새벽 12시가 넘은 시간, 뤼자오천(吕兆晨)은 또다시 휴대폰 속 모니터링 화면을 켰다.
화면에는 부지 50제곱미터 규모의 딸기 공장이 나타났다.
조명, 온도, 습도, 수분·비료, 이산화탄소 등 딸기 생장에 필요한 각종 조건은 화면 속 시스템에서 해당 버튼과 조절 슬라이더를 찾을 수 있었다.
하지만 그는 화면을 10분 동안 바라보았고, 결국 아무것도 하지 못했다.
그 전에, 딸기 공장이 완공된 날 그는 일종의 기술적 자신감을 안고 그곳에 들어섰다.
“센서가 충분히 많고 알고리즘이 충분히 정확하기만 하면, 딸기 재배는 하나의 매개변수 문제일 뿐이다.”
그러나 현실은, 아마 정말로 그렇지 않았다.
딸기는 표준 부품이 아니다
뤼자오천은 상하이교통대학교 원예학 전공의 석사 과정생으로, 이번에는 다소 기묘한 농업 경연대회에 참가했다.
이 대회에서 결승에 진출한 모든 팀은 제로부터 시작해 부지 50제곱미터 규모의 식물 공장을 직접 설계하고 건설해야 했다.
공장의 크기는 10m×5m×4m이다.
공장에서는 국산 딸기만 재배할 수 있고, 6개월 동안 재배해야 한다.
공장은 전 과정에서 국산화된 기술 솔루션을 사용해야 한다.
그리고 스마트 식물 공장으로서 설비는 지능화되어야 하며, 무인 상태에서의 원격 자율 제어가 가능해야 한다.
마지막으로, 누가 더 좋은 품질의 딸기를 재배하고, 누구의 딸기 공장이 더 지속 가능한 발전이 가능한지가 승부를 가른다.
△결승에 진출한 4개 팀이 건설한 딸기 공장
뤼자오천이 속한 '메이리팡(莓立方)'은 결승에 진출한 4개 팀 중 하나였다.
이 팀은 겉보기에 거의 약점이 없는 팀이다. 상하이교통대학교의 교수진과 학생들이 구조 설계와 환경 제어를 담당하고, 지칭커지(稷青科技)가 공사 시공을 담당하며, 딸기 재배 경력 10년 이상인 자싱자메이(嘉兴佳莓)가 재배 기술 지원을 제공한다.
△메이리팡 팀 단체 사진
뤼자오천 자신도 학제 간 배경을 갖고 있다. 학부 시절 스마트 농업 전공에서 전통 농학 과목 외에 신경망, 딥러닝, 스마트 농기계 장비도 배웠다. 상하이교통대학교에 진학한 후에는 다시 원예학 연구로 방향을 바꿨다.
식물과 알고리즘, 모두 조금씩 안다.대회 입장 전, 뤼자오천과 팀원들은 마음속에 어느 정도 자신감을 갖고 있었다.
완전 밀폐된 식물 공장이 자연 기후 조건을 완전히 차단할 수 있다면, 빛, 온도, 습도, 수분·비료, CO₂를 모두 딸기 생장에 가장 적합한 수준으로 제어하기만 하면 딸기가 잘 자랄 이유가 없지 않은가?
이윽고 딸기는 첫 번째 반례를 내놓았다. 시험 재배 단계에서 딸기에 나타난 것은“도장(徒長)”。
이른바 '도장'이란, 환경의 불균형 때문에 식물이 과도한 에너지를 줄기와 잎을 키우는 데 사용하여 식물체는 매우 무성해지지만 꽃과 열매의 수는 크게 뒤처지는 현상을 말한다.
뤼자오천과 팀원들은 딸기도 역시 늘 편안한 환경에만 있을 수는 없고, 때로는‘혹독한 시련’을 조금 겪어야 한다는 것을 발견했다.
소위 '고생'이란 사실은화아분화 유도이다. 낮은 온도와 짧은 일조 시간은 딸기 체내의 개화 억제 신호를 줄여서, 줄기 끝이 잎을 만드는 것에서 화서 형성으로 전환하게 한다. 반대로 온도가 적당하고 물과 비료가 충분하면, 딸기는 에너지를 계속 줄기와 잎의 생장에 쓰면서 좀처럼 꽃을 피우지 않을 수 있다.
연구팀은 이로써 밤에 일교차를 적극적으로 크게 벌려 계절 변화를 모사하기 시작했고, 마침내 이 딸기들이 화아분화를 완료하고 화서를 내도록 만들었다.
