LED를 활용한 도시 농업

메가시티 도쿄의 시범 사례

오늘날 세계 인구의 절반 이상이 도시에 거주하고 있으며, 2050년에는 세계 인구의 2/3가 대도시에 살게 될 것입니다. 전통적인 농업 방식으로는 이러한 메가시티들을 부양할 만큼의 영양가 있는 음식물을 공급할 수 없을 것입니다. 이에 대한 한 가지 해결책은 대도심 속에서 토마토나 멜론 같은 작물을 기르는 도시 농업입니다. 그러려면 식물들이 잘 자라도록 물과 햇빛을 공급해야 합니다. 기존 농업용 조명에 비해 LED는 에너지 효율이 훨씬 우수하므로 대도시에서 야채나 과일을 키우는데 유용합니다.

이용 가능한 부지 면적이 부족해지기 때문에 이제는 ‘수직적인’ 사고가 필요하다.”

Dickson Despommier 박사, 컬럼비아 대학교

수직 경작

공상과학을 넘어

큰 건물 안에 양상추들이 질서정연하게 길게 줄을 지어서 분홍색 빛을 쬐고 있습니다. 공상과학 소설에나 나올 법한 기술이 이미 세계 주요 대도시에서 실현되고 있습니다. 소위 말하는 도시 농부들이 아시아, 미국, 유럽의 도심 한가운데서 야채, 허브, 과일을 경작하고 있습니다. 첨단 시대에는 농업이 오래된 산업용 빌딩이나 창고에서 이루어지고 있습니다.

LED(발광 다이오드)는 적색이나 청색이 더 많이 포함된 빛을 제공할 수 있어 양상추, 토마토, 바질 같은 식물이 광합성을 하고 빠르게 성장하기 위해 적합한 파장을 제공합니다. 다이오드가 방출하는 광이 이러한 색깔 성분들을 조합하여 분홍색 빛을 발생시킵니다. LED를 사용함으로써 현대의 농부는 더 이상 자연 채광에 의존할 필요가 없어졌습니다. 비가 오거나 한밤중에도 발광 다이오드는 일정한 빛을 제공하여 작물을 더욱 빠르고 풍부하게 키울 수 있기 때문입니다.

고층 빌딩에서 수확한 샐러드

경작 가능한 토지가 제한적이므로 충분한 식량을 생산하기 위해서는 또 다른 차원의 사고가 필요합니다. 농업이 도시로 확장되고 있을 뿐만 아니라, 위로도 올라가고 있습니다. “경작 가능한 토지가 부족해지기 때문에 이제는 ‘수직적으로’ 생각해야 합니다”라고 컬럼비아 대학의 Dickson Despommier 박사는 말합니다. 그는 “수직 경작” 분야의 선도자입니다. 도시 농부들은 “팜스크레이퍼(farmscaper)”라고 하는 여러 층으로 된 건물 안에서 과일이나 야채를 경작합니다. 이러한 실내 농장에서는 햇빛 없이 연중 내내 최적의 조건으로 여러 층에서 토마토, 시금치 및 기타 작물을 다량으로 재배합니다.

이러한 재배 방식은 매우 유망합니다. 수직 경작은 특히 인도의 뭄바이나 중국의 상하이 같이 인구가 빠르게 늘어나는 메가시티에서 식량을 공급하기 위해서 유용합니다. 수직 온실에서의 수확량은 기존 농업에 비해서 훨씬 더 높습니다. Despommier 박사는 팜스크레이퍼에서 1헥타르의 공간이 들판에서 10헥타르를 대체할 수 있다고 주장합니다. 500m2에서 연간 50톤의 양상추와 야채를 생산할 수 있으므로 비싼 도시의 공간을 최대한 활용할 수 있습니다.

첨단 광 솔루션

일본의 사례

새로운 도시 농업의 이점은 이미 세계적으로 널리 알려져 있습니다. 최근 많은 대도시에 상당 수의 실내 농장이 생겨났습니다. 일본은 이 분야를 선도하고 있으며 지속가능한 에너지 솔루션에 집중하고 있습니다. 도시 농업은 갈수록 인구가 늘어나는 대도시에 추가적인 식량을 공급할 수 있는 또 하나의 에너지 효율적인 방식입니다. 인피니언의 조명 IC 책임자인 Ulrich vom Bauer는 “에너지 절약은 일본에서 무엇보다 시급한 과제입니다. 바로 이러한 이유로 LED 같은 첨단 기술이 큰 성공을 거두고 있습니다”고 말합니다. “LED는 특히 원예 조명이나 온실 조명 용으로 많이 사용되고 있으며, 이 분야의 수요가 빠르게 증가하고 있습니다.”

환경을 보호하는 혁신적인 경작 방식

환경을 보호하는 혁신적인 경작 방식

도시 농업은 먼 거리를 운송할 필요가 없고 그에 따른 환경적 영향도 미치지 않기 때문에 환경 보호에 일조합니다. 미국에서는 양상추의 98퍼센트가 캘리포니아와 애리조나에서 재배됩니다. 이 농산물을 뉴욕의 소비자들에게 공급하기 위해서는 트럭이나 화물 열차로 길게는 4,200킬로미터까지 운송하며 에너지를 소비합니다. 운송 비용은 농작물의 판매 가격에서 큰 비중을 차지하므로 도시 농업은 농산물의 가격을 낮추는데도 기여합니다.

