수경재배란? 원리, 장단점 및 재배 작물

수경재배란 무엇인가요?

수경재배는 흙 없이 식물을 키우면서 작물에 필요한 모든 무기양분이 들어 있는 수용성 양액을 뿌리에 공급하는 방식입니다. 뿌리는 양액에 직접 잠겨 있거나 암면, 코코피트, 펄라이트 같은 불활성 배지에서 자랍니다. 이러한 배지는 식물을 지지하지만 자체적으로 공급하는 양분은 거의 없거나 전혀 없습니다.

따라서 수경재배를 가장 간단히 정의하면 "양액을 관리하면서 흙 없이 작물을 재배하는 방식"입니다. 영어 명칭은 물과 일을 뜻하는 그리스어 어근에서 유래했으며, 1930년대에 캘리포니아대학교의 윌리엄 게리케가 수경 방식으로 대형 토마토 식물을 키우고 이 용어를 만들어 널리 알렸습니다. 오늘날 수경재배 농업의 규모는 발코니에 놓인 5 갤런 버킷부터 수 헥타르 규모의 온실과 완전 밀폐형 식물공장까지 다양합니다.

라벨에 표시된 "수경재배"는 무슨 뜻인가요?

농산물에 수경재배라고 표시되어 있다면, 해당 식물이 재배 기간 내내 흙 없는 시스템에서 자라며 밭의 토양 대신 뿌리를 통해 물과 용해된 무기양분을 공급받았다는 뜻입니다. 슈퍼마켓에서 판매되는 수경재배 농산물은 대부분 상추, 허브, 토마토, 오이, 고추류, 딸기이며, 보통 온실이나 실내 농장에서 재배합니다.

수경재배는 어떤 원리로 작동하나요?

식물에는 흙 자체가 필요한 것은 아닙니다. 필요한 것은 물, 뿌리에 공급되는 산소, 무기양분, 빛, 이산화탄소, 적절한 온도입니다. 토양은 물과 양분을 공급하는 방법 중 하나일 뿐입니다. 수경재배는 토양 대신 이러한 요소를 정량으로 직접 공급하는 시스템을 사용합니다.

거의 모든 수경재배 시스템의 구성도를 그려 보면 다음과 같은 공통 구성 요소가 포함됩니다.

• 저장조: 양액을 담아 두는 탱크 또는 수조입니다.
• 공급 방식: 펌프, 점적기, 채널 안의 얇은 양액 흐름, 양액을 채운 트레이, 분무 노즐을 사용하거나, 단순히 뿌리가 탱크 안으로 늘어지게 합니다.
• 근권부: 식물을 지지하는 망 포트, 채널, 버킷, 슬래브 또는 부유판입니다.
• 산소 공급: 에어 펌프와 에어 스톤, 낙수 또는 주기적인 배수로 뿌리에 공기가 닿도록 합니다.
• 측정 장비: 최소한 EC 측정기와 pH 측정기가 필요하며, 규모가 큰 농장에서는 양분과 산을 정량 주입하는 수경재배용 자동 제어기를 사용합니다.
• 빛: 온실에서는 햇빛을, 실내에서는 LED 식물 생장등을 이용합니다.

순환식(폐쇄형) 시스템에서는 양액이 저장조로 회수되어 재사용됩니다. 비순환식(개방형) 시스템에서는 공급된 양액이 배지를 한 번 통과한 뒤 배액으로 버려지거나 다른 곳에서 재사용됩니다.

단계별 수경재배 과정

1. 파종 및 발아. 맹물이나 묽은 양액으로 촉촉하게 유지한 스펀지 플러그, 암면 큐브 또는 작은 트레이에서 씨앗을 발아시킵니다.
2. 정식. 플러그 밖으로 뿌리가 보이기 시작하면 묘를 망 포트, 채널, 슬래브 또는 버킷으로 옮깁니다.
3. 양액 공급. 시스템이 양액을 지속적으로 공급하거나 타이머에 따라 공급합니다.
4. 모니터링. 재배자는 EC(양액 농도), pH, 수온, 양액 수위를 확인합니다. 보통 소규모 시스템에서는 매일 확인하고, 상업용 시스템에서는 센서로 지속적으로 모니터링합니다.
5. 보충 및 교체. 식물이 물을 흡수한 만큼 물을 보충하고, 몇 주마다 또는 검사 결과에 따라 양액 전체를 교체하거나 성분 균형을 다시 조절합니다.
6. 수확 및 세척. 수확 후에는 다음 작물을 재배하기 전에 채널, 트레이, 탱크를 세척합니다.

수경재배 시스템의 주요 유형은 무엇인가요?

일반적인 수경재배 방식은 여섯 가지이며, 이 밖에도 여러 혼합형 방식이 있습니다. 자세한 비교는 수경재배 시스템 유형 종합 가이드에서 확인할 수 있으며, 아래 표는 주요 내용을 간략하게 정리한 것입니다.