△메이리팡(莓立方) 식물공장 내, 팀장 허스웨이(贺世伟)가 시험 재배를 기록하고 있다
간신히 딸기가 개화했지만, 수분을 담당하는 뿔벌이 또 뤄자오천(吕兆晨) 일행에게 새로운 과제를 안겨 주었다.
100여 마리의 봉화가 공장에 들여져 오자 집단으로 '파업'을 시작했다. 봉화들은 둥지에서 나와 수분을 하려 하지 않았고, 어떤 것은 꽃을 갉아먹었으며, 어떤 것은 작업자를 공격했다.
팀이 원인을 샅샅이 점검한 끝에야 알게 되었는데, 벌통이 소음과 기류 교란이 가장 강한 위치에 정확히 놓여 있었던 것이다. 지속되는 소리와 바람이 봉화에게 스트레스 반응을 일으켰다. 그들은 벌통을 옮기고 봉화가 환경에 적응할 시간을 따로 주어야만 했다.
이렇게 바람이 봉화에게 영향을 주고, 봉화가 수분에 영향을 주며, 수분이 결실을 결정한다. 이른바 '파라미터' 중 무엇을 조절하든 그 변화는 생명 시스템을 따라 어디로 퍼질지 알 수 없다.
딸기 공장 내부의 환경을 최대한 균일하게 만들기 위해 메이리팡(莓立方)은 110개의 풍도를 설치하여 조절된 공기를 각각의 재배 슬롯 근처로 보내고, 상하층과 가장자리 위치 사이의 온·습도 차이를 줄였다.
팀은 두 세트의 이미지 모델을 훈련시켰다. 하나는 잎 사진을 업로드하면 식물 체내의 질소, 칼륨 함량을 추정하여 물·비료 조정의 근거를 제공하고, 다른 하나는 딸기 사진을 업로드하면 당도, 산도, 당산비를 예측한다. 일부 지표의 검증 정확도는 90% 정도에 달했다.
한 번은 딸기 잎 가장자리에 누렇게 타는 현상이 나타났다. 젊은 팀원들은 이미지와 환경 기록을 불러내 모델 분석에 넘기려 했다. 팀의 재배 전문가는 한 번 보고 3초 만에 문제를 판별해냈다.
노련한 선생은 파라미터 같은 것은 모르지만, 그동안 수천 개의 잎 색깔, 잎말림 정도와 전체 식물 상태를 보아왔고 이미 하나의 전체로 연결해 왔다. 뤼자오천(吕兆晨)은 말했다.그들은 바로 이런 '손맛'을 모델 안에 넣으려 하는 것이다.
8월 상순이 되자 메이리팡은 첫 여름 딸기 수확을 맞이했다. 팀은 총 295알을 수확했으며 평균 과일 무게는 20g을 넘었고, 가장 큰 것은 40g을 넘었으며, 일반 소비자가 심사위원을 맡은 대중 시식 평가회에서 2위를 차지했다.
△종기 심사 현장에서 팀의 재배 성과를 소개하는 뤼자오천
하지만 그 이후의 장기간 운영에서 새로운 문제가 제기되었다. 이후 재배 과정에서 현장 작업자와 재배 전문가 간의 소통이 원활하지 않아 일부 농사 판단이 제때 실행되지 않았다. "딸기라는 것은 키우기가 정말 어려워서, 한 포기만 문제가 생겨도 다른 포기로 전염될 수 있다" — 메이리팡은 최종적으로 3위를 기록했다.
"예전에 연구를 할 때는 실패하면 다시 하면 됐다. 하지만 이번에는 한 포기 한 포기 살아 있는 딸기가 우리 판단의 대가를 치르고 있는 것이고, 이런 책임감은 실험실에서 배울 수 없는 것이다." 뤼자오천은 말했다.
칭짱고원에서 채소 재배하기
이것은 이미 두두농연(多多農研) 과기대회가 개최한 다섯 번째 대회였다.
핀둬두오가 주관한 이 농업과학기술 혁신 대회는 매 회차마다 문제가 달랐다. 예를 들어 첫 번째 대회는 윈난 고원에서 딸기를 재배하는 것이었고, 두 번째는 토마토, 세 번째는 컨테이너 안에서 상추를 재배하는 것이었으며, 네 번째는 재배뿐만 아니라 컨테이너 식물공장 전체를 제로부터 직접 설계해야 했다.
약 2년 전, 상하이 청년이자 해외 유학파 IT 남성 친추한(秦楚漢)은 네 번째 대회 결승전 현장에 들어섰고,최종적으로 '우수상'으로 마무리했다.
