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영농형 태양광: 병행 가능 여부를 가르는 건 전력 판매 단가보다 먼저, 작물의 빛이다

2026-06-09

영농형 태양광의 사업 계획은 대개 발전 측의 숫자부터 채워집니다. FIT 단가, 가대 견적, 보조금 상한. 계산기를 두드릴수록 계획은 점점 더 그럴듯해 보입니다. 하지만 그 그럴듯함 안에는 순서의 함정이 숨어 있습니다. 먼저 정해야 할 것은 전력 판매 조건이 아닙니다.

병행 가능 여부는 차광률이 아닌 작물의 빛의 양으로 결정된다

사업 계획 스프레드시트에서 작물 칸만 끝까지 비어 있다. 영농형 태양광(아그리볼타익스) 사업 계획에서 흔히 보게 되는 모습입니다. 농지에 태양광 패널을 올려 발전과 농업을 함께 한다. 이때 많은 사업이 전력 판매 단가와 보조금으로 수익률부터 뽑아 놓고, “그럼 이 농지에는 뭘 심지”라며 작물은 빈칸 메우듯 맨 나중에 채워 넣습니다. 그렇게 해도 굴러가는 사업이 있긴 합니다. 다만, 바로 이 순서가 마음에 걸립니다.

저는 인공광형 식물공장에서 십수 년간 광 환경을 다뤄 왔습니다. 작물이 빛을 얼마나 필요로 하는지, 부족하면 어떻게 무너지는지는 그 세월 동안 몸에 배었습니다. 영농형 자체를 직접 해본 적은 없습니다만, 빛이라는 잣대로 들여다보면 마음에 걸리는 데가 있습니다. 같은 패널 배치라도 잎상추라면 무난히 자라는데, 토마토처럼 빛을 많이 타는 작물이라면 “그늘에서 생육 불량”으로 기울기 쉽습니다. 그런데도 가부 설명이 “차광률 몇 퍼센트”에서 멈춰 있으면, 그 작물이 실제로 빛을 얼마나 필요로 하느냐는 정작 중요한 이야기가 빠져 버립니다.

빛을 많이 타는 작물이 그늘에서 무너지는 것은 순서의 문제입니다. 차광률은 “패널이 빛을 얼마나 가리는지”를 보여줄 뿐, 작물이 “얼마나 필요로 하는지”와는 별개이기 때문입니다. 토마토처럼 빛이 많을수록 수량이 늘어나는 유형은, 가려진 만큼이 그대로 생육에 와닿습니다. 잎채소는 적은 빛에서 이미 생육이 한계에 닿으니, 좀 가려져도 끄떡없습니다. 그러니 원래는 작물마다 필요한 빛의 양을 채울 수 있는지부터 정하고, 거기서부터 가대를 높이거나, 열 간격을 벌리거나, 패널을 줄이는 식으로 설계를 거꾸로 풀어 가는 게 순서입니다. 전력 판매 단가부터 들어가면, 이 “빛이 충분한가”라는 첫 관문을 건너뛰고, 차광률이라는 가리는 쪽 숫자만으로 가부를 따지게 됩니다. 그래서 잎채소에서는 들어맞고 빛 요구량이 높은 작물에서는 빗나가는 것입니다.

다만, 여기서 “차광 = 마이너스”라고 뭉뚱그리면 반대쪽을 놓칩니다. 빛에는 작물마다 “포화점”이 있어서, 그 선을 넘은 빛은 더 이상 광합성에 쓰이지 않습니다. 식물 생리학의 교과서적 기준으로 보면, 잎상추와 딸기의 광 포화점은 대략 500μmol/m²/s 안팎, 토마토와 피망도 700900μmol/m²/s 안팎입니다. 반면 한여름 정오의 직사광은 2,000μmol/m²/s를 넘기도 합니다. 즉 많은 채소에게 한여름 직사광은 “넘치는” 빛입니다. 남아도는 빛은 그냥 버려지는 데 그치지 않고, 엽록체를 망가뜨리는 광저해, 잎이나 열매가 타는 엽소·일소, 그에 따른 고온 스트레스를 부릅니다. 이때 패널 아래 2030% 정도의 차광이, 넘치던 빛을 포화점 언저리의 알맞은 범위까지 깎아 줍니다. 차광이 “손실”이 아니라 “제어”로 돌아서는 대목입니다. 그래서 차광에는 두 얼굴이 있습니다. 포화점에 못 미치는 쪽으로 기울면 작물이 무너지고, 넘치던 빛을 깎아 주는 쪽으로 작동하면 오히려 득이 됩니다. 어느 쪽으로 기우는지는 차광률의 크기가 아니라, 작물의 포화점과 그 땅에 쏟아지는 빛의 양, 이 둘의 관계가 정합니다.

