아쿠아포닉스 농법 장·단점 알아보기

안녕하세요 니~킥입니다.

오늘은 아쿠아포닉스가 무엇인지 알아보고 아쿠아포닉스 농법 장·단점에 대해 알아보겠습니다.

 

✅ 인기글

털 안 빠지는 강아지 종류 Best 8

안경 도수 보는방법 어렵지 않아요

채소 비타민(다채) 효능과 활용 

성격유형 테스트(MBTI·애니어그램 검사·D.I.S.C 검사·OCEAN 테스트)

만0세~2세 영아관찰척도 (어린이집 영아 관찰 및 평가)

먹태와 황태 차이? (명태&황태&먹태) 그리고, 황태 효능

밥먹고 바로 누우면 안되는 이유 5가지

2023년 최저임금 9,160원으로 5% 오른다.

적은 월급 부담 줄여주는 두루누리 사회보험!(보험료 80% 지원)

아쿠아포닉스 농법 장·단점 알아보기

아쿠아포닉스(Aquaponics)란?

아쿠아포닉스(Aquaponics)는 물고기 양식(Aquaculture)과 수경재배(Hydroponics)의 합성어로, 물고기를 양식하는 과정에서 발생하는 배설물에 포함되어 있는 암모니아나 아질산 같은 물질을 질소로 전환하여 작물 수경재배에 이용하는 친환경 농법입니다.

 

물고기 양식 과정에서 물고기 호흡이나 배설물에서 암모니아(NH3)가 발생하고 이것이 물과 만나 암모늄 이온(NH4+)이 됩니다. 물고기 양식 수조 내 암모니아 농도가 높아지게 되면 양식수가 오염되거나 물고기가 폐사하는데 이때 수조에 유용 미생물을 증식시키면 암모늄 성분이 분해되고 NO3 형태로 되기 때문에 화학비료 대신 작물 수경재배에 이용할 수 있어 양식과 작물 재배가 동시에 이뤄어집니다.

 

아쿠아포닉스 장·단점

아쿠아포닉스의 가장 큰 장점은 화학비료 대신 물고기 배설물을 활용하여 작물을 수경재배하는 친환경 작물 생산이 가능하다는 점이지만, 유용 미생물을 활용하여 양식수를 정화하고 물고기 배설물과 같은 오염물질 축적을 방지할 수 있어 양식수 교체작업이나 작물 재배용수를 별도로 공급할 필요가 없어 농업용수 절약도 가능합니다. 또한 작물재배가 쉽지 않은 척박 토양이나 사막 등 비경작지에서도 작물을 안정적으로 생산할 수 있는 장점이 있습니다.

 

아쿠아포닉스 시스템을 도입할 경우 양식시설과 재배시설이 동시에 필요하기 때문에 관행 토경이나 수경재배에 비해 초기 시설투자비가 증가하는 단점도 있습니다. 농업용 수내 영양성분의 경우 물고기 크기나 특성에 따라 달라지는 배설물만으로 재배작물 생장에 필요한 질소 성분을 충분히 공급하지 못하는 경우도 있습니다. 따라서 아쿠아포닉스 농법에서는 비교적 생육기간이 짧은 엽채류에 한정하여 생산하는 경우가 많아 재배 작물종이 다양하지 않습니다.

 

또한 양식과 작물 생육환경이 차이가 있어 물고기와 작물 생장을 위한 최적 환경제어가 곤란하고 물고기 양식과 수경재배 기술이 동시에 요구되는 등의 단점도 있습니다. 아쿠아포닉스 농법의 단점에도 불구하고 베트남, 벨기에, 프랑스, 독일, 미국 등 많은 나라에서 투자비 절감형 아쿠아포닉스 시설 구축, 6차 산업화 추진과 어종별 작물생육 데이터 수집 등 아쿠아포닉스 사용화를 위한 여러 노력을 계속하고 있습니다.

 

아쿠아포닉스 시설 자재·설비

아쿠아포닉스는 시설 자재, 설비 등에 따라 차이가 발생할 수는 있으나 12톤 수조에 재배조 100평 규모로 양식장과 수경재배 시설을 모두 갖추려면 토지 구매 비용을 제외하고 약 2억 8천만 원의 초기 비용이 필요합니다.

 

이렇게 초기 비용이 큰 데도 일반 농가에서 아쿠아포닉스 농법을 추친하기 위해 애쓰는 것은 소비패턴의 변화로 인한 고품질 친환경 유기농산물 수요가 많아졌기 때문입니다.

 

또한 사회적, 환경적 측면에서 작물 재배용으로 사용되는 화학비료에 대한 거부감 증가와 작물 안정성과 농업용수를 효과적으로 관리하는 농법의 중요성이 커지고 있기 때문에 친환경 농업의 대안으로 국내·외에서 주목받고 있습니다.

