스마트 수직농장 작물별 최적 LED파장 조합, 이렇게 설정하세요

농업은 더 이상 전통적인 방식에만 의존하지 않는다. 도시화와 인구 증가로 인해 한정된 공간에서 안정적인 농산물 생산이 요구되면서, 수직농장과 같은 첨단 농업 시스템이 빠르게 확산되고 있다. 이 시스템에서 가장 중요한 요소 중 하나가 바로 빛이다. 자연 태양광은 계절과 날씨에 따라 불규칙하게 변화하기 때문에 실내 농장에서는 작물이 원하는 시기에 원하는 파장의 빛을 충분히 공급하기 어렵다. 이 한계를 극복하기 위해 도입된 기술이 바로 LED 조명이다.

LED는 단순히 공간을 밝히는 장치가 아니라, 작물이 필요로 하는 특정 파장의 빛을 정밀하게 제공하는 도구다. 작물은 성장 단계마다 다른 파장을 요구하며, 잎을 키우는 과정과 꽃을 피우거나 열매를 맺는 과정에서 필요한 빛의 성질이 달라진다. 따라서 농장이 어떤 작물을 재배하는지, 그 작물이 어떤 성장 단계를 거치고 있는지에 따라 LED 파장의 조합을 다르게 설계해야 한다. 올바른 파장 조합을 적용하면 작물의 생장 속도가 빨라지고 품질이 향상될 뿐 아니라, 에너지 사용 효율도 극대화할 수 있다.

이 글에서는 작물별로 어떤 LED 파장 조합이 가장 적합한지, 그리고 농장이 운영 목적에 따라 어떻게 설정해야 하는지를 구체적으로 살펴본다.

 수직농장의 잎채소류에 적합한 파장 조합

상추, 시금치, 케일과 같은 잎채소류는 비교적 성장 속도가 빠르고, 주로 잎을 수확하기 때문에 빛의 조합을 생장 중심으로 설계해야 한다. 이 과정에서 가장 중요한 것은 청색광이다. 청색광은 줄기와 잎의 세포 분열을 촉진하고, 잎의 두께와 밀도를 높여 건강한 형태로 자라게 한다. 특히 청색광이 충분하면 잎이 얇고 늘어지지 않고 촘촘한 구조로 형성되어 상품성이 크게 향상된다.

그러나 청색광만 과도하게 사용하면 잎의 성장은 촉진되지만 생체 내 에너지 균형이 깨져 성장이 불균일해질 수 있다. 따라서 적색광을 일정 비율 포함시키는 것이 중요하다. 일반적으로 잎채소의 경우 청색광과 적색광의 비율을 6:4 또는 7:3 정도로 설정하는 것이 이상적이다. 이 조합은 잎의 세포 구조를 안정적으로 유지하면서도 전체적인 광합성 효율을 극대화한다.

또한 소량의 녹색광을 추가하면 잎의 내부까지 빛이 도달하여 전체적인 광합성 속도가 향상된다. 즉, 잎채소는 청색광을 중심으로 설계하되, 적색광과 녹색광을 보완적으로 활용해야 최상의 품질을 얻을 수 있다.

 

 스마트 수직농장: 과채류에 적합한 파장 조합

토마토, 딸기, 파프리카와 같은 과채류는 잎뿐 아니라 꽃과 열매가 중요하다. 이 작물들은 생장 단계마다 요구하는 빛이 달라, 초기에는 청색광을 중심으로 하고 이후에는 적색광 비율을 높이는 전략이 필요하다.

초기 묘목 단계에서는 뿌리와 잎의 건강한 발달이 필요하므로 청색광을 충분히 제공해야 한다. 그러나 개화기와 결실기로 넘어가면 상황이 달라진다. 이 시기에는 적색광이 핵심이다. 적색광은 식물의 개화 호르몬을 자극해 꽃이 잘 피도록 하며, 과실이 형성되는 과정에서 당도와 색을 높이는 데 기여한다. 특히 딸기의 경우 적색광이 부족하면 열매 크기가 작고 당도가 낮아져 상품성이 떨어진다.

과채류의 LED 파장 조합은 보통 청색광과 적색광을 4:6 또는 3:7로 맞추는 것이 효과적이다. 또한 근적외선을 적절히 활용하면 과실의 세포벽이 튼튼해지고, 저장성이 향상된다. 즉, 과채류는 초기에는 청색광 비중을 높이고, 이후에는 적색광 중심으로 바꾸는 단계별 전략이 필요하다.

