박영숙 유엔미래포럼대표 
농업의 미래는 중요하다. 식량안보가 더욱더 중요해지는 시기가 2020년부터이다. 물부족으로 석유전쟁보다 물전쟁이 일어나는 시기가 오기 때문이다.
더디어 세계에서 가장 오래된 산업인 농업에도 더디어 급진적 변환의 시기가 오고 있다.
아무것이나 먹고 배만 부르면 만족하던 시절이 있었다. 그러나 이제는 고령화사회에 더 몸에 좋은 음식을 더 열심히 찾는 시대가 되었다. 더 건강한 식품, 더 튼튼한 몸을만들어주는 식품, 더 똑똑한 사람을 만들어주는 식품을 찾는 시대가 되었다. 그래서 농업이 큰 미래산업으로 부상하는 이유다.
인간 식품 인터페이스가 바로 미래이다. 메타볼리즘이 바로 다양한 인간이 삼키는 식품에서 나오는 화학반응을 살피는 기술이다. 인간 신체를 활성화시켜주고 에너지를 제공해주는 신체의 세포에 영양을 공급해주는 중요한 것이 바로 식품이고 식량이다. 메타볼리즘 즉 대사는 신체의 모든 세포에서 일어나는 다양한 화학 반응을 설명하기 위해 사용되는 용어이다.
개개인이 자신의 메타볼리즘 대사를 점검하고 읽고 모니터하고 관심을 가지는 미래가 왔다. 소비자들은 이제 예방의학에 더 관심을 가지면서 자신의 신체에 미칠 영향을 지대한 관심을 가지고 식품을 분석한다. 작은 틈새시장의 요구는 매우 정밀하게 진화하는 농업을 요구하며, 자신이 먹은 음식에서 자신의 신진대사 반응을 모니터링하려한다.
음식의 미래는 스마트 식품이다. 식품산업은 신체의 신진 대사와 유사하다. 과학은 이미 피부의 땀의 성분 변화, 위장의 소화 과정, 심장박동 등의 조그마한 마이크로 변화를 체크하고, 뇌파의 변동으로 모든 것을 읽을 수있는 우리 몸을 실시간 반응센서로 체크한다. 수백 수천가지로 모니터링하며 개인에게 필요한 식품이나 영양을 섭취하고 선택하려하며 건강한 음식을 선택하려한다. 센서는 이러한 차세대 하이퍼 개별화된 소비자의 요구를 충족시키기위해 미묘한 고급식품 공급망과 인터페이스한다.
2030년 가정에서는 개인의 신체 모니터링 시스템을 보유하고 있다. 개별 인구의 건강에 기초한 소망 식료품 목록을 이 시스템이 만들어 준다. 음식 주문 후 자동으로 주문자의 욕망이나 식욕을 컨트롤할 수 있게 배치된다. 지역 식품공급업체와의 지속적인 의사소통을 통해 신선한 로컬푸드 공급업체와 연결하여 배달을 받는다. 소비자들은 식품생산자와 지속적인 연결, 통신하여 신선한 제품만 선택한다.
스타벅스에서 끝없이 커피를 개발하듯이 레스토랑, 패스트푸드점의 메뉴가 끝없이 변하듯이 소비자들은 자꾸 건강한 식품메뉴를 찾는다. 소비자들은 이제 칼륨 2.7g에, 47개의 참깨가 들어간 롤빵에 아몬드와 바나나 맛이 들어가고, 칼슘 3.6g에 치즈가 13.2 %가 들어간 치즈버거를 주문한다. 각자 다른 수치나 다른 요구사항을 주문한다. 그냥 햄버거 하나를 주문하는 것이 아니다.
이 특이한 주문은 말도 안되는 수준까지 갈 것이다. 하지만 자동화된 사회에서 모든 제품이나 식품은 주문하는 고객에게는 너무나 빨리, 수월하게 손쉽게 배달이 된다. 모든 소비자는 특정 버거를 주문하는 것이 보편화된다.
농부는 수많은 변화를 겪게된다. "뇌파" 강화 식품을 주문하거나, 다양한 질병 즉 당요에 나쁜 것을 모두 빼로 주문하는 사람들이 많아진다. 복잡해 보이지만 사실은 모든 주문이 컴퓨터 프로세스를 통해서 관리되기 때문에 아무리 까다롭고 어렵게 주문을 하여도 순식간에 자동으로 처리가되는 시대가 온다. 컨트롤 승인된 안전 지침에 따라 이러한 유전자조작을 통해 공기 빛, 물, 산소 농도 등의 환경 조건에서 폭 넓은 스펙트럼을 통해 원하는 식품을 생산하는 사람들이 바로 농민들이다. 자동화 된 데이터가 공급 체인의 각 단계에서 매우 안전한 식품 공급을 보장하기위한 규제 시스템이 나오고 이는 지속적으로 모니터링된다.
