0. 목차
- 양식어업의 중요성
- '스마트 양식'이란?
- 수처리 기술
- 사육 환경 관리 기술
- 생물 생장 관리 기술
- 지속가능한 친환경 도시형 양식시스템 개발 기술
- 각국의 '스마트 양식' 산업 동향
- '스마트 양식' 관련 기업
1. 양식어업의 중요성
세계 인구는 1800년 10억 명이서 1959년 30명을 돌파했으며, 2022년에는 80억 명을 돌파했다. '국제연합(UN)'의 '세계 인구 전망(2022)'에 따르면, 세계 인구는 2058년에 100억 명에 달할 것으로 예측하였다. 또한 '세계경제포럼(World Economic Forum)'에서도 다가오는 인류의 10대 미래 불안 요소 중에서 '글로벌 식량 위기'를 1위로, 수산자원 감소를 5위로 예상하였다. 이와 같은 급격한 인구 증가는 생존을 위한 안정적인 단백질 공급원 확보를 요구하고 있으며, 현재 수산업은 인류에게 동물성 단백질의 15%를 공급하고 있어 식량 산업에 있어 그 중요성이 매우 높다.
그러나 '양식 산업'을 포함한 한국의 수산업은 대내적으로 어업 인구 감소와 고령화로 인해 '노동력 부족', 기후변화 및 수산자원 감소에 따른 '어업 생산량 감소', 고비용·저효율 구조에 따른 '경영악화'가 심화되고 있다. 대외적으로는 '세계 무역 기구(WTO: World Trade Organization)', '자유 무역 협정(FTA: Free Trade Agreement)' 등 '시장 개방 가속화', '국가 간 수산물 교역에서의 위생 조건 강화', '수산 관련 국제 규제 강화', '각국의 수산자원 자국화 강화', '중국 등 신흥 수산강국들의 수산분야 대규모 투자를 통한 진출 확대', '노르웨이 등 선진 수산 국가들과의 기술격차 확대' 등에 따라 어려움에 처해있다. 한편, 세계 1인당 수산물 소비량에서는 주요국 중 대한민국이 1위를 차지하는 등 국내 수산물 소비량은 세계적인 수준인 것으로 나타났다. 또한 최근 '웰빙문화 확산', '건강식품 선호' 등으로 전 세계적으로 수산물의 소비량이 늘어날 것으로 판단된다. 수요 증가에 따라 앞으로 수산물을 보다 안정적으로 공급하기 위해서는 미래 식량 산업으로의 '양식어업'의 기술 발전 필요성이 높아지고 있다.
| 출처: FAO 및 SOFIA 통계 2013~2015년 | 1인당 연간 수산물 소비량 |
| 한국 | 58.4kg |
| 일본 | 50.2kg |
| 중국 | 39.5kg |
| 미국 | 23.7kg |
| 유럽연합 | 22kg |
2. '스마트 양식'이란?
'스마트 양식(Smart Aqua-Farming)'이란 양식수산물의 효율적·친환경적 생산을 위한 '최적 생육 알고리즘 구축'과 '양식수산물의 생산·가공·판매'에 있어서 최적 의사 결정을 위해 '사물 인터넷(IoT: Internet of Things)', '빅데이터(Big Data)', '인공지능(AI)' 등 4차 산업혁명 기술을 화용하여 양식 산업 시스템을 자동화·지능화한 기술이다.
기존의 양식 기술은 개인의 경험에 의존한 '전통적 양식기술'에 '종자·사료·시설의 과잉 투입', '수산질병의 발생 증가에 따른 높은 폐사율', '항생제 사용 증가에 따른 식품안전상의 문제', '양식장 배출수에 따른 환경오염 문제' 등이 빈번하게 발생하는 악순환을 유발하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 지금까지 축적된 양식기술을 디지털화하고, 인공지능을 융합하여 정확한 데이터에 기반해 판단하는 '스마트 양식'으로의 혁신이 필요하다. '스마트 양식'을 통해 건강하고 빠르게 성장시킬 수 있도록, 종자·사료·백신·기자재 등을 최적으로 제어하려는 것이다.
기존의 양식이 노동집약적 산업이었다면, '스마트 양식은 기술과 자본집약적 지식 산업이라고 볼 수 있다. 이와 같은 스마트 양식 기술은 양식 생산량 증대뿐만 아니라, 기존 양식 산업이 가지고 있던 문제를 개선할 수 있다. 예컨대 '환경 문제', '자연재해 취약성', '항생제 과다 투입에 따른 수산 식품 안정성' 문제 등을 개선할 수 있으며, 환경친화적이고 지속 가능한 양식 산업으로의 전환을 가능하게 한다.
2-1. '스마트 양식' 관련 기술
스마트 양식은 '온도', '산소 용존도', '탁도' 등 다수의 센서가 측정하는 정보를 기반을 '수질 환경'과 '생장 이력'을 수집·관리하고, 데이터의 분석·학습을 통하 '통합 관리' 및 '프로세스 구조화'를 통해 최적의 생산효율을 얻을 수 있는 일련의 정보통신기기들로 구성되어 있다. 최근에는 양식장 내부 생장 데이터 외에 외부의 기상·해양 환경 변화 데이터나 유통·시세 등 경영과 관련한 데이터를 연계하고 있다.