RDWC(순환식 담액수경) 같은 담액수경의 변형 방식은 여러 버킷을 하나의 저장조에 연결하여 양액을 공유하고 관리하기 쉽게 만듭니다. 용량이 다섯 갤런인 버킷을 이용한 수경재배 설비는 기본적으로 단일 DWC 또는 점적관수 장치이므로, 규모를 확대하기 전에 수경재배를 배우는 방법으로 인기가 있습니다.

수경재배 시스템에서 식물에 필요한 것은 무엇인가요?

양액

수경재배용 양액은 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 황과 소량의 철, 망간, 아연, 구리, 붕소, 몰리브덴 등 모든 필수 원소를 공급해야 합니다. 상업 재배자는 칼슘이 황산염 및 인산염과 반응하여 침전되지 않도록 보통 두 종류의 농축 원액(A와 B)을 나누어 조제한 뒤 희석해 혼합합니다. 농도는 전기전도도(EC)로 측정합니다. 생육 단계, 재배 환경, 품종에 따라 다르지만, 엽채류는 일반적으로 약 0.8–1.8 mS/cm, 토마토 같은 과채류는 약 2.0–3.5 mS/cm로 관리합니다.

pH

대부분의 수경재배 작물은 pH가 약 5.5–6.5일 때 가장 잘 자라며, 이는 펜실베이니아주립대학교 농업기술보급기관이 채소에 제시한 더 넓은 범위인 5.0–7.0 안에 해당합니다. 이 범위를 벗어나면 철, 인, 칼슘이 양액에 들어 있어도 식물이 이용하기 어려워집니다. 수경재배 양분, EC 및 pH 가이드에서 작물별 양액 조성과 목표값을 다룹니다.

산소와 온도

뿌리도 호흡합니다. 따뜻한 물에는 용존산소가 적게 녹아 있으므로, 대부분의 재배자는 양액 온도를 약 18–22 °C로 유지하려고 합니다. 일부는 산화제로 소량의 과산화수소(H2O2)를 수경재배 양액 탱크에 넣지만, 유익한 미생물에도 해를 끼치므로 투입량을 신중하게 조절해야 합니다. 충분한 산소 공급, 깨끗한 탱크, 적정 온도 유지가 더 중요합니다.

배지

배지는 식물을 고정하고 수분 변화를 완충합니다. 암면, 코코피트, 펄라이트, 발포 점토볼, 스펀지 플러그가 흔히 사용됩니다. 배지마다 물과 공기를 보유하는 비율이 다릅니다. 수경재배 배지 가이드를 참고하세요.

광원

온실에서는 햇빛이 필요한 빛의 대부분을 제공하며, 겨울에는 보광을 합니다. 실내에서는 기존 조명보다 효율이 높고 발열이 적은 수경재배용 LED 조명이 이제 표준으로 자리 잡았습니다. 수경재배 조명 시스템은 실내 농장에서 전력 부하가 가장 큰 설비인 경우가 많으므로, 조명기구의 효율과 광주기를 신중하게 계획해야 합니다.

수경재배의 장단점은 무엇인가요?

수경재배의 장점과 이점

• 물 이용 효율. 순환식 시스템에서는 물이 주로 식물을 통해 손실되며, 토양 깊은 곳으로 빠져나가거나 노출된 토양 표면에서 증발하지 않습니다. 따라서 같은 작물을 노지에서 재배할 때 필요한 물의 일부만으로 재배할 수 있습니다.
• 더 빠르고 균일한 생장. 뿌리가 토양 속으로 뻗어 나가며 양분을 찾을 필요 없이 양분과 산소를 공급받으므로, 엽채류가 수확 시기에 더 빨리, 더 균일하게 도달하는 경우가 많습니다.
• 제곱미터당 수확량 증가. 좁은 재식 간격과 랙, 타워, 수경재배 벽면 같은 수직 배치로 바닥 면적을 더 많이 활용할 수 있습니다.
• 입지 선택의 자유. 경작이 불가능한 토지, 옥상, 창고, 운송용 컨테이너에서도 작물을 재배할 수 있어 구매자와 가까운 곳에서 생산할 수 있습니다.
• 토양 유래 해충과 잡초 감소. 이로 인해 일반적으로 살충제와 제초제 사용량이 줄어듭니다.
• 양분 공급을 정밀하게 제어하여 재배 회차마다 품질을 더 일정하게 유지할 수 있습니다.

