2007). 식물공장의 기원은 일조시간이 적은 북유럽에서 인공 광으로 빛을 보충하여 식물을 재배하면서 시작되었고, 이와 함께 고도의 시설원예가 결합되어 농작물 재배환경을 조절할 수 있는 공장형태로 발전하게 되었다 (강 et al. 2007). 기존 시설원예 방식이 수십 년 전부터 실행되어 근년에는 거의 정착되고 있는데 이 농작물재배 방식을 더 보완하여 수경재배 시설을 갖춘 공장과 같은 시설에서 채소를 중심으로 다양한 식물을 공장제 농업생산시스템으로 생산하는 방식을 식물공장이라 할 수 있다.</p><p>식물 묘를 생산하는 방식이 노지재배 ⭢ 시설원예 ⭢ 수경재배의 발달과정의 순서라면 식물공장은 다음 단계의 방식으로 첨단 환경제어 시스템이 보다 정밀 고도화된 농작물 재배방식이다. 또한 식물공장 생산방식은 외부와 거의 차단된 곳에서 식물을 재배하므로 조명시설, 재배시설, 공조시설, 냉난방시설, 식물재배기술 등 여러 분야의 기술이 적용되므로 각 분야의 전문성이 절실하게 요구되는 복합융합기술의 새로운 분야라고 할 수 있다 (Despommier 2009). 필자도 감자나 배추 육묘를 키우기 위해 식물공장을 많이 운용하는데 전공분야인 식물 묘의 재배 방법 연구보다 식물공장의 시설과 실내 환경조건을 제어하기 위한 분야의 연구 개발에 더 많은 시간을 투자하는 실정이다.</p><p>수십 년 전 일본에서 식물공장에 관심을 가지고 막대한 연구비와 국가 예산을 투자하여 활발한 연구를 진행했지만 두 번에 걸쳐 실패하였다. 최근에는 예전의 실패를 거울삼아 그 동안 축적된 첨단기술과 개량된 관련기기를 활용하여 새로운 식물공장 시스템을 확립하고자 활발하게 연구개발을 진행하고 있다. 식물공장은 관련분야의 모든 전문가들이 최상의 기술력으로 효율적인 생산방식을 만들어 내야하며 한 분야를 간과하고 소홀히 할 경우 최상의 결과를 내기 어렵거나 성공할 확률이 낮다. 현재 국내에서 운영하고 있는 식물공장은 소수이지만 그 대부분이 막대한 자금을 투입해 외관상 식물을 재배하고 있는 것 같이 보일 뿐, 실상은 일본이 실패한 수준에도 못 미치는 상황이다. 식물공장에서 나온 농산물을 판매하여 이윤을 얻어 운영하는 순수한 농산물생산 기업이 거의 없고, 단지 식물공장시설을 해주는 설비회사의 견본용, 야채판매회사의 전시홍보용, 고가로 외부에 용역 발주하여 만든 국공립 연구소의 연구용 등은 경제성을 감안하지 않고 만든 식물공장이다. 즉 자금, 시설과 인력을 투자해 아무 경쟁력도 없고, 경제성도 없이 대외적으로 보여주고 전시적인 효과가 대부분인 식물공장을 운영하고 있는 실정이다 (박 2010b). 이는 식물공장에 대해 전문적인 지식이 없는 일반인들에게 반짝 관심을 가지게 할 뿐 국가적으로 경비만 지출하고 투자대비 얻는 성과는 없을 수 있다. 결국 아무 성과도 없고 아무도 책임지지 않는 기존 실패한 국가정책과 유사한 상황으로 진행될 가능성이 높다. 식물공장이 여러 나라에서 미래 전략산업으로 활발히 연구와 개발이 진행되고 있어 좋은 사업이 되겠다는 낙관적인 인식으로 조급하게 기존 연구기관의 조직에서 부서만 바꾸거나 신설해서 식물공장 사업을 진행하는 것은 아니하는 것만 못하다. 식물공장건립과 운영은 식물재배분야와 관련이 있는 전문가들의 철저한 계획과 진행과정의 체계적인 검증 그리고 농산물 생산의 경쟁력을 고려하여 이루어져야 할 것이다.</p><p>본 리뷰에서는 식물공장에 대한 일반적인 지식과 기술에 대해 설명하고, 최근에 실시되고 있는 국내외 식물공장의 운영현황에 대해 알아보고자 한다. 이를 바탕으로 경비가 많이 드는 단점에도 불구하고 막대한 연구개발비를 투자해서 식물공장 시스템을 실행해야 할 필요성과 어떠한 방식과 어떠한 형태로 해야 경쟁력이 있는지 전략적인 분석을 나름대로 해 보았다. 또한, 우리 실정에 맞는 최상의 식물공장 개발 방안 및 실용화 가능성에 대한 대책과 앞으로의 발전 방향에 대해 언급했다.</p>