첨단 식물공장 위해선 유기적 연결 자동화 시스템 구축 필수

갖 태어난 신생기업 애그로닉스는 자동화 기술을 이용해 식물공장을 설립하는 기업이다. 센서와 제어계측 분야 전문업체 겸 팽이버섯 생산공장을 운영하는 오토닉스와 산업자동화기계 생산업체인 건양ITT, 온냉방 배선카를 생산하는 명세CMK, 선박용 펌프 등을 생산하는 CMG테크윈 등이 애그로닉스를 든든하게 지원하면서 관련 업계의 관심이 집중되고 있다.

애그로닉스는 어떤 회사인가?

애그로닉스는 기계 및 IT 산업 등 제조업의 축적된 기술을 기반으로 농업에서 새로운 불루오션을 개척하는 기업이다. 애그로닉스는 농업과 공업을 융합하기 위한 가교역할을 하며 촉매역할을 한다. 주 사업 분야는 농업에 기계 및 전자, 자동화, 로봇기술을 도입한 식물공장의 바이오플랜트 기술개발 및 설치 운영이다. 그 외에 농업의 첨단화에 필요한 다양한 연구개발 업무와 품질, 경영, 환경, 제품 등의 규격인증에 대한 지원 및 자문 업무를 병행할 예정이다.

애그로닉스를 설립하게 된 계기는?

본인이 농업에 관심을 가지게 된 것은 농사를 짓던 부모님의 영향도 있겠지만, 무엇보다 2001년 회사 업무로 농촌진흥청 농림수산정보센터에서 농산물 유통에 대해 공부하면서 부터다. 이후 전국 최초로 유기농 농산물 쇼핑몰 운영에 참여하는 등 꾸준히 농업에 관심을 가지고 있다가 박사 학위 논문도 농산물 유통을 주제로 쓰게 됐다. 이후 관계없는 분야에서 일하다가, 2007년 오토닉스에서 센서와 제어기 등을 공급한 영농조합법인 머쉬랜드의 바이오플랜트를 보고 농업의 새로운 가능성을 발견한 후 꾸준히 관심을 가져왔다.

애그로닉스 설립은 2009년 부산에 소재한 (사)부산울산벤처기업협회의 기업인 소모임에서 식물공장 관련 내용을 발표한 것이 계기가 됐다. 발표 당시 기계 및 관련 기업 CEO들의 적극적인 호응이 있어, 기계 및 IT 업체의 축적된 기술로 농업의 첨단화를 연구하는 소모임을 결성하게 됐다. 소모임의 이름은 Agriculture (농업)과 Mechatronics(기계+전기전자 융합공학)의 합성어로서 Agronics연구회라고 했는데, 이것이 현재의 애그로닉스(Agronics)로 이어지게 됐다.

오토닉스, 건양ITT, 명세CMK 등 제어계측, 자동화기기 업체 대표들이 투자자로 참여한 배경은?

오토닉스와 건양ITT, 명세CMK, CMG테크윈이 투자자로 참여하게 된 것은 이들이 모두 Agronics연구회의 회원으로 그동안 농업의 첨단화에 꾸준히 관심을 가지고 검토해 온 결과다.

애그로닉스가 추진하는 식물공장 바이오플랜트에서 오토닉스는 센서와 제어분야를, 건양ITT는 기계분야를, 명세CMK와 CMG테크윈은 소형식물공장에 대한 기술과 제조를 담당해 실질적으로 기존 시장에서 농업분야로의 시장 확대 효과를 얻고 있다.

이들 업체 외에도 협력관계를 유지하는 업체들이 있나?

현재 애그로닉스에 투자자로 참여하고 있지는 않으나 Agronics연구회에 참여했던 기업들이 잠재적인 협력관계를 형성할 수 있을 것이다. Agronics연구회에 참여하지 않고 현재 협력관계를 유지하고 있는 회사는 오토닉스에서 센서와 제어기를 공급해 팽이버섯 생산에 자동화를 실현한 영농조합법인 머쉬랜드와, 머쉬랜드에 바이오플랜트를 직접 제조해 공급한 파멕스, 태양광 등 신재생에너지 분야의 엘스콤 등이 있다.

