도심 수직 농장에 사용되는 재배 기술

도심형 수직 농장에서 토양을 대체하는 재배 방식의 필요성

 

     수직 농장은 도심의 한정된 공간에서 고밀도로 식물을 재배하기 위한 혁신적인 농업 모델이다. 좁은 공간, 인공광, 밀폐된 환경이라는 특수한 조건 속에서 전통적인 토양 기반 재배는 공간 활용도나 위생, 병충해 관리 면에서 여러 한계를 갖는다. 이 때문에 수직 농장에서는 토양을 사용하지 않는 ‘무토양 재배 기법’이 주로 사용되며, 그 대표적인 방식이 바로 수경재배(Hydroponics)와 에어로포닉스(Aeroponics)다. 두 방식 모두 흙 없이 작물에 필요한 영양분을 공급하되, 물 또는 공기를 매개로 사용한다는 점에서 큰 차이를 보인다. 이러한 재배 방식은 작물 생육 속도를 높이고, 병해충을 최소화하며, 노동력을 줄일 수 있다는 장점 덕분에 도시 내 스마트팜, 학교형 농장, 병원 식자재 재배 시스템 등 다양한 환경에서 활용되고 있다. 특히 도심형 수직 농장은 기후와 계절에 영향을 받지 않는 인공 환경 속에서 연중 재배가 가능해야 하기 때문에, 작물 생육 환경을 정밀하게 제어할 수 있는 수경재배와 에어로포닉스의 중요성이 더욱 부각된다.

 

 

도심형 수직 농장 수경재배(Hydroponics)의 원리와 장점

 

     수경재배는 물에 녹인 영양분을 식물 뿌리에 직접 공급하는 방식이다. 대표적인 시스템으로는 NFT(Nutrient Film Technique), DWC(Deep Water Culture), Ebb & Flow 방식 등이 있다. NFT는 얇은 영양액 층이 뿌리 아래를 지속적으로 흐르면서 영양분을 전달하는 방식이며, DWC는 뿌리가 영양액에 지속적으로 잠겨 있는 구조다. 이 방식들은 재배 장비가 간단하고 유지 관리가 용이하여 수직 농장에서 대중적으로 사용된다. 수경재배의 가장 큰 장점은 흙을 사용하지 않기 때문에 토양 전염병이나 해충에 의한 피해가 적고, 수확 주기를 예측하기 쉬워 생산 계획 수립이 용이하다는 점이다. 또한 필요한 영양소를 정확히 조절해 공급할 수 있어, 작물의 성장 속도와 품질을 개선할 수 있다. 수경재배는 특히 상추, 케일, 바질, 청경채 등 잎채소류에 적합하며, 비교적 간단한 구조로도 고품질 생산이 가능하기 때문에 1인 창업이나 소형 스마트팜에서도 널리 활용되고 있다. 다만 수질 관리와 영양액 배합, pH와 EC(전기전도도)의 지속적인 모니터링이 필요하며, 시스템 고장 시 작물 피해가 빠르게 일어날 수 있어 일정 수준의 관리 역량이 요구된다. 하지만 기술이 지속적으로 발전하면서 이러한 위험 요소는 센서 및 자동화 시스템을 통해 효과적으로 제어되고 있다.

 

 

 

도심형 수직 농장 에어로포닉스(Aeroponics)의 혁신성과 차별점

 

     에어로포닉스는 수경재배보다 한 단계 더 진화한 무토양 재배 기술로, 물 대신 ‘공기 중에 뿌리를 노출’시키고, 고압 노즐로 안개 형태의 영양분을 직접 분사하여 작물을 키우는 방식이다. 이 방식의 가장 큰 특징은 뿌리 주변 산소 공급이 극대화된다는 점이다. 일반적인 토양 재배나 수경재배에서는 뿌리가 수분에 항상 노출되어 있기 때문에 산소 공급이 제한되지만, 에어로포닉스는 뿌리가 공기 중에 노출되어 있어 산소 흡수가 뛰어나고, 뿌리 부패 위험도 낮다. 실제 연구에 따르면 에어로포닉스 방식은 작물의 생장 속도를 최대 30~50%까지 향상시킬 수 있으며, 물 사용량은 전통적인 토양 재배보다 90% 이상 줄어든다. 이 기술은 특히 환경 제어가 정교한 수직 농장 시스템과 잘 어울리며, 우주 식물 재배 프로젝트나 실험실 기반 연구 등에서도 활용된다. 단점으로는 초기 설치 비용이 높고, 고압 분사 장비의 유지보수가 까다롭다는 점이 있으며, 분무 시스템이 멈추면 식물의 뿌리가 빠르게 건조돼 생육에 치명적인 영향을 줄 수 있다는 리스크가 있다. 그럼에도 불구하고, 정밀한 제어와 고효율 생산이라는 점에서 에어로포닉스는 미래형 농업 기술로 각광받고 있으며, 국내외 수직 농장 스타트업에서도 점차 채택 비율이 높아지고 있다.

 

 

 

재배 기법 선택을 위한 고려사항과 시장 전망

     수경재배와 에어로포닉스는 각기 장단점이 명확한 재배 기술로, 수직 농장 운영 목적과 대상 작물, 예산, 기술 역량에 따라 선택이 달라질 수 있다. 예를 들어, 초보 창업자나 소형 공간에서는 초기 비용이 낮고 기술 진입 장벽이 비교적 낮은 수경재배가 적합할 수 있으며, 반면 고부가가치 작물 생산이나 정밀 농업이 요구되는 대형 시설에서는 에어로포닉스가 효율적일 수 있다. 두 기술 모두 공통적으로 스마트 제어 시스템, 센서, IoT, 자동화 기술과 결합되어 운영되며, 이러한 융합 기술이 향후 농업의 경쟁력을 좌우할 핵심 요소로 떠오르고 있다. 시장 분석 자료에 따르면 글로벌 수직 농장 시장은 2025년까지 연평균 20% 이상의 성장률을 기록할 것으로 예상되며, 이 중 무토양 재배 기술이 핵심 인프라로 작용할 전망이다. 한국에서도 관련 스타트업과 기술 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 정부의 스마트농업 육성 정책과 맞물려 빠르게 확산되고 있다. 특히 기후 변화, 물 부족, 인구 증가 등의 글로벌 문제에 대응하기 위해 수경재배와 에어로포닉스는 필수 기술로 자리매김하고 있다. 결국 두 방식 모두 미래 도시형 농업의 중심 기술이며, 지속 가능하고 안전한 식량 생산 시스템을 위한 중요한 해답이 될 것이다.