수경재배란?
흙 대신 배지(식물에 필요한 영양소가 포함된 액체 또는 고체)에 작물을 심은 뒤 양액을 공급해 기르는 농법이다. 작물 이어짓기로 인한 병해충 피해를 막고 작물 생산성과 작업 편의성을 높일 수 있다.
흙이 아닌, 물에서 직접 얻을 때 수경재배라고 한다. 그래서 흙처럼 생겼지만 양분이 없는 코코피트나 스톤울에 재배하는 경우도 수경재배라고 한다.
수초, 수생식물과 같이 처음부터 물에서 자라나는 식물을 키울 때에는 수경재배라고 칭하지 않는다.
우리나라 수경재배 면적은 2000년 474헥타르(ha)에서 2021년 5,634헥타르로 약 12배 늘었지만, 작물을 재배하면서 배출되는 비료액(배액)의 양분 불균형(과잉‧부족)을 조절하기 어려워 이를 다시 사용하지 못하고 버리는 비순환식 수경재배가 전체 면적의 95% 정도를 차지하고 있다.
수경 재배를 기피하는 이유는? 고비용 투자와 전문지식이 필요한데 농산물 시세는 유동적이기 때문이다. 망했을 경우 토지재배는 밭을 그냥 갈아 버리면 되지만 수경재배는 배지 처리에 손이 많이 간다. 이는 시세가 좋지 못하다 하더라도 작물을 쉽게 변경하지 못하며 장기적으로 작물을 재배해야 함을 뜻 한다. 어느 정도 자금이 있는 전문적인 기업형에 유리한 방식이다.
하지만 수경 재배는 대부분 노지가 아니라 시설하우스에서 이루어지며 시설이 좋을 경우 환경관리, 잡초, 병충해를 막기는 더 쉽고 품질관리도 더 쉽다. 손이 많이 간다는 것은 작물마다 다르고 손이 많이 가는 부분도 정식이전과 수확 이후 정리 시기에만 해당 된다.
순환식 수경재배 기술개발과 보급 계획
농촌진흥청(청장 조재호)은 수경재배에서 사용하는 물과 비료를 효율적으로 재활용해 농가 생산비를 절약하고 환경 부담과 탄소배출을 줄일 수 있는 ‘순환식 수경재배 품목별 배액 재사용 기술’을 개발했다.
이 기술은 수확량과 품질은 그대로 유지하면서 배액 배출량(폐기량)은 최소화하는 방식으로, 작물의 생육 특성을 반영해 배출되는 배액의 희석농도를 조절하고 2주 간격으로 양분 불균형을 보정하는 것이 핵심이다. 이는 순환식 수경재배에서 장기간 안정적으로 배액을 재사용하기 위해 꼭 필요한 기술이다.
연구진은 딸기와 토마토 등 우리나라 주요 수경재배 작물 4품목*을 대상으로 2021년부터 3년 동안 배액 희석, 양분 보정 등 정밀 양분관리 기술을 개발해 적용했다. 그 결과, 작물의 수확량과 품질은 유지하면서도 비료 구매비와 탄소 배출량 등을 크게 줄일 수 있음을 확인했다.
*수경재배 점유율(’21, 농식품부): 딸기 53.4%(3,009ha), 토마토 15.5%(872ha), 파프리카 8.8%(493ha), 멜론 0.2%(12.2ha)
수경재배 점유율 1위인 딸기에 기술을 적용한 결과, 비순환식보다 비료 구매비는 21%, 탄소 배출량은 26% 줄었다. 토마토는 비료 구매비와 탄소 배출량 모두 63%씩 줄었고, 파프리카도 비료 구매비 63%, 탄소 배출량은 61% 줄었다. 멜론 또한, 1년 3회 재배 기준으로 개발 기술을 적용했을 때, 비료 구매비와 탄소 배출량 모두 34%씩 줄어들었다.
농촌진흥청은 이번에 개발한 품목별 순환식 수경재배 배액 재사용 기술을 ‘환경보전과 자원 절감이 가능한 순환식 수경재배 지침(매뉴얼)’으로 펴내 도 농업기술원과 시군 농업기술센터에 보급할 예정이다. 아울러, 2024년 신기술보급 시범사업을 통해 강원도 철원을 포함한 전국 14곳에 적용하고, 산학연 공동 연구를 추가로 추진해 현재 5%인 순환식 수경재배 보급률을 2028년 10%까지 높일 계획이다.
