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[창간특집기획] 농업기술의 끝없는 진화

기사승인 2019.05.24  00:01:50

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- 온실가스 줄이고, 화석연료 대체에너지 개발 나서

[농수축산신문=홍정민, 이한태, 서정학 기자] 

[프롤로그]

▲ 신젠타 관계자들이 토양 관리 솔루션 콘티보(Contivo)를 적용해 물을 적게 사용하며 메탄 배출을 억제하고 있는 헝가리 옥수수 농장을 살펴보고 있다.

농업기술의 발전이 농업의 생산성에만 관련있다는은 옛말이 되고 있다.

최근 농업기술은 끊임없는 진화를 거듭하며 농업은 물론 우리 삶에 꼭 필요한 기술로 자리매김해 가고 있다.

산업화 이후 인류의 숙제가 되고 있는 온실가스 문제 해결을 위해 농업계에서도 다양한 노력을 경주하고 있다. 온실가스 배출을 줄이기 위한 기술개발, 탄소발생량보다 많은 탄소를 토양에 흡수시키는 기술, 화석연료를 대체하는 에너지화기술 등이 대표적인 사례로 꼽히고 있다.

또한 최근 생명공학에 대한 관심이 모아지면서 생명산업인 농업은 다양한 가능성을 제시하고 있다. 실제로 농작물이나 해조류 등 동식물에서 추출한 신물질이 건강기능식품, 나아가 신소재 의약품으로 활용되는가 하면 바이오기술을 농업분야에 적용시킨 제품들의 출시는 농업의 또 다른 진화를 예고하고 있다.

농업기술의 발달은 도시의 모습도 바꾼다. 아파트 베란다나 옥상, 건물 복도 등 도심 곳곳 작은 공간에서 손쉽게 식물을 재배할 수 있는 기술들이 선보이면서 회색도시를 녹색도시로 바꿔나가고 있다.

빠르게 변화하며 진화를 거듭하고 있는 농업기술들을 살펴봤다. [편집자 주]

 

① 기후변화에 대응하라

- 주산지 이동·병해충 발생 등 환경변화

- 비료사용 등 온실가스 연간 12% 배출

- 환경부, 2030온실가스 감축 로드맵 세워

- 농진청, 내년부터 8년간 2009억원 투자

- 신젠타, 기후 스마트농업참여…2023년까지 200만ha 토양건강 주력, 작물관리 기술개선 등 연구 이어져

- 화석연료 대체할 바이오가스플랜트 개발

 

기후변화의 영향으로 주산지가 이동하고, 과거에 없던 병해충이 발생하는 등 농업환경이 변화하고 있다. 농업은 농사를 짓는 과정에서 식물이 탄소를 흡수하고 산소를 배출함으로써 지구의 온난화를 방지하고, 녹색지구를 유지하는 데 기여하는 것으로 알려져 있다.

하지만 실상 농업 역시 연간 발생하는 온실가스의 12%를 배출하며 기후에 영향을 주는 존재 가운데 하나다. 농업에서 발생하는 온실가스는 주로 농기계 연로 사용을 통한 이산화탄소 배출, 비료를 통한 이산화질소 배출, 가축 및 벼 재배를 통한 메탄 배출 등이다.

이에 농업계에서는 온실가스 배출을 줄이기 위한 기술개발 노력이 이뤄지고 있다.

# 온실가스 대응위해 2020년까지부터 8년간 2009억 투자

기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 최근 ‘지구온난화 1.5도’ 특별보고서를 통해 지구온도 상승폭을 1.5도 아래로 억제하기 위해서는 전 세계 이산화탄소 배출량을 2030년까지 지금의 절반 수준으로 줄여야 한다고 밝혔다. 현재 파리 기후변화협약(UNFCCC)에서처럼 지구온도 상승 목표치를 2도로 유지할 경우 해수면이 약 10cm 가량 높아져 1000만명이 주거지를 잃을 것이란 경고다.

이처럼 온실가스에 따른 기후변화의 위협은 강한 메시지와 함께 경각심을 고조시키고 있다.

이러한 가운데 환경부는 2017년 ‘2030년 온실가스 감축 로드맵’을 세우고 2030년 탄소 배출 목표치를 5억3600만톤으로 설정했다. 농촌진흥청에서는 농업분야 기후변화 대응 R&D(연구개발)에 2020년부터 2027년까지 총 8년간 2009억원을 투자할 계획이다. 대부분 기후변화를 예측하고 대응(적응)해 피해를 줄이기 위한 노력이지만 농축산부문 온실가스 계측·관리 및 감축기술과 농업시설의 에너지 효율화 기술 개발·보급, 저탄소 농업 실현 등 장기적 관점에서 기후변화의 크기를 줄이는 농업(완화) 방안도 포함됐다.