이 두 얼굴은 책상 위 이론이 아닙니다. 아이오와 주립대학교가 미국 에너지부의 자금으로 10에이커·1.3메가와트 규모의 상업용 태양광 농장 아래에 작물을 심어 2시즌 실증을 했습니다（참고: 7）. 브로콜리, 피망, 여름 호박, 딸기, 라즈베리 같은 지극히 평범한 채소와 과일이 패널 아래에서 자리를 잡았고, 여름 호박은 줄곧 패널 아래에서 수량이 더 높았으며, 피망은 수량에 거의 차이가 없으면서 일소 피해까지 줄었습니다. 기온·토양 온도는 패널 아래에서 12°C 낮았고, 투입 노동 시간은 2년차에 1년차 대비 28% 줄었습니다. 게다가 특수한 기계 없이 표준 농기계를 그대로 쓸 수 있었고, 규모를 깎지 않고 운영됐다고 합니다. 눈여겨볼 것은 여기서 키운 작물입니다. 피망은 포화점 700900μmol로, 방금 “빛 요구량이 높은” 쪽으로 꼽은 토마토와 같은 구간에 있습니다. 그런데도 패널 아래에서 일소가 줄어 잘 자랐습니다. 빛 요구량이 높은 작물이라고 죄다 그늘에서 무너지는 건 아니고, 넘치는 빛을 쬐던 작물에서는 차광이 오히려 일소를 눌러 주는 제어로 작동한다——이런 작물을 가려내는 안목이 가부를 가릅니다.

허용 상한은 작물마다 크게 다릅니다. 온실 모델 추산이 이를 구체적으로 보여 줍니다. 이건 야외 가대가 아니라 태양광형 온실（패널을 지붕에 짜 넣은 온실）을 대상으로 한 추정이지만, PVR——패널의 투영 면적이 온실 바닥 면적에서 차지하는 비율로, 차광률에 가까운 지표——이 25% 이하라면, 토마토나 오이처럼 빛을 많이 타는 작물까지 포함해 수량 감소를 25% 미만으로 막을 수 있다고 추정됩니다（참고: 1）. 반대로, 원래 빛이 별로 필요 없는 화훼（관상용 꽃）라면 PVR 100%, 곧 지붕을 가득 덮어도 굴러갈 여지가 있습니다. 같은 “몇 퍼센트 올리느냐”라도, 허용 상한은 작물이 정합니다. 다만 이건 온실 기준 추산입니다. 야외 가대에서는 가대 높이와 열 간격에 따라 패널 아래 빛 분포가 달라지니, 같은 PVR이라도 그대로 노지에 옮겨 쓸 수 있다고 보긴 어렵습니다. 숫자 자체보다 “상한은 작물의 빛 요구가 정한다”는 방향을 받아들이는 편이 안전합니다.

빛의 양은 겨울을 기준으로 보고 허용 가능한 차광을 역산한다

겨울을 기준으로 삼으면, 안 보이던 부족분이 드러납니다. 여기서 열쇠를 쥔 것이 DLI, 하루 동안 그 작물이 받는 빛의 적산량입니다. 같은 차광률이라도 여름 DLI는 남아돌고, 겨울은 같은 배치로 단숨에 모자라집니다. 그러니 병행 가능 여부를 연평균으로 뭉개 버리면, 넉넉한 여름에 끌려가 겨울의 부족분이 가려집니다. 고정 가대로 1년 내내 같은 배치라면 더더욱, 겨울에 버티는 패널 밀도에 맞추는 편이 빗나가지 않습니다. 뒤집어 말하면, 여름에 전력을 좀 흘려보내더라도 겨울 생육이 무너지지 않는 쪽을 앞세운다는 결단입니다. 거기에 더해, 원래 빛이 별로 필요 없는 반음지 작물을 고르면 겨울 차광을 버틸 여유가 넓어, 고정 가대와도 손발을 맞추기 쉬워집니다.