 

 스마트 수직농장: 허브 및 향채류에 적합한 파장 조합

바질, 민트, 로즈마리와 같은 허브류는 잎의 향과 성분이 중요하다. 단순히 잎의 크기보다 내부 화학 성분이 얼마나 농축되었는지가 상품 가치를 좌우한다. 이 경우 LED 파장은 단순한 생장 촉진보다 성분 합성을 자극하는 데 중점을 둬야 한다.

청색광은 엽록소 합성을 촉진해 잎의 색을 짙게 만들고, 향 성분이 농축되도록 돕는다. 적색광은 전체적인 생장 균형을 맞추는 역할을 한다. 여기에 자외선을 소량 활용하면 식물의 방어 기작이 활성화되면서 향 성분과 항산화 물질이 증가한다. 바질 같은 경우 자외선 비율을 미세하게 높이면 특유의 향이 더욱 강해져 고급 시장에서 높은 평가를 받는다.

허브류의 경우 청색광과 적색광을 5:5 또는 6:4로 맞추되, 자외선을 5% 이하로 보완하는 것이 적합하다. 이를 통해 생산량과 품질을 동시에 만족시킬 수 있다.

 

 스마트 수직농장: 뿌리채소와 특수작물의 파장 조합

무, 당근, 비트와 같은 뿌리채소는 지상부보다는 지하부의 발달이 중요한 작물이다. 따라서 LED 파장 조합도 일반적인 잎채소나 과채류와는 다르게 접근해야 한다.

뿌리채소의 초기 단계에서는 청색광이 필요하지만, 일정 시점 이후에는 적색광과 녹색광의 균형이 중요하다. 적색광은 광합성을 활성화해 전체 생장 에너지를 높이고, 녹색광은 잎 내부까지 빛을 고르게 퍼뜨려 효율적인 에너지 전달을 가능하게 한다. 이로 인해 뿌리 부분에 더 많은 영양분이 저장된다.

또한 적외선을 활용하면 세포 분열이 강화되어 뿌리의 크기와 형태가 안정적으로 발달한다. 따라서 뿌리채소의 경우 청색광은 초기에만 집중적으로 사용하고, 이후에는 적색광과 녹색광을 균형 있게 유지하는 것이 최적의 전략이다.

 

 수직농장의 자동화로 복합재배 농장을 위한 LED 파장 설계

현실적으로 많은 농장은 단일 품종만 재배하지 않고, 잎채소, 과채류, 허브 등을 함께 운영한다. 이런 경우에는 특정 작물에만 맞춘 파장 조합보다는, 풀 스펙트럼 LED를 기반으로 유연하게 조절할 수 있는 시스템이 필요하다.

풀 스펙트럼 LED는 청색광과 적색광뿐 아니라 녹색광, 자외선, 근적외선까지 포함한 조합으로 태양광에 가까운 환경을 제공한다. 이를 통해 다양한 작물이 동시에 일정 수준 이상의 품질을 유지할 수 있다.

또한 자동화 시스템과 연동해 작물별 구역마다 파장 비율을 다르게 설정하는 방법도 있다. 예를 들어 같은 공간 안에서도 상추 구역은 청색광 비율을 높이고, 토마토 구역은 적색광을 강화할 수 있다. 이렇게 하면 복합 농장도 효율적으로 운영할 수 있으며, 에너지 낭비를 최소화할 수 있다.

 

결론

LED 파장은 단순히 식물을 밝히는 빛이 아니라, 작물의 성장과 품질을 좌우하는 정밀한 도구다. 잎채소는 청색광 중심, 과채류는 적색광 중심, 허브류는 청색광과 자외선의 보완, 뿌리채소는 녹색광과 적외선 활용 등 작물별로 요구하는 조건이 뚜렷하게 다르다. 따라서 농장은 자신이 재배하는 작물의 특성과 시장 요구를 정확히 이해하고, 이에 맞는 LED 파장 조합을 설계해야 한다.

올바른 LED 선택은 단순히 생산량을 늘리는 데서 그치지 않는다. 품질을 높이고, 에너지 사용을 줄이며, 시장에서 경쟁력을 확보하는 핵심 전략이 된다. 결국 작물별 맞춤형 LED 파장 조합을 체계적으로 적용하는 것이 수직농장 성공의 핵심 열쇠라 할 수 있다.