나아가 농촌진흥청이 자체 구축한 ‘스마트농업 시험 재배지(테스트베드)’와 농식품부가 구축한 ‘스마트팜혁신밸리’를 활용해 지자체나 청년 농업인 등을 대상으로 현장 기술지원을 추진하고 농가의 자발적 참여를 유도할 방침이다. 이와 함께 중소규모 농가 대비책 마련을 위한 관계부처 정책 수립에도 적극 협력해 나갈 계획이다.
탄소중립에 기
이번 연구에서 나온 결과를 적용해 딸기 등 4품목 수경재배 면적인 4,386헥타르의 10%를 순환식으로 전환한다고 가정하면, 해마다 약 2만 2천 톤의 탄소를 줄여 국가 탄소중립 정책에 부응할 것으로 기대한다. 이는 나무 216만 그루가 한 해 흡수하는 탄소량*과 맞먹는 규모다.*참나무(30년생) 1그루당 연간 탄소 흡수량 : 10.4kg(국립산림과학원, 주요 산림 수종의 표준 탄소 흡수량)
순환시 수경재배 필요성
순환식 수경재배의 의미
수경재배는 배액(사용 후 남은 비료액) 재사용 여부에 따라, 즉 작물을 재배하면서 배출되는 배액을 회수하여 재사용하느냐 또는 재배시설 외부로 배출하느냐에 따라 순환식 수경재배와 비순환식 수경재배로 구분됨
순환식 수경재배는 작물 재배과정 중에 배출되는 배액을 회수하여 재사용하는 재배방식이며, 자원(화학비료, 농업용수) 사용량과 배액 배출량이 적기 때문에 지속가능한 친환경 수경재배 방식임
순환식 수경재배의 장단점
| 구분 | 순환식 수경재배 | 비순환식 수경재배 |
| 자원 사용량 | 적음(비료/원수 사용량 감소) | 많음(비료/원수 사용량 증가) |
| 배액 배출량 | 적음(수질 및 토양오염 차단) | 많음(수질 및 토양오염 우려) |
| 시설 투자비 | 높음(살균장치 등 추가 설비 필요) | 낮음(기본 설비만 필요) |
| 양수분 관리 | 어려움(양분 불균형 발생) | 쉬움(균일한 양액 공급) |
| 병해 위험률 | 높음(전파/확산 위험률 높음) | 낮음(전파/확산 위험률 낮음) |
국내 수경재배 면적은 계속 증가 추세로 2021년 기준 5,634ha이며 딸기, 토마토 등 시설과채류가 전체 수경재배 면적의 80%를 차지함
* 수경재배 점유율(’21, 농식품부) : 딸기 53.4%(3,009ha), 토마토 15.5%(872ha), 파프리카 8.8%(493ha), 멜론(12.2ha, 0.2%)
그러나, 전체 수경재배 면적 중 순환식 수경재배 비율은 5% 정도(추정)에 불과하므로 배액 배출로 인한 환경오염과 자원낭비를 줄이기 위해서, 더 나아가 중장기적으로 배액 재사용 법적 의무화에 대비하기 위해서 순환식 수경재배로의 전환/도입이 반드시 필요함
* 네덜란드의 경우 현재 순환식 수경재배 비율이 95%이며, 1994년에 순환식 수경재배 도입을 법제화하고 2004년부터 정부 규제를 시행 중임
순환식 수경재배의 기대효과
순환식 수경재배 연구개발 내용
탄소배출 저감효과(품목별 10% 순환식 전환시)
| 작목 | 수경재배면적 (ha) |
배출량(톤CO2/ha/년) | 배출량(톤CO2/년) | 저감량 (톤CO2/년) |
||
| 비순환식 | 순환식 | 비순환식 | 순환식 | |||
| 딸기 | 301 | 50.2 | 37.1 | 15,105 | 11,163 | 3,942 |
| 토마토 | 87 | 243.8 | 90.2 | 21,259 | 7,865 | 13,394 |
| 파프리카 | 49 | 165.8 | 63.9 | 8,174 | 3,150 | 5,024 |
| 멜론 | 1 | 137.1 | 91.1 | 167 | 111 | 56 |
| 합계 | 438 | 596.9 | 282.3 | 44,705 | 22,289 | 22,416 |
마무리