2030년 농장이나 목장에서는 다양한 정밀 작업을 해주는 기술을 채택한다. 미래의 울트라 하이테크농장은 아주 이국적인 반은 식물이고 반은 동물인 생명체도 재배할 수 있을 뿐 아니라 식물, 공기, 수확 후 맛과 영양을 주입하는 시스템도 개발 할 수 있다.
한국에서도 하이테크 농업, 특히 수경재배는 식품안전에 대한 관심이 크게 늘어 났으며, 소비자들의 신뢰가 토경에 비해 높은 편이다. 수경재배 인기는 세계적인 웰빙열풍에 힘입어 신선농산물을 원하는 소비자가 증가했고, 토양재배에 비해 2～3배 이상 생산성이 높고 수확기를 단축해주어 안정된 농산물 가격을 유지할 수 있는 수단이다. 특히 아시아, 아프리카 등 인구증가율이 폭발적인 지역에서는 식량확보를 위한 중요한 기술이다.식물공장은 옥상, 사막, 바다 등 입지가 불리한 조건에서도 농산물 생산이 가능하다는 장점이 있다. 특히 기후변화, 외부환경에 크게 영향을 받지 않는다.
미래농업의 일부인 수경재배는 스마트온실, 식물공장 등의 분야는 작물재배의 기본이 수경재배 기술이다. 1999년 미(美) 콜롬비아대학의 딕슨 데스포미어 교수가 주장한 버티컬팜(Vertical farm)개념은 수경재배인데, 태양광와 인공광(LED 등)를 광원으로 하고 재배방식은 생육조절이 가능한 수경재배 방식이며, 병해충 방제와 생육조절을 위한 광원의 색깔, 일장의 조절 등은 컴퓨터로 공장처럼 관리하고 생산 출하하는 시스템이다.
2014년 세계IT의 큰 흐름으로 지목된 사물인터넷(IoT) 기술로 농업에 진출, 스마트 농장을 만든다. 1대의 컴퓨터로만 제어되는 경우 불의의 사고시 농작물 전체가 폐사할 확률이 높았지만 사물인터넷기술은 시설 내의 조절장치 들이 스스로 판단하여 상황에 알맞은 동작을 하는 기술로 온․습도, 광량 뿐 아니라 생육시기별로도 적합한 판단과 동작으로 실시간으로 스마트폰으로 주인에게 보고한다.
작물재배와 어류 양식을 동시에 하는 아쿠아포닉스(Aquaponics)는 미국 덴버의 실비아 번스타인의 “아쿠아포닉스”라는 저서로 널리 퍼져나갔다. 어류가 배출하는 폐기물을 비료로 이용하는 자원순환기술이다. 실험된 어종은 틸라피아, 농어 등 서양식 어종이나 한국 어종 개발이 중요하다. 환경부담의 감소를 위한 기술개발과 현장 적용이 가능하다. 생산성 위주의 수경재배방식에서 최근 기술의 발달로 순환식 양액재배가 재조명을 받고 있다.
비순환식에서는 20～50%가 폐액처리되어 1ha당 물 사용량 6,000톤, 질소 10톤, 인 1톤, 탄소배출량 3,285톤이 발생하는 것으로 조사(‘14 농촌진흥청)되었고, 네덜란드에서는 2004년 이후 순환방식 사용을 법제화하여 정부주도로 산학연 공동 연구 하이드리온-라인 프로젝트가 추진된다. 2005년부터 농촌진흥청, 서울시립대 등에서 비순환방식에 비해 생산성 차이가 없고 물과 비료 사용량을 30～40%까지 절감가능한 기술이 개발되었다. 생산농가의 소득확보를 위한 기존 엽채․과채를 탈피한 새로운 작목으로 확산하고 고부가가치를 실현할 것들은 인삼, 삽주, 배초향, 뱀무, 개미취 등을 수경재배하는 기술이 개발되어 의약․화장품소재 생산 가능성을 높여준다.카이스트 졸업생이 만든 농업벤처 만나(MANNA)에서도 유기농채소, 약용식물 등의 수경재배기술과 아쿠아포닉스을 개발 중이다.
앞으로 가정용 수경재배기기 및 기술을 상품화하고 농가 현장을 직접보면서 농산물에 대한 신뢰를 가지도록 유도하는 방법이 필요하다. 최근 딸기농가를 중심으로 소비자들이 직접 체험도 하고 생산현장을 돌아보면서 안심을 할 수 있는 프로그램이 어느 정도 효과를 보이고 있다. 신규참여농가, 귀농단지나 귀농자를 대상으로 생산시설에서부터 기술까지 전반을 컨설팅하는 서비스 개발도 시급하다. 양액재배기술의 특성상 BT, ICT, NT 등 타 분야와 교류가 필수적이므로 네덜란드, 미국, 독일, 벨기에 등에서는 국가농업의 전략적 사업으로 삼아 다양한 연구자가 참여하는 국가단위의 프로젝트가 운영을 본받아야 한다.
