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더 슬기롭고 편리한 스마트홈팜을 위하여 저희가 무엇을 도와드릴 수 있을까요?

2024 한국원예학회 전시부스에서 설문조사를 수행하였습니다.
하드웨어는 식물용 조명, 소프트웨어는 데이터 및 이미지 분석 기능이 우선적으로 요구되었습니다.
설문조사에 참여해주신 모든 분들께 감사드리며, 더 똑똑하고 슬기로운 식물생활을 위해 우리는 머리쓰고 땀흘리며 노력하겠습니다 🙂

충남에 위치한 인공광형 스마트팜에 관찰용 카메라를 이동시키기위한 이송모듈을 개발하고 설치하였습니다.

시리얼 유선통신뿐만 아니라 블루투스를 통한 근거리 무선제어도 가능하며, Wi-Fi 연결 시 어디서나 #Heitu IoT대시보드를 통해 모니터링이 가능합니다.

이처럼 스마트팜에 적용가능한 스마트한 솔루션을 맞춤 설계, 제작 가능합니다.

2024년 5월30 – 31일, 강원도 평창 알펜시아 리조트에서 열린 2024 한국원예학회 춘계학술대회 행사장에서 전시부스를 운영하였습니다.

저희는 제품과 서비스를 처음부터 끝까지 직접 디자인합니다.

전시부스 운영 중에, ‘이 제품은 어디서 수입한거예요? 어디서 만든거예요?’ 라고 물었습니다. 저희가 소개하는 제품과 서비스는 모두 저희가 직접 고민한 결과물입니다. 제품의 크기, 형태, 가격, IoT 연결성, 앱을 직접 설계/개발합니다. 제품에 포함되는 반도체 부품 하나까지도 어떤 부품을 넣을 지, 케이블은 어떤 것으로 할 지, 서버 프로그램의 소스코드 한 줄 까지도 저와 동료들의 손을 거치지 않은 것이 없습니다.

그만큼 우리는 소비자와 반려식물에게 가장 필요한 제품과 서비스는 무엇일까, 고민과 토론을 거쳐서 애정을 갖고 제품을 기획하고, 디자인하고 제조하며, IoT 서비스와 연결합니다.

미숙할지라도, 우리는 끊임없이 앞으로 나아가고 있습니다.

식물관리를 슬기롭게, 생활을 편리하게. #Heitu 의 국내 첫 전시 운영이었습니다. 아직 미숙하고 가야할 길이 멀지만, 먼저 알아봐주신 분들, 응원해주신 분들, 그리고 관심가져 주신 모든 분들께 감사드립니다

안녕하세요 여러분! 😄

따사로운 봄 햇살아래 새로운 잎이 나며 보기좋은 연녹색이 가득한 4월입니다☀️. 이처럼 식물은 광합성을 하여 에너지를 얻는다는 것은 너무나도 잘 알려져 있죠🍀. 그런데 줄기와 꽃의 색은 다양한 반면, 왜 대부분의 잎은 초록색인걸까요? 또, 빛의 다양한 색 중에서도 식물의 생장에 영향을 줄 수 있는 색이 있다는 사실을 알고 계셨나요? 이번 포스팅에서는 흥미로운 식물의 광합성 이야기와 함께 Heitu 식물재배기 광의 특징을 알아보겠습니다.

• 식물의 광합성

이미지 출처: 위키피디아

광합성(光合成; photosynthesis)은 식물이 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하기위해 사용하는 과정입니다. 그림과 같이 식물이 햇볕을 통해 빛 에너지를 얻어 이를 화학 에너지로 전환하였고, 여기서 물과 이산화탄소로부터 합성된 탄수화물에 화학 에너지가 저장됩니다. 또한 산소는 부산물로서 방출되는 것을 볼 수 있어요. 이러한 광합성은 식물의 다양한 기관 중에서도 보통 잎파리에서 가장 활발하게 이루어집니다. 그 이유는 잎 중에 존재하는 엽록소(chlorophyll)라는 초록색의 색소 때문이고, 이 때문에 대부분의 잎은 초록색으로 보여요🌳. 엽록소는 엽록체라는 세포 소기관에 존재하고, 엽록체는 식물에서 주로 잎에 존재해요. 그리고 바로 여기에서 광합성이 일어나게 됩니다.

