[지식정보] 수직농장 사례


수직농장은 지속 가능한 식량 생산 시스템 육성과 영농사업 수행을 통해 식량안보를 강화하는 효과가 강하다. 기후위기와 병충해로부터 보호가 가능하다. 오염을 막을 수 있고, 물소비도 일반 노지 농사보다 크게 절약된다. 단위 면적당 생산도 몇십 배나 향상된다. 해외와 국내의 대표적인 수직농장 사례를 정리한다.

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Emirates Group, Crop One, Economist, UAE 정부포털(u.ae), 현지 언론(WAM, Dubai Media Office, The National, Gulfnews) 및 KOTRA 두바이 무역관 자료 종합

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1. 수직농장 의미

수직농장(vertical farming)은 건물의 각 층 또는 재배대를 수직으로 쌓아 양분이 담긴 물로 농작물을 키우는 농업 공간이다. 일반 농사보다 상대적으로 적은 토지에서 단기간에 많은 양을 수확할 수 있다. 글로벌 시장규모는 2018년 22달러에서 2028년 198억 달러가 전망된다(농촌진흥청 2019년). 2018년 기준 세계시장에서 미국의 비중은 약 37.8%를 차지한다. 국내 내수시장은 2018년 2,500억 원에서 2028년 9,230억 원이 전망된다. 최근에는 구글, 아마존, 소프트뱅크 등 다국적 기업 등에 의한 투자가 적극적으로 진행 중이다.

첨단농업기술 도입 시도가 이어지는 가운데 재배 품종을 확대할 수 있는 시스템, 탄소저감·물절약 등 친환경적인 시스템과 같이 진일보한 기술 개발을 통해 진출 기회를 모색해야 할 필요가 있다. 아울러 식량 자금을 위한 스마트팜을 확대하면서, 관련 기자재(CCTV, 센서 등), 운영 시스템(AI, 빅데이터, IoT 등)을 비롯해 설비와 기자재, 데이터, 인력 등이 포함된 플랜트형 수출 기회도 생긴다.

수직농장은 단위면적당 높은 수확량을 올릴 수 있어 도시 확대로 줄어드는 농경지 감소 문제를 해결할 수 있다. 흙과 햇빛 없이 최소한의 물로 농작물을 실내에서 재배하기 때문에 자연 생태계에 주는 폐해가 없다. 계절과도 상관없고, 가뭄과 폭우로부터 자유롭다. 독립적인 식량 생산도 가능하다. 도시의 빈 땅에 짓는 건물농장은 생산과 일자리 창출로 도시재생과 경제적 효과를 올릴 수 있다. 도시의 정원과 휴식 공간 역할도 하면서 물류비용도 절감된다. 향후 자율주행 택시가 보편화되면 자가용 보유가 줄어 주차장이 대부분 공실이 된다. 주차장을 수직농장으로 전환하면 식량 자급에 큰 몫을 한다. 도시형 수직농장 모델을 우리가 선도적으로 만들 만한 충분한 가치가 있다.


2. 해외 수직농장 사례

2-1. 두바이 세계 최대 수직농장 '부스타니카'

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Emirates Group, Crop One, Economist, UAE 정부포털(u.ae), 현지 언론(WAM, Dubai Media Office, The National, Gulfnews) 및 KOTRA 두바이 무역관 자료 종합

UAE의 최대 항공사 에미레이트 항공과 미국 캘리포니아에 소재한 첨단 농업기업 크롭원(CROP ONE)이 4,000만 달러를 합작 투자해 세계 최대 규모의 수직농장 ‘부스타니카(Bustanica, 아랍어로 과수원, 정원을 의미)’를 오픈했다. 2018년부터 시작된 양사의 수직농장 조성 계획은 성공적으로 이행돼 2022년 7월부터 공식 운영을 하고 있다. 부스타니카는 두바이 알막툼국제공항(Al Maktoum International Airport) 두바이월드센트럴(Dubai World Central) 인근 지역에 위치하며 총면적이 3헥타르에 달한다.

첨단농업은 UAE 정부가 주목하는 핵심산업 중 하나다. 이번 수직농장은 UAE 정부의 지속 가능한 식량 생산 시스템 육성과 영농사업 수행을 통해 식량안보를 강화하려는 국가 차원의 노력이다.



