식물공장의 조명, 온도, 이산화탄소 등 지상부 환경조건과 양액등 지하부조건은 항상 자동제어장치로 관리하며 이상이 생기는경우 식물재배에 치명적인 장해가 될 수 있으므로 신속하게 점검, 보수 할 수 있는 시스템을 구축해 놓아야 한다. 조명은 식물 생장시기별로 필요한 광도의 양이 다르므로 각 시기에 따라 적절한 광도로 조절해 주는 것이 좋으며, LED 전등을 사용하여 파장및 광도를 제어할 수 있는 시스템도 개발되고있다. 냉난방은 우리나라의 대부분의 지역에서 꼭 필요한 설비중의 하나로서 겨울철과 여름철에도 필요한 온도로 유지시켜주어야한다. 또 식물공장 내부의 공기유통은 온도 조절을 위한 냉난방기로부터 나오는 공기를 잘 활용해 적정 기류를 흐륻도록 해주는 것이 좋다 . 식물공장의 습도는 \( 70 \sim 80 \% \)로 조절해 주는 것이 좋고, 가스제어는 작물에따라 가스발생기를 사용하는것이 좋다. 식물공장에서는 뿌리가 자라나는 지하부의 환경조절도 중요하므로 대부분 양액재배방식을 이용한다. 양액은 순환펌프에의해 재배상으로 공급되고 사용하여 남은것은 다시 양액통으로 흘러가도록 되어있어 미세필터를 사용하는 여과기와 이온,광촉매,자외선 전등을 이용한 살균기 설치가 필요하다. 그리고 양액으로 재배하는방식은 박막수경재배와 고형수경재배, 분무수경 등이 있다.
<h2>양액 공급장치</h2><p>식물공장에서 식물재배는 빛과 온습도 등의 지상부 환경 조건과 함께 뿌리가 자라는 지하부의 환경조절도 중요하다. 재배상의 지하부의 영양공급은 대부분 양액재배 방식으로 양액통 (탱크)에서 순환펌프로 품어서 호스와 벨브를 통해 식물 지하부에 양액이 공급되도록 한다.</p><p>양액통은 크기가 식물공장에서 사용하는 양액의 양에 맞게 되어야 하고, 순환펌프에 의해 재배상으로 공급되어 사용하고 남은 것은 다시 양액통으로 흘러 들어가도록 되어 있으므로 여과기와 살균기가 설치되어야 한다. 여과는 주로 미세필터를 사용하고, 살균방식은 이온, 광촉매, 자외선 전등을 사용하여 살균한다.</p><p>양액으로 재배하는 방식은 배지상의 지하부에 양액을 채운 담액수경재배, 비스듬한 재배상에 양액을 흘러가도록 해주는 박막수경재배 (NFT), 일정한 시간에 안개처럼 양액을 분사하는 분무수경재배 그리고 고형배지에 점적관을 통해 양액을 공급하는 고형수경 재배 (고형배지경) 등이 있다. 담액수경재배 방식은 설치가 간단하고 저렴하지만 양액이 가득 차 있기 때문에 뿌리에 공기를 공급해 주는 에어펌프 장치가 필요하다. 박막수경재배 방식은 경사진 재배상에 물을 흘러 보내는 방식으로 저렴하게 설치할 수 있으며 공기공급도 잘 되어 엽채류 재배에서 주로 사용한다. 분무수경은 재배상의 지하부에 뿌리가 노출되어 있어 충분한 양의 산소를 흡수할 수 있다. 고형배지경은 뿌리가 생장하면서 받게 되는 환경 스트레스를 어느 정도 완충할 수 있고, 유기물 공급이 가능하여 안정적으로 식물을 재배할 수 있다.</p><h2>환경 제어 및 재배 시스템</h2><p>식물공장의 지상부 환경조건과 양액의 관리는 각각의 기기를 제조한 업체로부터 제공된 자동제어장치를 통해 관리한다. 조명, 온도, 이산화탄소, 양액공급 등을 조절하는 기기가 잘 작동되어야 하고 식물재배에 적합한지 컴퓨터로 항상 관리되어야 한다. 식물공장 내부의 작동기기는 한 가지라도 이상이 있으면 식물재배에 치명적인 장해가 될 수 있으므로 신속히 점검, 보수할 수 있는 시스템을 구축해 놓아야 한다.</p><p>조명은 비용절감의 측면에서 형광등이 가장 저렴하지만 적색광이 부족하므로 적색 LED 전등이나 반사판을 설치하여 식물에 균일하게 조사되도록 하는 것이 좋다 (Um et al. 2009). 