스마트농업 보급 확대와 더불어 국내 수경재배 면적은 계속 증가 추세로 2021년 기준 시설재배 면적의 9.8%인 5,634ha로 2000년 474ha 대비 약 12배 증가했음
그러나, 여전히 배액(사용 후 남은 비료액)을 재사용하지 않고 버리는 비순환식 수경재배가 95% 정도로 추산되어 환경오염과 자원 낭비에 대한 우려의 목소리가 높은 상황임
비순환식으로 작물을 재배하면서 버려지는 배액은 10∼30% 정도이며 배액 내에는 질소, 인 등의 비료 성분이 들어있어 지속적으로 버리면 하천 등의 수질을 오염시킬 수 있고 또 버리는 만큼의 화학비료와 농업용수도 낭비됨
따라서, 배액 배출로 인한 환경오염과 자원낭비를 줄이기 위해서, 더 나아가 중장기적으로 배액 재사용 법적 의무화에 대비하기 위해서 순환식 수경재배로의 전환/도입이 꼭 필요함
* 네덜란드의 경우 현재 순환식 수경재배 비율이 95%이며, 1994년에 순환식 수경재배 도입을 법제화하고 2004년부터 정부 규제를 시행 중임
순환식 수경재배의 잇점과 기대효과는?순환식 수경재배는 작물 재배 중에 배출되는 배액을 회수하여 재사용하기 때문에 비순환식에 비해 화학비료와 농업용수의 사용량을 절감함으로써 농업 현장에서 생산비를 절감할 수 있음
* 순환식 수경재배 시 자원 절감효과 : 화학비료 20~40%, 농업용수 10~30%
* 순환식 수경재배 시 농가 생산비 절감(ha당) : 비료구입비 10~15백만원 절감
순환식 수경재배는 배액에 들어있는 질소, 인 등 비료 성분을 계속 순환․재사용하기 때문에 시설 외부로의 유출(폐기)로 인한 수질오염 등의 환경오염을 최소화할 수 있음
아울러, 화학비료 등 원자재를 생산하는 과정에서 발생하는 탄소 배출량을 줄여 국가 탄소중립 정책에 부응할 것으로 기대함
* 순환식 수경재배에 따른 탄소배출량 저감효과(CO2/ha/년, 농진청 연구결과) : 딸기 13.1톤, 토마토 153.6톤, 파프리카 101.9톤, 멜론 46톤(1년 3회 재배)
순환식 수경재배 현장 보급이 저조한 이유?
우선 초기 시설투자비 상승으로 농가의 경제적 부담이 크기 때문임. 순환식 수경재배를 위해 배액살균장치, 배액희석장치, 배액저장탱크 등의 추가 설비를 갖추려면 많은 비용이 소요됨
* 순환식 수경재배 도입 시 추가 비용 : 농가 재배규모, 국내/외국산 장치 등에 따라 차이는 있으나 대략 0.5억~2억원 가량 소요(배액살균장치 3천5백만~ 1.5억, 배액회수/희석/저장 설비 등 2천만~4천만원)
두 번째로 수경재배 농가 규모가 영세하여 경제성이 낮기 때문임. 농가 규모가 클수록 순환식 수경재배 도입 시에 연간 화학비료 절감 비용이 커지고 그에 따라 시설투자비를 회수할 수 있는 기간도 단축됨. 그러나, 국내 수경재배 농가 규모는 평균 0.5ha 정도(딸기 0.5ha, 토마토 0.5ha, 파프리카 1ha)이므로 단기간에 시설투자비를 회수하기는 어려운 상황임
* 네덜란드 수경재배 농가 규모(’19) : 딸기 2.1ha, 토마토 6.7ha, 파프리카 6.5ha
마지막으로 병원균의 전파․확산 방지, 양분의 과부족․불균형 조절 등 기술적 측면에서 재배관리가 까다롭고 번거롭기 때문임. 병원균 제거는 배액살균장치의 설치와 관리를 통해 가능하지만, 양분 과잉․부족이나 불균형은 생리장해를 유발하여 수확량 감소나 품질 저하를 초래할 수 있으므로 정기적인 분석과 보정이 필요함
* 배액 살균 : 자외선살균장치, 막여과장치 등 시판 제품, 농진청 개발 제품 활용
* 양분 조절 : 이번에 개발한 품목별 양분관리(배액 희석, 양분 보정 등) 기술 활용
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