• 빛의 색과 광합성의 관계

우리의 눈으로 보았을 때 인지하는 물체의 색은 물체가 반사하는 색입니다. 예를 들어, 사과를 보았을 때 빨간색으로 인지한다면, 이는 곧 사과가 빨간색 파장의 빛을 흡수하지 않고 반사한다는 뜻이에요. 이때, 빨간색의 사과는 붉은 빛을 제외한 다른 파장의 색을 흡수하고 있겠죠? 🍎. 앞서 말했던 잎사귀의 엽록소 또한 마찬가지입니다. 식물은 엽록소를 주로 이용하여 빛을 흡수하지만, 엽록소는 초록색 파장의 빛을 흡수하지 못하고 반사하기 때문에 우리가 초록색으로 인지합니다.

이미지 출처: Colour, chlorophyll and chromatography, Josep Tarragó-Celada, Science in School, Issue 47 : Summer 2019

식물 잎중의 엽록소는 주로 a와 b 두가지 형태로 존재합니다. 그림에서 보듯, 두가지 엽록소 모두 청색광과 적색광을 가장 잘 흡수하고, 녹색광이나 그 부근 스펙트럼의 빛을 잘 흡수하지 못하는 것을 알 수 있어요.

이미지 출처: 알리 익스프레스, https://ko.aliexpress.com/item/1005006234287935.

모든 파장의 빛이 광합성에 이용될 수 있는 것이 아니기 때문에, 위 제품과 같이 시중에서는 빨간색과 파란색이 혼합된 형태의 자줏빛 식물 재배용 조명이 많이 관찰됩니다. 즉, 엽록체의 광합성에는 초록 파장의 빛의 이용이 적습니다. 그렇다면 녹색빛과 식물의 생장에는 어떠한 관련도 없는 걸까요? 🙄

• 식물의 진화 과정과 녹색 LED의 효과

광합성은 약 34억년 전부터도 시작되었음을 최근 연구들은 시사하고 있어요. 이에 아주 오래전부터 식물은 다양한 파장의 빛을 쬐며 진화해왔음을 알 수 있죠. 태양빛은 엽록소가 흡수 가능한 적색, 청색 이외에도 다양한 파장의 빛으로 구성되어 있으니까요~ 🌞🌈 이러한 환경에서 오랜 시간동안 진화해온 광합성이 가능한 생물의 입장에서 녹색 파장의 빛은 아주 의미없거나 쓸모없는 것은 아니랍니다!

논문을 조금 참고하자면, Ichiro Terashima는 2009년 다양한 파장의 빛과 식물의 생장에 대한 mini review를 작성하였습니다. 이러한 review 논문을 읽어보면, 다양한 과학자들의 여러 실험 결과를 알 수 있어요👨‍⚕️🧪. 식물의 생장에 녹색빛이 어떠한 관련도 없는 것은 아니며, 다양한 역할을 하는 것을 알 수 있어요. 물론 실험에 사용한 식물의 종, 잎의 용적, 빛의 파장이나 그 세기에 따라 결과는 조금씩 차이가 나지만, 대체적으로 녹색빛은 엽록체에서 광합성이 효율적으로 개시되도록 돕는 역할을 해요🌿.

2012년에는 M. Johkan가 다양한 파장과 세기의 녹색빛 중 적상추(Lactuca sativa)의 생장에 가장 효과적인 빛을 탐색하는 연구를 진행하였어요. 적상추의 경우, 강한 강도의 녹색 LED빛이 성장을 유도했어요. 또한 510, 520, 530 nm 파장의 녹색빛으로 실험하였을 때, 가장 짧은 파장의 녹색빛이 상추의 성장에 가장 효과적이었다고 밝혔어요. 아래 사진은 가장 강한 강도, 짦은 파장의 녹색빛으로 생육한 적상추의 실험 결과에요~! 이는 다른 군보다 뿌리와 새잎의 발아 정도가 효과적이었어요.