| 대분류 | 중분류 | 소분류 | 핵심 ICT 기술 |
| 자동환경제어 | 수처리 기술 | 순환여과식 | IoT 제어 |
| semi-순환 여과식 | |||
| 여과식(물리, 생물) | |||
| 환경 모니터링 및 사육관리 | 사육 환경 관리 기술 | 용존산소 제어 | IoT 센서 |
| 수온 제어 및 순환 | |||
| pH 제어 | |||
| 통합환경 모니터링 및 제어 | |||
| 생물 생장 관리 기술 | 어류 행동 분석 | 영상분석기술, IoT 센싱 기술, Agent Sw 기술 | |
| 어체 크기 및 개체수 측정 | |||
| 사료 자동 급이 | |||
| 맞춤형 사료·백신 개발 | |||
| 질병 발생 감시 | |||
| 최적 양식환경 알고리즘 | |||
| 데이터기반 ICT 통합플랫폼 | 데이터 수집 및 빅데이터 | 무선센서 네트워크 모듈 | 네트워크 인프라, 빅데이터 기술, 클라우드 기술 |
| 빅데이터 수집 및 전처리 기술 | |||
| 클라우드 기반 데이터 저장 | |||
| 데이터 분류 및 동기화 | |||
| 통합 관리 시스템 | 통합운영 시스템 설계 | 모바일 기술, 보안 기술 | |
| 통합관제 솔루션 |
3. 수처리 기술
양식 생산에서 양식수는 어류가 생활하는 환경이며, 이를 어떻게 관리하느냐에 따라 양식 생산의 성공이 판가름난다. 유럽에서는 일찍이 음용수 및 양식 사육을 위한 '수처리 기술(Water Treatment Technology)' 개발에 많은 노력을 기울여 왔다.
3-1. 순환 여과 양식 시스템(RAS)
특히 '양식 사육수 처리'와 가장 밀접한 관련이 있는 기술인 '순환 여과 양식 시스템(RAS: Recirculation Aquaculture System)'은 ICT 기술 융합에 의한 생산 자동화 등이 요구된다. '순환 여과 양식 시스템(RAS)'란 어류 양식의 새로운 방법으로, 양식에 사용한 물을 외부로 버리지 않고, 일정한 정수 과정을 거쳐서 어류에게 적합한 수질 환경을 재조성하여 다시 이용하는 양식 기술이다. 이 기술은 담수뿐만 아니라, 해수로도 순환 여과가 가능하여 내륙에서도 해수 어종의 양식이 가능한 특징이 있다.
'순환 여과 양식 시스템(RAS)'의 기본적인 단위 공정은 '양식수조', '물리적 여과 시스템', '생물학적 여과 시스템', '살균 시스템', '수질 조정 시스템', '산소 공급 시스템'의 기본 구조로 구성된다. 지속적인 필터링을 통해 오염원을 제거하고 안전하며, 깨끗한 수질을 유지하므로 어류에게 건강한 환경을 제공할 수 있다. 이러한 재순환 시스템을 통해 과도한 물 사용과 처리되지 않음 물과 관련된 오염 위험으로 인해, 환경적인 문제를 유발시키는 기존의 '지수식 양식', '유수식 양식'과는 달리, 물을 탱크로 다시 재활용하므로 환경적인 문제를 해결할 수 있다.
그러나 기존 '순환 여과 양식 시스템(RAS)' 시설의 경우 '수질 측정', '환경 변수 설정', '제어' 등이 인력에 의한 운영이 대부분이며, 특히 '밸브 조절(Valve Control)'과 같이 정유 업계에서는 이미 자동 제어가 보편화된 부분까지, 작업자의 조작이 요구되는 측면이 많아 관련 부분의 자동화가 요구된다.
- RAS의 장점: 친환경 양식 가능, 단위 면적당 초고밀도 양식 가능, 물사용량·연료비의 최소화, 자연재해에 무관하게 안정적으로 양식 가능, 사료의 허실을 막을 수 있는 경제적 양식, 수질관리를 통한 어병 예방 및 육질을 고급화
- RAS의 단점: 양식시설의 높은 초기 투자비, '시스템 운영 기술' 및 '수질 관리 기술' 필요, 기계적인 사고에 대한 안정성 확보 필요
4. 사육 환경 관리 기술
'사육환경 자동관리 기술'은 '스마트 양식 기술'을 구현하기 위한 사육환경을 실시간으로 측정하고 설정값을 기준으로 자동으로 제어하는 기술 중의 하나다. '사육환경 자동 관리 기술'은 현재 사업성이 가장 큰 부분이며, 가장 큰 부가가치를 창출할 수 있다. 주요 품목은 '사육 환경 센서(Breeding Environment Sensor)', '히트 펌프(Heat Pump)', '양식 솔루션' 등이 있으며, 해당 품목은 기업별로 특화되어 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 중 양식 솔루션 개발 분야는 '양식 생육 환경'을 측정하고, 양식어 생육에 적정한 환경을 결정한 후, 이를 '자동 제어 시스템(Automatic Control System)'을 통해 조성하는 것을 말한다. '생육 환경 측정과 '데이터 관리'는 국내에서는 '글로비트(Globit)' 사와 '비디(BD)' 사 등이 개발한 국내형 시스템이 있고, 해외에서는 '아쿠아 매니저(Aqua Manager)'사의 '양식관리 시스템'이 대표적이다.
- '글로비트'사: '글로비트(Globit)' 사의 '스마트 피쉬팜(Smart fishfarm)'은 주요 양식 환경 변수인 '수온', '용존산소량(DO)', 'pH', '염분' 등을 측정하여 실시간 정보를 제공하는 시스템이다.
