IT융복합화한 LED식물공장 사업화를 위한 경제성 분석에 관한 연구 A Study on Economic Feasibility Analysis for Commercialization of LED Plant Factories Based on IT Convergence & Integration원문보기
본 연구는 IT융복합형 LED(light emitting diode)식물공장 사업화를 위한 경제성을 분석, 연구하고자 한다. 우리나라의 경우, 식물공장이 여전히 채산성 문제로 충분한 규모의 시장형성이 어려운 실정으로 사업자의 적극적인 참여를 유도할만한 경제적 분석에 따른 사업모델 부재로 식물공장의 저변 확대가 기대만큼 빨리 이루어지고 있지 않고 있다. 본 연구가 기술개발을 유도한 식물공장(plant factory)의 사업 활성화에 기여하는 바가 클 것으로 예상된다. 식물공장의 경제성과 관련하여 식물공장에 대한 가상모델을 토대로 ...
본 연구는 IT융복합형 LED(light emitting diode)식물공장 사업화를 위한 경제성을 분석, 연구하고자 한다. 우리나라의 경우, 식물공장이 여전히 채산성 문제로 충분한 규모의 시장형성이 어려운 실정으로 사업자의 적극적인 참여를 유도할만한 경제적 분석에 따른 사업모델 부재로 식물공장의 저변 확대가 기대만큼 빨리 이루어지고 있지 않고 있다. 본 연구가 기술개발을 유도한 식물공장(plant factory)의 사업 활성화에 기여하는 바가 클 것으로 예상된다. 식물공장의 경제성과 관련하여 식물공장에 대한 가상모델을 토대로 손익분기점에 이르는 기간을 산정한 결과, 짧게는 3-4년에서 길게는 6-7년이 소요되는 것으로 나타났다. 하지만 식물공장의 경우 규모의 경제가 존재하고 초기 설비투자나 운영비에 변수가 많으며, 작물 가격은 전체 생산량에 따라 가격상승과 하락이 이뤄지는 만큼 경제성을 정확하게 산출하기는 어려우며, 식물공장 재배 작물에 대한 시장 수요에 따라 적정 가격이 결정되는 만큼 시장성을 확보하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 인공광만 쓰는 식물공장(완전밀폐형)의 경우 초기설비투자비와 투입에너지는 많으면서 생산성 효과가 낮아 태양광과 인공광을 함께 사용하는 하이브리드형(태양광병용형)을 선택하여 초기설비투자비를 줄이고 에너지와 광합성 면에서 태양광을 충분히 활용하고자 하였다. IT 융복합화한 시스템과 LED광원을 잘 활용하기 위해서 수경재배방식으로 선택하였고 기존 시설재배 방식에 비하여 대량으로 생산하고 자동화하기가 수월하며 형태는 다단계형 보다는 설비투자비와 노동력이 적게 들어가는 하이브리드플로팅 재배방식으로 선택하였다. 금번 연구에서 많은 엽채류 중 상추를 선택한 것은 1회의 재배기간이 45-60일로 짧아 자금의 회전이 빠르고 대량생산을 위한 수경재배와 노동력이 적게 들어가는 플로팅재배가 가능하며 재배과정의 많은 부분을 기계화 또는 자동화할 수 있고 작물의 무게가 가벼워서 포장과 운송이 용이하여 재배작물로 상추를 선택하여 연구재배 하였다. IT-LED식물공장을 3,306㎡, 9,917㎡, 16,529㎡ 세 가지 모델로 설정하여 1-2W형 하이브리드 플로팅 연동 형태로 설치하고 재배면적을 넓히면서 1회 2개월과 1년 6회단위로 운영하여 1회 운영수익률과 년 간 운영수익률, 투자비에 대한 경제성분석, 손익분기점분석, 민감도분석, 기존시설재배와 식물공장의 경제성분석, 