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온실

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1. 개요

온실은 식물의 생육 환경을 제어하여 작물을 재배하는 시설이다. 로마 시대부터 존재했으며, 초기에는 잿불을 사용하여 온도를 높이는 방식이었다. 15세기 조선 시대에는 온돌을 활용한 온실 설계가 혁신적으로 이루어졌다. 17세기 이후 네덜란드와 영국에서 온실 개념이 발전했으며, 유리 생산 기술의 향상으로 오렌저리와 윈터 가든과 같은 온실이 유행했다. 18-19세기에는 온실이 식물학 발달과 함께 대학교로 확산되었고, 빅토리아 시대에는 식민지 확장의 영향으로 원예 목적의 온실이 증가했다. 20세기에는 지오데식 돔과 폴리에틸렌 필름이 사용되었으며, 거터 연결 온실이 보급되었다. 온실은 온도, 습도, 조명, 이산화탄소 농도 등을 조절하여 식물의 생장을 촉진하며, 환기를 통해 최적의 환경을 유지한다. 다양한 형태와 재료로 제작되며, 농업, 연구, 전시 등 다양한 분야에서 활용된다.

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온실

2. 역사

환경적으로 통제된 구역에서 식물을 기르는 아이디어는 고대 중국[58]로마 제국[70][3] 시대부터 존재했다. 로마의 황제 티베리우스는 건강을 위해 연중 오이를 필요로 했고, 이를 위해 기름 먹인 천이나 투명 석고 판을 이용한 초기 형태의 온실이 사용되었다.[71][72][4][5][61][62]

온실 기술 역사에서 중요한 발전은 15세기 조선에서 이루어졌다. 1450년대 어의(御醫) 전순의가 저술한 『산가요록』에는 온돌 시스템을 이용하여 내부 온도를 적극적으로 조절하는 온실 설계가 기록되어 있다.[6] 이는 세계 최초의 능동형 온실로 평가받으며, 겨울철에도 채소와 과일 재배를 가능하게 했다.[2][6] 조선왕조실록에는 이보다 앞선 1438년에 이미 온돌을 이용한 온실이 귤나무 재배에 활용되었다는 기록도 있다.[6]

17세기 이후 유럽에서는 유리 생산 기술의 발달과 함께 온실이 널리 보급되었다. 특히 네덜란드영국, 프랑스 등지에서 발달했으며, 부유층 사이에서는 오렌지 나무 등을 보호하기 위한 오랑제리가 유행했다.[63] 프랑스 베르사유 궁전의 베르사유 오랑제리는 당시 온실 건축의 웅장함을 보여주는 대표적인 예이다. 영국 최초의 난방 온실은 1681년 첼시 약초원에 세워졌다.[7]

18세기와 19세기에는 식물학의 발전과 함께 대학 등 연구 기관에도 온실이 확산되었고, 미국에도 온실이 도입되었다.[8][9] 빅토리아 시대 영국에서는 식민지 확장과 맞물려 큐 왕립 식물원의 팜 하우스와 같은 대형 유리 온실이 건설되었으며, 이는 당시 제국주의적 열망과 이국적인 것에 대한 관심을 반영하기도 했다.[12][13][14][15] 이 시기 유리와 철을 이용한 건축 기술의 발전은 온실뿐만 아니라 기차역, 시장 등 대형 건축물에도 영향을 미쳤다.

20세기에는 지오데식 돔 구조[16][17]피라미드 형태 등 새로운 디자인이 등장했으며, 1960년대 이후 폴리에틸렌 필름과 같은 새로운 소재가 도입되면서 후프 하우스 형태의 저렴한 온실이 널리 보급되었다. 1980년대부터는 난방 효율을 높인 거터 연결 온실이 일반화되었다. 오늘날 네덜란드는 대규모 첨단 온실 기술을 바탕으로 세계적인 농산물 생산국으로 자리매김하고 있다.

2. 1. 고대

환경적으로 통제된 구역에서 식물을 기른다는 아이디어는 고대 중국이나 로마 시대부터 존재하였다. 기원전 81년에 편찬된 중국의 염철론에 따르면, 황제의 식사를 관장하던 태관(太官)에서는 온실에서 잿불로 온도를 높여 생육을 촉진하여 겨울에도 부추, 아욱, 파 등을 재배하였다. 염철론에는 황실뿐만 아니라 민간에서 행해지던 온실 재배에 관한 내용도 담고 있다.[58] 전한의 황제 원제 때 남양군 태수로 임명된 소신신(召信臣)은 기원전 33년경, 계절에 맞지 않는 채소를 온실에서 길러 먹는 것은 건강에 좋지 않다며 연료 사용을 줄이도록 상소하기도 했다.[58]