- '비디' 사: '비디(BD)' 사의 '모니터링 시스템'도 '수조별 수온', '용존 산소량', 'pH 센서' 등을 설치하여 데스크톱 및 웹 기반 모니터링 정보를 제공한다. 그러나 위의 시스템은 원격 센서를 이용한 '양식 환경 정보 측정' 및 '정보 제공의 기능'을 제공하지만, 이에 기반한 '자동 제어 기능'은 제공하고 있지 않다.
- '옥시가드' 사: '옥시가드(Oxyguard)' 사는 양식장 '용존산소량(DO)' 측정 및 제어에 특화된 솔루션을 제공하고 있으며, 가장 상업적으로 성공을 거둔 회사이다. '옥시가드' 사는 덴마크에 소재하고 있으며, 북유럽 양식 기자재 선두업체로, '육상양식용 산소 측정' 및 '공급 시스템의 표준을 제공'하고 있다.
- '아쿠아 매니저' 사: '아쿠아 매니저(Aqua Manager)'사의 시스템의 경우, 양식어의 '최적 생육 정보'와 '양식 환경 정보' 등을 통합하여 양식장 관리자가 운영목표에 따른 의사 결정을 내린다. 예컨대 AM Hatchery 모듈은 '양식 환경 변수(수온, 산소, 염도)'와 '산란 관련 변수' 등을 수집하여 정보를 제공한다. AM Nusery 모듈은 '양식장 밀집도', '급이', '양식 환경 관련 데이터를 수집·가공하여 비용 및 생산관리에 도움을 주는 실시간 정보를 제공한다.
- '더포커스' 사: '더포커스' 사에서는 '양식 환경 원격 모니터링'과 '원격 환경 제어 구현'을 위한 노력이 업계 내에서 전개되고 있다. '더포커스' 사의 '아쿠아맥 시스템'은 '양식 환경 변수(수온, 용존 산소량, pH)'와 함께 '수위측정 센서' 및 '영상 중계용 카메라' 등을 설치하여 작업자들의 작업 편의 향상을 도모하였다. 또한 양식 수조 내 용존 산소량이 부족할 경우, 액체 산소를 공급하는 제어시스템을 갖추었다. 그러나 이러한 시스템은 양식 생산 전반에 걸친 환경 자동 제어가 아닌 '용존 산소'만을 대상으로 한 부분적인 시스템이다. '양식 현안 사안'인 노동비 절감을 위해 '양식 솔루션'과 '양식 생산 자동화 시스템'의 연동이 요구된다.
5. 생물 생장 관리 기술
'생물 생장 관리 기술'에는 '사료 자동 급이', '어체 크기 및 개체수 측정', '대상 품종별 최적 양성관리', '어류 행동 분석', '맞춤형 사료·백신 개발', '질병 발생 감시', '최적 양식 환경 알고리즘' 등의 기술이 있다.
5-1. 사료 자동 급이
'사료 자동 급이 기술'은 양식생물의 성장단계별 사료공급량과 공급 횟수에 맞게 사료를 정량 공급하는 기술이다. 수조 상단에 설치된 영상 카메라에서 수집된 '어류의 사료 섭취 행동'을 관찰한 영상 데이터를 활용하여, 공급량을 자동으로 제어하는 기술도 개발되었다. 이 기술은 적정한 사료를 자동으로 공급할 수 있어, '어류의 소화율 향상'과 '사료 과잉공급에 따른 사육환경의 오염을 최소화'할 수 있다. 이 기술은 최근 북유럽 양식 기자재 전문 업체들을 중심으로 지속적으로 발전하고 있다.
대표적인 양식 기자재 업체인 'AKVA' 사의 경우, '각종 환경 센서', '화상 카메라', '생산 제어 소프트웨어'를 통해 '사료 급이 자동화(Feed Feeding Automation)'를 구현했다. 각종 센서를 통해 수집된 양식어 급이 정보를 바탕으로 사료량·증강제 비율 등을 자동 조절하고, 급이 작업 자체를 자동화함으로써 인력·비용 절감을 달성하였다.
한편, 'AQ1' 사의 경우 '지수식 양식 시스템(Still Water Farming System)'의 사료 급이기를 개발하고 있다. AQ1 사의 장비는 '육상수조식(Onshore Tank Type)'이나 '해상가두리식(Marine Cage Type)'이 아닌 '지수식 양식법(Still Water Farming Method)'의 주요 어종인 새우 양식을 위한 '사료 급이 시스템'으로, 수중 음향을 청음하여 '사료 급이 상태'를 판별하여 자동으로 급이하는 시스템이다.
5-2. 어체 크기 및 개체수 측정
양식 현장에서 자동화가 진전돤 또 다른 영역은 '개체수 자동 인식 분야' 이다. 2021년 기준, 국내에서 양식어 개체수 자동 인식 기술을 개발 중이지만 상업화된 모델은 아직 없는 실정이다.
해외의 경우 '아쿠아 스캔(AquaScan)' 사가 광학 기술에 기반을 둔 다양한 센서를 이용하여 파이프라인 카운터 방식의 고속 개체수 인식 장비를 개발하여 상업적인 성공을 거두고 있다. Vaki 사의 경우 '슬라이딩 카운터(Sliding Counter)' 방식의 고속 개체수 인식 장비를 개발하여 상업적인 성공을 거두고 있다.
