도시농업과 저탄소 기술의 결합, 실내농장과 수직농장의 역할

도심 속 농업이 기후위기를 해결할 수 있을까?

기후변화와 식량안보 위기가 동시에 다가오는 시대, 도시농업이 새로운 해법으로 떠오르고 있다.

과거에는 농업은 농촌의 전유물로 여겨졌지만, 이제는 도시 한복판에서 식량을 생산하고 탄소를 줄이는 새로운 농업 구조가 형성되고 있다. 특히 실내농장(indoor farm)과 수직농장(vertical farm)은 농지 없이도 작물을 생산할 수 있는 시스템으로, 탄소중립 도시 실현의 핵심 기술로 주목받는다. 이러한 농업 시스템은 농산물의 유통 거리를 줄이고, 물과 에너지 사용을 최적화하며, 건물 에너지 순환에도 기여할 수 있다.

이 글에서는 도시농업과 저탄소 기술이 어떻게 결합되고 있는지, 실내농장과 수직농장이 기후위기 대응에 어떤 역할을 하는지 구체적으로 살펴본다.

 

도시농업의 개념과 탄소중립 시대의 필요성

도시농업은 도시 내에서 이루어지는 작물 재배 활동을 뜻하며, 옥상 텃밭, 벽면 정원, 커뮤니티 가든, 컨테이너 팜 등 다양한 형태로 발전하고 있다. 본래 도시농업은 공동체 활성화나 교육, 건강 증진 등을 목적으로 시작됐지만, 최근에는 기후위기 대응 수단으로의 가치가 새롭게 조명되고 있다.

 

도시에서 농업을 하면 가장 먼저 푸드 마일리지(Food Mileage)를 줄일 수 있다. 이는 식품이 생산지에서 소비지까지 이동하면서 발생하는 에너지와 탄소 배출을 측정한 수치인데, 도심 내에서 생산과 소비가 이루어질 경우 물류 단계에서 발생하는 탄소를 대폭 줄일 수 있다. 예를 들어 지방에서 서울로 채소를 운송할 때와, 서울 도심의 실내농장에서 바로 수확하여 유통할 때를 비교하면, 유통 과정에서의 탄소 배출량이 최대 80%까지 절감된다는 분석도 있다.

또한, 도시농업은 건물의 에너지 효율 개선에도 기여할 수 있다. 옥상 텃밭은 단열 효과를 주고, 벽면 농장은 도시의 열섬 현상을 완화시키는 데 도움을 준다. 이런 다양한 효과는 도시를 ‘소비만 하는 공간’이 아닌, 탄소를 줄이는 생산 주체로 전환하는 데 기여할 수 있다.

 

실내농장 기술이 구현하는 저탄소 생산 구조

실내농장은 폐쇄형 공간에서 인공광, 제어된 온도, 자동화된 양액 공급 시스템을 이용해 작물을 재배하는 방식이다. 일반적으로 컨테이너, 지하 공간, 버려진 주차장 등 비농업 공간을 활용하기 때문에 농지 확보가 필요 없다. 그 핵심은 기후와 관계없이 연중 재배가 가능하다는 점이다.

저탄소 측면에서 실내농장이 갖는 가장 큰 장점은 정밀 자원 관리이다. 수경재배나 에어로포닉(분무 재배) 방식은 전통적인 토양 농업보다 물 사용량이 90% 이상 적고, 비료도 최소량만 사용된다. 또한 밀폐된 공간에서는 해충 발생이 적어 농약 사용이 거의 필요 없으며, 이 역시 간접적인 탄소 감축으로 연결된다.

더 나아가, 실내농장은 전력 소비량을 신재생에너지와 연계함으로써 탄소중립 시스템으로 진화하고 있다. 예를 들어 태양광 패널과 연계된 LED 조명, 배출가스를 발생시키지 않는 지열 냉난방 시스템 등이 도입되면서 실내농장이 오히려 탄소 흡수원이 될 가능성까지 제시되고 있다.

실제 국내의 한 대기업이 운영 중인 스마트 컨테이너 농장은 전통 노지재배보다 단위 면적당 탄소 배출량이 80% 이상 낮고, 연간 물 사용량은 동일 면적 대비 5분의 1 수준에 불과하다. 이처럼 실내농장은 탄소와 물, 에너지, 공간을 동시에 절약하는 농업 모델로 각광받고 있다.

 

수직농장의 구조와 탄소 절감 기여 방식

수직농장은 말 그대로 작물을 수직으로 쌓아올린 구조에서 재배하는 방식으로, 실내농장의 한 형태이자 진화된 모델이다. 주로 다층 선반 구조를 이용하며, 도심의 고층 빌딩, 창고, 컨테이너 등 좁은 공간에서도 높은 생산성을 확보할 수 있다. 단위 면적당 작물 수확량이 높아, 같은 공간에서 수평 농업 대비 10배 이상 효율을 낼 수 있다.

