농가 인구 감소와 고령화에 따른 농촌 노동력 부족 및 기후변화로 인한 기상이변 등의 문제를 해결하기 위한 방안으로 스마트 농업이 떠오르고 있다. 스마트 농업의 기본인 시설원예는 토지절약형 집약농업으로 첨단농업기술과 자본을 기반으로 정밀농업이 실현될 경우, 고부가가치 수출산업으로 육성이 가능한 미래성장산업분야로 평가받고 있다.

국내 시설원예의 경우 파프리카, 토마토 등 일부 작목의 대규모 유리온실 재배를 제외하면 대부분 폴리에틸렌(Polyethylene; PE) 필름을 이용한 소규모 비닐온실 형태로 운영되고 있다. 반면에 시설원예가 미래성장산업이 되기 위해서는 개별적으로 떨어져 있는 소규모 비닐하우스 또는 유리온실들을 스마트화해 집적하고 에너지 효율을 높일 수 있는 첨단시설을 도입함으로써 농가소득 증대에 기여할 수 있도록 해야 한다는 것이 전문가들의 의견이다.

세계최초 온실, 조선시대 ‘동절양채(冬節養菜)’
1980년대 ‘백색혁명’ 통한 전국적인 시설원예 확대
국내 시설원예의 시작은 조선시대로 거슬러 올라간다. 조선시대 한의학과 식문화를 완성한 궁중 어의 전순의(全循義)가 1459년에 펴낸 요리책이자 농업책인 ‘산가요록(山家要錄)’에는 가온시설을 갖춘 동절양채(冬節養菜)라는 온실에서 겨울철에 채소를 재배했다는 기록이 나온다. 

기록에 따르면 남쪽을 제외한 삼면을 진흙과 볏짚으로 쌓은 흙벽돌로 벽을 쌓고, 바닥은 구들로 만들고 그 위에 30센티미터 정도의 배양토를 깔았으며 45°로 경사진 남쪽 면은 창살에 기름먹인 한지(韓紙)를 붙여 막았다.  온돌과 기름먹인 한지를 이용한 독자적인 기술은 서양최초의 온실인 영국의 에너린 (Enelyn) 온실(1691년)보다 170여년이나 앞섰다.

1920년대에는 창틀에 유지(기름종이)를 발라 사용하기도 했으며, 근대화 시설원예는 1954년 폴리에틸렌 필름이 국내에서 생산되면서부터 본격화됐다. 1960년대에 이르러 농업용 플라스틱 필름이 대량으로 값싸게 보급되면서 국내 시설원예의 발전과 함께 관련 산업도 급속도로 발전하기 시작했다. 당시에는 주로 도시 근교를 중심으로 대나무와 목재에 폴리에틸렌 필름을 피복한 반원형 또는 낮은 지붕형의 비닐하우스가 주를 이뤘다. 이후 1970년대에 들어서면서 국민경제의 발전과 도시인구의 증가로 인해 겨울철과 이른 봄에 신선한 채소에 대한 수요가 증가했으며, 비닐을 이용한 농법이 확산되면서 도시 근교를 중심으로 철재와 연질필름을 이용한 단동형 비닐하우스 단지가 형성됐다.

1980년대는 일명 ‘백색혁명’의 시기로 불리는 플라스틱 하우스의 중흥기로 아연도금 파이프와 연질필름을 이용한 비닐하우스가 전국적으로 빠르게 확산된 시기이다. 당시 소비자들의 건강에 대한 관심 고조와 함께 경제성장에 따른 신선채소의 소비량이 증가하면서 시설원예의 증가를 부추겼다.

1990년대 시설원예의 장치화 및 규모화
정부의 ‘첨단기술농업사업’으로 유리온실 확대
1990년대는 우루과이라운드 협상 진행과 관련해 정부는 농산물 시장의 개방에 대응한 경쟁력 제고 대책의 일환으로 신농업 정책을 수립했다. 특히 첨단기술농업과 수출농업을 위한 시설원예농업을 전략산업으로 육성하는 정책을 추진했다. 이로 인해 시설원예도 과거 단동형 플라스틱 하우스에서 자동화 비닐온실, 경질판온실, 유리온실 등 인위적인 환경관리가 가능한 방향으로 발전하게 됐다. 또한 고비용·고효율·고에너지의 첨단시설로 발전하면서 관비·양액재배 시설이 보급됨에 따라 시설원예의 장치화 및 규모화가 이루어졌으며, 보온재배 위주였던 시설원예의 가온재배 면적이 25%로 증가했다. 특히 유리온실의 경우 1991년 ‘첨단기술농업사업’으로 설치사업을 진행했으며, 이후 ‘성장작목시범단지조성사업’, ‘시설채소시범단지사업’, ‘화훼종합시범단지사업’ 등으로 전환되어 1993년까지 추진됐다. 