5-3. 대상 품종별 최적 양성 관리
'대상 품종별 최적 양성 관리 기술'은 '양식생물의 생리·생태학적 특성 분석과정'을 통해 최적의 양성관리 조건과 방법을 구명하는 기술을 말한다. 이 기술은 스마트 양식 기술 구현에 가장 기초가 되는 기술로서, 양식 생물의 '성장단계별 사육환경' 및 '사료 공급량' 등의 '최적 양성 조건'을 자동화된 양식 시스템에 적용할 수 있다. 특히 '대상 품종별 최적의 양성 조건 구명'은 지속적인 양성과 종자생산으로 인해서 양식 생산성이 감소할 수 있으므로, 지속적으로 이루어져야 한다.
또한 이 기술은 축적된 유전체 정보와 생육 정보를 융합하여 '우수 형질(Phenotype)'과 '유전자형(Genotype)' 간의 상관관계를 구명한 '형질 예측 시뮬레이션'을 도출하여, 기존 선발 육종에 소요되던 생물학적 발생·성장 기간을 단기간에 압축 가능한 특징이 있다. 아울러 최신 생명공학기술을 활용하여 우수종자의 형질발현을 탐색·검증하고, 목적 형질 발현을 극대화함으로써 우수종자를 생산할 수 있다. 이 기술은 지속적으로 종자 클리닉을 진행해야 하며, 개발된 종자 데이터의 해외 유출 방지를 위한 품종보호권 획등 등의 기술적·제도적 장치가 마련되어야 한다.
5-4. 맞춤형 사료·백신 개발
친환경적이고 안전한 양식수산물의 중요성이 커짐에 따라 '사료 기술', '전염병 예방을 위한 백신 및 의약품 개발' 등 양식 관련 기반기술이 필수적이다. 이 기술은 품종별 식이습성에 특화된 전용 배합사료를 개발하여 사료효율을 극대화하여, 식물성·곤충 원료 등으로 어분 사용을 대체하는 등 양식품종 맞춤형 사료를 개발하는 기술이다. '어류의 성장을 촉진', '사육 기간 단축', '사료 소비 절감 효율을 극대화'하기 위해, 지능화된 '자동 먹이 공급 시스템'의 연계 활용하여 최적의 배합사료를 투입할 수 있도록 할 수 있다.
또한 '빅데이터(Big Data)' 기반의 '딥러닝(Deep Learning)'으로 '수산질병 예측 모델'과 '최적 주기 백신 접종 프로그램'을 통해 양식 현장에서 쉽게 응용할 수 있는 '디지털 에코시스템'을 구축하여, '전주기 예방 양식 관리 솔루션'을 확보할 수 있다. 아울러 '고효율 다가백신의 개발', '양식 어류 성장단계별 예방 접종 항목 개발', '예방 접종 투여 시기', '예방 접종 투여 방법' 등 '백신 프로그램 개발'을 개발할 수 있다. 동시에 항생제 오남용 저감 효과가 있어 수산 식품의 안전성을 확보할 수 있다.
6. 지속 가능한 친환경 도시형 양식 시스템 개발 기술
'도시형 양식 시스템'은 양식생물을 가장 자원 효율적으로 키우는 '최적 생장 알고리즘'을 기반으로, '원격 자동 제어 시스템 구현', '사육수 정화 기술 고도화'로 배출수를 Zero화하여, 고밀도 수산양식이 도시지역에서 실현 가능한 시스템이다. '빌딩식·계단식 양식', '식물 수경 재배'와 융합한 '아쿠아포닉스(Aquaponics)', '바이오폴락(BFT: Biofloc Technology)', '생태 통합 양식' 등의 형태가 있다.
새우, 향어, 메기, 틸라피아, 무지개송어, 연어 등의 양식이 가능하다. 이들은 양식 과정에서 발생하는 '사료 찌꺼기', '질산', '이산화탄소'를 분해하여 식물이나 미생물을 영양소로 재사용함으로써 '오염물 배출 저감', '경제성 확보' 등 지속 가능한 친환경 도시형 양식 시스템이다. 도심지는 주 수산물 소비 지역으로 이와 같은 도시형 양식 실현 시 유통비용이 절감되고, 청년층들의 수산양식업 기피요인 중 하나인 격지 근무가 불필요하다.
6-1. 아쿠아포닉스(Aquaponics)
'아쿠아포닉스(Aquaponics)'는 '물고기 양식(Aquaculture)'과 '수경재배(Hydroponics)'를ㄹ 결합한 합성어로, 물고기를 키우면서 식물을 재배하는 기술이다. 식물의 영양분은 물고기의 배설물에서 공급받고, 식물이 정화시킨 깨끗한 물은 다시 물고기에게 공급하는 대표적인 친환경 양식 시스템 중 하나로 꼽힌다. 특히 '아쿠아포닉스(Aquaponics)'는 농약과 화학비료를 사용하지 않아, 물고기에게 유해한 영향을 끼치지 않는다. 아울러 식물의 생육에 필요한 영양분을 물고기로부터 충분히 제공받기 때문에 생산량을 일정하게 유지할 수 있다.
또한 이 시스템은 일반적인 식물 재배법과 달리 한 번 사용한 물을 버리지 않고 물고기와 식물에게 순환적으로 제공하고 있어, 농업·어업 용수를 절약할 수 있다. 자연 증발하는 양만큼만 물을 추가하면 처음 사용한 물을 지속적으로 이용 가능하므로, 일반 양식법과 비교하면 물 사용량을 90% 이상 아낄 수 있다.