식물공장의 현황은?

최근 우리나라에서도 식물공장에 대한 관심이 높아지고 있다. 농촌진흥청에서는 2004년도에 수평형 식물공장의 요소기술을 개발해 250㎡ 규모의 수평형 식물공장을 운영해오고 있고, 최근에는 농촌진흥청, 민간연구소 및 산업체에서 여러 가지 형태의 식물공장을 설치해 운영 중이다.

우리나라에서 인공광형 식물공장을 가장 먼저 운영하고 있는 곳은 민간기업체인 농업법인회사 인성테크다. 인성테크는 LED를 사용한 인공광형 다단식 식물공장을 운영하며, 생산물은 백화점 및 슈퍼마켓으로 유통하고, 일부는 자체 샐러드 바를 운영하면서 소비하고 있다. 전주생물소재연구소에서 운영하는 식물공장은 인공광형 다단식 식물공장을 설치해 결구상추 등 엽채류와 인삼 등 특용작물을 연구하고 있다. 일부 대기업에서도 식물공장 설치에 많은 관심을 가지고 있으나, 초기투자비용이 너무 많이 소요되기 때문에 투자를 망설이고 있다.

식물공장의 기원은 1957년 덴마크 크리스텐센농장에서 태양광 이용형 온실에서의 새싹채소 재배라 할 수 있다. 이 식물공장은 평면시설에 컨베이어 시스템으로 작물을 운반했고, 태양광의 보광원으로 고압 나트륨 램프를 사용했다.

미국은 1960~1970년대 GE, GM과 같은 기업체에서 완전인공광형 식물공장 연구를 했으나 수익성이 맞지 않아 실용화가 되지 않았고, 최근에는 도심의 고층 수직농장(Vertical Farming) 개념으로 발전했다. 콜롬비아 대학 건축학과, 일리노이대 연구팀, 미턴 건축사무소 등이 고층 건물방식을 채택해 풍력 및 태양력 등 신재생에너지를 사용하며 동일 건물면적에서 노지보다 10배 많은 수확량을 생산하는데, 30층짜리 식물공장의 경우 5만명의 인구에게 음식을 평생 제공할 수 있다고 한다.

일본은 1974년 히타치제작소 중앙연구소에서 식물의 최적 재배환경을 조성해 생육기술의 확립에 초점을 맞췄다. 2009년부터 일본 정부에서 농산물 생산자와 상공업자를 선정하고, 다양한 홍보를 통해 민간 사업자를 참여시켜 기술과 경영 노하우를 접목해 사업의 조기정착을 유도하는 차원에서 상당히 활성화돼 있다. 민간기업에서의 참여는 저탄소 녹색기술 사업을 통해 기업 이미지 향상에도 한몫을 하고 있다는 점에서 정부시책과 기업이 윈-윈하는 것이라 생각하며, 일본 도쿄 시내 빌딩 지하에서 벼, 엽채류 등 다양한 품목의 작물을 재배해 관광객을 유치하고 있다.

일본에는 상업적 식물공장도 50여 곳이 운영되고 있다. SG Greenhouse(2007년)는 초기투자비 약 4억엔, 종업원 47명의 양상추 재배 시설을 갖추고 있다. 2008년도의 생산량은 약 140톤이며, ‘촉촉한 야채’라는 브랜드명으로 큐슈·야마구치의 슈퍼마켓 등 약 300곳에서 판매하고 있다. 히비키나다 채소정원(2006년)은 2007년에 시설을 2배로 확대(5.2 ha)해 4종류의 토마토를 생산하고 있다. 노지재배에서는 손실분이 많지만, 이 시설에서는 열매의 90%를 출하하고 있다. 꿈야채 오오자이팜(1999년)은 재배면적 약 500㎡의 인공광 식물공장으로 양상추를 재배하고 있다. 니시겐(2006년)은 총면적 10,000㎡의 4층 선반식 양상추를 재배하는데, 종업원 수는 100명이며 90%가 고령자다. 상업적 식물공장으로 알려진 미라이 식물공장(2006년)은 상추 등 엽채류를 재배하면서 하루 300주를 생산해 인터넷으로 판매하고 있으며, 이곳에서는 EC, pH 등 배양액 관리기술도 자체 개발해 당도 등 맛을 향상시키는 것이 특징이다.