# 토양에 탄소를 저장하는 신젠타

업계의 노력도 추진 중이다. 신젠타는 기후스마트농업(Climate Smart Agriculture)에 참여함으로써 올바른 지식과 방법 및 기술을 활용한다면 농업인들의 탄소배출을 줄일 수 있다는 기후변화 대응 정책을 수립했다. 이를 위해 좀 더 나은 관리방식과 개선된 기술 투입을 통해 식량 생산 시스템의 효율성과 생산성을 개선한다는 목표다.

신젠타 관계자는 “농업부문에서 신젠타는 농업을 통해 발생하는 것보다 많은 양의 탄소를 격리해 토양에 저장함으로써 토양 건강 및 지력향상에 도움을 주고, 농업으로 인해 발생하는 온실가스 배출을 줄일 수 있다”며 “기후스마트농업의 사용 확대, 지속가능한 토양관리 방식, 물사용의 최적화 및 작물 관리 기술 개선 등 농업분야 연구개발을 통해 지구를 보호하는데 앞장 설 것이다”고 말했다.

실제로 신젠타는 기후스마트농업 100프로젝트의 회원으로서 2030년까지 생산성, 회복력, 온실가스 배출 완화를 과학 기반화 및 측정 가능토록 하겠다고 약속하고 있다. 또한 ‘탄소 및 쓰레기 제로’를 목표로 중국에서 활발히 진행 중인 ‘레이스 투 제로(Race to Zero)’ 회원으로 2023년까지 최소 200만ha의 토양 건강과 지력 향상을 위해 노력하고 있다. 특히 경작지 보존, 지피작물 식재, 짚 피복 등을 통해 토양의 탄소 배출을 줄이고 더 많은 탄소가 분해될 수 있도록 하고 있다.

# 화석연료 사용 줄이는 에너지화 기술

화석연료 사용을 줄이기 위한 바이오가스플랜트 등도 개발, 추진 중이다. 덴마크에서는 가축분뇨, 농업부산물, 도축폐기물, 식품공장폐기물 등을 활용해 바이오가스를 생산함으로써 화석연료 사용량을 줄이고, 녹색성장을 이루기 위한 노력이 추진 중이다.

지난 1월 덴마크 현지를 방문해 에너지화기술을 살펴보고 온 김현권 의원(더불어민주, 비례)을 비롯해 이호중 농어업정책포럼 사무국장, 김준영 동물방역복지분과위원장 등은 덴마크는 대규모의 상업화된 바이오가스플랜트가 급격하게 늘고 있고 가스를 고질화함으로써 도시가스그리드에 연결해 직접 사용할 수 있는 방법으로 활용하고 있다고 설명했다.

다만 우리와 마찬가지로 원료 중 가축분뇨의 비율이 80%이지만 바이오가스 생산 비율은 30%밖에 되지 않아 고농도의 유기물질을 넣어줘야 운영이 가능하다는 점은 개선이 요구됐다. 특히 덴마크에서는 바이오가스정책이 농업, 에너지, 환경이 합쳐져 있어 바이오에너지사업을 독려하고 있다는 점을 강조했다.

최준표 JPS대표는 “우리의 바이오가스정책이 전기 생산을 목적으로 하고 있는 독일을 모델로 하고 있지만 냄새를 줄이기 위해 혐기성소화액을 다시 호기성 발효를 시키는 이중 공정으로 또 다른 규제를 낳고 있다”며 “REC(신재생에너지 공급인증서)가중치가 우리와 비슷한 덴마크를 참고해 개선이 필요하다”고 강조했다.

 

바이오소재 생산하는 유망산업으로 성장중

② 농업, 바이오시대를 열다

- 농식품부, 바이오기술에 매해 3000억원 투자

- 농진청 BG21사업 등 연구개발

- 누에고치추출해 인공혈관…생체소재 개발

- 농업한계 극복, 부가가치 올려

▲ 코스믹그린이 선보인 커피박으로 만든 식물영양제

농업은 바이오(Bio, 생물) 산업의 보고다. 바이오산업의 주요 원료가 되는 농·축산물이 농업을 통해 생산되기 때문이다. 이에 농업에서도 바이오기술 발전을 위한 노력이 이어지고 있다. 농림축산식품부는 농식품분야 바이오기술 개발을 위해 매해 3000억원 정도를 투자하고 있다. 민간에선 화학물질을 사용하지 않은 농자재나 농업부산물을 활용한 생체 의료 소재 등이 개발 중이다. 이는 더욱 친환경적이고 부가가치를 높이는 방향으로 발전하며 농업의 바이오시대를 열고 있다.