환경성측면에서의 경제성분석, 투자비용과 운영비용 분석, 영업이익률, 당기순이익 등 회계적 분석을 면적별로 비교 분석, 연구하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 투자비에 대한 투자가치, 투자안, 투자수익률 등 의사결정을 고려할 수 있도록 투자비에 대한 경제성분석을 한 결과 3,306㎡, 9,917㎡, 16,529㎡ 모두 NPV가 식물공장 비용을 초과하고 Cash Flow가 생성되고 있으며 IRR의 가중평균이 자본비용보다 상회하고 ROI는 8.73%, 19.39%, 17.85%로 본 연구 IT-LED식물공장에 투자하는 것이 유리함을 알 수 있었다. 둘째, 손익분기점을 분석한 결과 3,306㎡ 1억8천6백만원, 9,917㎡ 3억8천1백만원, 16,529㎡는 6억2천8백만원, 손익분기율은 68%, 47%, 47%로 9,917㎡와 16,529㎡가 적게 나타났다. 셋째, 기업의 경영환경에서 악조건으로 발생할 수 있는 제반 상황을 경우1에서 3까지 설정하여 민감도분석을 한 결과 경우 모두 면적별로 흑자를 나타내고 있으므로 IT-LED식물공장의 경쟁력이 있다고 분석되었다. 넷째, 생산비가 완전밀폐형 식물공장보다 4.5배의 경제력이 있으나 시설재배보다는 생산비가 3배가 높으며 완전밀폐형 식물공장은 시설재배와 비교 시 14배가 높았고, 소비자가격은 본 연구 식물공장이 가장 경쟁력이 있는 것으로 나타났다. 다섯째, 환경적 측면에서 완전밀폐형 식물공장보다 약 12배 정도 양호하며 시설재배보다는 약 5배 정도 더 투입되고 배출되며 사회적 비용 지출은 큰 차이가 없었다. 여섯째, 기존 시설재배 투자비와 비교하여 IT-LED식물공장의 초기 투자비가 3.8배 높으나 IT 융복합한 시스템과 LED 광원을 활용한 식물공장의 생산성은 세 배로 향상 되었다.
일곱째, 영업이익률은 3,306㎡ 25%, 9,917㎡ 44%, 16,529㎡ 45%로 면적이 클수록 영업이익률은 크게 조사되었다. 여덟째, 기존 시설 대비 초기투자비는 높으나 3배 이상의 생산성이 향상되고 수익이 발생하였다. 당기순이익율은 18%~32%이며 9,917㎡와 16,529㎡가 32%로 높게 나타났다. 식물공장의 사업화 성공 여부는 각종 투자비와 비용 절감과 수익원 개발이란 두 가지 측면에서 접근해야 할 것으로 보인다. 먼저 초기 설비투자를 절감하고 운영비용과 에너지 사용비용을 줄여야 한다. 이에 대한 해결책인 IT융복합된 LED식물공장은 최근 스마트팜(Smart Farm)이라고 불리며, 농업과 LED조명, IT기술이 융복합된 신사업으로 새로운 성장 동력으로 부상되고 있다. 본 연구결과를 통해 IT-LED식물공장의 경제성이 검증되었으므로 국내에서의 사업화뿐만 아니라 중소, 중견 경영자, 사업자의 의지에 따라 수출산업에도 이바지 할 수 있을 것이다. 더욱이 IT-LED식물공장은 다양한 타 산업과 기술 및 마케팅 접목이 가능하고 시장이 인접한 도심에 건설하여 운송비를 대폭 절감시킬 수 있고, 불필요한 유휴지를 활용하여 효율성을 높일 수 있다. 우리나라는 식물공장이 여전히 채산성 문제로 충분한 규모의 시장형성이 어려운 실정이며 사업자의 적극적인 참여를 유도할만한 유인책 및 경제적 측면에서의 사업모델 부재로 식물공장의 저변 확대가 기대만큼 빨리 이뤄지지 않고 있으므로, 본 연구가 기술개발을 전제로 한 식물공장 사업 활성화에 기여하는 바가 클 것이다. 더욱이, IT를 융복합화한 LED식물공장에 관한 연구는 귀농인의 노동력 및 노동시간 절감 뿐 아니라 국내 농작물의 생산량과 품질개선을 통해 국내에 수입되는 해외 농산물에 대한 경쟁우위도 확보하면서 수출에도 기여할 수 있고, 식량안보 측면과 FTA 통상관계도 대응하면서 향후 농업경쟁력을 위한 식물공장이 6차 산업 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