부스타니카는 농업 전문가, 식물 과학자, 원예가, 엔지니어로 구성된 전문 팀이 발아부터 수확까지 전 과정을 관리한다. 머신러닝, 인공지능 등 첨단기술을 적용해 식물이 최상의 상태를 유지할 수 있는 적절한 온도와 습도, 조명을 설정하고 물의 영양상태를 조절한다. 또한 관리 과정에서 사람의 접촉을 최소화하고 수질 및 습도 조절을 통해 살충제, 제초제와 같은 화학물질 없이도 병충해와 곰팡이를 예방한다. 수경재배식 수직농장으로 토양이 불필요하며, 물을 순환 재활용해 전통적인 형태의 노지 농업과 같은 양의 식물을 재배하는데 소비되는 물을 95% 가까이 절약할 수 있다. 결과적으로 연간 2억5000만 리터의 물을 절약하는 환경친화적 방식이다. 전통적 노지 농업은 1kg 재배에 317ℓ 상당의 물이 필요하며, 수경재배식 수직농장은 1kg 재배에 15L 정도가 필요하다.


2022년 8월 말 무렵부터 상추, 케일, 시금치, 루콜라(arugula) 등 잎채소 수확이 시작됐으며, 연간 1000톤, 일일 3000kg 상당의 채소 생산을 전망하고 있다. 수확한 채소는 에미레이트 항공이 운영 중인 항공기의 기내식 식재료로 제공되고 있다. 부스타니카는 현재 잎채소류만을 생산하고 있으나 다른 채소, 과일로 재배종을 확대할 예정이다. 유통채널도 일반 소비자들이 마트에서 구매할 수 있도록 다변화할 계획이다. UAE에서 판매되는 식자재는 수입농산물이 대부분이기에 유통과정에서 신선도가 떨어지는 경우가 종종 발생한다. 소비자는 부스타니카와 같은 시설을 통해 현지 생산이 확대되면서 신선하고 건강한 제품을 구매할 수 있다.



UAE는 고온 기후와 저조한 강수량, 농토 부족 등 기후∙지리적 한계로 실외 영농이 어렵다. 국내 생산만으로는 수요를 충당하기 부족해 연간 소비되는 농산물의 80%가량을 수입품에 의존하고 있다. 풍부한 국가 재원을 기반으로 높은 구매력을 보유하고 있어 2022년 기준 세계식량안보지수가 총 113개국 중 23위로(한국 39위) 높은 편이나, 장기적인 관점에서 보면 완전한 식량안보를 달성했다고 보기 어렵다.

세계식량안보지수(Global Food Security Index)란 영국의 경제전문지인 이코노미스트에서 매년 식량의 구매능력(Affordability)과 공급능력(Availability), 품질∙안전성(Quality and Safety), 지속가능성∙적응 능력(Sustainability and Adaptation)을 기준으로 113개 국가 대상 식량안보 역량을 평가하는 지표다.



UAE 정부는 지속 가능한 식량생산 체계를 구축하고 현지생산 역량을 높여 2051년까지 세계식량안보지수 1위 달성을 목표하는 ‘국가식량안보전략 2051(National Food Security Strategy 2051)’을 발표하고 장단기 이니셔티브를 추진하고 있다. 특히, 자급력 제고를 위해 실내 재배가 가능한 스마트 온실, 수경재배 등에 초점을 두고 있다.

러시아-우크라이나 사태로 인해 식량 위기가 고조되면서 식량안보 강화는 국제

사회의 주요 화두다. UAE는 농수산물 구매력을 갖추고 있어 인근 국가 대비 피해가 크지 않았으나, 이번 사태로 식량 자급력을 높이기 위한 유수기업, 기술 투자유치를 확대한다. UAE 정부는 Ghadan21 등 스타트업 지원 프로그램을 통해 첨단농업 분야 스타트업 육성·유치에 힘쓰고 있다. 관련 기업 금융 지원을 위해 현지 은행과도 협력 중이다. 해외의 우수한 첨단농업 기술을 유치해 함께 연구 개발하는 기회도 모색 중이다.

이번 부스타니카의 오픈은 현존 세계 최대 규모이면서, 농업 불모지인 UAE가 식량 자급화의 시도라는 의미가 강하다. UAE는 국제 농수산식품 가격 상승 및 공급난의 영향을 최소화하기 위해 수입선 다변화 및 자국 내 생산 역량을 강화하고 있다. 부스타니카 외에도 알-아인 지역 소재 퓨어하비스트(Pure Harvest)사가 스마트팜을 조성해 다양한 품종의 토마토를 생산·유통 중이며 두바이 리츠칼튼 호텔, 하이퍼마켓 까르푸 등 유통채널에서도 수직농장, 실내 농장을 설치해 수확한 채소를 소비자에게 제공하고 있다.

2-2. 세계 최대 수직농장 기업 미국 플렌티 언리미티드

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미국의 수직농장기업 플렌티 언리미티드(Plenty Unlimited Inc.)는 미국 버지니아주 리치몬드 인근에 세계 최대 실내 수직농장 단지를 2023년 미국에 문을 연다. 48만5623㎡(14만6900평) 부지에 3억달러(4170억원)를 투자해 건설되는 농장에선 2023년 하반기부터 딸기·잎채소·토마토 등이 재배될 예정이다.



