삼성전자는 이러한 흐름 속에서 첨단 기술을 활용해 건강한 먹거리를 확보할 수 있는 방안을 다각도로 고민하고 있다.

햇빛 대체하는 식물 생장 LED 개발 가속

실내에서 작물을 재배하는 ‘식물공장’은 공간·기후의 제약이 적고 친환경 공법을 쓰기 때문에 미래 먹거리 확보의 대안으로 떠오르고 있다. 식물공장에서 중요한 요소 중 하나는 밀폐된 실내에서 자연광을 대체해 식물이 성장하는데 필요한 빛을 원활히 공급하는 일이다.

삼성전자는 지난해 5월, 세계 최고의 발광다이오드(LED) 기술력을 적용한 작물 재배용 LED 라인업을 처음 선보였다. LED 조명은 기존 실내 농장에서 사용되는 인공 조명들에 비해 효율이 높고 수명이 길며, 빛의 스펙트럼 조절이 용이하다는 장점이 있어 점차 사용이 확대되고 있다.

▲ 삼성전자 식물 생장용 LED 패키지와 모듈

식물 생장에서 빛의 파장은 시기별로 매우 중요한 영향을 끼친다. 예를 들어 △430~700나노미터(nm) 파장은 광합성 △450나노미터 파장은 발아작용 △660나노미터 파장은 식물의 신장 △730나노미터 이상의 파장은 꽃과 열매 맺기를 각각 촉진시키는 역할을 한다. 때문에 식물공장도입 초기에는 적색(약600~750나노미터)과 청색(약 400~450나노미터)을 조합한 빛이 주로 사용되었다.

그런데 최근 관련 업계 연구에서는 550나노미터 ‘녹색 빛’의 중요성이 커지고 있다. 녹색 빛은 잎의 투과율이 높아 식물 임관층(Canopy Layer)[1]의 광합성을 증가시킬 수 있다는 점이 밝혀진 것.

삼성전자는 지난해 11월, 기존 청색과 적색 파장의 빛에 ‘녹색 빛’을 더한 ‘백색 빛’ 식물 생장 LED를 개발했다. 폭넓은 파장대(full Spectrum)의 빛을 구현한 삼성전자의 ‘백색 빛 기반 식물 생장용 LED 패키지’는 기존 단일 색상 조명에 비해 식물의 영양소를 증가시키고, 병충해 예방에도 효과가 높다. 백색의 밝은 빛은 작업자들이 식물 발육 상태를 확인하는 데도 도움을 준다.

독자적인 패키지 설계 기술을 적용해, 화학비료를 사용하는 곳이나 온실과 같이 고온 다습한 환경에서도 높은 신뢰성을 제공한다는 장점도 있다. 특히 적색 LED 제품보다 가격 경쟁력이 높아 식물공장의 조명 시스템 구축 비용을 떨어뜨릴 수 있다.

지난 23일에는 업계 최고 수준의 ‘광합성 유효 발광효율’을 가진 ‘LM301H ’제품을 선보이며 다시 한번 기술 리더십을 강조했다. 동일한 성능의 등기구를 제작할 때, 기존 제품 대비 30%가량 LED 패키지를 절약할 수 있어 경제적이며, 조명 업계를 선도해 나갈 계획을 밝혔다. 삼성전자는 백색 LED 패키지 5종과 모듈 1종 외에도 식물의 종류나 용도에 맞춰 선택할 수 있도록 단일 파장의 청색 패키지 1종, 적색 패키지 2종도 제공하고 있다.

삼성전자 LED 사업부 정진욱 연구원은 “식물 생장 LED 사업을 시작한 지 2년이 채 안 됐지만, 뛰어난 광질의 스펙트럼을 개발해 시장에서 좋은 평가를 받고 있다”며 “앞으로도 전문가의 자문, 양질의 이론 연구와 시험을 거쳐, 작업자의 편의는 물론 수확량도 증진시킬 수 있도록 식물 생장 LED의 효율을 높여 나갈 것”이라고 포부를 밝혔다.