여기서 앞서 말한 포화점을 떠올리면, 계절에 따라 의미가 뒤집히는 게 보입니다. 한여름은 포화점을 넘는 과잉 광이라, 차광은 일소를 눌러 주는 제어로 작동합니다. 그러나 같은 고정 가대 그대로 겨울에 접어들면, 원래 적은 빛을 더 깎게 되어 이번엔 부족한 쪽으로 기울어 무너집니다. 같은 패널 배치가 여름엔 제어, 겨울엔 부족으로 정반대로 작동하는 셈입니다. 그러니 설계는 빛이 가장 모자란 계절（대부분의 지역에서는 겨울）에 “그 계절에도 작물이 필요한 양을 채울 수 있는가”를 기준으로 놓습니다. 이건 지역에 따라서도 달라집니다. 중동이나 북아프리카처럼 일사가 너무 세서 도리어 농업의 발목을 잡는 땅에서는 차광이 연중 “혜택”에 가까워, 과한 일사의 일부를 전기로 바꾸면서 나머지로 채소를 키우는 그림이 잘 들어맞습니다. 겨울을 끼고 있는 일본의 땅과는, 같은 영농형이라도 출발 조건이 다릅니다.

왜 작물마다 이렇게 차이가 나는가. 재배 실험이 그 뒷받침이 됩니다. 잎채소의 생육은 어느 선까지는 빛이 늘수록 좋아지지만, 비교적 낮은 빛으로도 필요한 만큼을 채울 수 있다는 보고가 있습니다（참고: 2）. 그러니 빛을 좀 빼앗겨도 타격이 적습니다. 빛을 잔뜩 써 버리는 토마토 같은 작물과의 차이는 여기서 갈립니다. 차광을 얼마나 버티느냐가 작물마다 다른 것은, 막연한 인상이 아니라 이런 생육 반응의 차이로 뒷받침됩니다.

발전 수입으로 농업의 적자를 메우면 지속되지 않는다

여기까지는 “작물이 자라느냐”는 이야기였습니다. 다만, 실제로 사업으로 이어지느냐에는 또 다른 관문이 있습니다. 보조금이나 전력 판매 단가로 수익률이 나왔으니 밀어붙인다, 이렇게 발을 들이면, 정작 농업 쪽은 제대로 굴러갈까요?

발전과 보조금으로 수익률부터 뽑으면, 농업이 흑자가 아니어도 전체는 굴러가는 것처럼 보입니다. 이게 함정입니다. 돈을 들이부어도 채산의 구조 자체는 바뀌지 않는다는 점은 실태 조사 수치에도 드러납니다. 영농형에 가까운 태양광형·병용형은 최신 조사에서 70% 이상이 흑자 또는 손익균형이고, 태양광형은 흑자가 절반을 넘습니다. 반면 인공광형은 약 50%에 그치며, 흑자·손익균형을 합쳐도 전체의 64%입니다（참고: 3）. 보조금이 들어간 뒤에도 형태에 따라 채산 차이가 남고, 시설 수는 늘었어도 하나하나가 제 발로 서서 돌아가느냐는 별개였다고 읽히는 수치입니다. 그러니 발전 수입으로 농업의 적자를 메우는 걸 전제로 삼으면, 농업은 어느새 껍데기만 남고, 전력 판매 단가가 떨어지거나 보조금이 끊기는 순간 무너집니다. 순서로 보면, 농업 쪽이 보조금 없이도 버티는 조건을 먼저 채우고, 발전은 그 위에 얹는 몫으로 둡니다. 빛 설계와 마찬가지로, 통과해야 할 관문을 먼저 넘은 다음에 수익률을 얹는 방향이라야 빗나가지 않습니다.

