박 규 현 교수(강원대학교)
1조 개의 센서를 가지고 무엇을 할 수 있을까? 에너지생산 및 보존 분야에서는 에너지의 흐름을 관리하고 효율성을 높이며 에너지 저장 장치 등에 사용이 된다고 한다. 전 지구적 환경 모니터링 분야에서는 공기, 물, 토양, 방사선 등을 측정하고 정보를 지도화(mapping) 한다. 지구의 인구는 2050년에는 90억 명이 된다고 한다. 하지만 미래에는 센서들을 이용해 250만 곳의 장소에서 날씨를 측정하고, 인공위성의 초분광(hyperspectral) 센서를 이용해 1천500억 회의 토양 관찰을 함으로써 재난에 대비한다. 또한 현재의 수평적 농사(농장)가 아닌 수직적 농사(농장)가 가능하게 한다. 이 뿐만 아니라 수경 재배, 그리고 분무를 통해 수기경재배(aeroponic)이 가능하게 되므로 식량생산이 증가해 기아가 근절된다고 한다. 또한 개체인식센서를 통해서는 건강을 자동적으로 측정하고 그러한 정보들을 가지고 전지구적 건강 기반시설을 자동으로 연결하고 건강 상태를 분석할 수 있게 된다고 한다. 이러한 내용은 TSensor Vision의 Bryzek 박사가 발표한 것이다. 그럼 언제 이러한 시대가 열릴 수 있을까? 그의 자료에 따르면, 2007년도에는 천만 개의 센서가 있었으나 2015년에는 100억 개의 센서를 사용했다고 한다. 1조 개의 센서를 이용하게 되는 때에 대해 Intel은 2022년을, 그리고 Cisco는 2020년을 예상했다고 한다. 또한 매우 급속도로 진행된다고 하면 Foundation of Economic Trends는 100조 개의 센서를 2030년에 사용할 것으로 예상했다. 즉, 세상 천지에 센서가 설치되고 그 정보를 이용하게 된다고 할 수 있다.
2020년대의 1조 개의 센서, 2030년대의 100조 개의 센서가 사용된다고 예상하는 이 시대에, 축산은 어떤 모습으로 발전해야 할 것인가를 고민해야 할 시기가 되었다. 식물공장(수직농장). 4차 산업혁명과 농업을 연결할 때 자주 듣게 되는 건물식 농장이다. 식물을 공장식으로 생산한다는 의미가 들어가 있다. 이를 위해 작물에게 필요한 빛, 온습도, 이산화탄소 농도, 영양분 등을 정밀하게 관리해야만 한다. 따라서 정밀(precision) 농업의 특성을 지니게 되고 필연적으로 각각의 환경을 모니터링하고 제어해야 하는 센서 및 기술들이 있어야만 한다. 즉, 현재의 과학과 기술로도 식물의 생산을 인위적으로 제어할 수 있다고 볼 수 있다. 동물공장. 가축에게 필요한 빛, 온습도, 영양분 등을 정밀하게 관리하는 생산시설. 하지만 식물공장과 같은 어순과 내용을 썼지만 어감이 다르다. 축산에서의 동물공장은 공장식 축산이라는 부정적 인식을 떠올리게 한다. 역시 선입견은 무섭다. 하지만 과학과 기술의 발전에 따라 동물공장이라는 말을 다시 꺼내야 한다. 물론 과거의 동물공장과는 완전히 다른 신 개념이다. 이를 수직목장이라고 부르고자 한다.
태양은 작물을 키우고, 가축은 작물을 먹는다. 가축은 분뇨를 생산하고, 작물은 그 분뇨와 태양에너지를 영양분으로 자란다. Circle of Life. 우리나라는 2006년부터 자연순환농업추진정책을 실시해 자연(또는 자원)순환농업을 장려했다. 토양의 수평적 이용에 대한 관점이었다. 이 수평적 관점을 수직적으로 바꾸어보자. 1층은 가축. 2층부터는 사료작물 및 농작물. 지하는 가축분뇨처리시설. 즉, 한 건물에서 위층은 수직농장, 아래층은 수직목장으로 이루어지는 자연순환농업을 실현하는 것이다. 실현을 위한 기술이 있는가? 현재 생산성 뿐 만 아니라 생산효율성에 관점에서도 가축을 키우는 기술들은 많이 발전해왔다. 하지만 환경문제에 대한 관리에는 소홀한 면이 있어 축산의 위기는 환경에서 오는 경우가 증가하게 되었기에 과거에 비해 현재는 많은 연구가 진행되고 있다.