 

프랑스, 이탈리아, 벨기에, 미국, 베트남 등에서는 수자원 절약형의 아쿠아포닉스 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 대표적인 연구사례로는 친환경 양식 기술, 유용곤충을 활용한 양식용 사료화 기술, 작물의 생장 특성, 양식수 관리용 여과장치, 멸균장치, 아쿠아포닉스의 환경영향 평가 등을 들 수 있습니다. 특히 물고기 양식과 작물 재배와 관련된 사료급이량, 물사용량 등의 에너지 사용 저감이나 생태자원 보호를 위한 아쿠아포닉스 기술 고도화를 위하여 작물, 물고기, 생태계 유지 등 다양한 측면에서 산업화하려는 노력을 기울이고 있습니다.

 

특히 미국이나 호주 등지보다 늦게 아쿠아포닉스 연구를 시작한 유럽연합에서는 아쿠아포닉스를 6차 산업으로 발전시키기 위하여 아쿠아포닉스로 생산된 채소에 대한 소비자 반응 조사 및 품질 연구 등을 기반으로 물고기 체험과 엽채류 시장 확대 등 도시농업과 로컬 푸드를 융합하는 6차산업 기반의 아쿠아포닉스 모델을 구축하는 연구에 주력하고 있습니다.

 

우리나라에서도 아쿠아포닉스는 시스템 설비뿐만 아니라 생산물 판매, 체험 및 기술교육, 양식어종 판매촉진용 쌈채 재배 등 몇몇 농업법인이나 개인 사업자에 의해 운용되는 사례가 늘고 있습니다. 국가연국기관인 국립수산 과학원, 해양수산자원연구소, 경기도원, 충북도원 등에서도 아쿠아포닉스 운용에 의한 물고기 품질, 담수어종 양식에 의한 엽채류 재배, 양식용 사료 실용화 및 안정성 연구 등이 진행되고 있으나 아직까지 양식과 수경재배 기술 균형을 찾기 위한 도입 단계라고 할 수 있습니다.

 

아쿠아포닉스의 핵심 '미생물'

최근 들어 농촌진흥청에서는 작물재배용 화학비료 시용량을 저감 하는 친환경 농업기술 개발을 위한 유기소재 관련 연구가 활발히 진행되고 있다고 합니다. 농업공학부에서도 화학비료 사용량 저감을 위한 친환경 디지털 농업 추진을 위하여 아쿠아포닉스 시스템을 구축하고 어종과 작물생장 관계, 양식수내 영양성분 구명, 양식수 정화기술, 양식용 대체사료 개발 및 아쿠아포닉스 통합환경운영시스템 연구를 시작했습니다.

 

아쿠아포닉스 시스템은 물고기 배설물이 포함된 수조 수(양식수)가 침전조와 여과조를 거치면서 미생물에 의해 배설물을 분해하고, 분해된 수조수는 재배조로 유입되어 작물 수경재배에 이용한 후 여과조를 거쳐 양식수조로 회수되는 순환방식으로 운용하고 있습니다.

 

또한 물고기 양식 시에는 물고기 병 방제용 항생제 사용량 저감을 위하여 양식수내 오염물질 분해 능력이 우수한 미생물을 활용하여 유해물질을 분해하거나 유용물질로 전환하여 수질을 개선하고 물고기 생장을 촉진하는 바이오플락(Biofloc) 기술을 접목하였습니다.

유리온실에 양식용 수조(5톤, 1개), 침전조(0.5톤, 1개), 여과조(1.3톤, 3개) 및 재배조(1x5m, 6개)로 구성하여, 사진에서 보는 바와 같이 여과조에는 미생물이 성장하면서 침전조를 통과한 배설물을 질소 성분으로 전환할 수 있도록 하는 미생물 서식처인 바이오 필터(Bio Filter)를 충진한 순환식 아쿠아포닉스 시스템입니다.

 

시스템 내 순환수는 염소 성분을 제거한 수도수 도는 지하수를 기반으로 물고기를 양식하기 전에 물고기 배설물을 질소 성분으로 분해해 주는 유용한 미생물을 증식시킨 후에 물고기를 양식하면서 수종의 엽채류를 수경재배하고 있습니다.

 

ICT 기술이 접목된 스마트 아쿠아팜

스마트 아쿠아팜에서는 관행 아쿠포닉스 시설에 정보통신기술인 ICT(Informaition & Communication Technology) 기술을 접목하여 통합환경모니터링 시스템을 운영하면서 시설 내 용존산소농도, 무기성분 변화 등의 물리·화학적 환경 변화나 물고기와 작물 생장 관련 정보를 실시간을 취득할 수 있습니다.

