전문 재배 시설에서 수확량을 좌우하는 것은 조명보다는 모든 식물이 적절한 시기에 동일한 양의 양액을 공급받는지의 여부인 경우가 많습니다. 관수는 실내 재배에서 가장 과소평가되는 조절 요소이면서, 동시에 완전히 자동화할 수 있는 유일한 요소입니다. 이를 위해 기술적으로 무엇이 이루어져야 하는지, 관련 연구가 무엇을 말해 주는지, 그리고 전문 지식과 제조사의 약속 사이의 경계가 어디에 놓여 있는지를 살펴봅니다.
📑 Inhaltsverzeichnis
취미 재배에서 물을 주는 사람은 물뿌리개와 감각으로 작업합니다. 생산 시설을 운영하는 사람은 그럴 여유가 없습니다. 식물이 수백 그루가 되면 공급의 균일성이 결정적입니다. 최종적으로 균일한 수확물이 나올지, 아니면 계획도 인증도 할 수 없는 들쭉날쭉한 결과물이 나올지가 여기에 달려 있기 때문입니다. 바로 이 지점에서 Fertigation이 시작됩니다. Fertigation이란 관수와 시비를 하나의 제어된 과정으로 결합한 것을 말합니다.
Fertigation과 물주기는 무엇이 다른가
전통적인 물주기에서는 물을 주고 때때로 비료를 첨가합니다. Fertigation에서는 비료가 항상 물의 구성 요소로 포함되어 있으며, 모든 관수 과정에서 동일한 정해진 농도를 유지합니다. 따라서 식물은 물과 양분을 번갈아 받는 것이 아니라 일정한 양액을 공급받습니다.
실용적인 장점은 제어 가능성에 있습니다. 농도를 알고 공급된 양을 측정하는 사람은 식물이 얼마만큼의 양분을 받았는지 알 수 있습니다. 물뿌리개로 작업하는 사람은 어림짐작을 합니다. 무토양 재배 시스템 연구에서는 이러한 관계가 잘 설명되어 있습니다. 양액 관리와 배액 재순환에 대한 개관은 예를 들어 표준 문헌 Soilless Culture에 실린 Voogt의 정리(DOI: 10.1016/b978-0-444-63696-6.00010-4)에서 확인할 수 있습니다.
배지 선택에 따라 결과가 얼마나 달라지는지는 다른 지면에서 계산해 보았으며, Living Soil, Hydroponik 또는 암면 기사와 비교 기사 Living Soil 대 Hydroponik에서 읽어 보실 수 있습니다.
EC와 pH: 모든 것이 달려 있는 두 가지 수치
두 가지 측정값이 양액이 제대로 작동하는지를 결정합니다. EC 값은 전기 전도도를 나타내며, 이를 통해 간접적으로 용해된 염류의 총량을 보여 줍니다. 이 값은 용액이 얼마나 농축되어 있는지는 알려 주지만, 무엇으로 구성되어 있는지는 알려 주지 않습니다. pH 값은 용액에 들어 있는 양분 중 식물이 실제로 어떤 것을 흡수할 수 있는지를 결정합니다.
두 번째 요점은 번번이 과소평가됩니다. 양분이 충분한 양으로 존재하더라도 pH 값 때문에 뿌리가 흡수하지 못하는 형태가 되면 이용할 수 없게 될 수 있습니다. 그래서 결핍 증상이 나타났을 때 추비를 해도 pH 값이 맞지 않는 한 별 효과가 없는 경우가 많습니다. 입문용으로 이 내용을 기사 어린 식물을 위한 pH 및 EC 값에 정리해 두었습니다.
실무에서는 두 값을 한 번 맞추는 것만으로는 충분하지 않습니다. 두 값 모두 탱크 안에서 시간이 지나면서 변하고, 배지 안에서는 식물이 선택적으로 흡수하기 때문에 더욱 뚜렷하게 변합니다. 식물은 특정 이온을 다른 이온보다 빠르게 빼내므로 남아 있는 용액의 조성이 달라집니다. 따라서 배액에서 EC 값이 상승하는 것은 측정 오류가 아니라 하나의 정보이며, 이에 대해서는 기사 배액의 EC 값은 왜 상승할까?에서 설명했습니다.
시설 계획에 있어 여기서 도출되는 결론은 다음과 같습니다. 측정만으로는 충분하지 않으며 제어가 필요합니다. 목표 전도도를 정해 양액을 조제하는 모델은 독자적인 연구 주제이기도 하며, 예를 들어 Moreira Barradas와 동료들이 Irrigation Science(DOI: 10.1007/s00271-018-0569-9)에서 다루었습니다.
균일성: 점적기가 성패를 좌우하는 이유
최고의 양액도 고르게 분배되지 않으면 별 소용이 없습니다. 관수 라인에서는 길이를 따라 압력이 떨어집니다. 아무런 대책이 없으면 첫 번째 식물이 마지막 식물보다 더 많은 양을 받게 되며, 그것도 매일, 전체 재배 주기 내내 지속적으로 그렇습니다.