조명효율이 높은 LED 전등은 다른 전등에 비해 열 발생이 적기 때문에 실내온도에 큰 영향을 주지 않고 장기간 균일한 광도를 유지할 수 있어 식물공장에서 가장 효율적인 조명시설이다. 식물은 생장시기별 (육묘시기, 성장기, 성숙기 등) 필요한 광도의 양이 다르므로 각 시기에 따라 적절한 광도로 조절해 주는 것이 좋다 (Hogewoning et al. 2007). 최근에는 LED 전등을 사용하여 생장 시기별로 파장 및 광도를 자동으로 제어할 수 있는 시스템을 파루스사에서 개발하였다.</p><p>냉난방은 우리나라 대부분의 지역에서 꼭 필요한 설비 중의 하나로서 태양광을 이용하는 부분제어형의 경우 겨울철과 여름철의 온도조절이 중요하다. 겨울에는 실내의 아래쪽에 나트륨등을 설치하거나 열이 나는 기기들로부터 열을 얻어 난방을 겸하여 난방비를 절감한다. 여름에는 나트륨등을 형광등으로 교체하거나 열을 내는 기기들을 식물공장 내에서 가급적 사용하지 않도록 하고 적절한 냉방시설을 가동하여 온도가 상승하지 않도록 해야 한다. 완전제어형은 건물을 단열제로 잘 지었을 경우 냉난방기만 잘 가동되면 최적생육온도를 유지시키는데 큰 문제가 없다. 겨울철 난방은 전등이나 기기들의 자체 열에 의해 거의 해결되고, 여름철에는 열로 전환되는 비율이 적은 LED 전등을 사용할 경우 열 발생이 적기 때문에 실내온도에 큰 영향을 주지 않아 냉방기 용량이 적어도 큰 문제가 되지 않는다. 그러나 열이 많이 발생하는 형광등이나 다른 조명을 사용할 경우에는 이를 식히기 위해 더 큰 용량의 냉방기가 필요해 비경제적이다. 식물공장 내 공기유통은 온도 조절을 위한 냉난방기로부터 나오는 공기를 잘 활용해 식물이 자라는데 지장이 없도록 적정 기류가 흐르도록 해 주는 것이 좋다. 식물공장의 습도는 식물이 대사 작용을 하면서 방출하는 습기에 의해 과습하지 않도록 점검하고, 항상 \( 70 \sim 80 \% \)로 조절해 주는 것이 좋고, \( \mathrm{CO}_{2} \) 가스제어는 작물에 따라 차이가 있지만 가스발생기를 사용해 대체로 \( 700 \sim 1,000 \mathrm{ppm} \) 정도로 해주면 좋다.</p><p>양액은 뿌리가 양이온과 음이온으로 된 무기이온을 흡수하도록 무기화학비료를 물에 녹여 이온화 시켜 만든다. 양액은 비료성분의 조성과 농도 (EC), \(\mathrm{pH} \), 온도, 용존산소량 등의 식물생육 최적조건을 알면 그 조건과 같게 조절할 수 있어 생육기간을 줄이거나 품질관리 등이 가능하다. 또한, 뿌리가 양액으로부터 충분한 양의 수분과 양분을 흡수할 수 있기 때문에 일반적으로 토양재배에 비해 생육이 왕성하다. 반면 물에 녹아 있는 비료성분이 직접 뿌리에 접촉하므로 비료성분이 적절치 않거나 병원균과 같은 유해물이 양액에 들어갈 경우 심각한 생육장애를 일으킬 수 있다. 따라서 양액통은 항상 청결하게 유지될 수 있도록 해야 하고, 재배상에 양액이 적절하게 잘 공급될 수 있도록 시스템을 갖춰야 한다. 공급되는 양액의 온도는 여름에는 낮게 유지해서 시원하게 하고, 겨울에는 가온하여 따뜻하게 하는 것이 좋다. 최근 양액재배 방식은 담액수경재배 방식보다 양액을 미세 분사하는 분무수경재배 방식이 주로 개발되어 사용되고 있다. 분무수경재배 방식은 양액통의 크기가 작아도 되고 제균, 정화 기능을 가진 수처리 장치를 붙여 양액의 공급, 제조 및 정화를 정밀하게 제어할 수 있어 안전하게 식물을 재배할 수 있다. 재배상에 고형배지경이나 상토를 사용하여 식물을 재배할 경우 양액공급에 어려움이 있지만 뿌리가 생장하면서 받게 되는 양액의 독성이나 환경 스트레스 (온습도, 건조, 영양 등)를 어느 정도 완충할 수 있다. 또한 이식용 묘목을 재배할 경우 뿌리를 보호하면서 정식할 수 있고, 재배기간 동안 유기물 공급이 가능하여 쓴맛을 줄이고 단맛을 낼 수 있게 할 수 있다.</p>