 

아쿠아포닉스 시스템 재배부와 수조부에 물리성과 화확성 변화를 측정하는 센서를 설치하고 얻어지는 환경 데이터를 웹 서버에 전송하기 위해 무선 통신이 가능한 아두이노에 센서를 연결하고 MySQL 데이터베이스를 사용하여 수집된 데이터를 저장합니다.

저장된 데이터를 파악하여 이해하기 쉽도록 가시화하는 프로그램을 적용, 언제 어디서나 사용자가 아쿠아포닉스 시스템과 관련된 환경을 제어할 수 있습니다. 또한 작물과 물고기 생육에 관련된 다양한 빅 데이터를 분석하여 재배부와 수조부에 필요한 양분을 체계적으로 정리하여 가시화하며 생장 영상을 이용하여 생장 단계에 따른 물리환경 제어가 가능한 스마트 아쿠아팜을 구현 중에 있습니다.

 

순환식 아쿠아포닉스 농법 효과

순환식 아쿠아포닉스 시스템을 구동하여 메기와 동자개치어를 양식하면서 엽채류 14종을 5주간 수경재배한 결과, 어린 물고기를 양식하는 초기 단계에는 적겨자채, 적치마 상추와 같은 적색 계열 작물의 잎에서는 적색이 균일하게 착색되지 않는 등 미량성분 결핍 증상이 관찰되었으나 양식기간이 경과함에 따라 수경재배수내 영양성분이 증가하면서 엽채류는 아쿠아포닉스 순환수를 활용하여 수경재배할 수 있습니다.

 

또한, 관행 엽채류 재배를 위한 화학비료 기반 수경배양액 내 EC 1.5 dSm) 대비 메기 입식 후 6개월 양식한 시점에서 순환수내 EC(Electric Conductivity, 전기전도도)를 측정한 결과 1.1 dSm을 유지하였으며, 사료 급이 효율 또한 관행 양식 50~80% 대비 순환식 아쿠아포닉스 시스템에서 120%로 산출되는 등 물고기 생장과 작물의 생장이 정상적으로 진행되고 있다고 합니다.

동자개 치어를 동일한 시스템에서 양식하여 작물을 수경 재배한 결과 시스템을 순호나하는 물속이 영양성분 농도는 메기 양식수와 차이가 있었으나 관행 화학비료를 기반으로 하는 수경재배에 비해 바질 수확량은 87%, 생체중 104%까지 증가하였으며 레몬밤 수확량 역시 70%, 생체중이 108%까지 증가하는 등 작물의 생장 촉진 효과가 우수한 것으로 확인되고 있다고 합니다.

양식하는 물고기 어종의 생장 속도나 크기, 배설물 성분 등에 따라 순환식 아쿠아포닉스 시스템을 순환하는 물속이 무기영양성분 농도에 차이가 발생하고 이로 인해 재배작물의 생장에 영향을 미칩니다. 화학비료 기반의 관행 수경재배와 달리 아쿠아포닉스 농법에서는 순화수에 녹아 있는 총 이온농도가 1/3 수준에서도 작물의 생장이 촉진되는데 이는 순환수에 포함되어 있는 측정 가능한 무기성분농도 이외 물고기 배설물이나 배설물이 포함하는 순환수내 미지의 유기물 성분도 작물 생장에 유의한 영향을 미칠 것으로 예측되고 있습니다.

 

그러나 아쿠아포닉스 시스템에서 이동하는 순환수내 모든 무기 및 유기성분을 측정하기는 현실적으로 곤란하기 때문에 질소, 철분, 마그네슘 등 10여 종의 주요 무기 성분 이외에 그 밖의 성분농도 측정방법이나 농도변화 추적 기술 개발도 필요할 것으로 예측하고 있습니다.

 

앞으로, 국립농업과학원에서는 아쿠아포닉스 시스템 내 순환수의 화학성 변화, 재배작물종 다양화에 따른 부족양분 보충 기술, 양식어종과 재배작물 생장 특성 및 물고기 양식과 재배작물의 최적 생장을 순환수 관리기술, 아쿠아포닉스 시설 초기 구축을 위한 매뉴얼 개발 등 다양한 분야의 연구를 통하여 친환경 아쿠아포닉스 시스템을 확립하여 아쿠아포닉스 농법 상용화를 앞당길 예정이라고 합니다.

 

자료 = 농촌진흥청

 

 

 

 

 

 

그럼 여기까지 아쿠아포닉스란 무엇인지 알아보고 아쿠아포닉스 농법 장·단점에 대해 알아보았습니다.

감사합니다.