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시설개요
◆시작하며
도쿄농공대학은 2009년 경제산업성의 보조금을 지급받아, 과수를 대상으로 한 「첨단식물공장연구시설」을 2011년 3월에 설립했다. 첨단식물공장연구시설에서는 태양광 형식의 식물공장(지상 1층)및 인공광 형식의 식물 공장(지하 1층)을 이용하여 「춘하추동」의 사계절을 재현한 6개의 방을 만들어 최적의 환경조건이 갖춰진 각방에 블루베리 화분을 이동하고, 과수의 생명주기를 앞당겨 높은 수확량과 주년 생산의 실현을 목표로 하고있다.
◆과수공장을 건설하게된 경위
현재 식물공장에는 인공광형식의 식물공장과 태양광형식의 식물공장이 있다. 인공광형식의 식물공장에서는 양상추 등의 엽채류를 중심으로 재배하고 있다. 양상추 등의 엽채류는 자연조건에서 재배하면 70-90일 안에 수확할 수 있다. 그러나 형광등이 있는 최적의 환경에서 재배하게되면 성장이 빨라지고 약 40일 정도 내에 수확할수 있다. 또한 형광등 등 인공광원이 설치된 다층 재배 장치에서 밀식재배를 하면 수확량이 비약적으로 많아진다. 그래서 폐쇄적 공간안에서 인공광원을 이용해 환경 제어 및 조절이 완전히 가능한 인공광형식의 식물공장(폐쇄형식물공장이라고도한다)에서 양상추의 연중생산이 이루어지고 있다.
나아가 토마토는 영양생장과 생식생장 (꽃의 분화와 과실의 성장)을 동시에 연속적으로 이루어내기 때문에 형광등보다 강한 빛을 필요로 한다. 때문에 태양광을 이용한 대형재배 시설내에서 25단이상을 수확하는 고수확을 목표로 하는 재배가 이루어지고있다.
기존 시설 재배에 CO2의 사용과 고압나트륨램프 등의 인공광선을 이용한 보조 조명을 더했기 때문에 태양광형식의 식물공장으로 알려져있다.
한편, 과수에서는 식물공장의 형식은 발견되지 않고있다. 그 이유는 과수는 나무가 높고, 넓은 공간이 필요한 것에 비해 수확량이 적다는것이다. 또한, 실생에서 수년을 거쳐 결과연령을 맞고 또 꽃망울 분화, 휴면, 개화, 과실비대를 거쳐서 1년에 1번밖에 수확할 수 없다. 게다가 수확기간도 짧고 주년재배가 확립되어 있지않기 때문에 경제재배가 가능한 식물공장이 생기지 않았다고 한다.
하지만 과수 철이 아닐때에는 과수가 수입되고 있기때문에 생산자들은 과수 철이 아닐때에 수확할 수 있는 재배법 개발을 원하고있다. 아직까지는 휴면이 끝난 12월 하순 이후에 하우스를 가온하는 촉성재배가 포도, 앵두 등에서 시행되고있다. 이런 재배법은 출하기의 폭을 확대할수 있는 방법이지만, 주년생산에는 이르지 못하고 있다.
과수는 꽃눈 분화, 휴면, 개화, 과실 비대를 거쳐 성장하기 때문에 식물체가 사계절을 경험하게 할 필요가 있다. 다시 말해 「춘하추동」의 사계절을 재현한 온실을 만들어 각 방의 환경을 제어 및 조절 할 수 있다면 언제든지 생산이 가능하다.
개화시기를 조금씩 늦추면 주년재배가 가능해진다. 또 사계절 온실의 환경을 제어 및 조절한다면 성장이 빨라지고, 개화, 과실 비대, 수확, 낙엽, 휴면을 거치는 1년간의 수명기간을 6개월로 짧게 할 수 있게 되어서 동일한 나무에서 일년에 2번의 수확을 기대할 수 있게된다. 또 과수에서 왜성대목 （이 대목은 사용하면 수목의 키를 낮출 수 있는 대목을 말한다）을 이용하면 수목이 낮아져 화분에서의 밀식재배가 가능해진다. 따라서 생명주기의 단축화, 화분에서의 밀식재배, 적절한 환경제어와 양액관리를 실현할수 있다면 주년화와 다량 수확이 가능해져 과수에서도 식물공장 형식으로의 길이 열릴 것으로 생각된다.
◆ 첨단식물공장연구시설의 특징
그리하여 도쿄농공대학은 지상1층에 위치한 태양광형식의 식물공장과 지하 1층에 위치한 인공광형식의 식물공장을 병용하고 있고 지상 1층과 지하 1층으로 구성된 2층 구조이다. 지상의 유리온실은 과수의 생명주기를 고려하여, 봄실(개화와 수분을 위한 방), 여름실(과실의 성장 및 성숙을 위한 방), 가을실(다음년도의 꽃망울을 형성하고 양분을 축적하는 방)을 만들고 지하에 늦가을실(잎에 단풍이 들고 낙엽이 지고 휴면을 유도하는 방)，겨울(저온에서 휴면하는 방), 초봄실(휴면한 싹이 맹아하는 방)의 6방을 마련했다.
즉, 지상 1층(태양광형식)과 지하 1층(인공광형식)의 2층 구조로, 6개의 방에서 사계절을 재현해, 최적의 환경조건을 갖춘 방에 블루베리 화분을 이동해, 생명주기를 앞당길 뿐만아니라 안전성을 높였고 또한 고품질 과실 수량을 높여 주년 생산이 가능한 첨단식물공장 연구시설을 설립했다.