6-2. 바이오플락(BFT: Biofloc Technology)
'바이오 플락(BFT: Biofloc Technology)'은 사육 속조 내 미생물과 미세조류가 사육과정에서 발생하는 '사료 찌꺼기'나 '배설물' 등의 유기물을 완전히 분해하고 정화함으로써, 사육수 교환을 하지 않는 무환수 친환경 양식 기술이다. 이 기술의 원리는 다음과 같다. 양식생물이 사료를 섭이하고 배설한 배설물과 남은 찌꺼기가 미생물에 의해 '암모니아 분해'가 이루어진다. 그러면 미생물은 증식하고 응집하여 바이오 플락을 형성하는데, 양식생물이 이 바이오 플락을 먹게 되는 구조로 되어있다. 다시 말해, 미생물이 '사료', '노폐물'들을 분해하여 성장과 번식을 하고, 양식생물들이 그 미생물을 섭취하는 하나의 작은 생태계가 만들어지는 것이다.
'바이오 플락'의 장점은 고밀도 사육이 가능해져 단위 면적당 수확량이 증가하고, 외부 유입수로부터 질병이 차단되어 피해를 방지할 수 있다는 점이다. 또 물을 환수하지 않아도 되므로 물관리가 편리하고 양식 사육수 비용이 적게 든다. 양식생물은 미생물을 섭취하므로 사료 효율이 증가하여, 바닷가 근처가 아니라 사육이 가능하다. '바이오 플락'은 보통 실내 양식으로 많이 사용되어 흰다리새우에 이용될 경우 1년에 3~4차례 수확이 가능하다.
그러나 미생물 역시 산소를 필요로 하기 때문에, 산소 공급량이 증가해 에너지 소비 또한 증가하게 된다. 또 미생물이 잘 정착할 때까지 물을 관리해야 하는 기간이 존재하며, 적정 농도의 미생물을 관리해야 하기 때문에, 잉여 미생물을 처리해 줘야 하는 단점이 있다. 그래서 최근에는 이러한 바이오 플락 양식 시 발생하는 단점인 '축적되는 질산성 질소'를 제거하기 위해, 'BFT 기반 아쿠아포닉스 시스템'이 개발되었다. 이 시스템은 수조 내 유익한 미생물을 이용해 물갈이 없이 물고기를 양식하고, 영양분이 풍부한 사육수로 식물을 재배하는 '3무(무항생제·무병·무환수)'와 '3고(고성장·고밀도·고사료효율)'의 시현이 가능하다. 또한 '바이오 플락 양식장'에서 발생하는 '유기 고형물(TTS: Total Suspended Soids)'을 저비용으로 공기 분사를 통해 효율적으로 제거하는 '바이오플락 시스템 유기 고형물 제거 장치'들도 개발되어, 물고기 양식에 좋은 수중환경을 만들고 있다.
7. 각국의 '스마트 양식' 산업 동향
'국제연합식량농업기구(FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations)'에 따르면, 2011년 세계 식용어류 소비량은 약 1억 3000만 톤에서 2016년 약 1억 5000만 톤으로 16.3% 증가했다. 같은 기간 1인당 수산물 소비량도 18.5kg에서 20.3kg으로 약 9.7% 증가하는 등 수산물에 대한 요구가 증가하고 있다. 이와 같은 '수산물에 대한 소비 증가'에 따른 수요를 만족시키기 위해서, 양식 산업은 지속적으로 생산량을 높이고 있다. 해외 주요 양식 선진국들은 일찍부터 양식 산업의 규모화와 첨단화를 추진하였으며, 최근에는 ICT 기술을 적용한 스마트화를 추진하고 있다.
7-1. 유럽의 '스마트 양식'
2021년 기준, 세계적인 양식 기업은 시가총액 기준으로 1위에서 43위까지 노르웨이의 기업이 모두 차지하고 있다. 노르웨이의 양식 기업들은 전 세계 연어 산업을 주도하고 있으며, 이 중 '마린 하베스트(Marine Harvest)' 사의 경우, 연간 40만 톤의 연어를 생산하여 연간 매출액이 4조 원에 달한다.
이렇게 양식 산업에서 노르웨이가 앞설 수 있었던 이유는 '노르웨이'는 양식에 관한 기본법인 '양식법(Fish Farming Act, 1992)', '어류육종법(Fish Breeding Act)', '어병법(Fish Diseases Act)' 등 양식 관련 개별 법률을 마련하고, 양식 산업을 체계적으로 육성했기 떄문이다. 이를 바탕으로 대서양 연어에 대한 '육종(생물이 가진 유전적 성질을 이용하여 새로운 품종을 만들어 내거나 기존 품종을 개량하는 일)'을 통해 우수한 품종으로 개발하였다. 또 '사료효율이 높은 사료 개발', '해양식장 원격 관리 기술', '빅데이터 기반의 생육 환경 최적화 시스템' 등을 양식 산업에 활용하고 있다. 이러한 스마트화를 통해 '생산성 향상', '생산비 절감' 효과가 이루어짐에 따라 출하 가격은 지속적으로 감소하였고, 운반·가공·판매 단계에서 다양한 부가가치를 창출하였다. 양식 산업의 규모화에 의해 기업이 주도적으로 해외 시장을 개척하여 어종별 수출 판로를 구분하여 수출을 극대화하고 있다.
또한 북유럽을 중심으로 '유럽연합(EU)'은 'Horizon 2020'의 양식 분야 일환으로 '아쿠아 스마트 프로젝트(Aqua-Smart Project)'를 추진하고 있다. 이 프로젝트는 EU 내 양식장을 대상으로 '양식 환경 변수(수온, 용존산소 등)', '먹이 형태', '사료배합도', '사료 공급 방식', '생산관리 방식', '생장률', '폐사율', '생육기간', '품질' 등 샌산 결과와의 상관관계를 빅데이터 기술을 활용하여 분석하고 이를 양식 산업에 제공하고 있다.