이에 대한 기술적인 해답이 압력 보상형 점적기입니다. 점적기 안에는 탄성 막이 들어 있어, 압력이 올라가면 막이 변형되면서 유량 단면을 좁히고, 그 덕분에 일정한 압력 범위 안에서는 배출량이 일정하게 유지됩니다. 막과 유동의 상호작용 및 작동 원리는 계측 기법으로 잘 연구되어 있으며, 그중에는 Chen과 동료들이 Irrigation and Drainage에 발표한 연구가 있습니다(DOI: 10.1002/ird.2601). 그 배경에 있는 특성값이 유출 지수입니다. 이 값이 0에 가까울수록 배출량이 압력에 덜 좌우됩니다(DOI: 10.1002/ird.1929).
실무에서 이것이 의미하는 바는 다음과 같습니다. 압력 보상형 점적기는 계획대로 공급하는 시스템과, 공간 내 위치가 결과를 좌우하는 시스템을 가르는 차이입니다. 일반 점적기보다 비싸지만, 비용을 아끼려다 가장 먼저 대가를 치르게 되는 부분이기도 합니다.
Crop Steering: 관수를 제어 수단으로
가장 흥미로운 부분은 공급이 아니라 의도적인 공급 부족입니다. Crop Steering이라는 개념에서는 하루 동안의 관수 과정을 서로 다른 목표를 가진 단계로 나눕니다. 조명이 켜진 뒤의 증량 단계, 유지 단계, 그리고 광주기 후반에 배지를 통제된 방식으로 건조시키는 이른바 드라이백입니다.
그 배경에는 입증된 식물생리학적 관찰이 있습니다. 통제된 건조 스트레스는 정유를 만드는 식물에서 이차 성분의 농도를 높일 수 있습니다. 대마에 대해서는 Caplan과 동료들이 2019년 HortScience에서 이를 연구했으며, 정해진 건조 스트레스 조건에서 꽃 조직의 카나비노이드 함량이 더 높게 측정되었습니다(DOI: 10.21273/hortsci13510-18). 최근 연구들은 양분 관리 방식과 페티게이션 시스템이 바이오매스와 카나비노이드 함량에 미치는 영향을 함께 살펴보는데, 예를 들어 Velechovský와 동료들이 2024년 Frontiers in Plant Science에 발표한 연구가 있습니다(DOI: 10.3389/fpls.2024.1322824).
중요한 것은 올바른 해석입니다. 통제된 건조 스트레스란 말 그대로 통제된다는 뜻입니다. 식물이 물질을 만들도록 자극하는 요인과 수확량을 잃게 하는 손상의 차이는 감이 아니라 측정값의 문제입니다. 바로 그래서 이 방법은 배지 내 센서 없이는 의미 있게 실행할 수 없습니다. 측정 대상은 용적 수분 함량이며, 대개 전기전도도와 온도를 함께 뿌리 영역에서 직접 측정합니다.
이러한 측정값 없이 작업하면서도 드라이백 단계를 운영한다면, 그것은 Crop Steering이 아니라 건조 피해의 위험을 감수하는 것입니다. 전문적인 기법이 값비싼 착오로 바뀌는 것은 바로 이 지점입니다.
자동화 시스템에 기술적으로 필요한 것
공급업체와 관계없이 페티게이션 시스템은 서로 맞물려야 하는 동일한 구성 요소들로 이루어져 있습니다.
- 수처리 및 저장. 탱크는 수량과 수온을 완충해 준다. 차가운 수돗물을 뿌리에 바로 공급하는 것은 피할 수 있는 스트레스 요인이다. 수질이 들쭉날쭉한 곳에서는 앞단에 역삼투 장치를 두어 초기 EC를 정해진 값으로 맞춘다.
- 수위 모니터링 및 안전장치. 자동 급수에는 반드시 대비책이 있어야 한다. 정전 시 스스로 닫히는 밸브는 누수 피해를 막고, 공회전 방지 장치는 펌프 손상을 막는다.
- 배합 공급. 양분 성분은 희석되기 전까지 서로 분리되어 있어야 한다. 농축액을 바로 섞으면 칼슘과 황산염 또는 인산염이 잘 녹지 않는 화합물로 침전하는데, 침전된 것은 식물이 더 이상 이용할 수 없고 심하면 점적기를 막는다. 그래서 비료는 A와 B 성분으로 분리되어 나온다.
- 압력 생성. 펌프는 사용 중인 점적기가 작동하는 압력을 공급해야 한다. 회전수 제어 펌프는 현재 열려 있는 구역의 수와 관계없이 이 압력을 일정하게 유지한다.