채산은 무엇으로 결정되는가. 시장에서 얼마에 팔리느냐（시장 가격）와 얼마나 거두느냐（수량）가 좌우하며, 이 둘의 곱이 먼저 판을 가릅니다. 실제로 구조적 취약성을 분석한 연구에서도, 가격이나 수량이 30%만 떨어져도 채산이 쉽게 무너질 수 있다고 짚습니다（참고: 4）. 그 위에 어느 규모로 하느냐（건설비）, 전력 단가, 인건비, 입지, 거래·계약의 안정성이 얹힙니다. 같은 연구는 건설 비용에는 규모의 경제가 작동해, 규모가 확——이를테면 100배로——커지면 단위당 건설비는 절반 정도까지 떨어진다고 추정합니다（참고: 4）. 다만 이건 “지을 때” 이야기이지, 매일 가동에 드는 전기요금 같은 데는 그렇게 작동하지 않습니다. 그러니 규모를 키우거나 비용을 깎는 것만으로는 닿지 못하는 경우가 많습니다. 무엇을 만드느냐（시장 가격）와 얼마나 거두느냐（수량）가 먼저 서 있지 않으면, 규모만으로는 채산에 닿지 않습니다.

식물공장의 자가 소비도 시설의 필요 전력에서 역산한다

여기까지와는 별개로, 요즘 부쩍 자주 듣는 이야기가 있습니다. 식물공장의 지붕이나 부지에 태양광을 올려 그 전기를 자가 소비로 돌리는 방식입니다. 파는 게 아니라 내가 쓰는 전기이니, 또 순서가 달라집니다. 여기서도 먼저 채워야 할 관문이 있고, 거기서부터 올리는 방식을 거꾸로 푸는 방향이 됩니다.

자가 소비라면 순서가 한층 또렷하게 드러납니다. 인공광형 식물공장은 전력 비용이 생산 비용 전체의 대략 2040%를 차지하고, 시설이 쓰는 전력량 가운데 대략 6080% 이상（원전에서는 약 60~85%）을 조명이 잡아먹는다는 보고가 있어, 전기 그 자체가 가장 큰 족쇄가 됩니다（참고: 5）. 그러니 “발전이 되니까 올린다”가 아니라, 먼저 내 시설이 낮 동안 전기를 얼마나 쓰는지, 그 자가 소비 비율, 매전 단가, 계약 전력을 못 박아 둡니다. 거기서부터 “낮에 다 쓸 만큼만 올린다”고 패널 수를 거꾸로 푸는 게 순서입니다. 이걸 건너뛰면, 낮에 못 쓰고 남은 전기는 판매로 흘러가 단가가 떨어지고, 계약 전력과의 셈에서 생각만큼 전기요금이 줄지 않기도 합니다. 빛을 두고 “작물이 필요한 양을 먼저 채운다”고 한 것과 방향이 똑같습니다. 시설이 필요로 하는 전기를 먼저 놓고, 패널은 그 범위에 맞춥니다. 지붕 위에 올리면 지붕 면적이 한계가 되고, 부지에 나란히 두면 패널의 방위와 규모가 자유롭지만, 어느 쪽이든 “낮에 자가 소비로 다 들어온다”는 조건은 그대로입니다.

여기서 한 가지 짚어 둘 게 있습니다. 인공광형에서는 전기가 “가장 큰 비용”이지만, 야외 영농형에서는 발전한 전기가 전력 판매 수입, 곧 버는 쪽으로 돌아갑니다. 같은 “전력”이라는 말이라도 부호가 반대이니, 인공광형의 자가 소비 이야기를 영농형의 수익 구조에 그대로 끌어오면, “전기로 번다”는 멀쩡한 구조를 “전기로 구멍을 메운다”는 부실한 구조로 잘못 읽게 됩니다. 이 대목에서 다루는 건 어디까지나 자가 소비형 식물공장 이야기에 한합니다.

지속되지 않는 사업은 작물이 나중에 결정된다

여기까지의 순서를 실패 판별에 써먹기 전에, 두 가지만 단서를 달아 둡니다. 하나는, 여기서 말하는 “병행”은 농업을 이어 갈 뜻이 있는 복합 사업에 한한 이야기라는 점입니다. 농지에 이름만 작물을 걸어 두고 실은 전량 판매하는 유형은 애초에 다른 이야기라, 지금 정리한 순서가 들어맞지 않습니다. 또 하나는, 이런 작물별 빛 요구나 가대 설계, 전력 계약 조건은 결국 농업 지도사나 전력·행정 창구 같은 전문가의 손을 빌리는 게 전제이고, 여기서 정리하는 건 “스스로 어디까지 가늠해 둘 수 있느냐”의 이야기라는 점입니다.