식물공장은 인공지능 활용
이외에도 식량 생산의 새로운 기회와 새로운 제품이 나타난다. 농산물을 조작 할 수있는 인간의 능력은 다른 방법으로 식물의 DNA를 조작 할 수있게된다. 예를들어, 나무공장도 만들어지고 있다. 나무를 성장시키면서 가구로 만드는 농지로 바꿀 수도 있다. 나무 가지를 원하는 모양으로 즉 의자모양으로 테이블, 커피 테이블, 흔들의자의 형태로 성장하도록 구부려서 키우는 기술이 나왔다. 나무가 다 자라면 잘라서 그대로 의자를 만드는 농업은 부가가치를 수배로 올리고 있다. 사과 또는 체리를 수확하면서 동시에 의자로 테이블로 절단하여 원하는 가구를 만들 수도 있다.
성장하는 바위도 하나의 아이디어이다. 고체도 성장을 하도록 만드는데, 자연에서 원하는 형태로 재배되는 바위와 바위 같은 재료를 만들 수도 있다. 바다 속에서 산호가 성장하는 방법과 유사하게 성장하는 바위 농업의 광대한 산업이 미래의 산업이 될 수도 있다.
수직농업, 식물공장
정밀도는 고도의 제어 환경를 갖춰야하며 이는 초정밀 농장으로 변해간다. 소비자의 수요를 모니터링하여 생산을 하게된다. 농업은 미래의 소비자, 미래의 시장에 공급하는 식품을 제공하는데, 부정확하고 및 극단적인 외부환경 즉 기후변화의 영향으로 식물공장이 뜬다.
기존의 온실이 구축 비용이 비효율적이며 땅이 좁아지기 때문에, 미래의 농업은 수직 이동한다. 즉 식물공장이 대거 부상한다. 농토는 너무 더워지는 날씨나 공기오염, 질병, 금속 오염, 등으로 이런 외부 조건을 조절할 수 있는 정밀농업으로 변한다.
딕슨 Despommier 컬럼비아대학교수가 수직농업 즉 식물공장을 제안하였는데, 몇 가지 실험으로 수직농업 프로젝트의 구현에 다양한 개념 및 실험이 각국에서 진행되었다. 현재는 아직 대부분의 식물공장 디자인은 기존의 농업보다 실질적으로 경쟁하기에는 너무 비싸다.
수직농장의 개념은 온실을 수직으로 높이는 것으로 토양을 이용하지 않는 수경재배가 대부분이다. 허니컴 벽이 원통형으로 세워져서 사일로의 벽이 큰 표면적을 가지면서 땅에서 차지하는 넓은 공간이 아닌 수직으로 농산물을 재배하는 표면적을 늘리는 농업이다. 이때 제초, 급수, 수확 및 수확 후 정리 등에는 이동하는 로봇팔에의해 관리된다.
중앙 수직 샤프트는 최적의 햇빛을 식물성장을위해 지원하는데, 자연조명뿐만 아니라 LED도 사용된다. 로봇 팔이 기본 레일을 따라 움직이면서 손쉽게 관리하고 수확할 수 있다. 태양광 직접으로 더 많은 햇빛을 유통시키는 기술도 나오고 있다.
물이 공기로부터 수분을 추출하여 지속적인 증발시스템을 이용하며, 외부 풍력발전기에서 나오는 바람이나 전력생산도 가능하다. 황량한 농토, 고온지역, 사막에도 건설 될 수 있으며, 특히 달이나 다른 행성에도 건설이 가능하다. 표면적을 넓히는 농업으로 수직농업 즉 식물공장이 미래에는 대세로 변한다. 인구증가로 식량안보, 식량 자원전쟁이 일어날 수 있다는 사실, 그리고 식량을 수십배로 증가시키는 기능을 가지는 것이 바로 식물공장이다.
미래의 농업전문가들은 이런 다양한 새로운 기회에 도전하면서 신기술, 즉 해수농업, 드론과 로봇지원 농업, 완벽한 영양을 제공하는 식품 등을 지향하는 기술들이 속속 개발되고 있다. 먹는 것이 가장 중요해지는 시대가 바로 고령화시대이다. 고령화시대에는 많이 먹는 것이 아니라 중요하고 필요한 영양분을 식품에서 섭취하려한다고 토마스 프레이 다빈치연구소장(한국대표 박영숙)은 주장한다.