가축을 한 장소에서 많이 키우는 과정에서 악취가 발생하게 되었고 환기 과정에서 외부로 누출되기 때문에 그 포집 기술과 제거 기술에 대한 연구가 많이 되었다. 이러한 환기와 악취제거 기술은 수직목장에서는 어떻게 사용이 될 것인가? 무창축사와 같이 외부로 나가는 공기가 지정된 곳에서는 습식 또는 건식 방법을 사용해 축사에서 발생하는 먼지와 악취를 제거해 외부로 배출하는 악취방지시설을 사용하게 된다. 또한 겨울철 또는 여름철에 발생하는 내부와 외부 공기와의 온도 차에 의한 에너지 손실을 방지와 축사 내 공기질을 높이기 위해 축사 내부의 공기를 필터링해 악취와 먼지를 제거하고 재순환하는 방식을 사용하기도 한다. 이 기술은 외부공기의 유입을 최소화하기 때문에 외부 오염원으로부터 축사 내부를 보호하기도 한다. 이러한 방식은 축사에서 나오는 이산화탄소, 암모니아, 유기물성 먼지 등을 포집하게 되는데, 포집된 성분들은 식물 성장에 필요한 영양성분이다. 즉, 축사에서 처리되어 배출된 공기와 영양분은 상층의 식물공장으로 투입되어 이산화탄소는 감소하고 영양분은 식물에게 흡수되어 성장을 돕게 된다. 식물공장에서 배출되는 공기는 산소가 보충되고 먼지 등이 감소하며 다시 아래 층 축사의 인입공기가 된다. 지하층에서 처리되는 가축분뇨의 경우에도 같은 과정을 거치게 된다. 폭기를 이용하는 호기적 처리에서 나오는 이산화탄소는 식물공장에서 사용이 되고, 처리된 액비와 퇴비도 상층부의 식물공장에서 사용이 될 것이다. 이러한 방식을 이용할 경우 전기 등의 사용량이 높아지게 될 것이다. 현재 우리나라에서도 개발되고 있는 기술 중 태양광필름이 있다. 가시광선은 통과하고 적외선은 선택적으로 반사할 수 있으며 전기 생산도 가능하다. 이러한 필름은 건물 외벽/창에 붙이기 때문에 설치 장소가 따로 필요하지 않다. 또한 수직적 농장이 아름답게 보일 수 있도록 돕는다. 이러한 설비를 이용해 생산한 전기는 수직적 농장의 에너지원으로 사용된다. 건물 내에서 공기와 자원의 순환이 이루어지게 되면, 외부와 최대한의 단절이 가능하므로 축산업의 위협요소 중 하나인 질병 방지 및 대응이 쉽게 된다. 또한 외부의 민원(주로 악취 및 경관)에 대한 걱정도 최소화될 것이다.
패시브 하우스라는 용어가 있다. 최소한의 냉난방으로 적절한 실내온도를 유지할 수 있도록 설계한 집을 이야기한다. 건축비는 올라가지만 에너지 절약 뿐 만 아니라 환경을 생각하는 집이라고 할 수 있기 때문에 중장기적인 경제적, 사회적 이익이 있다. 패시브 하우스의 개념을 생각할 때 수직적 농장과 수직적 목장을 연결 곳을 패시브 농장이라고 할 수 있지 않을까? 4차 산업혁명이라는 말이 유행어처럼 쓰이는 이 때. 다른 이들이 4차 산업혁명이 무엇인가라는 말의 축제를 벌이고 있는 이 때. 축산업이 환경과 경제, 그리고 사회를 아우르는 하나의 랜드마크로 될 수 있다는 꿈을 꿔본다.