# 올해 농식품부 생명공학분야 투자 3056억원

정부는 농업분야 바이오기술 발전을 위해 지속적인 투자를 이어가고 있다.

‘2019년도 생명공학육성시행계획’에 따르면 올해 생명공학분야 정부 투자액은 2조9300억원 가량이다. 이중 농식품부 예산은 3056억원이다. 농식품부는 생명자원을 활용한 기술개발과 실용화를 위해 2014년부터 매해 3000억원 가량을 투자하고 있다.

농업 분야의 바이오 연구개발사업으로는 ‘고부가가치식품기술개발사업’, ‘생명산업기술개발사업’, ‘차세대바이오그린21사업’ 등이 있다.

그 중 농촌진흥청이 주관하는 차세대바이오그린21(BG21)사업은 육종, 농생명신소재 분야 등의 원천기술 확보와 실용화를 목표로 한 연구개발 사업이다. 2011년부터 내년까지 추진되는 BG21사업은 바이오기술과 육종기술을 활용해 가뭄에 견디는 벼, 쌀겨 등 씨앗에서 유래한 천연물을 활용해 암 진단 조영제 등을 개발하는 성과를 보였다.

# 화학물질 사용하지 않는 친환경 농자재 ‘주목’

화학물질을 주로 사용하는 농산업계에서도 바이오기술에 주목하고 있다. 바이오기술을 활용해 기존 농자재의 한계를 보완할 수 있는 친환경 농자재를 개발할 수 있어서다.

일례로 바이오기술로 친환경적인 방제를 가능케 한 ‘생물농약’이 있다.

생물농약은 천적 미생물과 곤충 등의 생명자원을 이용해 만든 농약이다. 화학물질을 사용하지 않는 만큼 친환경적이다. 또한 현재 작물보호제(농약)업계는 기존 농약에 대한 작물의 내성과 저항성이 심화되고 있지만 신물질이 개발되지 않아 문제를 겪고 있는데, 생물농약은 이 문제로부터 자유로울 수 있어 관심이 집중되고 있다.

식물성 원료를 활용한 바이오비료도 개발되고 있다. 친환경 비료제조기업 ‘코스믹그린’은 커피박 등의 식물성 원료로 식물영양제, 미생물 발효 비료 등을 개발해 공급하고 있다. 코스믹그린은 이 과정에서 미생물 군집의 활성도를 조절해 비료의 효능을 개량하는 연구도 추진하고 있다.

# 오리발로 ‘인공고막’, 누에고치로 ‘인공혈관’ 만들어

바이오기술은 농축산물과 부산물을 식의약 소재로 만들어 부가가치를 높이는데 적극 활용되고 있다.

세원셀록텍(주)은 지난해 말 축산 부산물인 오리발에서 추출한 콜라겐으로 인공고막, 바이오 뼈, 연부조직 대체재, 지혈제 등을 개발했다. 이는 기존 제품 대비 효과도 우수해 돼지에서 추출한 콜라겐으로 대부분 만들어지던 생체 소재를 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

차세대 BG21사업단인 ‘농생명바이오식의약소재개발사업단’도 누에고치에서 추출한 특이 단백질을 3D바이오프린팅 소재로 활용해 인공혈관 및 뇌경막, 골 고정판 등의 생체 소재를 개발했다. 이는 유상 기술이전에 성공해 약 5억원의 경제적 실적을 달성하기도 했다.

홍성진 농진청 연구정책국장은 “최근 농업은 전통적인 먹거리 생산을 넘어 고부가가치의 바이오 소재를 생산하는 유망산업으로 성장해 가고 있다”며 “차세대 BG21사업 등을 통해 바이오기술로 농업의 한계를 극복하고 부가가치를 늘리기 위한 기술 개발이 앞으로도 계속될 것”이라고 밝혔다.