본 연구는 IT융복합형 LED(light emitting diode)식물공장 사업화를 위한 경제성을 분석, 연구하고자 한다. 우리나라의 경우, 식물공장이 여전히 채산성 문제로 충분한 규모의 시장형성이 어려운 실정으로 사업자의 적극적인 참여를 유도할만한 경제적 분석에 따른 사업모델 부재로 식물공장의 저변 확대가 기대만큼 빨리 이루어지고 있지 않고 있다. 본 연구가 기술개발을 유도한 식물공장(plant factory)의 사업 활성화에 기여하는 바가 클 것으로 예상된다. 식물공장의 경제성과 관련하여 식물공장에 대한 가상모델을 토대로 손익분기점에 이르는 기간을 산정한 결과, 짧게는 3-4년에서 길게는 6-7년이 소요되는 것으로 나타났다. 하지만 식물공장의 경우 규모의 경제가 존재하고 초기 설비투자나 운영비에 변수가 많으며, 작물 가격은 전체 생산량에 따라 가격상승과 하락이 이뤄지는 만큼 경제성을 정확하게 산출하기는 어려우며, 식물공장 재배 작물에 대한 시장 수요에 따라 적정 가격이 결정되는 만큼 시장성을 확보하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 인공광만 쓰는 식물공장(완전밀폐형)의 경우 초기설비투자비와 투입에너지는 많으면서 생산성 효과가 낮아 태양광과 인공광을 함께 사용하는 하이브리드형(태양광병용형)을 선택하여 초기설비투자비를 줄이고 에너지와 광합성 면에서 태양광을 충분히 활용하고자 하였다. IT 융복합화한 시스템과 LED광원을 잘 활용하기 위해서 수경재배방식으로 선택하였고 기존 시설재배 방식에 비하여 대량으로 생산하고 자동화하기가 수월하며 형태는 다단계형 보다는 설비투자비와 노동력이 적게 들어가는 하이브리드 플로팅 재배방식으로 선택하였다. 금번 연구에서 많은 엽채류 중 상추를 선택한 것은 1회의 재배기간이 45-60일로 짧아 자금의 회전이 빠르고 대량생산을 위한 수경재배와 노동력이 적게 들어가는 플로팅재배가 가능하며 재배과정의 많은 부분을 기계화 또는 자동화할 수 있고 작물의 무게가 가벼워서 포장과 운송이 용이하여 재배작물로 상추를 선택하여 연구재배 하였다. IT-LED식물공장을 3,306㎡, 9,917㎡, 16,529㎡ 세 가지 모델로 설정하여 1-2W형 하이브리드 플로팅 연동 형태로 설치하고 재배면적을 넓히면서 1회 2개월과 1년 6회단위로 운영하여 1회 운영수익률과 년 간 운영수익률, 투자비에 대한 경제성분석, 손익분기점분석, 민감도분석, 기존시설재배와 식물공장의 경제성분석, 환경성측면에서의 경제성분석, 투자비용과 운영비용 분석, 영업이익률, 당기순이익 등 회계적 분석을 면적별로 비교 분석, 연구하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 투자비에 대한 투자가치, 투자안, 투자수익률 등 의사결정을 고려할 수 있도록 투자비에 대한 경제성분석을 한 결과 3,306㎡, 9,917㎡, 16,529㎡ 모두 NPV가 식물공장 비용을 초과하고 Cash Flow가 생성되고 있으며 IRR의 가중평균이 자본비용보다 상회하고 ROI는 8.73%, 19.39%, 17.85%로 본 연구 IT-LED식물공장에 투자하는 것이 유리함을 알 수 있었다. 