Smart Agrar: 수직 및 실내 농업 - 농산물 재배를 위한 실내 공간 - 자동화된 식물 육종 시스템

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게시 날짜: 2024년 8월 30일 / 업데이트 날짜: 2024년 8월 30일 - 작성자: Konrad Wolfenstein

Smart Agrar: 실내 및 수직 농업 - 농산물 재배를 위한 실내 공간 - 자동화된 식물 재배 시스템

Smart Agrar: 실내 및 수직 농업 – 농산물 재배를 위한 실내 공간 – 자동화된 식물 육종 시스템 – 이미지: Xpert.Digital

🏢🙂 실내 농업 생산의 미래

🌱🚜🤖 농업경제는 근본적인 변화를 맞이하고 있습니다. 실내 및 수직 농업과 같은 기술 혁신은 식품 생산 방식에 혁명을 일으키고 있습니다. 이러한 기술은 더 큰 효율성과 지속 가능성을 약속할 뿐만 아니라 특히 증가하는 세계 인구의 식량 공급과 관련하여 21세기의 긴급한 과제에 대한 솔루션을 제공할 수도 있습니다.

🌆🌿 도시농업의 미래

실내 및 수직 농업, 즉 밀폐된 공간과 수직으로 배열된 층에서 식물을 재배하는 것은 최근 몇 년간 틈새 시장에서 심각한 분야로 발전했습니다. 예측에 따르면, 수직 농업 시장은 2030년까지 최대 240억 달러 규모에 이를 수 있습니다. 이러한 성장 예측은 전 세계 식량 생산에 상당한 기여를 할 수 있는 이러한 기술의 잠재력을 강조합니다.

🏙️🍽️ 도시화와 식량 불안

2050년에는 세계 인구의 약 2/3가 도시 지역에 거주할 것으로 예상됩니다. 이러한 발전은 전 세계 농업에 주요 과제를 제기합니다. 어떻게 그렇게 많은 도시 인구에게 지속 가능한 식량을 공급할 수 있습니까? 수직 농업은 농경지에 대한 필요성을 줄이고 생산 지점과 소비자 사이의 거리를 단축함으로써 이에 대한 답을 제공할 수 있습니다. 전문가들은 “수직 농업은 증가하는 도시 인구에게 식량을 공급하는 지속 가능한 방법을 제공할 수 있다”고 말했습니다.

수직농업과 실내농업으로 도시화와 식량 불안을 해결하고 싶으신가요? – 심볼 이미지 : Xpert.Digital

도시 지역에서 재배하여 공급망을 단축하면 많은 이점이 있습니다. 신선한 농산물이 농장에서 소비자로 거의 직접 전달될 수 있어 품질이 향상될 뿐만 아니라 식품 생산의 탄소 배출량도 크게 줄어듭니다. 이러한 농업 방법을 현대 도시의 인프라에 통합하면 도시 생활의 질에 새로운 차원을 창출할 수도 있습니다.

🌳🔋 지속 가능성에 중점: 에너지 효율성 및 자원 보존

모든 장점에도 불구하고 에너지 효율성 문제는 수직 농업의 주요 과제로 남아 있습니다. 필요한 조명 및 에어컨 시스템을 작동하는 것은 에너지 집약적입니다. 그러나 이러한 에너지 기반 비용은 농약 제거, 운송 비용 절감, 부패 및 폐기물 최소화 등 여러 요인으로 상쇄될 수 있으며 모두 수직 농업이 여전히 경제적으로 실행 가능하도록 보장합니다.

현재의 에너지 위기 상황에서 지속 가능한 전력 생산은 수직 농업 성공의 핵심 요소가 되고 있습니다. 태양광이나 풍력과 같은 재생에너지를 사용하면 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고 에너지 공급 비용을 안정적으로 유지할 수 있습니다. 배터리 기술의 발전과 LED 조명의 효율성 향상도 중요한 역할을 합니다. 업계 분석가들은 “지속 가능한 발전과 에너지 저장 개선은 수직 농업의 경제적 생존에 매우 중요할 것”이라고 말했습니다.

🤖📈 자동화 및 디지털화: 식물 육종의 미래

현대 농업의 또 다른 중요한 측면은 생산 프로세스의 자동화 및 디지털화가 증가하고 있다는 것입니다. 식물의 재배, 관리, 수확을 모니터링하고 제어하는 자동화된 식물 육종 시스템을 통해 자원을 정확하고 효율적으로 사용할 수 있습니다. 이러한 시스템은 물과 비료 사용을 최적화할 뿐만 아니라 인건비를 줄이고 수확량을 극대화할 수 있습니다.