또한 1994년부터 1999년까지 생산시설의 현대화와 함께 수확 후 상품화 및 저온 저장하는 등의 유통시설을 한 번에 지원하는 ‘생산유통지원사업’을 추진해 시설원예의 경쟁력 제고를 위한 집하장, 저온저장고 등 유통시설이 보급되면서 시설원예 농업분야에서 생산과 유통시설의 현대화가 급속히 추진됐다.

실제 1991년부터 1999년까지 유리온실 신축사업에 5,500억원을 지원했으며, 이후 2012년까지 농어업에너지이용효율화사업 및 시설원예품질개선사업을 통해 4,500억원을 지원했다. 지원성과로 시설원예 농산물 생산액은 1990년 8,000억원 수준에서 2010년 5조3,000억원으로 6배 이상 증가했으며, 수출은 22배 이상 증가했다.

무분별한 사업지원과 금융위기, 농가 경영부실 증가
정부, 1999년부터 보조 지원 중단 융자사업 전환
당시 유리온실 지원사업에 대한 유려의 목소리도 있었다. 농업인들의 재배기술과 전문 경영능력이 미흡하고, 수출상대국들이 우리 농산물의 품질에 대한 편견으로 안정적인 수출 유통망을 확보하는 데 어려움이 있다는 이유였다. 특히 1997년 외한위기(통칭 ‘IMF 사태’) 이후 유가상승과 농산물 가격하락 등의 악영향이 겹치면서 시설원예 농가의 경영부실이 증가했다.

정부는 ‘농어촌발전대책 중간평가’를 통해 부적격자들에 대한 무분별한 사업지원을 사전 예방하고, 시공단계의 부조리를 제거하는 등 시설재배 농가들의 자생력을 키우기 위해 기존 보조 50%, 융자 30%, 자부담 20%의 보조비율 중 정부의 보조비율을 단계적으로 축소하기 시작했으며, 1999년부터는 기존의 보조 지원을 중단하고 융자사업으로 전환했다.

시설원예가 2000년대 중반 이후 감소세로 돌아선 것은 정부의 보조 비율 감소와 함께 시설원예 농가의 난방비 등 경영비에 대한 부담이 크게 작용했을 것으로 보인다. 또한 생산 농산물에 대한 투자 대비 낮은 판매가격과 노후시설에 대한 개보수 비용에 대한 부담 등으로 인해 운영을 포기하는 사례가 나타났던 것으로 파악된다.

2000년대 이후 감소추세, 시설원예 정체기
스마트 농업으로 재도약을 준비하는 시설원예
정부의 보조 비율이 높았던 1990년대 중반까지는 시설재배면적이 연평균 12% 이상의 성장률을 보이며 빠르게 증가했다. 그러나 정부 보조 비율이 줄어들기 시작하면서부터 증가세가 둔화되기 시작했으며, 2000년대 중반 이후에는 감소세로 돌아서며 시설원예의 정체기를 맞이했다.

한편, 2000년대 초에는 정부가 1990년대 지원한 유리온실 사업과 함께 발전한 양액재배 기술과 환경제어 기술, 자동화 기술 등을 토대로 식물공장에 대한 시험연구가 시작되면서 시설원예의 새로운 가능성에 대한 기대를 모았다.

농촌진흥청 농업공학연구소(2008년 10월 국립농업과학원으로 편입. 농업공학부)는 1996년부터 식물공장 시스템 설계를 시작해 시험재배를 진행했으며, 2001년부터 2004년까지 ‘한국형 식물공장 모델 개발 연구’를 수행한 결과 2005년에 식물공장시스템을 확립했다.

스마트 농업은 글로벌 인구 증가에 따른 식량부족이 주요인으로 미래 식량 및 에너지 위기를 대비하기 위해 농산물, 바이오소재, 생산성 증대의 필요성이 높아지면서 관심을 모으고 있다. 특히 식량안보에 대한 중요성이 커지면서 미래 먹거리 확보를 위한 각종 첨단기술과 생명과학 기술 등이 접목된 스마트 농업이 미래 식량 생산 수준을 증대시킬 방안으로 떠오르면서 스마트 농업의 필요성이 대두되고 있다.