수직농장이 탄소 저감에 기여하는 첫 번째 이유는 자원 집중 사용으로 낭비를 최소화한다는 점이다. 스마트 제어 시스템을 통해 빛, 물, 영양분이 필요한 시점에만 공급되기 때문에 불필요한 에너지 소모가 없다. 또한 다층 구조는 건물 내부의 공기 흐름을 조절하여 냉난방 에너지도 절감할 수 있다.

두 번째는 현지 생산-현지 소비(Local for Local) 구조다. 수직농장은 소비지 중심에 위치해 공급망을 단축시킬 수 있으며, 냉장 운송이나 포장 자재 사용도 줄일 수 있다. 이는 곧 간접 탄소배출까지 줄이는 고효율 시스템이라는 의미다.

세 번째는 탄소 회수 기술과 결합할 수 있는 구조적 장점이다. 폐쇄된 공간에서는 이산화탄소 농도를 인위적으로 조절할 수 있고, 일부 수직농장은 외부에서 포집한 CO₂를 작물 생장에 활용하는 실증도 진행 중이다. 이는 농업이 이산화탄소를 제거하는 역할(Carbon Sink)을 수행하는 새로운 모델로 평가된다.

 

도시농업 기반 탄소 감축 사례와 수치 기반 효과

도시농업이 이론적 차원에 머무르지 않고 실제 탄소 저감 효과를 가져온다는 점은 다양한 실증 사례로 확인되고 있다.

서울시에서는 2022년부터 지하철 역사 내 스마트팜을 설치해 연간 5톤 이상의 잎채소를 생산하고 있으며, 이 과정에서 푸드 마일리지 기준 연간 4.2톤의 이산화탄소 저감 효과를 거둔 것으로 분석되었다.

또한, 부산의 한 대형마트 옥상에서는 수직형 수경재배 시스템을 도입해 매달 1,000kg 이상의 샐러드 채소를 생산하고 있으며, 기존 물류센터 대비 연간 이산화탄소 3.8톤, 포장재 사용 2.1톤 절감이라는 결과가 나왔다. 이처럼 도시농업은 단순한 생산 수단을 넘어서 탄소 감축 수단으로 기능하고 있다.

국제적으로도 네덜란드의 Urban Farming Company는 수직농장과 태양광 발전을 결합해, 에너지 자립형 탄소중립 농업 시스템을 구축했으며, 미국 뉴욕의 ‘Bowery Farming’은 AI 기반 수직농장을 통해 기존 농업 대비 1kg당 90% 이상의 탄소 감축을 실현했다.

이러한 사례들은 도시농업이 단지 공간의 활용도가 높은 농법이 아니라, 과학적이고 데이터 기반의 탄소중립 전략이라는 것을 입증하고 있다.

 

도시농업의 기술적 과제와 미래 전략

물론 도시농업과 실내·수직농장 기술이 만능은 아니다. 전력 의존도가 높고, 초기 설치 비용이 상당하며, 기술적 운영 능력도 요구된다. 특히 LED 조명의 전력 소모, 수경 시스템 유지비, 자동화 설비의 고장 등은 운영 비용과 탄소 역전 현상을 발생시킬 수 있다.

이 문제를 해결하기 위해서는 첫째, 신재생 에너지와의 결합이 필수적이다. 태양광, 지열, ESS(에너지 저장 시스템) 등을 활용해 운영 전력의 50% 이상을 재생에너지로 충당해야 진정한 탄소중립 농업으로 전환할 수 있다.

둘째, 데이터 기반 최적화 알고리즘 개발이 필요하다. 현재는 대부분 농민의 경험이나 설정값에 의존하는 경우가 많지만, AI와 센서를 통해 자동으로 빛, 물, 양액을 조절하는 지능형 제어 시스템이 확산되어야 자원 낭비와 탄소 배출을 동시에 줄일 수 있다.

셋째, 정책적 지원이 필수적이다. 도시농업은 일반 농업과 달리 농지보전법, 건축법, 에너지법 등 다양한 법령에 걸쳐 있다. 이를 통합 조율할 수 있는 도시농업 전담법과 인센티브 구조가 마련돼야 한다. 또한, 탄소 감축 실적을 인증해 배출권화하거나 보조금 지급이 가능한 구조도 병행되어야 한다.

도시농업은 단순히 채소를 기르는 활동이 아니라, 도시를 기후위기 대응의 전선으로 바꾸는 혁신 전략이다. 실내농장과 수직농장이 그 중심에서 탄소를 줄이고 식량을 생산하는 시대는 이미 시작되었다.