로마 제국에서는 서기 30년경 티베리우스 황제가 건강상의 이유로 매일 오이 계열의 채소(일종의 아르메니아 오이)[60]를 먹어야 했다.[70][3] 오이는 연약하여 일 년 내내 재배하기 어려웠기 때문에, 로마인들은 인공적인 환경을 만들어 이를 해결했다. 오이는 바퀴 달린 수레에 심어 낮에는 햇볕을 쬐게 하고 밤에는 따뜻한 실내로 옮겨졌다.[71][72][3] 또한, 오이는 '스페쿨라리아'(specularia)라고 불리는 기름 먹인 천(oiled cloth)이나 투명 석고(Lapis specularis) 판으로 덮인 틀 또는 오이 하우스(cucumber house) 아래에서 보관되었다고 대 플리니우스가 그의 저서 박물지에 기록하였다.[71][72][4][5][61][62]

한편, 조선 시대인 1450년대에는 의관 전순의가 저술한 산가요록에 겨울철 농작물 재배에 대한 기록이 등장하는데, 이는 온실 기술에 대한 초기 형태를 보여주는 중요한 사례이다.

2. 2. 15세기 조선

15세기 조선 시대에 온실 설계에서 중요한 혁신이 이루어졌다. 1450년대 어의(御醫)였던 전순의는 그의 저서인 『산가요록』에서 최초의 인공 가열 온실에 대해 상세히 기술했다.[6] 『산가요록』은 농업과 가사에 관한 지식을 담은 책으로, 주로 사대부 계층을 대상으로 쓰였다.[6]

『산가요록』에 따르면, 조선의 온실은 겨울철에도 채소와 과일 등 다양한 식물을 재배할 수 있도록 고안되었다.[6] 핵심 기술은 한국 고유의 난방 시스템인 온돌을 온실 구조에 통합한 것이었다.[6] 온돌은 아궁이에서 발생한 열기가 바닥 아래 연도를 통해 흐르면서 실내를 데우는 방식이다.[6] 또한, 물을 담은 가마솥을 데워 증기를 발생시킴으로써 온실 내부의 온도와 습도를 조절하기도 했다.[6]

이러한 기술 덕분에 조선의 온실은 단순히 태양 에너지에만 의존하는 수동적인 방식에서 벗어나, 인공적인 열원을 이용하여 내부 환경을 적극적으로 제어할 수 있는 최초의 능동형 온실로 평가받는다.[2] 물론 기름을 먹인 반투명 한지 창문을 통해 빛을 받아들이고 흙벽을 이용해 열을 보존하는 등 기존의 수동적 난방 방식도 함께 활용되었다.[6]

실제로 조선왕조실록에는 1438년 겨울, 귤나무를 추위로부터 보호하기 위해 온돌 시스템을 갖춘 온실 형태의 구조물을 만들었다는 기록이 남아있다.[6] 이는 『산가요록』의 기록보다 앞선 시기에 이미 온돌을 활용한 온실 기술이 존재했음을 보여준다.

2. 3. 17세기 이후

베르사유 오랑제리 (프랑스 베르사유 궁전)


17세기에 들어서면서 온실의 개념은 네덜란드영국 등 유럽 지역으로 확산되었다. 초기의 온실은 밤에 문을 닫거나 겨울을 나기 위해 많은 노동력이 필요했으며, 적절하고 균형 잡힌 난방을 유지하는 데 어려움이 있었다. 영국 최초의 난방 시설을 갖춘 온실은 1681년 첼시 약초원에 완공되었다.[7] 오늘날 네덜란드는 세계적으로 가장 큰 규모의 온실들을 다수 보유하고 있으며, 일부 거대한 온실에서는 매년 수백만 개의 채소를 생산할 정도로 발전했다.

유럽에서는 17세기 동안 온실 설계에 대한 다양한 실험이 이루어졌고, 기술 발전에 힘입어 더 나은 유리가 생산되고 건축 기술도 향상되었다. 프랑스 베르사유 궁전의 베르사유 오랑제리는 그 대표적인 예시로, 길이가 150m 이상, 너비 13m, 높이 14m에 달하는 웅장한 규모와 정교함을 자랑했다.

영국, 큐 왕립 식물원 내에서 가장 큰 온실인 템퍼레이트 하우스().


유리 생산 기술이 더욱 발전하면서 17세기 이후 유럽의 상류 계층 사이에서는 열대 과일을 기르는 오렌저리나 채소 등을 키우는 윈터 가든(Winter garden영어)과 같은 온실을 짓는 것이 유행처럼 번졌다. 이러한 온실 건축물 중 유명한 예로는 영국의 큐 왕립 식물원, 벨기에의 라켄 왕궁 온실, 프랑스의 베르사유 오랑제리 등이 있으며, 이들은 오늘날 세계적인 명소로 인정받고 있다. 이후 온실은 점차 식물학자를 둔 대학 등 연구 및 교육 기관으로도 확산되었다. 영국에서 처음 도입한 것은 첼시 약초원으로 1681년에 완성되었다.[63]

오이미네소타주 리치필드의 온실 천장에 닿아 있으며, 시장 원예사들은 1910년경 미니애폴리스에서 판매할 다양한 농산물을 재배했다.