인공 지능(AI)과 기계 학습을 사용하여 이러한 시스템은 지속적으로 데이터를 분석하고 작동 매개변수를 조정하여 최적의 재배 조건을 보장할 수 있습니다. “농업에 AI를 접목하면 보다 정확하고 효율적인 생산이 가능해질 것”이라는 연구 결과가 나왔습니다. 이러한 개발은 생산량을 늘리는 동시에 인간 노동에 대한 의존도를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

🏔️🚧 과제와 관점

실내 및 수직 농업의 엄청난 잠재력에도 불구하고 여전히 극복해야 할 몇 가지 과제가 있습니다. 높은 초기 투자와 지속적인 운영 비용은 많은 기업에게 장벽이 되고 있으며, 이러한 신기술을 사회에 수용하는 것은 아직 완료되지 않았습니다. 이러한 농법에 대한 편견과 우려를 극복하기 위해서는 더 많은 연구와 교육이 필요하다.

정부, 민간 부문, 학계 간의 협력은 수직 농업의 개발과 보급을 진전시키는 데 매우 중요합니다. 지속 가능한 농업을 지원하는 자금 지원 프로그램과 정책 프레임워크는 이러한 기술의 길을 열어줄 수 있습니다.

수직 농업은 21세기 식량 생산의 전 세계적 과제를 해결할 수 있는 유망한 방법입니다. 올바른 기술 및 정치적 지원을 통해 이 혁신적인 농업 방법은 증가하는 세계 인구를 먹일 수 있을 뿐만 아니라 기후 보호 및 지속 가능한 개발에 중요한 기여를 할 수 있습니다.

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🌍 식량 불안과 도시 솔루션

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🥦 FutureProteins: 미래를 위한 지속 가능한 단백질 공급원

: Fraunhofer IME의 OrbiPlant® 테스트 시설에 있는 밀싹 – 이미지: Andreas Reimann | 프라운호퍼 IME

: Fraunhofer IWU 연구 공장의 H2 발전소. "친환경" 저장 기술을 포함한 재생 가능 에너지의 공급은 기후 중립적 생산을 위한 필수 요소입니다. H2 발전소는 전해조, 수소 저장 장치, 연료 전지 및 추가 배터리 저장 장치로 구성됩니다. – 이미지: Fraunhofer IME

🌱🌍 수직 농업 - 증가하는 세계 인구를 위한 단백질 공급을 확보하는 방법

식량 공급 분야의 글로벌 과제는 기후 변화, 증가하는 환경 압력 및 예측할 수 없는 기상 조건으로 인해 더욱 악화되고 있습니다. 이러한 위협을 고려하여 과학자들은 미래의 식품 단백질 공급을 보장하기 위한 혁신적인 솔루션을 찾고 있습니다. 특히 유망한 기술은 통제된 도시 실내 공간에서 식품을 생산할 수 있게 해주는 수직 농업입니다. FutureProteins)' 의 일환으로 6개 프라운호퍼 연구소는 밀싹, 알팔파, 감자 등 대체 단백질 공급원을 재배할 수 있는 실내 농업 시스템의 개발 및 최적화에 힘쓰고 있습니다. 핵심 질문은 이 식물들이 생태적 지속가능성뿐만 아니라 경제적 생존 가능성을 보장하기 위해 토양 없이 인공 조명 하에서 어떻게 효율적으로 자랄 수 있는가 하는 것입니다.

🌆🌿 도시농업에서 수직농업의 중요성

수직 농업은 농업 생산을 전통적인 농업 지역에서 수직적 도시 공간으로 이동시키는 혁신적인 방법을 제공합니다. 이 기술을 사용하면 외부 기상 조건에 관계없이 다층적이고 통제된 환경에서 식물을 재배할 수 있습니다. 이 기술을 적용한 대표적인 사례는 Fraunhofer IME에서 개발한 자동 식물 육종 시스템 OrbiPlant®입니다. 혁신적인 기복식 컨베이어 벨트 시스템을 사용하는 OrbiPlant®는 도시 환경에서 제한된 바닥 공간의 활용을 극대화하여 계절이나 시간대에 관계없이 작은 공간에서 다양한 식물종을 재배할 수 있습니다.