수경재배의 단점과 한계

• 구조물, 채널, 펌프, 제어기에 드는 높은 초기 비용이 있으며, 실내에서는 조명과 환경 제어 장비 비용도 추가됩니다.
• 전력 의존성. NFT와 에어로포닉스에서는 펌프가 고장 나면 몇 시간 안에 뿌리가 스트레스를 받을 수 있으므로, 비상 전원과 경보 장치에 투자할 가치가 있습니다.
• 기술과 모니터링 필요. EC, pH, 수온을 정기적으로 확인해야 하며, 실수가 발생하면 모든 식물에 동시에 영향을 줍니다.
• 수인성 병해 위험. 순환식 시스템에서는 뿌리 병원체가 공동으로 사용하는 양액을 통해 빠르게 퍼질 수 있습니다.
• 작물 선택의 한계. 곡물처럼 대규모로 재배하는 노지 작물과 대부분의 뿌리작물은 수경재배로 투자비를 회수하기 어렵습니다.

그렇다면 수경재배 농산물은 건강에 좋은가요? 수경재배 채소의 영양가는 대체로 토양재배 채소와 비슷합니다. 품질은 흙의 유무보다 품종, 빛, 양분 관리, 판매 시점의 신선도에 더 크게 좌우됩니다. 수경재배 농산물의 유기농 인증 가능 여부는 국가별 규정에 따라 달라지며, 그 규정은 나라마다 다릅니다.

수경재배는 토양재배와 어떻게 다른가요?

수경재배로 어떤 작물을 키울 수 있나요?

거의 모든 식물을 수경재배로 키울 수 있지만, 경제성 면에서는 생장이 빠르고 부가가치가 높은 다음 작물들이 유리합니다.

• 엽채류: 상추, 시금치, 케일, 청경채, 루콜라. NFT, DWC 및 수직재배 랙에 적합합니다.
• 허브: 바질, 민트, 고수, 파슬리, 차이브.
• 과채류: 토마토, 오이, 고추, 가지 등으로, 일반적으로 온실에서 점적관수로 양액을 공급하는 슬래브 배지나 더치버킷에서 재배합니다.
• 딸기: 고설 재배용 거터, A자형 프레임 및 수직 재배 시스템에서 재배합니다.
• 마이크로그린과 새싹채소.
• 수경 사료: 가축 사료용으로 트레이에서 발아시킨 보리나 밀의 ‘수경재배 새싹’입니다.
• 화훼류와 묘목: 저면관수 벤치에서 재배를 시작하는 경우가 많습니다.

과수의 상업적 규모 수경재배는 실용적이지 않습니다. 이른바 수경재배 나무 또는 ‘스페이스 트리’는 보통 중앙 기둥 주위에 작은 식물을 다수 배치하는 수직 타워를 뜻합니다.

수경재배는 어떻게 시작하나요?

탁상형 수경재배 키트를 설치하든 수경재배 사업을 계획하든 다음과 같은 단계가 적용됩니다.

1. 작물과 판매 시장부터 선택하세요. 작물에 따라 시스템, 재식 간격 및 재배 환경이 결정됩니다.
2. 작물에 적합한 시스템을 선택하세요. 엽채류에는 NFT 또는 DWC, 덩굴성 작물에는 점적관수 배지재배, 번식·육묘에는 저면관수가 적합합니다.
3. 용수를 검사하세요. 원수의 EC, 알칼리도 및 나트륨 함량에 따라 양액 조성과 여과 또는 역삼투 처리의 필요 여부가 결정됩니다.
4. 광과 재배 환경을 계획하세요. 온실 또는 실내 재배 여부와 환기, 난방, 냉방 및 제습을 고려하세요.
5. 예비 용량과 비상 전원을 고려하여 전체 배치에 맞게 펌프 용량과 배관 규격을 선정하세요.
6. 소규모로 시작하고 모든 사항을 기록하세요. 이후 EC, pH 및 수확량이 안정되면 규모를 확대하세요.

상업 재배자는 대규모 운영에서 식품 접촉에 적합한 소재, 정확한 경사 및 자외선 저항성이 중요하므로, 일반 철물점 부품으로 직접 제작하기보다는 수경재배 전문업체에서 채널, 랙 및 정량 주입 장비를 구매하는 경우가 많습니다. 당사의 수경재배 채널, 벤치 및 배지 제품군은 NFT, DWC, 더치버킷 및 저면관수 시스템에 대응하며, 맞춤형 PLC 수경재배 시스템은 자동 정량 주입 및 제어 기능을 제공합니다. 완전 실내 생산을 위한 엽채류용 수경재배 수직 식물공장은 랙, 조명 및 환경 제어를 통합합니다.

Mars Vertical Farm은 상하이에서 수경재배 장비를 제조하며 20+년의 생산 경험을 보유하고 있고, 전 세계 재배자에게 수출합니다. 프로젝트를 계획하고 계신다면 재배 작물, 부지 규모 및 목표 생산량을 보내주세요. 당사 엔지니어가 시스템 배치안과 견적을 제안해 드립니다.

출처

• 미국 농무부(USDA) 국립농업도서관: 수경재배
• 펜실베이니아주립대학교 농업지도부: 수경재배 시스템과 식물 영양의 원리
• 일리노이대학교 농업지도부: 수경재배 교육 자료