7-2. 중국의 '스마트 양식
북유럽 국가 외에도 아시아 국가에서도 양식 산업의 규모와 첨단화를 추진하고 있다. 중국은 2018년에 노르웨이 '살마(Salmar)' 사의 1천억 원 규모의 해상플랜트형 양식장인 '오션팜 1호(Ocean Farm 1)'를 황해에 설치하여, 연간 8천 톤 이상의 연어를 생산하기 시작했다.
7-3. 일본의 '스마트 양식'
일본에서는 글로벌 양식 기업인 '퓨어살몬(Pure Salmon)' 사가 1억 6천만 달러를 투자해 4만 평 부지에 연간 1만 톤의 연어를 생산할 수 있는 세계 최대 육상 연어 양식장이 건립되고 있다. 특히 일본의 이와 같은 육상 영어 양식장 건설은 대표적인 냉수성 어종인 '대서양 연어'를 기후 조건상 양식이 어려운 일본 육상에서 연어 양식을 시작한다는 측면에서 우리나라에 시사하는 바가 크다고 볼 수 있다.
7-4. 미국의 '스마트 양식'
미국의 경우에도 '국가양식법(National Aquaculture Act of 1980)'에 따라 양식 산업을 지원하고 있다. 2021년 기준, 약 3000개소의 양어장 중 약 360개의 양어장에 '순환 여과 양식 시스템(RAS: Recirculation Aquaculture System)'이 보급되어 있다. 그뿐만 아니라 캐나다, 스페인, 이탈리아, 그리스, 호주 등도 '순환 여과 양식 시스템' 도입과 함께 양식 산업의 첨단화·규모화를 추진하고 있다.
7-5. 한국의 '스마트 양식'
한국에서도 스마트 양식 개발을 위한 노력들이 이어져오고 있다. 한국의 양식어업은 그 생산량이 지속적으로 성장하고 있고, 약 100여 종이 넘는 '다양한 어종에 대한 양식 기술'과 '완전 양식 기술'을 기반으로 한 '뱀장어', '명태' 등의 양식 등 비교적 높은 수준의 양식 기술을 보유하고 있다. 일부 장어 등의 '내수면 양식어업', 넙치 등 '육상해수양식어업', '새우양식어업' 등의 경우 양식 과정에서 오염된 양식 배출수를 정화하여 양식 어류의 폐사를 저감시킬 수 있는 '전기분해식 해수 소독 장치 시스템', '순환 여과 양식 시스템(RAS)'을 사용하고 있고, 친환경 미생물 여과 기술인 '바이오 플락(BFT: Biofloc Technology)' 기술 등을 도입하고 있다.
그러나 아직 한국의 양식어업 대부분은 주로 해상 또는 내수면의 '가두리형 양식장'이나 육상의 '수조식 양식장' 또는 '축제식 양식장'에서 '치어(알에서 깬 지 얼마 안 되는 어린 물고기)'의 입식부터 '사료 공급', '생산', '출하'에 이르는 일련의 과정을 사람의 판단·노동력·자연환경 등에 의존하는데 그치고 있다. 또 일부 각 생산 단계별로 얻어지는 양식에 필요한 개별 데이터를 활용하여, 부분적으로 작업을 기계화한 방식을 채택하는데 그치고 있다. 한국의 경우, ICT 분야뿐만 아니라, 기계·바이오·에너지·환경 분야 등 다양한 분야에서 일정 수준의 기술을 보유하고 있다. 하지만 이들 기술을 양식 분야에 본격적으로 적용하지 못하고 있는 실정이다.
이번에는 국가 차원의 스마트 양식 기술의 개발을 살펴보자.
- 스마트 어장 관리 시스템'을 구축: 해양수산부 소속 국립수산과학원에서는 2015년에 양식장에 설치된 센서를 통해 수온·산소량·수질 등가 주변 지역의 기상을 어업인들의 스마트폰에 제공하여 양식장을 적절히 관리하게 할 수 있는 '스마트 어장 관리 시스템'을 구축하였다. 2016년부터는 스마트 양식 기술 개발을 추진하여, 현재 원격으로 양식장을 모니터링하고 사료를 급이할 수 있는 초기 모델을 개발하였다. 2018년에는 '지능형 먹이 및 산소 공급장치', '수중어체 측정기술', '수중 드론 운영기술' 등 '스마트 양식 플랫폼(Smart Aqua-Farming Platform)'을 경남 하동의 민간 숭어 양식장에 실증화 연구를 시작하였다.
- 스마트 양식 클러스터(Smart Aqua-Farming Cluster): 또 해양수산부는 스마트 양식 체계 구축 사업'의 일환으로 다수의 지역을 '스마트 양식 클러스터(Smart Aqua-Farming Cluster)'로 선정하였다. 첫해인 2019년에는 부산시, 경남 고성군을 확정하였으며, 2020년에는 전남 신안군을 선정하였고, 2021년에는 강원도를 추가로 확정하였다. '스마트 양식 클러스터'는 4차 산업혁명 기술을 활용한 자동화·지능화한 스마트 양식장과 '대량 생산 단지', '가공·유통·수출 단지', '연구개발', '인력 양성' 등 연관 산업이 집적된 대규모 단지이다. 양식 산업의 혁신 성장 동력을 창출하기 위해, 밀착형 생활 '사회간접자본(SOC: Social Overhead Capital)' 사업의 일환으로 추진하고 있다.