'''일본의 온실 발전'''

일본에서는 게이초 연간(1596년~1614년)에 시즈오카현 미호 지역에서 종이 등으로 작물을 덮어 생육을 촉진하는 재배 방식이 시도되었다. 간세이 연간(1789년~1800년)에는 에도 근교의 스나무라에서 화장지와 유사한 아사쿠사 종이를 이용해 묘목을 덮어 촉성 재배했다는 기록이 남아있다.[64]

일본 최초의 유리 온실은 1870년(메이지 3년) 도쿄 아오야마의 개척사 관원에 설치된 것이다.[65] 1890년대에는 프랑스에서 유학한 궁정 원예 기술자이자 농학자인 후쿠바 하야토가 나무틀에 유리를 끼우는 방식을 도입했다. 이는 기존에 기름을 먹인 종이 창호를 사용하던 방식보다 성능이 우수하여 널리 보급되는 계기가 되었다.[64]

비닐을 이용한 온실은 1951년경부터 시도되었으며, 기존의 기름종이 등을 대체하며 1955년부터 본격적으로 실용화되었다. 초기에는 이랑마다 비닐로 덮는 소규모의 터널 재배(Row cover영어) 방식이었으나, 점차 대형화되었다. 터널을 크게 만들면 연료비나 설치 비용은 증가하지만, 비가 오는 날에도 작업이 가능하고 보온 성능도 높아지는 장점이 있어 오늘날의 비닐하우스 형태로 발전하게 되었다.[64]

2. 4. 18-19세기

유럽에서는 유리 생산 기술이 향상된 17세기 이후 상류 계층 사이에서 열대 과일을 기르는 오랑제리, 채소 등을 기르는 Winter garden|윈터 가든영어과 같은 온실을 짓는 것이 유행이 되었다. 프랑스인들은 오렌지 나무가 얼어붙는 것을 막기 위해 처음 지은 온실을 '오랑제리'라고 불렀다.[63] 파인애플이 인기를 얻으면서 '피너리' 또는 파인애플 구덩이가 건설되기도 했다. 유명한 건물로는 프랑스의 베르사유 오랑제리 등이 있다.

1737년에는 보스턴의 부유한 상인 앤드루 파뉴일이 미국 최초의 온실을 지었다.[8] 이후 조지 워싱턴전쟁 후 마운트 버논으로 돌아와, 마운트 클레어(메릴랜드)의 캐롤 영지에 마가렛 틸먼 캐롤이 설계한 온실에 대해 알게 되었다.[9] 1784년, 워싱턴은 캐롤에게 온실 설계에 대한 설명을 요청했고, 다음과 같은 편지를 보냈다.

마운트 버논에 있는 조지 워싱턴의 온실 재건축


:이번 가을에 온실 완공을 시도할 예정이지만, 저 자신이나 제 주변의 누구도 내부 구조에 대해 잘 알지 못해, 실수할 가능성이 없이 진행하기 어렵습니다. 이런 이유로, 캐롤 부인의 온실에 대한 간략한 설명을 부탁드려도 될까요? 제 온실을 너무 작은 규모로 계획한 것 같습니다. 제 집은 (벽돌로 지어져) 외부 치수가 약 12.19m x 약 7.32m입니다…[10]

한편, 일본에서는 간세이 연간(1789-1800년)에 에도 근교 스나무라에서 아사쿠사지(화장지류)로 묘목을 덮어 촉성 재배를 했다는 기록이 있다.[64]

1800년대에 프랑스 식물학자 샤를 루시앙 보나파르트는 열대 약용 식물을 재배하기 위해 네덜란드 레이던에 최초의 실용적인 현대식 온실을 지은 것으로 알려져 있다.[11] 부유한 사람들의 저택에만 있던 온실은 식물학의 발달과 함께 대학으로 확산되었다.