반면에 국내 인구는 글로벌 상황과는 달리 오랜 기간 정체되어 있는 상황에서 식량생산과 해외로부터 수입되는 농산물은 지속적으로 증가하고 있는 실정이다. 이에 따른 농산물 수급의 불균형을 해소하기 위한 방안으로 스마트 농업의 필요성이 강조되고 있다. 또한 스마트 농업은 농업 인구의 감소 및 고령화로 인한 노동력 부족을 대체할 수 있는 수단으로 기대되고 있다. 특히 지구 온난화 등으로 기후변화에 따른 피해가 심각하게 발생하고 있으며, 이 또한 스마트 농업의 필요성을 대두시키고 있다. 

실제 지구 온난화에 따른 기온상승으로 농산물 재배지가 북상하고, 아열대 작목의 재배지가 늘어나고 있으며, 수온 상승으로 어종까지 변화하고 있는 실정이다. 스마트 농업은 노지 농업의 경우, 생육과정에서의 기상과 생육 정보를 축적함으로써 기후 영향에 대한 예측을 강화해 사전 대비가 가능하며, 시설원예는 기후변화와 병해충에 대한 보다 완벽한 제어를 위한 식물공장 등의 형태로도 발전해 나가고 있다.

시설원예의 스마트화는 폐쇄된 온실·암실과 같은 실내에서의 농작물생육환경을 실시간으로 제어하는 것을 핵심으로 구동된다. 축산 분야는 가축의 성장과정 및 기상변화에 따른 사양관리와 축사환경을 최적의 상태로 조절하는 기술체계를 중심으로, 착유관리·사양관리· 가축질병관리·유전자원관리·동물행동 모니터링·농장경영관리 등이 주를 이루고 있다. 노지농업은 생육을 관찰하고 작업을 돕는 트랙터·이앙기·드론 등을 활용하는 기계장비를 통한 스마트화가 구현되고 있으며, 이들 기계장비를 중심으로 기술개발이 이루어지고 있다.

이처럼 농업과 ICT(Information and Communications Technologies; 정보통신기술), BT(Bio Technology; 생명공학기술), GT(Genetic Technology; 유전공학기술), ET(Environmental Technology; 환경공학기술) 등 다양한 첨단기술의 융·복합이 이뤄짐에 따라 스마트 농업은 보다 발전된 형태로 진화해 나가고 있다. 스마트 농업은 축적된 빅데이터를 기반으로 예측관리에 기초하며, 미래 농업을 예측 기반관리 체계로 변화시키면 지속 가능한 농업의 실현을 주도할 것으로 예상하고 있다.

2018년 4개 지자체 선정, 스마트팜 혁신밸리 구축
청년창업-기술혁신(R&D)-판로개척 등 기능집약
농림축산식품부는 지난 2018년 4월에 개최된 ‘제5차 경제관계장관회의’를 통해 정부의 혁신성장 핵심 선도과제 중 하나로 ‘스마트팜 확산 방안’을 발표한 바 있다. 기존 농가 단위로 진행되던 스마트팜 보급전략을 보완하고 정책 수혜 대상을 청년 농업인 및 농업 전후방 산업으로 확대하고 집적화된 확산 거점을 조성하는 등의 기본방향을 제시했다.

‘스마트팜 혁신밸리’ 조성 계획은 대표적인 스마트팜 확산 관련 정책으로 청년창업-기술혁신(R&D)-판로개척 등의 기능을 집약시켜 농업인·기업·연구기관의 시너지가 창출되는 거점으로 활용할 계획이다. 1,2차에 걸쳐 선정된 전북 김제시, 전남 고흥군, 경북 상주시, 경남 밀양시 등 4개 ‘스마트팜 혁신밸리’에 대해 한개소 당 최소 면적 20헥타아르(㏊, 약6만평)의 부지를 지자체가 제공하며 정부는 관련 R&D 예산과 장비 등 인프라 구축에 초점을 맞춰 지원한다.  전체 80ha(약24만평)의 ‘스마트팜 혁신밸리’를 2022년까지 조성할 계획이다. 이를 통해 전체 시설원예 ‘스마트팜’ 보급면적을 2017년 기준 4,010ha(약1,213만평) 대비 2022년까지 7,000ha(약2,118만평)로 확대한다는 구상이다. (본지 2019년 9월 2일 ‘스마트팜 혁신밸리…미래 농업을 꿈꾸다’ 기사 참고)

한편, 농림축산식품부, 농촌진흥청, 과학기술정보통신부는 2021년부터 2027년까지 7년간 약3,867억원을 스마트팜 현장보급 및 확산을 위한 ’제2세대 스마트팜의 기술고도화’와 인공지능·로봇·에너지 등 ‘제3세대 스마트팜 원천기술확보’에 집중적으로 투자해 나가겠다고 밝힌 바 있다.