- 구역 구분. 재배실, 품종, 생육 단계마다 필요량이 다르다. 구역별로 따로 제어할 수 있어야 비로소 서로 다르게 관수할 수 있다.
- 제어 및 기록. 규제를 받는 생산에서는 관수를 했다는 사실뿐 아니라 그것이 문서로 기록되어 있다는 점이 중요하다.
전문 설비는 어떻게 구성되는가
시중에 나와 있는 설비가 어떤 모습인지는 전문 관수 라인 제조사들이 현재 제공하는 전형적인 구성을 통해 살펴볼 수 있다. 다음 내용은 제품 자료에 근거한 것이며, 저희가 측정을 통해 검증한 것은 아니다.
저장용으로는 1.000리터 IBC 탱크를 사용하며, 수위는 초음파 센서로 감지한다. 급수는 스프링 복귀식 전동 볼밸브를 거치는데, 이 밸브는 전원이 끊기면 닫히므로 정전 시 스스로 잠긴다. 히팅 매트가 탱크 내용물의 온도를 조절하며, 선택 사항으로 완충 탱크가 있는 역삼투 장치를 앞단에 연결할 수 있다. 배합 공급은 서로 분리된 여러 대의 전자식 펌프로 이루어지며, 성분별로 리터당 밀리리터 단위로 설정할 수 있고 관수 펄스 전에 EC와 pH를 점검한다. 압력은 회전수 제어 펌프가 담당하고, 제어는 웹 인터페이스를 갖춘 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)로 한다. 크롭 스티어링을 위해 용적 수분 함량, 전기전도도, 온도를 측정하는 배지 센서가 마련되어 있다.
이 구성에서 흥미로운 점은 개별 부품보다, 안전장치를 얼마나 철저하게 함께 고려했느냐다. 전원이 끊기면 닫히는 밸브, 공회전 방지, 누수 감지가 그것이다. 자작 설비가 보통 실패하는 지점이 바로 여기이며, 사고가 나면 설비 자체보다 더 큰 비용이 든다.
누구에게 무엇이 이득인가
모든 설비에 모든 확장 단계가 필요한 것은 아니며, 이 질문에 일률적으로 답할 수는 없다. 참고 기준은 다음과 같다.
- 안전장치를 갖춘 자동 탱크 급수는 작업 시간을 줄여 주고, 단 한 번의 누수 사고만 막아도 투자 비용이 회수되므로 일찍 본전을 찾는다.
- 비례 배합 공급은 양액을 정기적으로 많은 양 만들게 되는 시점부터 가치가 있다. 수작업 배합이 운영 중 가장 흔한 오류 원인이기 때문이다.
- 배지 센서와 크롭 스티어링은 이미 안정적으로 생산하고 있으며 목표를 정해 최적화하려는 사업장을 위한 단계다. 아직 기본적인 문제와 씨름하는 경우에는 측정 장비를 더 늘린다고 해서 그 문제가 해결되지 않는다.
어느 사업 규모부터 어떤 확장 단계가 수지가 맞는지에 대한 제조사들의 설명은 권장 사항일 뿐 보편적으로 통용되는 기준값이 아니다. 이는 인건비, 재배 주기 횟수, 그리고 해당 사업장에서 설비 중단이 초래하는 비용에 좌우된다.
안내: 이 기사는 상업 운영자와 협동조합형 운영자를 대상으로 합니다. 독일에서 생산 규모의 대마 재배는 소비용 대마법(Konsumcannabisgesetz)에 따른 재배 협회(Anbauvereinigungen)와 허가를 받은 의료용 대마 생산자에게만 허용됩니다. 개인의 자가 재배에는 훨씬 더 엄격한 한도가 적용됩니다. 이 기사는 설비 기술을 설명하는 것이며, 구매 상담, 법률 상담, 건강 또는 효능에 관한 주장이 아닙니다. 제조사 정보는 그렇게 표시되어 있으며, 저희가 측정을 통해 검증한 것이 아닙니다.
Wie bewässerst du aktuell deine Pflanzen im Indoor-Anbau?
출처: Caplan et al., HortScience 2019 (DOI: 10.21273/hortsci13510-18); Velechovský et al., Frontiers in Plant Science 2024 (DOI: 10.3389/fpls.2024.1322824); Chen et al., Irrigation and Drainage 2021 (DOI: 10.1002/ird.2601); Zhangzhong et al., Irrigation and Drainage 2015 (DOI: 10.1002/ird.1929); Moreira Barradas et al., Irrigation Science 2018 (DOI: 10.1007/s00271-018-0569-9); Voogt, Soilless Culture 2019 (DOI: 10.1016/b978-0-444-63696-6.00010-4); 전문 관개 기술 제조업체의 제품 자료, 2026년 8월 기준.
Branchen-Update
News, Analysen und Reportagen — mehrmals im Monat direkt in dein Postfach.
Folge uns