냉장고로 가꾸는 가정 내 무공해 텃밭, ‘셰프 가든’

우리 가족이 먹을 식재료, 직접 길러서 먹는다면? 삼성전자가 2월 미국 최대 주방·욕실 전시회(‘KBIS 2019’)에서 처음 공개한 ‘셰프 가든(Chef Garden)’은 일반 가정에서 쉽게 채소를 재배해 먹을 수 있는 아이디어를 제시한다. 캡슐에 담긴 식물의 씨앗을 심으면 식물 생장에 필요한 온도·습도·영양분·빛 등을 조절해 식물을 재배할 수 있는 콘셉트 냉장고다. 사두면 금방 상해버리는 잎채소, 작은 양을 자주 먹는 허브류를 키우기에 좋으며 작은 열매채소나 과일 또한 재배를 할 수 있을 것으로 기대된다.

안개 재배 기술을 이용해 수분과 영양분을 공급하기 때문에 농약 없이도 건강한 채소를 길러낼 수 있다. 수확 시기를 알려주는 것은 물론 패밀리허브 냉장고의 푸드매니지먼트 서비스와 연동해, 재배된 채소와 냉장고 속 재료의 조합으로 만들 수 있는 다양한 요리법까지 제안해 주는 개념을 적용했다.

미래 식량과 작물재배 기술도 고민

삼성전자는 삼성미래기술육성사업(삼미술)의 일환으로 미래 작물재배와 그 파생기술에 대한 국내 과학계 지원에도 활발히 나서고 있다. 삼미술 과제 중 <식물체 잎을 이용한 단백질 의약품(drug)생산(연구책임자 포스텍 황인환 교수)>은 식물의 잎에서 의료용 단백질을 생산하는 동시에 안정적으로 패키징하는 것까지 연구하는 프로젝트다. 식물공장에서 식물체를 어떻게 재배할 것인가 하는 연구를 포함한다. 지금까지 두 차례 연구지원을 받아 상업화를 위한 벤처기업 창업까지 이어지고 있다.

<린네 꽃 시계의 유전적 작동원리 규명(KAIST 김상규 교수)>은 꽃이 피는 시간을 조절할 수 있는 분자 메커니즘을 연구하는 과제다. 추후 식물공장의 작물재배 과정에서 응용할 수 있는 파생기술이 나올 수도 있을 것으로 기대를 모은다.

삼성전자 미래기술육성센터 음두찬 상무는 “미래의 환경, 식량 문제를 포함해 우리 사회 난제를 해결할 기술을 고민하는 것도 지원사업의 주요 목표 중 하나”라며 “2013년부터 올해까지 선정한 500여개 과제 중에서 기초과학, 정보통신기술(ICT) 등 분야의 미래기술들을 활용한다면 건강한 먹거리를 위한 접근에서 시너지를 낼 수 있을 것”이라고 밝혔다.

[1]숲지붕, 식물의 가지와 잎으로 구성된 윗 층

‘삼성 테크놀로지 쇼케이스’는 ▲새로운 라이프스타일을 반영한 차세대 혁신 가전 ▲최첨단 인공지능 기술을 집약한 가정용 로봇 등으로 구성된 특별 전시관으로 전 세계 주요 거래선과 업계 전문가들을 초청해 미래 AI홈의 비전을 제시한다.

삼성전자는 지난 1월 CES 2019에서 첫 선을 보인 ‘삼성봇(Samsung Bot)’ 플랫폼을 확대해 ▲요리 보조 기능을 수행하는 팔 모양의 ‘삼성봇 셰프(Samsung Bot Chef)’ ▲집안을 빈틈없이 구석구석 청소해 주는 ‘삼성봇 클린(Samsung Bot Clean)’과 함께 ▲채소를 직접 재배할 수 있는 ‘셰프가든(Chef Garden)’ 냉장고를 최초로 공개한다.

우선, 일반 사용자뿐만 아니라 손이나 팔이 불편한 사람들도 편리하게 요리를 할 수 있도록 고안된 팔 모양의 ‘삼성봇 셰프’는 방문객들의 큰 주목을 받았다.