1877년경 조지아주 메이컨의 센트럴 시티 공원에 있던 난방 온실


1877년경 조지아주 메이컨 센트럴 시티 공원 온실 내부


특히 빅토리아 시대 영국에서는 대규모 유리 온실 건설이 활발했다. 이는 식민지 확장과 밀접한 관련이 있었는데, 온실의 목적이 농업에서 원예 중심으로 바뀌었기 때문이다.[12] 식민지로부터 새로운 식물과 원예 지식이 빠르게 유입되면서 빅토리아 시대 사람들은 '이국적인' 식물과 환경에 매료되었다.[13] 온실은 대중에게 볼거리를 제공하는 장소가 되었으며, 잘 꾸며진 온실 환경은 서구인들이 상상하는 이상적인 풍경을 구현하고 문화적 '타자'에 대한 환상을 만족시키는 역할을 했다.[13] 결과적으로 온실의 식물 컬렉션은 세계를 반영하는 것처럼 보였지만, 실제로는 영국 식민지의 위치와 영향력을 상징하는 '이국적인' 식물들을 배열하여 보여주는 방식이었다.[12] 영국은 온실을 통해 "식민지화된 환경과 식물에 대한 절대적인 통제... [식물을 사용하여] 영국 제국의 힘을 상징"하려는 식민 권력을 드러냈다.[14]

19세기에는 높이가 상당한 나무를 수용할 수 있는 팜 하우스 디자인이 두드러졌다. 주로 공공 정원이나 공원에 지어졌으며, 당시 발전하던 유리 및 철 건축 기술을 보여주었다. 이 기술은 기차역, 시장, 전시관 등 넓은 개방 공간이 필요한 건물에도 널리 사용되었다. 초기 팜 하우스의 예로는 벨파스트 식물원의 팜 하우스가 있다. 찰스 래년이 설계하고 철강 제작자 리처드 터너가 1840년에 완공했으며, 터너는 이후 1848년 런던 큐 왕립 식물원에 팜 하우스, 큐 가든을 건설했다. 이 건물들은 조셉 팩스턴이 설계한 챗스워스 그레이트 온실 (1837–40) 이후, 그리고 현재는 사라진 수정궁 (1851) 이전에 지어졌다.[15]

19세기에 지어진 다른 대형 온실로는 뉴욕 수정궁, 뮌헨의 글라스팔라스트, 벨기에 레오폴드 2세 국왕을 위한 라켄 왕립 온실 (1874–1895) 등이 있다.

일본에서는 1870년 도쿄 아오야마의 개척사 관원에 최초로 유리를 사용한 온실이 설치되었다.[65] 1880년에는 영국 상인 새뮤얼 코킹이 수출용 약초 재배를 위해 온실을 건설했다. 이후 1890년대에는 프랑스에서 유학한 궁정 원예 기술자이자 농학자인 후쿠바 하야토가 나무 프레임에 유리 창호를 덮는 방식을 도입했는데, 이는 기존의 기름 창호 방식보다 우수하여 널리 보급되었다.[64]

2. 5. 20세기 이후

뉴질랜드의 플라스틱 공기 단열 온실


네덜란드 베스트란트의 거대한 온실


20세기에 들어서면서 지오데식 돔 구조가 온실 건축에 도입되었다. 대표적인 예로는 영국 콘월의 에덴 프로젝트, 미국 펜실베이니아에 있는 로데일 연구소[16], 미주리주 세인트루이스미주리 식물원에 위치한 클라이마트론, 그리고 토요타 자동차 제조 켄터키의 온실 등이 있다.[17] 피라미드 형태 역시 크고 높은 온실 구조로 인기를 끌었는데, 캐나다 앨버타의 머타트 온실은 1976년경에 지어진 여러 개의 피라미드형 온실로 유명하다.

온실 구조는 1960년대에 폭이 넓은 폴리에틸렌 필름이 널리 보급되면서 큰 변화를 맞이했다. 이 시기에 등장한 후프 하우스는 여러 회사에서 제작되었을 뿐만 아니라, 재배자들이 직접 만들기도 했다. 알루미늄 압출재, 특수 아연 도금된 강철 튜브, 심지어 강철이나 PVC 수도관 등을 사용하여 건설 비용이 크게 절감되었다. 그 결과, 소규모 농장이나 정원 센터에서도 온실을 더 많이 건설할 수 있게 되었다. 1970년대에는 더 효과적인 자외선(UV) 억제제가 개발되어 폴리에틸렌 필름에 추가되면서 내구성이 크게 향상되었다. 이로 인해 필름의 사용 수명이 기존 1~2년에서 3년, 나아가 4년 이상으로 연장되었다.

1980년대와 1990년대에는 거터 연결 온실이 더욱 널리 보급되었다. 이 온실은 두 개 이상의 베이(구획)를 공통된 벽이나 지지 기둥으로 연결한 구조이다. 이러한 구조는 바닥 면적 대비 외부 벽 면적의 비율을 크게 줄여 난방에 필요한 에너지 투입량을 감소시키는 효과를 가져왔다. 거터 연결 온실은 현재 작물 생산과 일반 소비자 대상 판매용 식물 재배 모두에 널리 사용되고 있다. 덮개 재료로는 주로 구조화된 폴리카보네이트나, 사이에 공기를 불어넣어 단열 효과를 높인 이중 구조의 폴리에틸렌 필름이 사용된다.