경기장을 나선 그의 손에는 문제가 빼곡히 기록된 한 장의 종이가 쥐어져 있었다. 심사위원들이 그들의 식물공장 상추 재배 전체 방안에 대해 제시한 의견과 건의였다.
그가 돌아보니, 그와 팀은 첨단 기술과 개념을 모조리 이 식물공장에 욱여 넣고 싶어 했고, 결과는 오히려 1+1<2가 되었다. 예를 들어 팀이 본래 자랑스러워하던 멀티스펙트럼 대출력 LED 램프가 제공하는 광은 이미 식물 광합성이 이용할 수 있는 상한을 초과했다. 남는 에너지는 더 많은 채소로 자라지 못하고 전기료만으로 변했다.
실망은 당연히 있었다. 친추한은 식물공장을 만든 것이 그때가 처음이 아니었다. 그는 16살에 캐나다로 유학을 떠났고, 경제학에서 컴퓨터 전공으로 옮겨 인공지능과 기계 제어를 했다. 2016년 무렵 그는 이미 캐나다에서 식물공장을 세워 알고리즘으로 작물 생장을 제어하며 비교적 성숙한 기술 노선을 축적해 왔다.
이리하여 대회는 끝났고, 친추한의 식물공장 채소 재배 꿈은 시작되었다.
2025년 1월, 시짱 지카쩌 딩리현에서 규모 6.8의 지진이 발생하자 친추한의 시선을 빠르게 사로잡았다.
당시 그는 그룹에서 모금 호소를 보고 팀과 상의하여 재해지를 위해 무엇을 할 수 있을지 고민했고, 마침내 식물공장의 설비와 기술을 그곳으로 보내어 현지 사람들이 이후에도 신선한 채소를 먹을 수 있게 하기로 결정했다.
승용차 한 대가 티베트에 들어가는 것도 이미 매우 어려운 일인데, 하물며 식물공장 여러 개라면 어떠할까? 상하이에서 대형 트럭으로 야동현까지 갈 때 도로 상황이 나쁘면 10일 이상이 걸렸고, 식물공장 운송 과정에서 트럭 두 대가 도중에 고장 나 그중 한 대는 엔진이 아예 폐기되어 다시 큰 차 한 대를 불러 그것을 엎어 되돌려 보내야 했다.
몇 달 후, 새로운 식물공장이 마침내 상하이시 푸투오구의 대구 지원 대상지인지카쩌시 야동현으로 운송되었다.
티베트에 도착한 이틀째, 친추한은 자기 얼굴이 검게 탄 것을 느꼈다. 해발이 높고 자외선이 강해 조금만 방심해도 햇볕에 탈 수 있었다. 친구들은 그를 보고 마치 "다른 인종으로 바뀐 것 같다"며 놀렸다.
고원에서는 한 걸음 한 걸음이 어렵다. 문자 그대로의 걸음걸이이자 — 식물공장 건설의 걸음걸이.
친추한이 가장 깊이 느낀 깨달음은 바로경외함을 배우고 속도를 늦추는 것이었다.야동현의 평균 해발은 3500미터다. 조금만 빨리 걸어도 숨을 헐떡이게 된다. 친추한은 폐부종에까지 걸려 상하이로 돌아가 요양할 수밖에 없었고, 몸이 회복되자 다시 티베트로 급히 돌아갔다.
그 이후로 그는 항상 자신에게 경계한다. 무슨 일이든 서두르지 말고 천천히 하자.
감기가 고산병으로 악화되는 것을 막기 위해 그는 '샌드위치 레이어링법'을 익혔고, 매일 도복(하이킹 차림)을 했다. 해발 고도, 심폐 기능, 혈중 산소 포화도 등의 지표를 기록하기 위해 직접 앱(App)을 만들기도 했다.
처음 티베트에 도착했을 때 묵을 곳이 없어자 친차오한(秦楚漢)은 식물공장에서 한 달 내내 살았다. 이곳에는 난방도 화장실도 없었다. 이런 조건에서 몸의 불편을 이겨내는 것만도 어려운 일이었지만, 식물공장은 가동을 시작해야 했다. 이 장비들은 기술을 갖추지 못한 현지 사람들에게는 그야말로 고철 덩어리나 다름없었다.
그래서 팀의 몇몇 사람은 상하이와 티베트를 오가며 현지에서 직원을 모집하고, 제로부터 새로운 농부(신농인)를 양성하기 시작했다.
