수직 농법을 활용한 딸기 고밀도 재배 기술

1. 스마트팜에서의 딸기 재배와 수직 농법의 필요성

딸기(Fragaria × ananassa)는 높은 경제적 가치와 소비자 선호도를 갖춘 대표적인 과채류로, 국내외 시장에서 꾸준한 수요가 있다. 그러나 기존의 노지 재배 방식은 계절과 기후 변화에 취약하며, 병충해와 토양 환경에 의해 수확량이 일정하지 않다는 한계를 지닌다.

이에 따라 스마트팜 기술과 수직 농법을 결합한 딸기 고밀도 재배 방식이 주목받고 있다. 수직 농법은 공간 활용도를 극대화하면서도 생산성을 높이는 방식으로, 스마트팜에서 최적의 환경을 조성할 수 있는 자동화 시스템과 IoT 기반 환경 제어 기술과 결합하여 더욱 효과적으로 운영될 수 있다.

특히, 수직 농법을 활용한 딸기 재배는 단위 면적당 생산량을 극대화하면서도 일정한 품질을 유지할 수 있는 장점을 제공한다. 이러한 기술은 기존 농업 방식 대비 더 높은 수익성을 보장하며, 물 사용량 절감 및 병해충 감소 효과를 통해 친환경적이고 지속 가능한 농업으로 발전할 가능성이 크다.

2. 수직 농법을 적용한 딸기 고밀도 재배 시스템의 구성

수직 농법을 활용한 딸기 재배 시스템은 크게 적층형 구조, 양액 공급 시스템, LED 조명 및 환경 제어 시스템으로 구성된다.

1. 적층형 구조
   • 딸기는 덩굴식물로 공간 활용도를 높이기 위해 여러 층으로 적층된 구조에서 재배할 수 있다.
   • 일반적으로 3~5단의 층을 이루며, 작물 간 간섭을 최소화할 수 있도록 일정한 간격을 유지한다.
   • 이동식 선반을 활용하면 수확 및 관리가 용이해지고, 노동력 절감 효과가 발생한다.
2. 양액 공급 시스템
   • 딸기 재배에는 NFT(Nutrient Film Technique)나 드립 관수 시스템을 적용하여 일정한 영양분을 공급한다.
   • 양액 조성은 딸기의 생육 단계별로 조절되며, 주요 필수 영양소(N, P, K, Ca, Mg, 미량 원소 등)를 균형 있게 공급하여 최적의 생육을 유도한다.
   • AI 기반 자동화 시스템을 활용하면 실시간으로 양액 농도를 조절하여 과잉 또는 부족 문제를 방지할 수 있다.
3. LED 조명 및 환경 제어 시스템
   • 딸기의 광합성을 최적화하기 위해 적색광(660nm)과 청색광(450nm)의 조합을 사용하며, 개화기에는 원적외광(730nm)을 추가하여 개화 촉진 효과를 높인다.
   • 온도, 습도, CO₂ 농도를 자동으로 제어하는 IoT 기반 시스템을 구축하여 최적의 생육 환경을 유지한다.
   • AI 분석을 통해 계절과 시간에 따른 환경 변화를 예측하고, 이에 맞춰 자동으로 조명과 양액 공급량을 조정할 수 있다.

 

3. 수직 농법을 통한 딸기 생산성 향상 전략

딸기의 수직 농법 재배에서 최대 생산성을 달성하기 위해서는 생육 단계별 관리 전략이 필요하다.

1. 발아 및 유묘기 관리
   • 발아 온도는 20~25°C, 상대 습도는 70% 내외로 유지
   • 청색광을 충분히 공급하여 묘목의 잎과 뿌리 생장 균형을 맞추고, 도장 현상을 방지
   • 초기에 균일한 묘목을 확보하는 것이 전체 수확량에 영향을 미치므로 정밀한 온·습도 조절이 필수
2. 개화기 및 착과기 최적화
   • 개화 촉진을 위해 원적외광(730nm) 추가 공급, 꽃가루받이(수분) 과정을 돕기 위해 꿀벌이나 인공 수분 장치 활용
   • 착과기에는 적절한 CO₂ 농도(800~1,000ppm)를 유지하여 광합성을 활성화하고, 양액 내 칼슘 함량을 조절하여 과실의 경도를 유지
3. 과실 비대 및 성숙기 관리
   • 적절한 광량(600~800 μmol/m²/s)과 주기적 양액 공급으로 과실 비대 촉진
   • 과실 당도를 높이기 위해 생육 후반부에는 질소 비율을 낮추고 칼륨 비율을 높이는 전략 적용
   • 성숙기에 도달한 딸기는 일정한 당도와 색을 유지할 수 있도록 온도를 18~22°C 범위로 조정

 

4. 스마트팜 기반 수직 농법의 경제적 이점

수직 농법을 활용한 딸기 재배는 기존 노지 재배 방식보다 높은 생산성과 경제성을 보장한다.

1. 단위 면적당 수확량 증가
   • 수직 농법을 통해 단위 면적당 생산량을 기존 대비 3~4배 증가 가능
   • 계절에 관계없이 연중 생산이 가능해 시장 공급 안정성 확보
2. 운영비 절감 및 자원 효율성 증가
   • 스마트팜 자동화 시스템을 적용하면 인건비 절감(최대 50%) 및 물 사용량 80% 절감 효과
   • 에너지 효율적인 LED 조명과 IoT 센서를 활용하면 전력 소비 최소화 가능
3. 프리미엄 시장 공략 가능
   • 균일한 품질을 유지하면서 고당도·고품질 딸기를 생산하여 프리미엄 유통망(백화점, 온라인 마켓, 해외 수출) 확보 가능
   • 병충해 예방 효과로 친환경 농산물 인증 획득 용이

 

5. 성공적인 수직 농법 적용 사례

국내 스마트팜 수직 농법 사례

• 국내 A기업에서는 스마트팜 기반의 딸기 수직 농법 시스템을 도입하여 기존 대비 생산량 3배 증가
• AI 기반 자동화 시스템을 활용해 과실의 크기 및 당도 편차를 최소화
• 수확 후 바로 소비자에게 배송하는 직거래 시스템 도입으로 유통 효율 극대화

해외 스마트팜 사례 (네덜란드, 일본)

• 네덜란드의 스마트팜 기업은 CO₂ 농도 조절과 LED 최적화 기술을 적용하여 연중 딸기 생산에 성공
• 일본에서는 수직 재배 방식과 로봇 수확기를 결합하여 자동화 농업 실현

 

6. 미래 전망: 수직 농법과 스마트팜의 결합을 통한 지속 가능 농업

스마트팜을 기반으로 한 수직 농법은 딸기 재배뿐만 아니라 다양한 작물에 적용 가능하며, 지속 가능한 농업 모델로 자리 잡을 전망이다.

앞으로 AI 및 IoT 기술이 더욱 발전하면서 딸기의 생육 데이터를 실시간으로 분석하고, 최적의 재배 환경을 자동으로 조절하는 스마트 재배 기술이 보편화될 것이다.

이러한 기술 혁신은 기후 변화 대응, 식량 안보 강화, 친환경 농업 실현 등의 측면에서 중요한 역할을 하며, 특히 도시 농업 및 수직 농장과 결합하여 미래형 식량 생산 시스템을 구축하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다.