💰⚡ 수직 농업의 경제적 관점과 에너지 효율성

수직 농업이 제공하는 엄청난 이점에도 불구하고 이 기술의 경제적 실행 가능성은 여전히 가장 큰 과제 중 하나입니다. 예측에 따르면 수직 농업 시장은 2030년까지 최대 240억 달러 규모에 이를 수 있습니다. 이러한 잠재력을 실현하려면 높은 운영 비용, 특히 에어컨 및 조명 비용을 줄이는 것이 중요합니다. 이러한 시스템을 사용하면 날씨에 영향을 받지 않고 지속적으로 생산할 수 있지만 상당한 CO2 배출과 에너지 비용이 발생합니다. 따라서 에너지 공급 시스템의 위치 선택과 설계는 시스템의 경제적 생존 가능성에 중요한 역할을 합니다.

Fraunhofer IWU는 에너지 효율적인 생산과 재생 에너지 통합에 대한 광범위한 전문 지식을 "FutureProteins" 프로젝트에 적용합니다. 다양한 위치에 맞는 맞춤형 에너지 공급 솔루션을 개발하면 수직 농업이 환경적으로 지속 가능하고 경제적으로 실행 가능하도록 보장됩니다.

🔋🌍 다양한 위치에 대한 맞춤형 시나리오를 통한 에너지 최적화

수직농업을 위한 입지 조건은 지역에 따라 크게 달라질 수 있어 유연한 기술 적응이 필요하다. Fraunhofer IWU에서는 베를린, 아이슬란드, 부르키나파소, 인도를 포함한 다양한 지역에 대한 에너지 시나리오가 개발되었습니다. 이러한 위치는 아이슬란드 달비크의 길고 어두운 겨울부터 부르키나파소 콩구시(Kongoussi)의 덥고 건조한 조건, 인도 첸나이의 물 부족에 이르기까지 광범위한 기후 문제를 나타냅니다.

이러한 각 시나리오에는 개별 에너지 공급 솔루션이 필요합니다. 베를린에서는 태양 에너지와 배터리 저장을 결합하는 것이 가장 효율적인 솔루션이 될 수 있으며, 아이슬란드에서는 지열 에너지를 사용하는 것이 합리적입니다. 부르키나파소와 같이 전력망이 불안정한 지역에서는 에너지를 수소 형태로 저장하는 것이 유망한 솔루션을 제공합니다. 잉여 에너지는 전기분해를 통해 수소로 변환되며, 필요한 경우 연료전지 시스템에서 재사용될 수 있습니다.

🏭🌬️ 켐니츠 현장의 기술 발전: H2 발전소

이러한 기술을 성공적으로 구현한 뛰어난 사례는 Chemnitz의 H2 발전소입니다. 이 소형 수소 발전소는 최대 2.5MWh의 녹색 에너지를 저장할 수 있으며, 이는 1,500m² 규모의 수직 농업 시설에 하루 종일 지속적인 전력을 공급할 수 있는 양입니다. 이러한 유형의 기술은 에너지 가격이 높거나 전력망이 불안정한 지역에서 특히 중요하며 수직 농업 시스템의 경제적, 환경적 최적화의 열쇠가 될 수 있습니다.

🌱📈 수직 농업의 미래 전망과 세계적 중요성

FutureProteins와 같은 프로젝트의 지원을 받는 수직 농업 기술의 지속적인 개발과 최적화는 글로벌 농업에 혁명을 일으킬 잠재력을 가지고 있습니다. 에너지 효율적인 기술을 사용하고 지역 조건에 적응함으로써 수직 농업은 글로벌 단백질 공급을 확보하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 현대 농업의 생태학적, 경제적 과제를 해결할 수도 있습니다. Fraunhofer IWU에서 개발 중인 것과 같은 재생 가능 에너지와 혁신적인 저장 시스템의 통합은 매우 중요합니다.

수직 농업은 기후 변화와 세계 인구 증가에 대한 대응일 뿐만 아니라 지속 가능한 도시 농업을 위한 새로운 기회를 열어줍니다. 기술이 발전하고 사회가 더욱 수용됨에 따라 수직 농업은 가까운 미래에 글로벌 식량 안보의 중심 부분이 될 수 있습니다.

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🙂 스마트 농업: 수직 및 실내 농업 🌻

💡 식물을 수직으로 키우면 어떨까요?

2050년에는 세계 인구의 2/3가 도시 지역에 거주할 것으로 예상됩니다. 수직 농업은 농경지에 대한 필요성을 줄이고 식량 생산과 소비 사이의 거리를 단축함으로써 증가하는 도시 인구를 먹일 수 있는 지속 가능한 방법을 제공할 수 있습니다.