‘삼성봇 셰프’는 로봇 팔에 다양한 도구를 바꿔 장착함으로써 식재료를 자르고 섞거나 양념을 넣는 등의 요리 보조 기능을 지원하며, 레시피를 다운로드 받아 필요한 작업을 수행할 수 있다.

또한, 집안 곳곳을 돌아 다니며 청소를 해 주는 ‘삼성봇 클린’도 새롭게 선보인다.

‘삼성봇 클린’은 공간인지센서인 라이다(LiDAR)를 탑재해 집안 구석구석을 빠짐없이 청소해주며, 표정을 통해 청소 상태와 동작모드를 알려 준다.
※ 라이다(LiDAR)는 레이저 펄스를 발사해 그 빛이 대상 물체로부터 반사되어 돌아오는 시간을 이용, 물체까지의 거리를 측정하는 등 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치

이밖에 집안 곳곳에 설치된 센서를 통해 오염된 곳을 감지하고 직접 돌아 다니면서 공기질을 정밀하게 관리해 주는 ‘삼성봇 에어 (Samsung Bot Air)’, 근력저하·질병·상해 등으로 보행이 불편한 사람들의 생활과 재활을 돕는 웨어러블 보행보조 로봇 ‘GEMS(Gait Enhancing and Motivating System)’도 전시돼 방문객들의 큰 호응을 얻었다.

삼성전자는 로봇 외에도 라이프스타일 냉장고 중 하나로 최근 주목받고 있는 ‘팜투테이블(Farm-to-Table)’ 트렌드를 반영한 ‘셰프 가든’ 냉장고를 선보였다.

‘셰프 가든’ 냉장고는 소비자가 집에서 직접 바질과 같은 허브류, 루꼴라와 같은 소형 야채를 재배할 수 있도록 인공지능 기술을 기반으로 온도·습도·조도 등을 조절해 식물생장 주기에 따른 최적의 환경을 만들어 준다.

또한, ‘셰프 가든’ 냉장고는 소비자가 재배한 채소들로 만들 수 있는 다양한 음식 레시피까지 제안해 줘 편리하다.

삼성전자는 ‘셰프 가든’ 냉장고 외에도 다양한 미공개 혁신 가전 제품과 인테리어 디자인 솔루션, 홈IoT 솔루션을 제안함으로써 미래 주방의 비전을 공유했다.

한편, 삼성전자는 미국 시장에 곧 출시 예정인 의류청정기 ‘에어드레서’를 활용해 방문객들을 위한 코트룸 서비스를 제공해 인기를 끌었다.

삼성전자 대표이사 김현석 사장은 “삼성전자는 소비자 삶의 질을 높이는데 기여할 수 있는 다양한 형태의 라이프스타일 제품과 인공지능 플랫폼을 연구하고 있다”며 “앞으로도 차별화된 인공지능 기술과 디자인 경쟁력으로 업계 혁신을 이끌고 미래 비전을 제시해 나가겠다”고 말했다.

▲ 조리 보조 기능을 수행하는 ‘삼성봇 셰프’가 사용자의 움직임을 인식해 팔을 움직이면서 스마트폰으로 음식 레시피를 보여주고 있다.

▲ 삼성전자 임직원들이 조리보조 기능을 수행하는 ‘삼성봇 셰프’를 소개하고 있다.

▲ 삼성전자 임직원들이 공간인지센서인 라이다(LiDAR)를 탑재해 집안 구석구석을 돌아 다니며 청소를 해 주는 ‘삼성봇 클린’과, 집안 곳곳에 설치된 센서를 통해 오염된 곳을 감지하고 직접 돌아 다니면서 공기질을 정밀하게 관리해 주는 ‘삼성봇 에어’를 소개하고 있다.

▲ 삼성전자 임직원들이 AI 기술을 적용해 온도·습도·조도 등을 조절, 채소를 직접 재배할 수 있는

‘셰프 가든’ 냉장고를 소개하고 있다.