둘째, 손익분기점을 분석한 결과 3,306㎡ 1억8천6백만원, 9,917㎡ 3억8천1백만원, 16,529㎡는 6억2천8백만원, 손익분기율은 68%, 47%, 47%로 9,917㎡와 16,529㎡가 적게 나타났다. 셋째, 기업의 경영환경에서 악조건으로 발생할 수 있는 제반 상황을 경우1에서 3까지 설정하여 민감도분석을 한 결과 경우 모두 면적별로 흑자를 나타내고 있으므로 IT-LED식물공장의 경쟁력이 있다고 분석되었다. 넷째, 생산비가 완전밀폐형 식물공장보다 4.5배의 경제력이 있으나 시설재배보다는 생산비가 3배가 높으며 완전밀폐형 식물공장은 시설재배와 비교 시 14배가 높았고, 소비자가격은 본 연구 식물공장이 가장 경쟁력이 있는 것으로 나타났다. 다섯째, 환경적 측면에서 완전밀폐형 식물공장보다 약 12배 정도 양호하며 시설재배보다는 약 5배 정도 더 투입되고 배출되며 사회적 비용 지출은 큰 차이가 없었다. 여섯째, 기존 시설재배 투자비와 비교하여 IT-LED식물공장의 초기 투자비가 3.8배 높으나 IT 융복합한 시스템과 LED 광원을 활용한 식물공장의 생산성은 세 배로 향상 되었다.
일곱째, 영업이익률은 3,306㎡ 25%, 9,917㎡ 44%, 16,529㎡ 45%로 면적이 클수록 영업이익률은 크게 조사되었다. 여덟째, 기존 시설 대비 초기투자비는 높으나 3배 이상의 생산성이 향상되고 수익이 발생하였다. 당기순이익율은 18%~32%이며 9,917㎡와 16,529㎡가 32%로 높게 나타났다. 식물공장의 사업화 성공 여부는 각종 투자비와 비용 절감과 수익원 개발이란 두 가지 측면에서 접근해야 할 것으로 보인다. 먼저 초기 설비투자를 절감하고 운영비용과 에너지 사용비용을 줄여야 한다. 이에 대한 해결책인 IT융복합된 LED식물공장은 최근 스마트팜(Smart Farm)이라고 불리며, 농업과 LED조명, IT기술이 융복합된 신사업으로 새로운 성장 동력으로 부상되고 있다. 본 연구결과를 통해 IT-LED식물공장의 경제성이 검증되었으므로 국내에서의 사업화뿐만 아니라 중소, 중견 경영자, 사업자의 의지에 따라 수출산업에도 이바지 할 수 있을 것이다. 더욱이 IT-LED식물공장은 다양한 타 산업과 기술 및 마케팅 접목이 가능하고 시장이 인접한 도심에 건설하여 운송비를 대폭 절감시킬 수 있고, 불필요한 유휴지를 활용하여 효율성을 높일 수 있다. 우리나라는 식물공장이 여전히 채산성 문제로 충분한 규모의 시장형성이 어려운 실정이며 사업자의 적극적인 참여를 유도할만한 유인책 및 경제적 측면에서의 사업모델 부재로 식물공장의 저변 확대가 기대만큼 빨리 이뤄지지 않고 있으므로, 본 연구가 기술개발을 전제로 한 식물공장 사업 활성화에 기여하는 바가 클 것이다. 더욱이, IT를 융복합화한 LED식물공장에 관한 연구는 귀농인의 노동력 및 노동시간 절감 뿐 아니라 국내 농작물의 생산량과 품질개선을 통해 국내에 수입되는 해외 농산물에 대한 경쟁우위도 확보하면서 수출에도 기여할 수 있고, 식량안보 측면과 FTA 통상관계도 대응하면서 향후 농업경쟁력을 위한 식물공장이 6차 산업 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
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