이미지 출처: 참고문헌 2

• Heitu 식물재배기의 광의 특징

Heitu 식물재배기 컨셉2(코드명 무단장설백) 기기에서는 식물재배기 및 생장챔버에서 찾기 어려운 주파장 515-520nm의 녹색 빛을 제공합니다. 머지않은 시점에 출시할 Heitu 식물재배기 정식판에서도 녹색빛과 더불어 식물재배에 충분한 광량을 제공할 예정입니다.

참고문헌

1. Green Light Drives Leaf Photosynthesis More Efficiently than Red Light in Strong White Light: Revisiting the Enigmatic Question of Why Leaves are Green, Ichiro Terashima et al., Plant and Cell Physiology, 50, 2009
2. Effect of green light wavelength and intensity on photomorphogenesis and photosynthesis in Lactuca sativa, M. Johkan et al., Environmental and Experimental Botany, 75, 2012

수경재배는 토양 없이 식물을 재배하는 방식을 말해요. 저는 국민초등학교 시절에 학교에서 물이 담긴 유리컵 위에 양파를 올려놓고 키웠던 기억이 있는데요, ‘수경재배’라는 단어의 뜻은 그 당시에 정확히 몰랐으나, 이미 주변에서 어렵지 않게 수경재배 사례를 보고 있었습니다.

재배하려는 식물의 종류와 특성, 그리고 재배하려는 장소의 환경 조건에 따라 여러 형태의 수경재배를 적용할 수 있어요. 이번 글에서는 수경재배의 종류에 대해서 다루어 보겠습니다.

수경재배의 종류

배지 유무에 따른 분류

토양이 없이 식물을 재배하는 수경재배 기술에서, 식물의 뿌리가 안착되어 물과 수분을 흡수하도록 도와주는 구조물을 배지(medium)라고 말해요. 하지만, 반드시 뿌리가 배지에 안착이 되어야하는 것은 아니예요. 뿌리가 물과 영양소를 잘 흡수할 수 있고, 또 호흡, 숨쉬기를 잘 할 수 있으면 단단한 구조물이 없어도 식물이 살아갈 수 있지요. 배지의 유무에 따라 수경재배의 방식을 다음과 같이 분류해 볼 수 있어요.

• 배지 없음
  • 박막식 수경재배(NFT; Nutrient Film Technique)
  • 담액식 수경재배(DFT;Deep Flow Technique)
  • 분무경(Aeroponics)
• 배지 있음
  • 유기물 배지(코코넛 섬유, 코코피트, 톱밥 배지 등)
  • 무기물 배지(암면, 모래, 펄라이트, 버미큘라이트;질석 등)
  • 합성 배지(폴리우레탄, 폴리스티렌)

물 공급 방식에 따른 분류

수경재배는 물과 영양분의 혼합액을 식물의 뿌리에 공급함으로써 이루어집니다. 물을 뿌리까지 전달하는 방법이 여러가지가 있어요.

• 연속식(Continuous)
  • 박막식 수경재배(NFT; Nutrient Film Technique)
  • 담액식 수경재배(DFT;Deep Flow Technique)
  • 심지형 수경재배(Wick system)
• 주기식(Periodical)
  • 점적 관수(Drip irrigation)
  • 밀물과 썰물(Ebb and Flow)
  • 분무경(Aeroponics)

위의 분류로 살펴본 수경재배 방식 중, 대표적인 몇가지 방식을 좀 더 자세히 살펴볼게요

박막식 수경재배 (NFT; Nutrient Film Technique)