- 수산 혁신 2030 계획: 이 밖에도 해양수산부는 2019년 수산업의 혁신성장과 일자리 창출을 위한 '수산 혁신 2030 계획'을 발표하였다. '수산 혁신 2030 계획' 전략의 하나로 양식 산업에 있어서 '친환경·고부가가치 스마트 양식 체계 구축'이 포함되었다. 한편, 2019년 과학기술 관계장관회의에서 논의되고 해양수산부에서 추진 중인 '아쿠아팜 4.0 사업'에서도 데이터 기반의 스마트양식을 기본 방향으로 설정되었다. 향후 해양수산부는 다음의 4단계에 걸쳐 스마트 양식 기술을 발전시켜 나갈 계획이다.
8. '스마트 양식' 관련 기업
'한국전자통신연구원(ETRI: Electronics and Telecommunications Research Institute)'의 '국내 스마트 양식 기술 동향(2021)' 보고서에 따르면, 세계적인 양식 기업 중 상위 5개 회사는 노르웨이의 '마린 하베스트(Marine Harvest)', '오스테볼 씨푸드(Autevoll Seafood)', '살마(Salmar)', '그리그 씨푸드(Grieg Seafood)'와 싱가포르의 '태평양 안데스 자원(Pacific Andes Resources)'이다. 그리고 이와 같은 양식 기업의 성장 배경에는 'AKVA(노르웨이)', 'Bilund(덴마크)', 'Oxyguard(덴마크)', 'Aqua Manager(그리스)', 'VAKI(아이슬란드)', 'Aquascan(노르웨이)', 'Nofima(노르웨이)' 등과 같은 '다양한 양식용 기자재', '운영 소프트웨어', '양식기술 서비스'를 제공하는 전문 업체들이 있다.
한편 2021년 기준, 국내에서는 본격적인 스마트 양식 산업이 활성화되지는 않았지만, 몇몇 기업들으 ㄴ스마트 양식 산어베 관련된 기술들을 보유하고 있다. 주요 참여 업체로는 '비디(BD)', '글로비트(Globit)', 'FNS(에프엔에스)' 등이 있다.
8-1. 아크바(AKVA)
- 국적: 노르웨이
'아크바(AKVA)'는 노르웨이 중심의 다국적 기업이다. 해양 및 육상에서 양식업 운영을 위한 빅데이터 기반의 '양식 생산 자동화 기술' 솔루션과 서비스를 보유하고 있다. 노르웨이, 칠레, 덴마크, 스코틀랜드, 스페인, 그리스, 아이슬란드, 캐나다, 호주 등 연어 양식이 가능한 나라에 연어 양식 시스템을 판매하고 있다.
8-2. 옥시가드(Oxyguard)
- 국적: 덴마크
'옥시가드(Oxyguard)'사는 '산소측정 및 제어 솔루션'에 관한 세계 표준을 주도하고 있는 기업이다. '산소 측정 및 제어 솔루션'을 '순환 여과 양식 시스템(RAS: Recirculation Aquaculture System)'에 적용하고 있다.
8-3. 빌룬(Bilund)
- 국적: 덴마크
'빌룬(Bilund)'은 담수어류를 대상으로 '순환 여과 양식 시스템(RAS: Recirculation Aquaculture System)'을 포함한 '양식 기자재 개발', '상업적 생산시설'을 제공한다. 중국 등 국가에 연간 약 20억 달러 이상 수출하고 있다.
8-4. 바키(VAKI)
- 국적: 아이슬란드
'바키(VAKI)' 사는 양식장 파이프를 통해 이동하는 어류의 개체 수 측정 기술을 가지고 있다. 어류의 무게 및 크기에 따른 분류가 가능하다.
8-5. 아쿠아 매니저(Aqua Manager)
- 국적: 그리스
'아쿠아 매니저(Aqua Manager)' 사는 'AM Nursery 모듈'과 'AM Hatchery 모듈'을 제공한다. 'AM Nursery 모듈'은 양식장의 '사육밀도', '사료 공급', '상규 환경' 데이터를 수집·가공하고, 비용이나 수익과 관련된 생산과정의 변수를 통합·관리하는 정보를 제공한다. 'AM Hatchery 모듈'은 '수온', '용존 산소', 'pH', '염도' 등 '사육 환경 변수'와 '산란 관련 변수' 등을 수집하여 정보를 제공한다.
8-6. 비디(BD)
- 국적: 한국
'비디(BD)'는 다양한 분야를 지원하는 ICT 플랫폼을 개발하는 회사이다. SK텔레콤과 함께 룩내 최초로 무선 네트워크 기반 '양식장 수조 감시 시스템'을 개발하였다. '양식장 수조 내 수온', 'pH', '산소 실시간 모니터링', '먹이량과 출하량 관리' 등이 가능하다.
8-7. 글로비트(Globit)
- 국적: 한국
'글로비트(Globit)'는 '해상 가두리 양식장', '내수면 양식장', '육상 양식장'에 대한 다양한 솔루션을 제공하는 수산양식 전문 IT 기업이다.
8-8. FNS(에프엔에스)
- 국적: 한국
'FNS(에프엔에스)'는 시스템에 필수적으로 요구되는 '순환 여과 양식 시스템(RAS: Recirculation Aquaculture System)'의 핵심 기술인 담수·해수 수처리 기술을 보유하고 있다. 담수·해수 수처리 설비에 대한 '무인 자동화'와 '원격 모니터링(Remote Monitoring)'을 지원한다.