플렌티언리미티드는 10년이 넘는 연구개발로 기존 농장보다 단위면적당 최대 수확량이 350배 더 많은 수직농장을 보유하게 된다. 식품 시스템을 근본적으로 변화시키는 개념이다.

건설할 수직농장은 약 9m 높이로, 재배환경 조절이 가능하며 일부 시설물은 로봇 팔로 관리된다. 완공되면 연간 최대 농산물 9071t을 생산한다. 이 프로젝트를 통해 300개의 일자리가 창출될 예정이다.

수직농장 단지는 단계적으로 건설될 예정이며, 첫 번째 수직농장에선 미국 베리류 시장의 3분의 1을 점유하는 식품기업 드리스콜에 공급할 딸기를 재배한다. 매년 딸기를 1814t 이상 생산할 수 있으며, 당장 2023년 겨울부터 미국 북동부 전역의 소매점에서 딸기를 구매할 수 있다.

한편 미국의 경제전문지 블룸버그에 따르면, 현재 2000개 이상의 미국 내 수직농장이 이미 자국 전역에 식량을 공급하고 있다. 폭염과 가뭄 등 이상기후로 전 세계 식량 공급망의 구멍이 커지자 수직농장 등 실내 농업부문에 투자자 관심이 높아지고 있다. 뉴욕에 기반을 둔 또 다른 수직농장 기업인 고담그린즈(Gotham Greens)는 최근 3억1000만달러 이상의 자금을 조달하기도 했다.


3. 국내 수직농장 사례

3-1. 팜에이트

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기후변화와 조류인플루엔자(AI)·구제역 같은 감염병은 농식품산업 근간마저 흔들 수 있는 위험 요소다. 이를 반영해 리스크를 통제하기 위한 첨단 농업기술인 애그테크(AgTech·Agricultural Technology)가 빠르게 발전하고 있고, 그 중심에 스마트팜(Smart Farm)이 있다.



`한국형 스마트팜` 대표 기업인 팜에이트는 2008년 일본에서 가장 유명했던 실내 식물농장(수직농장·Vertical Farm) 기업인 `미라이`의 설비 구입을 하면서 사업을 시작했다. 그리고 10년이 지나 `한국형 스마트팜`을 일본에 20개나 수출하게 됐다.

정보통신기술과 농업의 결합을 뜻하는 스마트팜(Smart Farm)이란 말이 등장한 지 10여 년이 흘렀다. 스마트팜의 일부분인 수직농장의 글로벌 시장 규모만 5년 후 130억달러(약 15조원)에 달할 것이라는 게 시장 조사기관인 글로벌 마켓 인사이트의 분석이다. 이를 예견한 일본은 20여 년 전부터 수직농장 비즈니스에 뛰어들었고, 전체 기업의 20~30% 정도가 수익을 내고 있다. 하지만 우리나라의 농업 기반 스마트팜 기업 중 제대로 수익을 내는 건 팜에이트가 사실상 유일하다.

팜에이트는 해외에서 첨단설비를 도입할 때 단순 수입이 아닌 한국 상황에 맞게 최적화하는 노력을 하고 있다. 그 결과 과거 평당 2000만원 수준이었던 수직농장 설치비를 400만원 이하로 절감해 새로운 경쟁력을 키울 수 있었다. 일본뿐만 아니라 첨단농업 하면 떠오르는 네덜란드와 미국의 농기업들도 팜에이트가 만든 수직농장 설비를 사갈 정도로 기술력을 인정받고 있다.

팜에이트의 스마트팜 생산성은 비닐하우스 등 시설온실과 비교했을 때 단위면적당 생산성이 40배라고 한다. 또 양상추를 기준으로 비교했을 때 일반 토양에서 기르는 데 80일 정도 걸리지만 팜에이트는 35일 정도다. 물 사용도 순환식이라 버리는 양이 극히 적다. 현재 재배 중인 야채 수는 바질을 포함해 총 7가지고, 보유한 레시피(재배 가능한 채소)는 50가지에 달한다. 현재 매일 5만개의 샐러드 팩을 납품한다.

스마트팜의 최대 장점은 수급 안정성이다. 기후변화 등 환경영향을 받지 않기에 가격 폭등 등의 걱정 없이 안정적으로 공급할 수 있다. 미세먼지나 농약 없이 친환경 채소를 키울 수 있는 것도 장점이다. 수직농장에서는 토양 오염 등에 대해 걱정할 필요가 없다. 또 성장 조건에 필요한 온도·습도, 이산화탄소, 각종 영양소 등 모든 것을 최적의 조건으로 유지할 수 있게 되면서 친환경 채소보다 더 믿을 수 있는 채소를 수확할 수 있다.