수직 농업은 흙이나 햇빛이 없는 수직으로 쌓인 층이나 경사진 표면에서 식량을 생산하는 관행입니다. 재배되는 식품은 주로 다음과 같은 잎채소, 과일, 허브로 구성됩니다. B. 상추, 시금치, 케일, 토마토, 고추, 딸기 및 바질. 단, 밀, 쌀, 옥수수 또는 콩과 같은 곡물이나 콩과 식물에서는 섭취할 수 없습니다. 식물은 수경재배 또는 수기경재배 시스템에서 재배됩니다. 즉, 식물은 물이나 공기/안개에 매달려 있고 이 매체를 통해 모든 영양분을 받습니다. 아쿠아포닉 시스템은 수경재배와 양식을 결합합니다. CEA(Controlled-Environment Agriculture) 방법은 습도, 온도, 가스, 빛(양 및 파장), 영양분, 산도, 이산화탄소, 물 및 병원균을 제어하는 데 사용됩니다.

수직 농업의 가능성은 다양합니다. 날씨, 계절, 기후(따라서 기후 변화)에 관계없이 연중 내내 예측 가능한 생산이 가능하므로 계절적 가격 변동이 없습니다. 생산자와 소비자 사이의 짧은 체인은 푸드마일을 대폭 줄이고 더 신선하고 영양가 높은 제품을 생산할 것입니다. 수직 농업은 훨씬 적은 양의 물을 사용하고 더 적은 양의 살충제나 제초제를 사용하여 더 높은 수확량을 달성할 수 있습니다. 재배 매체를 조절하여 식물의 영양 성분과 풍미를 바꾸는 것도 가능합니다.

수직 농장의 완전한 채택을 지연시키는 병목 현상은 높은 에너지 요구 사항 및 관련 환경 문제, 공장의 조명 사용 효율성, 높은 시작 및 확장 비용입니다. 식품을 수직적으로 재배하는 것이 미래 도시 건축의 특징이 될까요?

🌍 잠재적인 영향과 발전

수직 농업은 도시 농업 계획과 관련이 있습니다. 여러 겹으로 식품을 재배한다는 아이디어는 뉴저지(미국)부터 벨기에, 두바이, 일본에 이르기까지 전 세계에서 테스트되고 있습니다. 연구원들은 또한 수직 농업의 효율성을 연구하고 있습니다. 향후 개발은 가정 정원사를 위한 주방 캐비닛 크기의 수직 농장이나 지역 슈퍼마켓의 수직 재배 부서로 이어질 수 있습니다. 더 큰 규모로 수직 농업은 빈 창고, 공장 및 공장을 재사용하여 산업 지역을 용도 변경하는 역할을 할 수 있으며, 아마도 먼저 오염된 토지를 개선해야 할 수도 있습니다.

이론적으로는 거의 모든 식물을 수직으로 재배하는 것이 가능하지만 뿌리, 줄기 등 먹을 수 없는 부분이 거의 또는 전혀 없고 시장 가치가 높은 빠르게 자라는 작물이 가장 비용 효율적입니다. 엄격하게 통제된 환경에서 이러한 토양 없는 재배를 가능하게 하는 기술에는 조명, 관개 및 폐기물 관리 시스템, 재생 에너지 사용, 모든 종류의 센서 및 환경 매개변수의 자율 제어 및 미세 조정을 위한 기타 지능형 장치가 포함됩니다. 기계 학습과 자동화는 재배 조건을 최적화하고 시설을 관리하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 부분적으로 EU 자금을 지원받는 회사인 Infarm은 광범위한 "판매 시점" 농장을 각 농장의 성장 데이터로부터 학습하여 조건을 조정하고 성장을 최적화하는 중앙 플랫폼에 연결했습니다.

수직 농장은 에너지 집약적입니다. 에너지 기반 비용 중 일부는 농약 미사용 비용 절감, 운송, 보관 및 유통 비용 대폭 절감, 부패 및 폐기물 감소로 상쇄될 수 있습니다. 그러나 현재의 에너지 위기는 해당 부문에 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 지속 가능한 발전, 배터리 저장 개선 및 LED 조명 효율성은 수직 농업의 지속 가능성과 경제적 생존에 매우 중요합니다.

🌆 예측적 정책 입안

수직 농업을 포함한 도시 농업은 지속 가능한 식량 생산, 지속 가능한 천연 자원 관리, 기후 조치 및 균형 잡힌 영토 개발에 기여할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 2020년 3월, 유럽연합 집행위원회는 식량, 물, 영양분을 핵심 가치 사슬 중 하나로 포함하는 새로운 순환 경제 실행 계획을 채택했습니다. 수직 농업은 농업에서 농약과 물의 사용을 줄이고 토양 황폐화, 삼림 벌채 및 물 부영양화(영양분 부하 증가)를 방지함으로써 이러한 목표에 기여할 수 있습니다.