일반적인 식물공장은 어떻게 구성되나?

식물공장에서 농사를 지으려면 여러 단계를 거쳐야 한다. 먼저 씨를 뿌리는 파종작업이 있고, 싹을 틔우는 발아, 발아된 싹의 줄기를 튼튼히 해주는 녹화, 줄기가 튼튼해지면 재배틀(재배홈통)에 옮겨 심는 정식 등을 거친다. 옮겨진 묘는 재배상에 양액(흙에서 얻어지는 성분을 만든 자양액)으로 여러 날을 거쳐 성장하게 되고, 마지막으로 모두 자란 채소를 거둬들이는 수확 공정이 있다. 이 모든 과정이 기계화·자동화가 돼야만 완전한 식물공장이라고 할 수 있다.

식물공장의 자동화 연구동향을 살펴보면, 네덜란드 등 유럽에서는 공정별 자동화가 연구돼 대규모 화훼 유리온실에서 실용화되고 있고, 우리나라에서는 단위 공정별 연구는 됐으나 실용화는 되지 않고 있다. 허나 최근 들어 식물공장이 새로운 농산업으로 대두되면서 각광을 받으며 실용화가 기대되고 있다.

식물공장의 자동화 시스템은 식물의 생육단계에 따라 구성돼야 한다. 식물생육단계는 파종과 육묘, 이식/정식, 생육, 수확이라는 단계를 거치게 되며, 각 단계가 상호 유기적으로 연결돼 있지 않으면 식물공장 로봇의 의미가 줄어든다. 식물생육 단계별로 요구되는 자동화 시스템은 이미 개별적으로 개발된 것이 많지만 그 성과가 크지 않다. 식물공장 자동화는 식물생육 전 단계를 하나의 유기적인 흐름으로 연결해 식물공장 전체가 하나의 로봇과 같이 자동화로 움직이는 시스템이 구축돼야 한다.

생육실 적재기는 재배상 프레임, 재배상, 재배홈통, 재배상 이송장치, 주간조절장치를 포함하며, 각 단계별 적재기 및 관리기는 양액공급장치, 온·습도 조절장치, 공기조화, 환기, 탄산가스 공급장치, 환경제어장치, 광원 등이 포함돼 있다. 이 모든 것은 환경관리시스템에 의해 자동으로 조절된다.

제어계측, 자동화기기 업체들이 전체 시스템 구성에서 차지하는 비중이나 중요도는 어느 정도인가?

식물공장은 H/W 기술과 S/W 기술로 구분할 수 있다. H/W 기술은 제어계측과 자동화를 포함한 시설을 이야기하는 것이고, S/W 기술은 식물공장에서 재배하는 식물의 재배기술을 말하는 것이다. 제어계측, 자동화기기 업체들이 전체 시스템 구성에서 차지하는 비중이나 중요도를 따지자면 H/W 기술에서 80% 이상이기 때문에 절대적이라고 할 수 있다.

애그로닉스가 자신감을 가지고 출범할 수 있었던 것도 국내 제일의 센서 및 제어기 전문업체인 오토닉스와 자동화 기계를 제작하는 건양ITT가 참여했기 때문이다. 식물공장은 센서와 제어기 없이는 운영되지 않는다고 볼 수 있다.

제어계측, 자동화기기 업체들이 이 시장에 얼마나 관심을 가지고 있다고 보나?

현재 식물공장에 참여하는 기업들을 보면 그 관심의 정도를 알 수 있을 것이다. 와이즈산전이 별도 회사를 설립해 참여했고, 일본의 히다찌도 오래 전부터 참여하고 있다. 현재 국내에서는 자동차 세차기를 생산하던 인성테크 등 중소기업이 참여하고 있지만, 일본의 경우는 많은 대기업에서 뛰어든 상황이다. 또 LG와 KT 등에서 경기농업기술원 등을 통해 일부 참여하며 탐색하고 있는 실정이다.

식물공장의 활성화 여부는 경제성에 있는데 경제성 확보를 위해서는 자동화로 가야만 하는 상황이라 앞으로 제어계측, 자동화기기 업체에 관련 플랜트에 대한 기술개발이 꼭 필요한 실정이다.