2. 6. 일본의 온실 역사

일본에서는 명나라에서 전래된 '당무로'를 개량하여 게이초 연간(1596-1614년)에 온실의 일종이 이용되었다는 기록이 있다.[59] 이 시기 시즈오카현의 미호에서는 종이 등으로 작물을 덮어 촉성 재배를 시도하기도 했다. 이후 간세이 연간(1789-1800년)에는 에도 근교의 스나무라에서 아사쿠사지(코 풀이 종이, 화장지 등)로 묘목을 덮어 촉성 재배한 기록이 남아있다.[64]

일본 최초로 유리를 사용한 온실은 1870년 도쿄 아오야마의 개척사 관원에 설치되었다.[65] 1890년대에는 프랑스에서 유학한 궁정 원예 기술자이자 농학자인 후쿠바 하야토가 나무 프레임에 유리 창호를 덮는 방식을 도입했다. 이 방식은 기존의 기름 창호를 사용하는 방법보다 우수했기 때문에 널리 보급되었다.[64]

비닐을 이용한 온실 기술은 쇼와 26년(1951년)경부터 시도되었으며, 기존의 기름 종이 등을 대체하며 쇼와 30년(1955년)부터 실용화되었다. 초기에는 이랑마다 비닐로 덮는 소규모의 터널 재배 방식이 주로 사용되었다. 터널을 대형화하는 것이 연료 효율이나 설치 비용 측면에서는 불리했지만, 날씨에 관계없이 작업이 가능하고 보온 성능이 더 높다는 장점 때문에 점차 비닐하우스 형태로 발전하게 되었다.[64]

3. 작동 원리

온실 내부의 온도가 외부보다 높은 이유는 들어오는 태양 복사 에너지가 투명한 지붕과 벽을 통과하여 내부의 바닥, 흙, 그리고 다른 내용물에 흡수되기 때문이다. 이렇게 데워진 구성 요소들은 주변의 공기를 데우게 된다. 온실 구조는 외부 대기와 차단되어 있어, 데워진 공기가 대류를 통해 외부로 빠져나가지 못하므로 내부 온도가 상승하게 된다.

온실의 열 관리에서 적외선 복사를 통한 냉각 효과는 무시할 수 없으며, 난방이 필요한 온실에서는 경제적으로 중요한 고려 사항이 될 수 있다. 연구에 따르면, 반사율이 높은 스크린을 설치하면 열 필요량을 약 8% 줄일 수 있으며, 투명 표면에 특수 염료를 적용하거나 반사 방지 코팅된 유리를 사용하는 것도 열 손실을 줄이는 데 도움이 된다.[18]

성공적인 온실 운영을 위해서는 내부 환경을 최적으로 조절하는 것이 필수적이다. 주요 조절 요소로는 온도와 습도 관리를 위한 환기, 난방, 냉각 시스템, 빛 공급을 위한 생장 조명, 그리고 식물 성장을 촉진하는 이산화 탄소 농축 등이 있다. 이러한 요소들을 통해 식물 생육에 최적화된 환경을 조성하고 관리한다.

3. 1. 온도 조절

환기는 성공적인 온실 운영에 있어 매우 중요한 요소이다. 적절한 환기가 이루어지지 않으면 온실과 내부 식물은 여러 문제에 취약해질 수 있다. 환기의 주된 목적은 온도와 습도를 최적 수준으로 조절하고, 공기 순환을 통해 정체된 환경에서 번식하기 쉬운 식물 병원균(예: ''잿빛곰팡이'' (''Botrytis cinerea''))의 증식을 막는 것이다. 또한, 환기는 광합성과 식물 호흡에 필요한 신선한 공기를 공급하며, 중요한 꽃가루받이 매개체가 온실 작물에 접근할 수 있도록 돕는다.

환기는 주로 환기구(종종 컴퓨터로 자동 제어됨)와 재순환 팬을 이용하여 이루어진다.

핀란드 내르페스의 온실에 있는 열 조명


난방 또는 전기 비용은 전 세계 온실 운영, 특히 추운 기후 지역에서 가장 큰 비중을 차지하는 지출 항목 중 하나이다. 단단하고 불투명한 벽을 가진 일반 건물과 달리, 온실은 덮개를 통해 많은 열이 손실된다는 문제가 있다. 온실 덮개는 빛이 통과해야 하므로 단열 성능이 낮을 수밖에 없다. 전통적인 플라스틱 온실 덮개의 R-값은 약 2 정도로, 손실된 열을 지속적으로 보충하는 데 많은 비용이 든다. 보조 난방이 필요한 대부분의 온실은 천연가스나 전기 보일러를 사용한다.