단지 사람이 부족한 것만이 아니었다. 해발 고도가 높아지자 장비가 작동하는 환경 자체도 크게 달라졌다.
그래서 평원(저지대)에서 검증된 성숙한 솔루션을 고원으로 옮기는 순간, 다시 실험용 솔루션으로 변하고 만다.
고원 지역은 기압이 낮고 공기 부력이 작으며 자외선이 강해, 당연하게 여기던 많은 법칙이 더 이상 통하지 않는다. 예컨대 에어컨 같은 설비가 극도로 빠르게 노후화되고, 산사태나 전력망 점검으로 인한 정전이 자주 발생하며…… 생산 과정이 언제든 중단될 수 있다.
하지만 칭짱(청장) 고원에는 타고난 강점도 있다. 이곳은 녹색 에너지가 극도로 풍부해 최저 전기요금이 1kWh당 겨우 2모(0.2위안)에 불과하다. 또한 히말라야 남麓의 계곡 지대는 일 년 내내 비가 많고 일조량과 경작지가 부족한데, 이는 식물공장이 차지하는 면적이 작고 기후의 영향을 받지 않는다는 장점을 그대로 부각시켜 준다.
야동(亚东)현에 사는 주민들은 근 10년이 되어서야 잎채소를 먹게 되었다. 현지 장터에서 판매되는 잎채소는 대부분 쓰촨(四川)과 윈난(云南)에서 장거리 수송되어 온 것으로, 가격이 높을 뿐만 아니라 신선도도 크게 떨어진다.
친추한(秦楚汉)은 기억한다. 식물공장을 처음 그곳으로 운송해 갔을 때 내부는 텅 비어 아무것도 없었고, 열몇 명의 근처 마을 주민들이 목을 빼고 안을 들여다보며 구경하는 동시에 농담을 주고받으며 호기심과 기쁨에 가득 차 있었다.
지금까지 그들은 고원으로 13개의 식물공장을 운송했고, 새싹채소, 상추, 어린청경채, 버섯 등 10여 개 품종을 시험 재배했으며, 한 달 생산량이 6000근(3000kg)에 달하고 가격도 외지에서 운송되어 온 것보다 더 저렴하다.
이제 현지 주민들은 언제든 신선한 새싹채소를 먹을 수 있게 되었고, 심지어 이 채소로 채소 만두까지 빚고 있다,식습관까지 변화가 일어난 것이다.
2년 전 주먹에 쥐었던 그 종이 위의 빽빽한 물음표는 더 이상 없고, 대신 확신에 찬 체크 표시만이 가득하다.
기술로 식물과 대화하다
제5회 두오두오(多多) 농연(农研) 과학기술 대회에서, 중국농업대학교 석·박사 학생들로 구성된 팀 '사이버 파머(赛博农人)'가 1등상을 2연속 수상했으며, 이는 이 팀이 5번째로 대회에 참가한 것이다.
△ 사이버 파머 팀원들이 서로 수상의 기쁨을 나누고 있다
대회 방식은 이중 검증을 사용한다. 대중 심사위원은 딸기를 맛보며 딸기의 당도, 향과 식감을 직접 평가하고, 전문가 심사위원은 이 방안이 상업 세계에서 지속 가능하게 운영될 수 있는지 검토한다.
이번 대회에서 '사이버 파머' 팀원들은 이전에 실제 딸기 재배 경험이 없었음에도, 딸기 모가 식물공장에 이식된 지 113일 후 팀은 첫 수확을 맞이했다.
이후 50일 동안 그들은 126제곱미터의 재배 면적에서 '펀위 2호(粉玉2号)' 딸기를 총 284.45kg 수확했으며, 개체 최대 무게는 73.7g에 달했다.대회 1등상을 차지했을 뿐만 아니라, 대중 심사에서도 1위를 기록했다.
△ 대중 심사 단계에서 대회 성과물로 만든 딸기 디저트
구체적으로, 그들은 '식물과의 대화'를 핵심으로 하는 지능형 환경 제어 방안을 제안했다.
소위 '식물과의 대화'의 핵심은 '식물 중심'이다. 그들의 시스템에서는 식물공장 전체가 하나의 대형 동화상자가 된다. 시스템은 내부의 순 이산화탄소 교환량을 모니터링하고 에어컨 제습 시 발생하는 응결수를 수집하여식물 집단의 광합성과 증산 작용을 계산하고,카메라로 잎의 생육 동태를 모니터링하는 것과 결합한다.
