농업 시장이 전환기를 맞이하고 있다.
일본은 농업 시장규모가 약 8조엔으로 추정되고 있으나 매년 감소세를 지속하고 있다.
농업시장의 60%는 축산과 채소 분야가 차지하고 있으나 고령화에 따른 인력 부족, 농업종사자 소득 감소 등의 영향으로 농업 현장에서 이탈하는 농가가 늘어남에 따라 앞으로도 빠르게 축소될 것으로 예상된다.
또 환태평양파트너십협정(TPP)에 따라 농산물에 대한 관세가 단계적으로 철폐되면 수입제품 유입이 더욱 확대될 것이 확실시되고 있다.
특히, 쌀, 보리, 소고기, 돼지고기, 유제품, 설탕 등 원료 5개 품목에 미칠 영향이 크고 채소도 저렴한 수입제품과의 경쟁이 심화될 것으로 판단되고 있다.
일본 정부는 농업의 쇠퇴가 우려되고 있는 가운데 「일본 재부흥 전략」을 통해 농업을 새로운 성장 엔진으로 설정하고 규제 완화를 통한 경영의 규모화 및 기계화를 추진하면서 경쟁력을 강화하고 있다.
일본 농림수산성은 「농림수산업의 활력 창조 계획」을 설정하고 농업기술에 다른 산업의 기술을 접목하는 스마트 농업을 통해 효율적인 농업 경영 추진, 고도의 재배기술 매뉴얼화 등을 주요 정책으로 추진하고 있다.
사물인터넷(IoT)를 활용해 농업을 개혁하려는 움직임도 등장하고 있으며 민간기업들은 센서, 네트워크, 클라우드 등을 중심으로 차세대 농업 개발에 나서고 있다.
소프트뱅크(Soft Bank)는 농지에 센서를 설치해 습도, 온도, 일사량, 수분량, 이산화탄소(CO2) 정보를 수집하고 배양에 도움이 될 만한 정보를 제공하고 있다.
Kubota 등 농기구 생산기업들은 자동운전 트랙터 개발, 건설 및 엔지니어링과의 협업을 통한 컴퓨터 제어, 인공위성을 활용한 환경 예측 시뮬레이션 등을 제안하고 있다.