적은 에너지를 사용하여 난방하는 수동적인 방식도 있다. 태양 에너지를 낮이나 여름처럼 비교적 풍부한 시기에 모아두었다가, 밤이나 겨울처럼 추운 시기에 방출하여 온도를 높이는 방식이다. 가축이 내는 폐열을 온실 난방에 활용하기도 한다. 예를 들어, 온실 안에 닭장을 설치하면 닭이 발생시키는 열을 회수하여 난방에 이용할 수 있다.[19] 일부 온실은 지열 난방을 이용하기도 한다.[20]

온실 내부가 식물에게 너무 더워지면 일반적으로 창문을 열어 냉각시킨다. 이는 수동으로 하거나 자동화된 시스템을 통해 이루어질 수 있다. 창문 개폐 장치는 온도 변화에 따라 작동하거나, 전자 제어기에 의해 제어될 수 있다. 전자 제어기는 온도를 감지하고 상황에 맞게 보일러 작동 등을 조절하는 데 자주 사용된다. 이는 기본적인 온도 조절 장치 수준일 수도 있지만, 대규모 온실에서는 더 복잡한 시스템이 사용되기도 한다.

매우 더운 상황에서는 그늘을 만들어 온도를 낮추는 차광 하우스가 사용되기도 한다.

3. 2. 조명

낮 동안에는 빛이 창문을 통해 온실로 들어와 식물에 사용된다. 일부 온실에는 생장 조명 (종종 LED 조명)이 설치되어 밤에 켜져 식물이 얻는 빛의 양을 늘려 특정 작물의 수확량을 증가시킨다.[21]

3. 3. 이산화탄소 농축

온실 재배에서 식물 성장을 촉진하기 위해 이산화 탄소(CO2) 농도를 약 1100ppm까지 높이는 방법의 이점은 거의 100년 전부터 알려져 왔다.[22][23][24] 이산화 탄소를 제어하여 연속적으로 농축시키는 장비가 개발된 이후, 이 기술은 네덜란드에서 널리 사용되기 시작했다.[25] 예를 들어, ''디기탈리스 라나타''에서 추출하는 강심 배당체와 같은 2차 대사산물은 온도가 높고 이산화 탄소 농도가 증가한 온실 환경에서 더 많이 생산된다.[26] 또한, 이산화 탄소 농축은 식물 성장에 필요한 탄소를 충분히 공급하면서도 전체 공기 순환량을 줄일 수 있어, 증발로 인한 물 손실을 줄여 온실의 물 사용량을 상당히 절약할 수 있게 한다.[27]

상업용 온실은 종종 서로 이익을 얻기 위해 관련 산업 시설 가까이에 위치하기도 한다. 예를 들어, 영국의 코너웨이 온실은 대규모 설탕 정제소 근처에 자리 잡아, 정제소에서 발생하는 폐열과 CO2를 공급받는다. 이는 원래 대기 중으로 배출될 수 있는 자원을 활용하는 방식으로, 정제소는 탄소 배출량을 줄이고 온실은 토마토 생산량을 늘리면서 난방 비용을 절감하는 효과를 얻는다.

이러한 이산화 탄소 농축은 리비히의 최소율에 따라 이산화 탄소가 제한 요소로 작용할 때만 효과를 발휘한다. 잘 관리되는 온실에서는 관개가 용이하고 토양의 비옥도를 유지하기 쉽다. 반면, 관리가 덜 이루어지는 정원이나 개방된 농지에서는 대기 중 CO2 농도 증가가 1차 생산을 증가시키지만, 이는 토양 영양분이 고갈되지 않고 가뭄[29][30][31]이나 홍수[32] 같은 다른 제한 요인이 없을 때까지만 유효하다.[33][34][35][36][37] 이러한 CO2 증가의 효과는 실험실 연구, 자유 공기 탄소 농축(FACE) 시험,[38][39] 그리고 현장 측정을 통해 재현 가능한 것으로 확인되었다.[40][41]

4. 종류

온실은 덮개 재료나 구조, 용도에 따라 다양한 종류로 나뉜다.

가정용 온실에는 주로 3mm 두께의 '원예 유리'가 사용된다. 이는 기포가 없어 빛을 고르게 투과시켜 식물 잎이 타는 것을 방지한다.[42] 역사적으로 영국 등 북유럽에서는 '더치 라이트'(Dutch Lighteng)라 불리는 특정 규격(730mm x 1422mm)의 유리가 온실 건축의 표준 단위로 사용되기도 했다. 이 외에도 폴리에틸렌 필름이나 폴리카보네이트, 아크릴 유리(PMMA) 같은 플라스틱 재질도 널리 쓰인다.