현재까지 수직 농장에서 재배된 과일과 야채는 소수의 한정된 수퍼마켓에서만 판매하고 있습니다. 하지만 많은 원예 프로젝트들에서 알 수 있듯이 야채 재배지와 과수원이 도시 안으로 확장되고 있으며, 인피니언의 첨단 LED 기술은 인도에서부터 멕시코에 이르기까지 많은 메가시티들에 도시 농업을 도입하기 위한 핵심 역할을 하고 있습니다.

LED 기술

전기를 절약하는 인피니언의 LED 기술

Wondernica Research 역시 에너지 효율이 높은 조명 시스템의 이점을 인식하고 있습니다. 이 말레이시아 회사는 자사의 온실용 최신 LED 튜브에 인피니언의 ICL8201 LED 드라이버 IC를 채택하였습니다.  이것은 소수의 외부 소자만을 이용해 원하는 디자인에 손쉽게 통합할 수 있도록 합니다. 이 드라이버 IC는 재배 작물의 필요에 따라 청색 또는 적색 LED와 적외선 LED로 일정한 직류를 제공합니다. 이는 인피니언 LED 드라이버가 온실용 조명으로 어떻게 에너지를 절약하는 동시에 조명 시스템의 신뢰성을 높이는 지를 잘 보여줍니다.

재배 작물에 따라서 ICL8201 LED 드라이버 IC가 청색 또는 적색 LED와 적외선 LED로 일정한 직류를 제공하여 온실용 조명의 에너지 효율을 높입니다.

필요에 따른 스펙트럼 제공

LED의 장점은 단지 에너지 절감뿐만이 아닙니다. 식물은 식물의 종류와 성장 단계에 따라서 각기 다른 광 파장을 필요로 합니다. 과일이나 토마토 같은 것을 재배하기 위해서는 주로 청색 광이 필요합니다. 청색은 햇빛의 상당 부분을 이루는 것으로서 광합성을 촉진하기 때문입니다. LED 기술로 필요한 파장을 발생시키도록 조명을 설계할 수 있으며, 각각의 작물 종류에 따라 필요로 하는 광 스펙트럼을 제공할 수 있습니다.

이 첨단 기술은 손쉽게 농장의 조명 세기를 조절하여, 식물이 생명에 필수적인 햇빛을 받기 위해 태양을 향해 줄기를 뻗을 필요가 없습니다. 식물은 모든 에너지를 과실을 맺는데 쓸 수 있고 들판에서 자라는 식물보다 더 높은 수확량을 달성할 수 있습니다. LED의 다양한 파장을 사용하면 작물 자체가 특정한 색깔을 갖도록 할 수도 있습니다. 예를 들어서 적색 롤로 로소 양상추는 북유럽에서 아주 인기가 높은데 계절적으로 가을과 겨울에는 구하기가 어렵습니다. LED 조명을 이용하면 이 양상추를 현지에서 생산할 수 있으며, 더 이상 햇살이 강한 이탈리아로부터 수입할 필요가 없습니다.

도시 농업에 최적화

기존 작물 재배 조명과 비교해서 첨단 LED 조명 시스템은 도시 농업에 최적화 되었습니다. 우선, 에너지 효율 면에서 우수합니다. 농부가 LED 조명으로 식물에 빛을 쏘이면 에너지가 주로 식물한테 소비됩니다. 현재 온실용으로 널리 사용되는 네온 램프를 LED로 교체하면 최대 70퍼센트의 에너지를 절감할 수 있습니다. 또한 LED는 기존 조명보다 열을 덜 발생시킵니다. 열이 발생되면 재배 공간을 과열시킬 수 있으므로, LED는 수직적인 재배 공간에 사용하기에 특히 적합합니다. 또한 LED는 기존 조명과 같이 밝은 빛을 제공하지만 수명은 더욱 깁니다.

수직 경작을 하는 농부들은 햇빛을 LED 광으로 대체할 뿐만 아니라 토양과 비까지도 대체합니다. 수경 재배 시스템은 도시 농장에 물과 영양분을 안정적으로 공급합니다. 긴 호스 관을 사용해서 무기물과 여타 필수 영양소들을 함유한 수용성 용액을 곧바로 바질, 양상추, 호박 같은 작물의 뿌리로 공급할 수 있습니다.

인피니언의 LED 기술

많은 에너지를 절감할 수 있고 수명이 길다는 점에서 다양한 조명 애플리케이션에 LED의 사용이 빠르게 증가하고 있습니다. 인피니언은 상업용 및 자동차 조명 용으로 맞춤화된 LED 드라이버 IC, MOSFET, 센서를 제공합니다. 고품질의 에너지 효율적인 제품 및 솔루션 포트폴리오는 LED 드라이버 IC, LED 드라이버에 적합한 MOSFET, 센서, 보안 통신을 위한 하드웨어를 포함합니다. 검증된 고품질 제품과 함께 역량 있는 전문가들로 구성된 글로벌 조명 팀과 채널 파트너들이 협력해서 고객들의 LED 조명 제품 및 시스템 설계를 지원합니다.

인피니언의 ICL8201 LED 드라이버 IC

인피니언의 오프라인 LED 드라이버 IC는 4~25W의 LED 램프 용으로 단순하면서 가격 경쟁력이 뛰어난 솔루션을 제공합니다. ICL8201은 LED 튜브 및 램프 용으로 역률이 높은 AC-DC buck 컨트롤러입니다.