박막식 수경재배 체계는 전통적이면서도 흔히 찾아볼 수 있는 수경재배 방법이예요. 영양분이 녹아있는 물이 재배단을 따라 흘러내리면서 약 1-2cm 정도의 막을 형성해요. 지속적으로 물이 순환하기 때문에 물 펌프를 계속 가동하면 되고, 뿌리가 안착할 배지가 특별히 없기 때문에 관리가 쉽다는 장점이 있어요. 하지만, 배양액의 온도와 성분이 적당하지 않으면 지속적으로 식물의 뿌리에 스트레스를 주고, 병해를 끼치기 쉽다는 점이 단점으로 작용해요

담액식 수경재배 (DFT; Deep Flow Technique)

담액식 수경재배 (DFT; Deep Flow Technique, 또는 DWC; Deep Water Technique)역시 박막식 수경재배 방식과 마찬가지로 전통적이면서 흔히 찾아볼 수 있는 수경재배 방식 중 하나예요. 물과 영양분이 포함된 양액을 20-30cm 깊이로 수조에 채워넣고, 물 위에 뜰 수 있는 스티로폼(발포 폴리스티렌) 재질 등 물에 뜰 수 있는 부표, 혹은 거치식 판에 식물을 올려놓고, 뿌리가 양액에 닿을 수 있도록 만들어 둔 수경재배 방식입니다. 제작과 관리가 쉽다는 장점이 있으나, 박막식 수경재배 방법과 마찬가지로 뿌리가 항시 물, 양액에 노출되어 있어서 잘못된 물 관리가 식물에 치명적인 영향을 끼칠 수 있어요. 또한, 지속적으로 물이 순환하는 박막식 수경재배와는 달리, 담액식 수경재배에서는 물이 수조에 정지되어 있는 상태이기 때문에, 식물의 뿌리가 호흡을 하는 데에 필요한 산소를 보충해줘야해요. 때문에, 기포발생기 등 장치를 설치해서 식물의 뿌리가 질식하지 않도록 신경을 써줘야해요.

분무경(Aeroponics)

분무경(Aeroponics) 방식의 수경재배는 식물의 뿌리부에 양액을 직접 분사하는 방식의 수경재배법이예요. 식물의 뿌리가 자유롭게 호흡할 수 있다는 점에서 담액식 수경재배법에서 우려되던 질식 문제에서는 자유롭습니다. 물과 양액의 양을 적게 사용하면서 식물을 재배할 수 있는 친환경적이고 효율적인 방법이예요. 하지만, 재배할 수 있는 식물의 크기가 비교적 작은 식물에 제한되며, 고압펌프, 스프링클러, 분사기 등의 기기와 부품이 필요하기에, 초기 시설비가 비교적 많이 들고, 분무 노즐이 막히는 등 유지-관리적인 측면에서도 불리해요.

심지형 수경재배(Wick system)

심지형 수경재배(Wick system)는 가장 단순한 수경재배 형태예요. 전기도, 펌프도, 공기 주입기도 필요 없어요. 굉장히 유지하기 쉽고 관리도 쉬운 방법이지만, 식물이 충분한 물과 영양소를 흡수하는 데에 제한되기 때문에, 작은 식물이나, 물이 적게 필요한 식물에만 제한적으로 이용할 수 있어요.

점적관수(Drip irrigation)

점적관수(Drip irrigation)은 다양한 형태로 식물 재배에 이용할 수 있어요. 양액을 이송하는 유연한 튜브와 연결된 점적관이라고 부르는 가느다란 물 배출구를 물을 공급하고 싶은 수경재배배지, 혹은 토양에 꽂아둡니다. 튜브는 펌프와 연결되어 있고, 펌프는 양액을 튜브로 이송시킵니다. 튜브를 통해 이송된 양액은 점적관을 통해 식물의 뿌리를 적시게 되어 식물에 물과 영양소를 공급할 수 있어요. 펌프의 가동시간을 수동, 또는 자동으로 제어해야하기 때문에, 펌프를 계속해서 가동하기만 하면 되는 박막식 혹은 담액식 수경재배와는 달리 인력, 혹은 자동 스케쥴러 시스템이 필요해요. 시스템 구축에 많은 비용이 들어가기는 하지만, 한 번 구축해 놓으면 다양한 형태, 다양한 일정으로 활용 가능하여 뿌리 관리, 물과 비료 절약에도 도움이되는 수경재배 방법이예요.