중국식 태양열 온실 디자인


상업용 유리 온실은 채소나 꽃 재배를 위한 첨단 생산 시설인 경우가 많다. 내부에는 차광 설비, 냉난방 장치, 인공조명 등이 갖춰져 있으며, 컴퓨터 시스템으로 환경을 자동 제어하기도 한다.

특수한 형태의 온실로는 중국식 태양열 온실이 있다. 이는 1978년 처음 등장했으며, 태양 에너지를 최대한 활용하도록 설계되어 별도의 난방 없이도 추운 기후에서 높은 효율을 보인다. 주로 3면을 벽돌이나 흙으로 두껍게 쌓아 단열 효과를 높이고, 남쪽 면만 투명하게 만들어 낮 동안 열을 저장한다. 이 구조 덕분에 겨울철에도 온실 내부 온도를 바깥보다 최대 25°C 더 따뜻하게 유지할 수 있다.[43] 현대에는 단열재나 자동 개폐식 보온 커튼 등을 도입하여 효율을 더욱 높이고 있다. 중국식 태양열 온실은 비교적 단순하고 비용 효율적이지만, 햇빛을 최대한 받기 위한 방향 설정이 중요하고 플라스틱 필름의 내구성 문제가 단점으로 지적되기도 한다.[44] 그럼에도 불구하고 일교차가 큰 지역에서 연중 농사를 가능하게 하는 실용적인 방식으로 평가받으며, 특히 중국 북부 지역에서 널리 활용되고 있다.

4. 1. 재료


  • '''유리실''': 온실용 유리 규격으로 'Dutch Light'라고 불리는 전통적인 크기가 있다. 크기는 730mm x 1422mm이다.
  • '''아크릴 온실'''
  • '''비닐 하우스'''(플라스틱 하우스)
  • '''페이퍼 하우스'''(창호지)

4. 2. 형태


  • 파이프형
  • 리첼형(Richelfra)
  • 펜로형(Venlonld), 더치라이트형

4. 3. 기타


  • 풀 오픈
  • 공기막 이중 피복
  • 상자형 온실(Hotbed)

: 상자형 온실은 에도 시대 덴포 연간(1830~1844년)에 쓰인 '금생수보별록'에도 기록되어 있다. 이 기록에 따르면 상자형 온실은 여닫을 수 있는 천장이 창호지로 되어 있었고, 바람이 부는 날에는 이를 안으로 넣었으며, 모전(펠트)을 덮어 보온했다고 한다.[66]

5. 활용

온실은 내부 환경을 조절하여 식물 생육 조건을 최적화함으로써 농업 생산성을 높이는 데 핵심적인 역할을 한다.[45][46] 이를 통해 고위도 지역이나 기후 조건이 불리한 곳에서도 연중 안정적인 작물 생산이 가능해진다.[47]

주요 활용 분야는 화훼, 채소, 과일 등의 재배이며, 수경 재배와 같은 현대 농업 기술과 결합하여 효율성을 높이기도 한다. 온실은 폐쇄적인 환경 특성상 해충 및 질병 관리, 관개, 수분 조절 등 세심한 관리가 요구된다.

농업 외에도 태양 에너지를 이용한 원유 회수[48]나 특정 식물(고산 식물 등)의 전문적인 재배[49] 등 다양한 산업 및 연구 분야에서 활용되고 있다.

전 세계적으로 약 900만 에이커(약 36500km2)의 온실이 운영되는 것으로 추정된다.[50]

5. 1. 농업

온실은 식물의 생육 환경을 더 효과적으로 제어할 수 있게 해준다. 온실의 기술적 수준에 따라 온도, 빛과 그늘의 정도, 관개, 비료 살포, 대기 습도 등을 조절할 수 있다. 온실은 짧은 생육 기간이나 부족한 일조량과 같은 토지의 생육 조건의 단점을 극복하는 데 사용될 수 있으며, 이를 통해 열악한 환경에서도 식량 생산을 개선할 수 있다. 특히 덥고 건조한 기후에서는 차광막을 사용하여 그늘을 제공하기도 한다.[45][46]

온실은 특정 작물을 연중 재배할 수 있게 해주기 때문에, 특히 고위도 국가의 식량 공급에 점점 더 중요해지고 있다. 세계에서 가장 큰 온실 단지 중 하나는 스페인 안달루시아 알메리아에 있으며, 그 면적은 거의 200km2에 달한다.[47]

온실은 주로 화훼, 채소, 과일, 그리고 이식용 작물을 재배하는 데 사용된다. 토마토와 같은 특정 작물은 상업적 생산을 위해 특별히 개발된 온실용 품종을 이용한다.