그 위에서, “병행하는 듯 보이지만 실은 농업 쪽이 버티지 못하는” 사업은, 초기 단계에서 어떤 조짐으로 드러날까. 여기까지의 순서（빛 -> 채산 -> 수익률）를 뒤집어 보면, 조짐은 대개 “작물이 나중에 정해진다”는 사실 자체에 묻어납니다. 사업 계획의 짜임새를 보면 보입니다. 전력 판매와 보조금으로 수익률 수치는 먼저 채워져 있는데, 정작 작물 칸만 끝까지 비어 있습니다. 가대 높이와 전력 계약이 이미 확정된 뒤에야, 재배 담당에게 “여기서 뭐가 자랍니까”라고 물으러 갑니다. 순서가 거꾸로입니다. 설계도에도 조짐이 비칩니다. 수확 레인의 작업 동선까지 어두워지는 배치로 잡혀 있거나, 수지 계획이 발전 수입으로 농업의 적자를 메우는 전제로 짜여 있거나 합니다. 농업이 보탬이 아니라 구멍 메우기로 밀려난 신호입니다. 가동을 시작한 뒤에도, 첫해에 예상 수량이 안 나오거나, 작물 교체가 거듭되거나, 재배에 점점 손을 놓기 시작하거나——이런 대목은 초기 경보가 되기 쉽습니다. 반대로, 겨울 DLI를 기준 삼아 작물이 먼저 정해져 있고, 농업 단독으로 보조금 없이도 채산이 그려진다면, 겉모습이 수수해도 병행의 알맹이는 있습니다. 초기 단계에서 봐야 할 건 수익률의 크기보다, 작물과 채산이 “먼저” 정해져 있느냐, 그 순서입니다.

“기술이 아무리 좋아도 작물에 따라 채산이 안 선다”를 가장 극단적으로 보여 주는 게 곡물입니다. 밀 같은 주식 곡물을 폐쇄형 수직 농장에서 키우는 건, 지금의 전력·설비 비용으로는 경제적으로 성립하지 않는다는 분석이 있습니다（참고: 6）. 빛이든 설비든 아무리 고성능으로 갖춰도, “무엇을 만드느냐”와 채산에서 이미 판가름 나 버리는 영역이 있는 것입니다. 그러니 “작물과 채산을 먼저 놓는” 순서가 힘을 발휘합니다.

첫 번째 수는 수익률보다 먼저 작물을 놓는 것이다

후보 농지를 앞에 두고 첫수를 둔다면, 수익률 추산이 아니라 작물을 하나로 좁히는 일입니다. 후보 작물을 정했다면, 그 작물에게 빛이 가장 모자란 계절（대부분의 지역에서는 겨울）에 필요한 DLI를 첫 번째 숫자로 놓습니다. 다음으로 그 농지에 겨울에 실제로 내리쬐는 빛의 양을 보고, 작물의 요구를 채운 채로 허용 차광률의 상한을 끌어냅니다. 이때 수확 빈도와 작업 동선——수확 레인이 지나치게 어두워지지 않는지, 통로에 사람과 손이 들어가는지——도 같은 작물 기준으로 함께 정해 둡니다. 그러고 나서야 비로소, 가대를 얼마나 높일지, 열 간격을 얼마나 벌릴지, 패널을 몇 장 올릴지가 정해집니다. 전력 계약과 수익률은 그다음입니다. 식물공장의 자가 소비라면, 작물 대신 “시설이 낮 동안 쓰는 전력”을 먼저 놓습니다. 요컨대, 사업 계획 스프레드시트의 맨 윗줄을 수익률이 아니라 “작물의 필요 광량, 혹은 시설의 필요 전력”으로 잡아 두는 것입니다. 할 일은 그것뿐이지만, 이 한 줄만 바꿔도 여기까지 살펴본 순서가 저절로 제 방향으로 돌아옵니다.