밀물과 썰물(Ebb and Flow)

밀물과 썰물(Ebb and Flow) 수경재배 방식은, 그 이름만 봐도 어느정도 짐작이 되는 물관리 방식인데요, 밀물이 들어오는 시기에는 식물의 뿌리가 흠뻑 물에 젖고, 썰물이 나가는 시기에는 반대로 수분이 빠져나가는 형태입니다. 인위적으로 밀물을 만들어 줄 때에는 펌프를 이용하여 식물의 뿌리부에 물을 공급해요. 물을 공급하는 동안에는 박막식, 혹은 담액식 수경재배 방식처럼 식물의 뿌리가 양액에 닿아 물과 영양소를 충분히 흡수할 수 있어요. 식물에 한 번 공급했던 물은 썰물시기에 다시 양액수조로 천천히 돌아오면서, 산소를 용해시키기 때문에 별도의 기포 발생장치가 필요 없어요. 점적식 관수법과 마찬가지로 주기적으로 꺼짐과 켜짐을 반복하여야 하기 때문에, 타이머, 혹은 프로그램으로 제어되는 스케쥴러가 필요해요. 비교적 작은 시스템부터 큰 시스템까지 두루두루 시용할 수 있으며, 뿌리의 영양,수분 공급과 산소 공급을 동시에 만족시킬 수 있는 수경재배 방법이예요.

가정에서의 수경재배?

만약 가정의 실내에서 수경재배로 식물을 키운다면, 혹은 옥상이나 텃밭 등 도시농업현장에서 식물을 키운다면, 어떤 수경재배 방식이 가장 좋을까요? 어떤 환경에서 어떠한 식물을 키울 것인지에 따라 답은 달라질거예요.

참고자료

7 Different Types Of Hydroponic Systems. (2014, June 14). NoSoilSolutions. https://www.nosoilsolutions.com/6-different-types-hydroponic-systems/ Goddek, S., Joyce, A., Kotzen, B., & Burnell, G. M. (Eds.). (2019). Aquaponics Food Production Systems: Combined Aquaculture and Hydroponic Production Technologies for the Future. Springer Nature. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6 Shrestha, A., & Dunn, B. (2010). Hydroponics.

수경재배(水耕栽培)는 흙 없이 물과 영양액을 이용하여 식물을 키우는 방법을 말합니다.

† 수경재배(水耕栽培)는 흙 없이 물과 영양액을 이용하여 식물을 키우는 방법을 말합니다.

오랜시간동안 식물들은 땅 위, 그러니까 흙 속에 뿌리를 내리고 살아왔고, 땅 위에서 생존하는 방식으로 진화하여 왔습니다. 하지면 현대에는 수경재배라는 단어가 초등학교 교과서에서 등장하며, 우리 주위에서도 어렵지 않게 수경재배로 자란 채소들을 접할 수 있습니다. 식물이 흙에서 자라지 않고 물을 이용하여 자라면 어떠한 장점이 있을까요?

수경재배의 장점

• 물과 비료의 사용을 절약할 수 있다.
• 규격화/체계화된 생산을 할 수 있다.
• 기계화, 전산화로 작업관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.

위와같이 수경재배는 기존 토경재배에 비해 장점들이 있습니다. 물론, 최소한의 설비만으로 적용 가능한 토경재배 방식에 비해, 시설에 의존적인 수경재배 방식은 초기 시설투자비용이 들며, 잘못된 배양액 공급,병해의 쉬운 확산 등 제대로 된 관리가 이루어지지 않았을 경우 토경재배 대비 단점도 명확한 재배법입니다. 다만, 수경재배의 단점들은 천재가 아닌 인재이기 때문에, 설비의 적절한 관리 및 관리자의 역량확보로 대부분의 단점을 보완 가능합니다.