8-9. 네트원(Netone)
- 국적: 한국
'네트원(Netone)'은 시설물 원격 모니터링과 제어를 기본으로 물 순환·여과 기술, 신재생에너지를 활용할 수 있는 '육상용 스마트 양식장'을 개발하였다. '육상용 스마트 양식장'은 활어 양식장에 공급하고 있다. 또 '양식장 관제', '수조 유량제어', '물 순환여과', '신재생에너지' 4개 시스템으로 구성되어 있으며, 각 시스템을 독립적으로 운영할 수 있다.
8-10. 이트론(E-Trons)
- 국적: 한국
'이트론(E-Trons)'은 1999년에 설립된 기업으로 '서버(Server)', '스토리지(Storage)', '유무선 통신장비 사업', '데스크톱 가상화 솔루션(Desktop Virtualization Solution)', 'IoT 솔루션(IoT Solution)', '스마트 수처리 솔루션(Smart Water Treatment Solution)', '건자재 유통업' 등을 주력 사업으로 영위하고 있다. 특히 'IoT 솔루션' 사업에서는 'IoT 통신 모뎀 및 솔루션'을 직접 개발·구축까지 '토탈 솔루션(Total Solution)'을 제공하고 있다. IoT 솔루션은 여러 산업 분야에 사용되는 사물의 Data를 원격으로 수집·제어하는 기술을 구현하여, 사용자의 편의와 안전 등을 제공하고 있다. '실시간 소방시설 관리 시스템', '미세먼지 측정 시스템', '신재생 에너지 전력 사용량 모니터링 시스템', '스마트 조명 제어 시스템' 등 실생활 전반에 걸쳐 보다 편리한 세상을 만드는데 IoT 기술이 활용될 수 있도록, 'IoT 솔루션' 기술 개발을 지속적으로 수행하고 있다.
또 2021년에는 신규 사업의 일환으로 '이비스 트레이드(EBIS Trade)'의 수류 발생 장치 '제트 스트리머(JetStreamer)'의 국내 총판 계약을 체결하였다. '이비스 트레이드(EBIS Trade)'는 2023년 기준, 일본 녹조 저감 분야 1위 기업이다. 이로써 녹조·적조 등 '수질 개선 산업'에 진출하였다. '제트 스트리머'는 펌프의 구동수를 정류관 내부의 노즐에서 강하게 토출시켜, 정류관 전방에서 송수량의 약 20배에 달하는 수류를 발생시키는 원형 구조를 하고 있다. 쓰레기 등 협잡물의 영향을 거의 받지 않고, 소규모 노즐을 다수 설치하여 대규모 수류 발생이 가능하다는 장점이 있다. 이 기술은 일본 내 200개소 이상 및 베트남 호치민의 '조정 수로(Fixed Waterway)' 등에 이미 설치되어 있어 기술력을 인정받고 있다. 또한 한국의 4대강을 비롯한 전국의 '녹조 현상(Water-Bloom)' 등이 발생한 곳을 대상으로 본격적인 영업 활동을 개시하였다.
'이트론(E-Trons)'은 기존의 이러한 사업 경험을 바탕으로, 2020년에는 국내 대표 스마트 양식 솔루션 기업들과 '스마트 양식 컨소시엄(Smart Aqua-Farming Consortium)'을 구성하였다. '이트론'은 이 '스마트 컨소시엄'을 통해 하동군 참숭어 스마트 양식 구축 사업에도 참여하였다. 'IoT 네트워크 기술', '통합 제어 웹·모바일 솔루션'을 비롯해, 국산 기술로 개발한 '보급형 피쉬펌프', '어체선별기', '카운터 시스템', '고수온 적조 대비 수류 발생 수질관리 최적화 시스템' 등을 담당하고 있다.
8-11. 그린플러스(GreenPlus)
- 국적: 한국
'그린플러스(GreenPlus)'는 1997년에 설립된 기업으로, '알루미늄 사업 부문'과 '스마트팜 사업 부문'에 주력하고 있다. '그린플러스'는 어업회사 법인인 '그린피시팜(Green Fish Farm)', 농업회사 법인인 '그린케이팜(Green K Farm)', 농업회사 법인인 '비씨에프(BCF)'의 3개 계열회사를 가지고 있다. 이들 중 어업회사 법인인 '그린피시팜(Green Fish Farm)'은 '그린플러스'의 신사업을 일환으로 2016년 2월에 장어 양식을 목적으로 설립되었다. 2023년 현재, 충청남도 당진시에 5000평 규모의 장어 양식 단지를 운영하고 있으며, 전체 224개의 양식 수조를 통해 실뱀장어 치어를 양식하고 있다.
국내 장어 양식 사업은 '사료비용'과 '인건비'를 제외하면 에너지 비용 절감에 사업성이 결정되고 있다. 그런데 어업회사 법인 '그린피시팜(Green Fish Farm)'은 '순환 여과 양식 시스템(RAS: Recirculation Aquaculture System)'과 '히트펌프(Heat Pump)'를 통해 수온 손실을 줄이고 있다. 기존 주력사업인 스마트팜 사업의 에너지 효율화 경험을 무기로 해당 시장에 빠르게 안착하고 있다. 특히 '성장 속도', '폐사율', '인건비 절감' 등에서 경쟁우위를 확보하고 있다. 아울러 '환경 제어 시스템'을 장착하여 양식장의 온도 및 수질관리를 자동으로 시현하고 비상사태에 조속한 대응이 가능하다는 특징이 있다.