인공광 타입, 대량생산은 가능하지만…
식물공장은 빛, 습도, 온도, CO2 농도, 배양액 등 식물 생육과 관련된 환경조건을 제어해 계절이나 장소에 상관없이 작물을 안정적으로 생산하는 시스템을 가리킨다.
1980년대 Tsukuba 국제과학 기술박람회에서 처음으로 공개된 후 대형 유통기업 Daiei가 참여하면서 한차례 건설 붐이 일어났으며 1990년대 들어 농림수산성이 보조금 제도를 도입한 이후 2차 붐을 맞이했다.
일본은 식품원료의 약 60%를 수입에 의존하고 있으며 농업종사자의 고령화와 농지면적 축소 등으로 식량 공급기반이 약화되고 있다.
그러나 식물공장은 농약을 사용하지 않고 신선하고 청결한 식품원료를 생산할 수 있기 때문에 안전하고 안심할 수 있는 식품을 지향하는 일본사회에 최적화되고 있으며 2009년 이후부터 자동차, 전기, 정보기술 등 이종산업의 관련기업들이 잇달아 참여하면서 3차 붐이 시작됐다.
식물공장은 유리·비닐 등으로 세워진 하우스 시설에서 태양광을 이용하는 타입과 폐쇄형으로 형광등 혹은 LED(Light Emitting Diode) 등 인공광을 이용하는 타입으로 구분되며, 태양광과 인공광을 병용하는 타입도 있다.
인공광 타입은 주로 관련기업들이, 병용 타입은 농가가 채택하고 있다.
태양광 타입은 무농약 재배가 어렵고 기후에 따라 수확량이 크게 달라진다는 것이 단점이지만 잎채소와 열매채소의 재배가 가능한 장점이 있다.
인공광 타입은 잎채소류를 주로 재배하며 내부 환경을 제어함으로써 계절 혹은 장소에 크게 영향을 받지 않고 작물의 생육을 컨트롤할 수 있으며 무농약 재배를 통해 안정적으로 대량생산을 할 수 있다.
그러나 도입 비용이 높아 현재 참여기업의 70% 정도가 재정적자를 겪고 있는 것으로 알려졌다.
일반적인 비닐하우스 등 농업시설은 건설코스트가 1000평방미터당 500만-1000만엔 소요되지만 식물공장은 약 2억-3억엔에 달하는 것으로 알려지고 있다.
인공광 타입은 사용하는 광원에 따라 유지비와 작물의 생육속도에 큰 차이가 있다.
식물은 성장에 가시광선의 특정 파장만을 이용하는데 엽록소는 파장이 660-700nm인 적색광에서 활성화되며 발아, 개화 등에는 450-470nm의 청색광이 유효하다. 660-730nm 파장의 적색광에서는 각종 단백질이 활성화된다.
식물공장에 사용되는 광원에는 나트륨광, 형광등, LED 등이 있으며 나트륨광은 고출력에 광열비가 저렴하지만 대량으로 열을 방사하기 때문에 근접조명으로는 설치할 수가 없다.
형광등은 인공광 타입의 70%를 차지하고 있으며 설치비용 및 전기비용이 저렴한 편이지만 적색광 파장이 적은 것이 단점이다. 또 2년 주기로 반드시 교환해야 하지만 코스트 절감을 위해 5년 이상 사용하는 사례도 나타나고 있다. 형광등은 2년 이상 사용하면 조도가 부족해져 작물 성장속도가 더뎌지는 것으로 알려졌다.
이외에도 방수 사양을 부여하는데 코스트가 소요되기 때문에 비방수 상태로 방치하는 식물공장이 많아 누전사고 위험도 높은 것으로 파악된다.
현재 적자에 놓인 식물공장 대부분은 형광등을 사용하고 작물 생산량이 안정되지 않는 것이 문제로 지적되고 있다.
일본의 농업 벤처기업 Mirai는 3차 식물공장 붐을 주도했으며 형광등 타입의 식물공장을 보유하고 있었으나 2015년 6월 영업적자를 기록하고 11억엔의 부채와 함께 파산했다.
Mirai의 식물공장은 재배규모가 일일 1만주에 달했으나 안정생산은 불가능했던 것으로 파악된다.

LED, 대량 생산에 절대적으로 유리
LED는 식물의 광합성 등에 필요한 파장을 선택적으로 비출 수 있다.
나트륨광과 형광등에 비해 고가이지만 수명이 길기 때문에 가동비용을 감축할 수 있어 LED를 이용하는 식물공장이 늘어나고 있다. 현재 경영이 안정된 식물공장은 대부분이 LED 조명을 사용하고 있는 것으로 알려졌다.
LED를 이용하는 식물공장은 잎양상추, 샐러드채 등 잎채소류를 중심으로 균일·대량이 주류를 이루고 있다.
일본은 전체 채소 수확량이 줄어들고 있지만 양상추의 수확량은 안정적으로 유지되고 있다.
양상추는 수입이 적고 일본산이 대부분을 차지하고 있다.
일반 농지에서 재배된 양상추는 기후, 해충 등에 따라 수확량이 크게 달라지고 농약을 사용하지만 식물공장에서 재배된 양상추는 생산량이 일정하고 농약을 사용하지 않아 안전한 식자재를 선호하는 소비자들에게 주목받고 있다.
식물공장산 양상추는 일반농지산 양상추와 달리 이물선별과 살균세정 과정을 거칠 필요가 없으며 세정이 간단하고 버려지는 잎이 적어 생산코스트 감축에도 기여하고 있다.
Tamagawa 대학의 LED 농원에서 재배된 양상추는 2012년 2월부터 Odakyu Line이 운영하는 슈퍼마켓 「Odakyu OX」를 통해 판매되고 있다.
가격은 2개입 1봉지당 약 200엔 전후로 다소 고가인 편이지만 호조를 지속하고 있다.
LED를 이용한 식물공장은 대량생산·공장화가 추진되고 있으며 LED의 빛을 조정함으로써 작물의 영양소, 풍미, 식감 등을 변화시키는 「기능성 채소」를 생산하는 사례도 등장하고 있다. ▶ 다음호에 계속

<강윤화 기자: kyh@chemlocus.com>