텐션 패브릭 온실


많은 채소와 꽃은 늦겨울과 초봄에 온실에서 길러, 날씨가 따뜻해지면 밖으로 옮겨 심을 수 있다. 모판 선반을 이용하면 온실 내 공간을 효율적으로 활용하여 모종을 키울 수 있다. 수경 재배, 특히 수경 재배용 A자형 구조물은 온실 내부 공간을 최대한 활용하여 작물을 완전히 성숙시킬 때 유용하다.

호박벌은 수분을 위한 주요 수분 매개자로 활용되지만, 다른 종류의 이나 인공 수분 방법도 사용된다.

온실은 외부 환경과 분리된 폐쇄적인 환경이기 때문에 독특한 관리 방식이 필요하다. 해충과 질병, 극단적인 온도와 습도를 제어해야 하며, 물 공급을 위해 관개 시설이 필수적이다. 대부분의 온실에서는 스프링클러나 점적 관수 방식을 사용한다. 특히 따뜻한 기후에서 자라는 채소를 겨울철에 생산하려면 상당한 양의 난방과 인공조명이 필요할 수 있다.

"알파인 하우스"는 고산 식물을 재배하기 위한 특수한 온실이다. 이 온실의 목적은 고산 식물이 자생하는 환경 조건을 모방하는 것인데, 특히 겨울철의 습한 환경으로부터 식물을 보호하는 데 중점을 둔다. 알파인 하우스에서 재배하는 식물은 대부분 내한성이 강하거나 약한 서리 정도만 피하면 되기 때문에 난방을 하지 않는 경우가 많으며, 환기가 잘 되도록 설계된다.[49]

연구에 사용되는 버나드 칼리지의 아서 로스 온실


전 세계적으로 약 900만 에이커(약 36500km2)의 온실이 있는 것으로 추정된다.[50]

온실은 일반적으로 H빔과 같은 튼튼한 강철 구조물을 사용하여 그 외면을 유리로 덮는다. 기본적으로 폭이 8m에서 14m 정도 되는 큰 지붕 형태가 많지만, 지붕 부분이 톱날처럼 배열된 펜로(Venlo) 타입도 있다. 두 방식 모두 일정한 간격으로 기둥을 세워 온실의 길이를 자유롭게 조절할 수 있다. 농업용 염화 비닐 (농비), 농업용 폴리올레핀 (PO 필름), 또는 10년 이상 내후성을 가진 불소 필름 (경질 필름) 등을 덮은 시설도 있지만, 이는 보통 플라스틱 하우스 (비닐하우스)라고 부르며, 일반적으로 유리를 덮은 재배 시설을 온실이라고 칭한다.[67]

중화인민공화국 북부에서는 태양열 온실 (일광 온실)이라고 불리는 축열벽을 가진 무가온 온실이 널리 보급되어 있다. 관련 내용은 태양열 주택 문서를 참조할 수 있다.

5. 2. 기타 활용

온실은 농업 산업 외에도 다양한 분야에서 활용된다. 예를 들어, 캘리포니아주 프리몬트에 위치한 글래스포인트 솔라(GlassPoint Solar)는 온실 내부에 태양광 발전소를 설치하여 태양광 원유 회수 기술에 활용한다. 2017년 11월, 이 회사는 파라볼라형 집열기를 온실로 둘러싸는 방식의 태양열 강화 원유 회수 시설을 캘리포니아주 베이커스필드 근처에 개발한다고 발표하기도 했다.[48]

"알파인 하우스"(Alpine house)는 고산 식물 재배를 위해 특별히 설계된 온실이다. 이 온실의 주된 목적은 고산 식물이 자생하는 환경 조건을 모방하는 것인데, 특히 겨울철의 습한 환경으로부터 식물을 보호하는 데 중점을 둔다. 알파인 하우스에서 재배하는 식물들은 대부분 내한성이 강하거나 약간의 서리 보호만 필요하므로, 난방 시설 없이 환기가 잘 되도록 설계되는 경우가 많다.[49]

히가시야마 동식물원 온실 (2011년 10월)


일본 최초의 유리 온실은 메이지 3년(1870년) 도쿄부 아오야마에 세워진 개척사 농원의 온실이다. 현존하는 가장 오래된 온실은 히가시야마 동식물원의 온실로, 일본의 국가 중요문화재로 지정되어 있다.[68] 많은 식물원에서는 열대건조 지대의 식물을 전시하기 위해 온실을 활용한다. 또한, 열대 지역을 주제로 한 오락 시설에서도 온실이 사용되는데, 식물 전시 외에 나비, 악어, 등을 사육하는 공간으로 활용되기도 한다.[69]

6. 한국의 온실 현황 및 전망

주어진 원본 소스에는 '한국의 온실 현황 및 전망'에 해당하는 내용이 없습니다. 원본 소스는 네덜란드의 온실에 대해서만 다루고 있습니다. 따라서 해당 섹션의 내용을 작성할 수 없습니다.

참조

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