- 스스로 물만드는 화분으로 '그린 오피스' 조성

③ 농업으로 살아나는 녹색도시

- 식물공기청정시스템 '바이오월'

- 오염물질 흡착·정화기능까지

- 흙없이 키우는 채소·수경재배키트 등

- 좁은 도심공간활용 스마트팜 모델

▲ 바이오 월이 설치된 사무실 전경

농업기술은 농업·농촌에만 머물지 않고 회색도시를 녹색도시로 바꾸는 데 일조하고 있다. 도심 속 작은 공간인 옥상이나 베란다, 사무실 한켠에서도 식물을 키우고 농사를 지을 수 있도록 농업기술이 발전하고 있어서다. 미세먼지를 줄이는 식물 공기청정기, 어디든 원하는 만큼 설치할 수 있는 스마트화분 등이 개발되면서 누구나 쉽게 농사를 지을 수 있는 환경이 조성되고 있다.

# 미세먼지 없는 사무실·물 만드는 화분

미세먼지 농도가 높은 날이 점차 잦아지는 도시에선 사무실 내 공기청정 필요성이 더욱 강조된다. 이에 농촌진흥청에서는 식물을 이용한 공기정화 기술을 사무실에 도입해 ‘그린오피스’를 적극 조성하고 있다.

이와 관련 농진청은 공기 중 오염물질을 식물잎이나 뿌리, 배양토에 흡착해 정화하는 ‘바이오필터레이션(Biofilteration)’ 기술을 적용해 ‘바이오월(Biowall)’을 개발했다. 바이오월은 벽면에 설치할 수 있도록 수직 형태로 설계된 식물 공기청정 시스템이다. 농진청 실험결과에 따르면 화분에 심은 식물의 시간당 평균 미세먼지 저감량은 ㎡당 33㎍/㎥인데 반해 바이오월은 232㎍/㎥으로 약 7배 높다. 또한 공기청정으로 인해 환기량이 줄어드는 만큼 냉난방 비용도 절감하는 효과를 보이는 것으로 나타났다.

농진청은 스스로 물을 만드는 화분도 개발해 보급하고 있다. 이는 기체 상태의 습기가 이슬점보다 낮은 온도의 물체를 만나면 물로 변하는 원리를 이용한 화분으로 공기 중의 습기를 모아 물을 만든다. 이에 물 관리가 필요 없어 바쁜 일상에 쫓기는 도시민이 관리하기 용이하며 사계절 내내 사용할 수 있다는 장점이 있다.

▲ 조립형 수경재배 키트 ‘플랜티스퀘어’. 다른 키트와 연결이 가능하도록 설계됐다

# 누구나 농사지을 수 있도록 하는 ‘스마트 농업 기술’

사무실은 물론 도심 속 어디에서나 누구든 쉽게 농산물을 재배할 수 있도록 하는 스마트 농업 기술 도입도 한창이다.

‘엔씽(Nthing)’은 베란다나 책상 위 등 어디에든 놓고 쉽게 키울 수 있는 스마트화분 ‘플랜티 스퀘어’와 공간효율을 극대화 한 컨테이너형 스마트팜 ‘플랜티 큐브’ 등을 개발했다.

플랜티 스퀘어는 조립형 수경재배 키트이다. 키트에는 씨앗과 영양분을 담은 ‘픽셀’이 탑재되는 데 여기엔 발아 최적화, 친환경 자연분해 기술 등이 접목돼 있어 종자 발아율과 생장률을 높인다. 이에 일반 화분에서보다 작물이 더욱 빠르게 자라게 된다. 또한 플랜티 스퀘어는 섭취 주기, 가족 구성원 수, 여유 공간 등에 따라 키트를 원하는 만큼 연결할 수 있어 사용자가 원하는 만큼의 신선채소를 실내에서 키우고 먹을 수 있도록 설계됐다. 플랜티 큐브도 다른 동과 연결이 가능하게끔 설계돼 좁은 도심에서의 공간 활용도를 극대화 한 스마트팜 모델이다.

‘에어로팜(AeroFarms)’은 실내에서 수경재배 시스템을 통해 농산물을 재배할 수 있도록 수직농장을 개발해 공급하는 기업이다. 흙을 필요로 하지 않고 실내에서 농산물 재배 키트를 수직으로 쌓아 올려 재배하는 수직농장 기술은 재배 공간을 확보하기 어려운 도심에서 각광받고 있다. 실제로 에어로팜은 뉴욕 도심에서 수직농장을 운영하고 있다.

 

 

홍정민, 이한태, 서정학 기자 smart73@aflnews.co.kr

<저작권자 © 농수축산신문 무단전재 및 재배포금지>
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