첨단 과학이 전통 농업에 대한 인식을 바꾸고 있다. 식물공장(Plant factory)이 바로 그것이다. 
식물공장은 다르다. 깔끔하게 지어진 현대식 건물 내부는 조용하고 차분한 분위기가 흐르는 가운데 선선한 공기가 실내를 가득 메우고 있다. 공기에는 식물이 선호하는 이산화탄소와 수분이 다량 함유되어 있다.
무엇보다도 천장과 벽에는 커다란 조명기구가 셀 수도 없이 많이 부착돼 24시간 꺼지지 않고 내부를 밝게 비춘다. 여기서 나오는 빛은 태양빛과 거의 똑같다. 식물은 이 광원으로부터 나오는 빛을 통해 인공광합성을 한다.
바깥에 구름이 끼어 흐리거나 바람이 불고, 먹구름이 몰려와 비가 몰아쳐도 식물공장의 식물들은 아랑곳하지 않는다. 마치 온실 속의 화초처럼 외부로부터 보호를 받으며 인공태양을 통해 계속 광합성을 할 수 있다. 이것이 바로 식물공장의 모습이다.
지난 5일 국내에도 대형 LED 식물공장이 전북대 익산캠퍼스 내에 들어섰다. 공장 관계자는 “실제 재배면적이 1천155㎡에 달해 국내 최대 규모로 알려진 이 LED 식물공장은 햇빛과 토양 대신 3천500개의 LED 인공조명과 양액 공급시설을 이용, 연중 같은 조건에서 농산물을 재배해 생산성을 높일 수 있다”고 설명했다.
지난 1999년 컬럼비아 대학 딕슨(Dixon) 교수가 처음 제시한 이 식물공장 아이디어는 LED(Light-Emitting Diode)의 탄생으로 더욱 활발한 중흥기를 맞고 있다.


사람의 심리에 영향을 미치는 색깔


대표적인 컬러학자인 비렌(F. Birren)은 “색깔은 소비자에게 만족을 주고 생산과 유통의 기능을 활성화시키기 때문에 기업경영에 있어서 컬러는 중요하다”고 역설했다.
실제로 컬러마케팅은 기업경영의 중요한 영역이 됐다. 음식업계의 경우, 레드(Red) 마케팅이 대세로 떠올라 맥도날드, 롯데리아 등 유명 패스트푸드 업체들은 자사 로고와 대형 입간판, 지점의 실내 인테리어에 빨강색을 대거 사용, 매출 신장에 노력했다.
빨강색은 과연 인간의 소비심리에 영향을 끼칠 수 있을까? 독일 최고의 문호 괴테(Johann Wolfgang von Goethe)도 생전에 “최고의 색은 빨강색이다”고 예찬론을 펼쳤다. 빨강은 사랑, 희망, 생명, 에너지, 행복한 상태 등을 상징하는 색으로 알려져 있다. 세계적인 만년필 메이커 파커(Parker)의 경우, 빨간 색으로 제품 색깔을 과감히 바꿔서 큰 성공을 거둔 적이 있다.
이를 뒷받침하듯 심리학자들은 “한 가지 색이든 여러 색이든 자신이 좋아하는 색을 선택하는 때가 바로 자신의 마음의 문을 여는 순간이 된다”며 인간의 심리와 색깔의 관계를 설명한다.
그렇다면 색은 어디에서 오는 것일까? 과학자들은 “색은 인간의 생존에 필수적인 빛이 없으면 존재할 수 없다”며 “인간이 색을 인지하려면 빛이 바탕이 돼야 한다”고 강조한다.
빛의 색깔은 사람에게 물리적으로 또 심리적으로 영향을 미치는데, 식물에게도 마찬가지라는 것이 과학자들의 공통된 학설이다.


식물도 빛의 색깔을 감지한다


지난 2010년 11월 일본 쇼와전공은 치바대학과 공동으로 “쌀 등 곡물을 식물공장에서 인공 재배할 수 있는 LED 조명을 개발했다”고 발표했다.
벼농사용 LED 조명이란 광합성을 촉진시키는 붉은색 LED 요소와 식물의 성장을 촉진시키는 파란색 LED 요소를 적절히 배합, 밝기를 크게 향상시킨 것을 말한다. 
식물은 빛의 색깔에 따라 다른 생장 특성을 갖는다. 광합성 작용이 최대로 일어나는 빛의 영역은 가시광선의 경우, 400~700nm 파장대이며, 엽록소 작용이 최대로 일어나는 영역은 660nm 파장대의 가시광선의 적색광이다.
사람이 빛에 반응하는 물질은 눈에 있는 반면에 식물이 빛에 반응하는 영역은 엽록체다. 식물은 청색대에서 적색대까지 더 넓은 영역에서 반응하며 녹색보단 적색과 청색에 더 민감하다.
광합성 대역(PAR)인 400~700nm 파장대에선 빛이 잎에 도달하는 대역중 80~90%가 흡수되고, 나머지는 통과되거나 반사된다. 전문가들은 “적정 광량인 경우, 생산량이 증가하며 최적의 빛의 강도는 생산량 증가가 가능하므로 인공광원은 최적의 광합성을 목표로 설정돼야 한다”고 설명한다.
광합성을 할 때, 명반응에서 식물은 같은 광량을 받더라도 초록색에선 광합성 효율이 낮고, 암적색(400~700nm) 대에서 광합성 효율이 높아지기 시작한다. 즉 식물은 빛의 파장 대에 따라 달라지는 고유의 광합성 효율을 갖고 있다.
전문가들은 “LED(발광 다이오드)의 특징은 빛의 색깔을 변화시키기에 유리한 점”이라고 말한다. LED에서의 단자는 2개의 반도체 물질로 LED가 켜지면 배터리로 공급되는 전자장의 영향 아래서 전류가 형성돼 P-N 결합점을 가로질러 흐른다. 이 때 전기에너지가 빛에너지로 바뀌는 발광 현상이 일어난다. LED는 다양한 밝기 조절이 가능해 여러 분야에 쓰이는데, 식물공장은 그 중 하나다.