식물공장 설립이 활성화되는 시점에는 관련 업체에 농업분야라는 새로운 시장이 열리는 것이며, 중동이나 아프리카 등의 수요를 고려할 때 대폭적인 성장을 예상할 수 있다.

국내 식물공장의 기술 수준은 외국에 비해 어느 정도라고 보나?

기술수준 비교표를 참고하기 바란다. 보는 바와 같이 아직 국내의 식물공장 기술수준은 일본이나 유럽에 비해 많이 떨어지는 상황이다. 그러나 기계 및 IT산업 등 제조업을 통해 축적된 기술기반이 있어, 센서, 제어계측, 자동화 업체들의 적극적인 참여가 있다면 빠르게 일본과 유럽의 기술수준을 따라 잡을 수 있을 것이라 판단한다.

국내 관련 시장의 규모는 어느 정도라고 생각하나?

몇몇 자료를 통해 관련 시장 현황을 추산해 보면 지난 2010년 세계 농업기계 시장 규모는 880억달러이며, 이 중 로봇기술을 적용한 IT기반 정밀농업기계는 약 10%인 80억달러에 달한다. 2014년에는 IT기반 정밀농업기계가 250억달러 규모로 성장할 것으로 예측된다.

우리나라 농업기계 시장 규모는 약 5억달러(세계시장의 0.6%) 수준이며, 우리나라 농기계 업체의 수출능력은 약 4억달러(2007년) 수준이다. 국내 농업용 로봇 시장 규모는 약 30억원(2009년) 정도로 아직까지 시장형성단계라 할 수 있다.

야노경제연구소에서 2010년 발표한 일본의 완전제어형 식물공장 건설 및 운영시장의 규모를 살펴보면, 2009년 기준으로 건설부문이 730억원, 운영부문이 1,867억원 정도이며, 2015년에는 각각 18,000억원과 4,176억원 정도의 규모로 성장할 것으로 예상하고 있다.

관련 시장이 성숙하려면 어떤 지원이 필요한가? 또한 시장이 성숙하는 시기를 예상한다면?

일본에서는 2009년부터 식물공장을 차세대 수출산업으로 육성하기 위해 식물공장 건설비용의 50%를 정부가 보조해주는 제도가 도입돼 있다. 국내에서도 기후변화에 대응하고 저탄소녹색성장산업으로서 식물공장을 육성하기 위해 식물공장 설립에 들어가는 비용을 정부에서 장기저리의 융자를 통해 보조해주는 제도가 필요하다. 현재 국내에서 식물공장과 관련해 지원하고 있는 것은 연구비 정도다. 이것도 자동화 등 시설에 지원되는 것이 아니라 LED와 같은 광산업의 일환으로만 지원되고 있다. 식물공장은 시설산업이기 때문에 대규모의 자금을 장기저리방식으로 지원하는 것이 필요하다고 본다.

현재 식물공장 관련 시장이 성숙하는 시기는 생각보다 빠르게 다가올 것이라 판단한다. 최근 일상화되고 있는 이상기후 등도 이에 일조하고 있다. 2014년을 기점으로 식물공장에 대한 수요변화가 시작돼 서서히 식물공장 관련 시장이 성숙할 것으로 예상하며, 애그로닉스는 2015년을 시장성숙의 시점으로 보고 대비하고 있다.

애그로닉스의 향후 계획 및 장기적 비전은?

애그로닉스는 2011년 7월 7일에 법인설립을 완료했으며, 올해는 준비기간으로 생각하고 있다. 이 기간 동안 오토닉스, 건양ITT, 명세CMK 등에서 가지고 있는 제조업 기반 기술을 농업분야로 전환하기 위한 연구계획을 수립하고, 애그로닉스의 장기 로드맵을 준비할 것이다. 그리고 현재 진행 중인 식물공장용 복합센서 개발과 가정용 미니식물공장의 디자인 및 설계를 완료할 생각이다.

애그로닉스의 장기적인 비전은 농업과 첨단기계-IT산업의 융합을 선도하는 최고의 지식기업으로 성장하는 것이다.

[월간 FA저널 ()]

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