수경재배는 유기농이라고 할 수 있는가?

수경재배는 유기농이라고 할 수 있을까요? 현재 대한민국의 친환경 농축산물 인증제도에 따르면, 유기농 인증표시를 할 수 있는 유기재배농산물은 다음과 같은 조건에서 재배한 농산물을 말합니다.

• 유기농축산물은 유기합성농약과 화학비료를 일체 사용하지 않고 재배(전환기간:다년생 작물을 최소 수확 전 3년, 그외 작물은 파종 재식 전 2년 )

일반적으로 수경재배에서 영양분을 공급할 때에 화학비료를 이용하기 때문에, 수경재배 작물이 대한민국의 유기농 인증표시를 취득하는 것은 대단히 흔치 않은 경우로 볼 수 있습니다. 수경재배에서 유기 비료를 이용하는 것은 수용액에 비료를 녹여서 작물에 제공해야하는 수경재배의 방식을 고려하였을 때에 기술적으로나, 방역을 고려해야하는 농장주의 입장에서 현실적으로나 쉽지 않습니다. (하지만, 현실적으로 유기인증을 받기가 쉽지 않다는 것이지, 수경재배로 재배한 채소를 유기농 인증범위에서 제외한다는 명시적인 단서조항은 없습니다.)

농업 선진국인 미국에서도 수경재배작물이 유기농인지 아닌지에 대한 논쟁이 약 20여년 동안 이루어져 왔으며, 현재도 역시 논쟁이 진행중입니다. 수경재배채소도 유기농 인증을 받을 수 있어야 한다는 찬성 측의 입장은, 유기농 농법의 정의에서 벗어나지 않을 뿐더러, 합성비료 및 합성농약을 사용하지 않고도 식물이 필요한 수분과 영양분을 모두 공급할 수 있다는 것입니다. 동시에 물과 비료의 양도 토경에 비해 현저하게 적게 이용하여 더 친환경적이라고 합니다.

반면, 흙에서 자란 토경재배채소만이 유기농채소가 되어야한다고 주장하는 측의 의견으로는, 1990년 미국유기농법(Organic Foods Production Act)에 따르면, 유기농 재배는 토양의 비옥도 관리, 경작, 시비 , 윤작(輪作) 계획 등이 포함되어야 한다고 합니다. 즉, 흙을 고려하지 않고서는 유기농채소의 요건을 갖추지 못한다고 주장합니다.

하지만, 과거의 유기농법에 대한 정의는 근래에 재정의하려는 시도가 있습니다. 2017년 11월 미국 농무성(USDA)는 친환경적으로 관리된 수경재배 농산물도 유기농 인증을 받을 수 있다고 하였으며, 2018년에는 수경재배, 아쿠아포닉스, 분무경을 이용하여 재배된 채소도 유기농 인증을 받을 수 있다고 하였습니다.

아직까지도 수경재배 채소의 유기농 인증 논란에 대해 국내외에서 찬성과 반대에 대한 여러 목소리가 나오고 있는 상황입니다. 하지만 분명한 것은 수경재배를 찬성하는 사람도 있고, 혹은 반대하는 사람도 있지만, 수경재배와 그 산업 영역을 신경쓰지 않고 무시할 수 있는 사람들은 거의 없을 것입니다. 그만큼 수경재배는 농업 산업의 한 분야로 자리잡은 것은 분명합니다.

다음 글에서는 수경재배의 여러 방식에 대해 간단히 적어보도록 하겠습니다

참고자료

https://www.motherearthnews.com/real-food/food-policy/hydroponic-systems-zm0z17jjzkin

https://www.nongsaro.go.kr/portal/ps/psz/psza/contentMain.ps?menuId=PS03823

https://fruitgrowersnews.com/article/usda-clarifies-organic-label-use-hydroponics-aquaponics-aeroponics/

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