스마트농업 기술은 앞서가는데 제도적인 뒷받침은 부족하다. 예를 들어 수직농장을 지으려면 초기 투자비가 많이 들고 가장 큰 부분을 차지하는 게 토지다. 그렇기에 땅값이 싼 절대농지를 선호한다. 문제는 절대농지는 농사만 짓게 돼 있어 수직농장을 하려면 형질변경을 해야만 개발할 수 있다. 이 과정에서 최소 6개월 정도 시간이 걸리고, 개발 부담금도 들어간다. 일정 면적이 되면 환경영향평가도 받아야 한다.

수직농장을 해보려 해도 초기 부담이 너무 클 수밖에 없다. 그런데 정작 버섯 재배는 가능하다고 하는 등 기준이 명확하지 않다. 스마트팜과 수직농장이라는 개념이 없기때문에 나타나는 규제다.

중국의 경우 정부 차원의 지원이 많아 빠르게 발전하고 있다. 스마트팜은 설비를 싸고 좋게 만드는 것 못지않게 재배 노하우가 중요하다. 재배 노하우는 아직 우리가 앞서지만, 중국이 우리를 따라잡기 전에 다른 부분에서도 앞서가려는 노력이 필요하다.

세계적인 종자 기업인 엔자자덴은 수직농장 전용 종자 개발을 시작했다. 아직까지 우리나라 종자 기업이 팜에이트를 찾아온 적은 없다고 한다.

을지로2가·충정로·답십리·상도·천왕 등 5개 지하철역에 최대 100평 규모의 수직농장을 오픈했다. 지하철역에서 농장 내부를 볼 수 있다. 체험견학과 팜카페도 만든다. 수익보다는 마케팅 차원의 사업이다.

팜에이트는 샐러드채소 시장을 확대하는 역할을 하고 있다. 미국·유럽형 샐러드용 채소인 엽채류 중심으로 재배하고 있다. 일반 농가에서 일반적으로 재배하는 작물이 아니다. 따라서 기존 농가에 피해를 주기보다는 스마트팜에 특화된 작물 재배를 통해 기존 농가에도 새로운 농업의 방향성을 제시하고 있다.

또 버려진 공간을 스마트팜 환경으로 변화시켜 농업을 기반으로 한 도시재생에도 기여할 수 있다. 그러면 농업이 대도시에 가까운 생활밀착형 산업으로 변모하면서 소비자에게 더 친숙하게 다가갈 수 있다. 궁극적으로 도심에서도 작물 재배에 대한 교육과 소비, 더 나아가 관련된 일자리가 창출될 것이다.



세계 최초로 로봇이 파종부터 수확 이전까지의 과정을 자동 처리할 수 있는 컨테이너형 수직농장을 만들었다. 또 가전 형태의 소형 제품인 파밀로(Farmillo)를 개발했다. 파밀로 구독 대여도 하고 있다.

3-2. 충남 태안군 스마트팜

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2019년 2월 충남 태안군 원북면의 1만㎡ 규모 용지에 유리로 둘러싸인 온실형 스마트팜이 들어섰다. 이곳 스마트팜은 화력발전소에서 냉각수로 사용됐다가 버려지는 온배수의 폐열을 국내 최초·최대 규모로 활용한 것이다.



이를 위해 태안군과 한국과학기술연구원(KIST), 한국서부발전, 원북면영농법인이 2018년 `한국형 스마트팜`을 조성하기 위해 사업 협약을 맺었다. 스마트팜을 운영할 때 가장 큰 문제인 난방 비용은 발전소 온배수를 활용한다. 주 사용 연료인 경유 대비 70~80%까지 절감된다. 스마트팜 건설과 4.2㎞ 길이의 발전소 온배수 이송관로, 열 교환기, 히트펌프 등 관련 비용 38억원은 서부발전에서 농어촌상생협력기금을 통해 전부 부담했다. 또 KIST에서 개발한 스마트팜 통합 솔루션 기술을 사용해 해외 기술에 대한 로열티 비용도 줄였다. 농민 교육도 KIST에서 담당했다.

태안 스마트팜은 농업에 IT 기술을 접목해 시간과 공간의 제약 없이 자동으로 작물을 재배할 수 있는 온실 시스템으로, 군은 원북면 황촌리에 총사업비 78억 5천만 원을 들여 지난 2019년 착공에 돌입해 2022년 초 준공했다.

2ha 규모에 △복합 환경제어 시설 △무인방제기 △자동관수시설 등 ICT 융복합 기술을 갖추고 있으며, 별도 열원 없이 발전소 온배수 폐열만으로 충분한 난방이 이뤄져 난방비를 크게 절감할 수 있는 장점이 있다.


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