GS&J인스티튜트 이사장 이정환

 최근 곡물가격이 폭등하고 식량안보에 관심이 높아지자 4차산업혁명과 인공지능(AI)이 식량문제도 해결해주지 않을까 하는 기대 또한 높다. 뜨거운 태양 아래서 땀을 흘리고 변화무쌍한 날씨에 노심초사하는 농업은 종언을 고하고 거대한 식물공장에서 농산물이 쏟아져 나오는 시대가 올까? 국민 1인당 농지면적이 도시국가를 제외하면 세계에서 가장 적은 우리나라도 식량안보를 걱정할 필요가 없는 세상이 올까?

자동차는 전기 배터리로 달릴 수 있지만, 인간은 오로지 태양에너지가 농축된 농산물, 그 변형인 축산물을 섭취하고 소화해 에너지를 조달한다. 그래서 농업은 인간 생존에 필요불가결한 산업이고 다른 산업으로 대체불가능하다. 식물공장은 어떤가? 거대한 빌딩에서 태양에너지 대신 전기에너지를 농축해 농산물을 생산하는 식물공장이 기존 농업을 대체하게 될까?

식물이 가지고 있는 에너지 효율 한계 뛰어넘기 쉽지 않아

본래 식물의 에너지 효율은 매우 낮다. 논밭에 쏟아지는 태양에너지의 10% 정도만이 잎에 흡수되고, 흡수된 에너지의 많은 부분이 광합성 과정에서 소모되어 결국 1% 정도만이 식물체로 남는다. 더욱이 그렇게 생산된 식물체 중 사람이 먹는 부분은 일부에 지나지 않는다. 식물의 에너지 효율이 이처럼 낮지만, 농업은 무한 공급되는 태양에너지를 원료로 하므로 에너지 효율은 문제가 되지 않았다. 그러나 화석연료를 태워 생산한 전기에너지를 빛에너지로 전환한 후 이를 농축하는 식물공장은 그 에너지비용을 모두 감당해야 한다.

물론 식물공장의 식물은 빛에너지 흡수율이 노지 농업보다 높다. 그러나 효율이 가장 높다는 천연가스발전소의 발전효율도 53% 정도고, 이 전기에너지가 송배선망을 타고 식물공장에 도달하는 과정에서 이중 6% 정도가 열에너지로 변해 대기 중에 사라진다.

식물공장에 도달한 전기에너지는 효율성이 높은 LED 등을 통해 빛에너지로 전환해도 50% 정도만 광합성에 이용되는 빛이 된다. 또한 공급된 전기에너지 중 식물에 흡수되지 않은 에너지는 열에너지로 방출된다. 이를 제거하는 냉방 에너지가 추가로 필요하므로 에너지 효율은 더 낮아진다. 앞으로 식물공장 기술이 더 발전하겠지만 식물이 가진 에너지 효율의 한계를 뛰어넘기는 쉽지 않을 것이다. 가식 부분이 가장 높은 상추를 식물공장에서 재배하더라도 현재는 사용된 에너지 중 사람에게 전달되는 부분은 1%가 안된다고 한다.

결국 식물공장은 수확한 농산물에 농축되어 있는 에너지의 백배 이상 에너지를 소비하는데 그 비용을 회수할 수 있을까. 생산성을 높여 단위 생산물당 투입되는 비료와 물, 노동 비용을 그만큼 절감하더라도 전기에너지 가격이 극단적으로 낮아지지 않는 한 식물공장은 약품 관광 관상 등 부가가치가 매우 높은 특수한 용도에 그칠 수밖에 없을 것이다.