이러한 실시간 지표들이 AI 알고리즘에 피드백되면, 시스템은 생육 전략 라이브러리에서 자동으로 최적해를 탐색하며 빛, 온도, 습도, 수분과 비료를 동적으로 조절한다.
"소프트웨어와 하드웨어를 아무리 잘 만들어도 병충해를 방제하지 못하면 모든 것이 무용지물입니다. 결국 식물로 검증해야죠…… 식물만이 우리 소프트웨어와 하드웨어의 우수성을 판단할 수 있습니다." 대회 심사위원이자 중국농업대학교 수리와 토목공학대학 교수인 허동셴(贺冬仙)은 평가에서 이처럼 솔직하게 말했다.
최근 2년간 유럽과 미국의 수직농업은 80~90%에 달하는 폐업과 재편의 물결을 겪었다. 왜 자본과 최첨단 하드웨어로는 건강한 산업을 만들어 내지 못하는가?
이번 대회 2등상을 수상한 '의태생태(拟生态)' 팀의 멤버 허차오후이(何朝辉)는 말했다,"중요한 원인 중 하나는 기술을 지나치게 강조하고 공업 기술의 응용에 과도하게 집중하면서 재배 그 자체를 소홀히 한 것입니다."
△ '의태생태' 팀 멤버 허차오후이"재배는 재배이고, 딸기는 딸기입니다. 공업 기술이든 지금의 소위 AI든 모두 보조적 역할을 발휘해 재배 수준 향상을 도와야지, 기술 그 자체를 핵심 목표로 삼아서는 안 됩니다. 공업 기술만 강조하고 식물의 생장 법칙을 무시한다면 그 방향은 잘못된 것입니다."
이는 대회의 이념과도 맞닿아 있다. '결과'로 말하고, 식물로 하여금 방안을 검증하게 하는 것이다.대회 주최측인 핀둬두오(拼多多)는 '천억 지원(千亿扶持)' 계획을 통해 과학기술 혁신 투자를 확대하고, 대회를 계기로 이 젊은이들에게 거의 '무한한 자유'를 누릴 수 있는 실험 밭을 제공했다.
"식물공장을 제로부터 구축하는 과정 전체가 우리에게 매우 높은 자유도를 주었습니다. 식물공장은 전적으로 우리가 자주적으로 설계하고, 자주적으로 건설하고, 자주적으로 운영했으며, 핀둬두오 측은 전혀 개입하지 않았습니다. 우리는 마음껏 자신의 창의력을 발휘하여 실험실의 이론 지식을 실제 생산에 적용할 수 있었습니다." 뤠자오천(吕兆晨)은 말했다.
"대회에 참가하기 전까지 저는 농업을 하는 사람이 많지 않다고, 아니면 제 또래가 많지 않다고 생각했습니다."
뤠자오천은 상하이교통대학에서 농업을 하는 사람이 원래 적고, 식물공장 연구에 종사하려는 사람은 더욱 적다고 감회를 토로했다. 하지만 대회장에서 '사이버 파머' 등 팀의 자신과 나이가 비슷한 수많은 또래들을 본 것은 그에게 큰 고무가 되었다.
“우리는 그리 큰 집단은 아니지만, 적어도 아직 사람들이 있습니다. 이 길에서 함께 나아갈 동료를 찾는다는 것은 매우 중요합니다.”
한 알의 딸기는 이렇게 젊은 연구자들에게 기술, 경험, 그리고 생명에 관한 한 편의 수업을 들여주었다.
뚜오뚜오 농업연구 기술 대회(多多农研科技大赛)의 딸기 팩토리에서 신세대 농업인들은 실질적인 실행에 나서, 과실과 장부를 내놓아야 한다.
어차피 이 대회에서 마지막에 겨루는 것은 상업용 PPT의 완성도나 페이지 수가 아니라, 재배 성과, 팩토리 설계와 건설, 비용과 에너지 소비가 핵심이기 때문이다.
“기형과 발생률을 어떻게 조절하나요?”
“돈을 벌려면 최소한 얼마나 넓은 면적은 있어야 하나요?”
“병해 예방 원칙만 말하지 말고, 실제로 어떤 병이 발생했었고, 마지막에 어떻게 처리했는지 말해보세요.”
“당신들의 딸기의 당도, 당산비, 경도, 향과 광택이 프리미엄 가격을 정당화할 수 있나요?”
어쩌면 최종 심사의 질문과 기준이 점점 더 실질적으로 변할 때, 이 대회야말로 진정으로 제자리에 안착한 것일지도 모른다.