식물공장이란 땅에서 식물을 키우던 방식에서 벗어나 식물의 생육 특성에 적합한 인공환경을 제공하는 자동화된 재배 시스템으로, 종래 과채류의 시설재배 및 수경재배를 더욱 발전시킨 미래형 농업이다.

최근에는 도심의 빌딩 내에서 신선한 채소를 사시사철 대량생산하는 첨단 농업이 식물공장을 통해서 실현되고 있다.

이제 우리 생활 주변에서도 대형 마트의 채소 코너를 시작으로 유기농 레스토랑 및 아파트의 커뮤니티시설 등에 소규모 식물공장이 조성되고 있다.

1957년 덴마크 크리스텐센 농장의 균일한 육묘생산 시스템을 기원으로하는 식물공장은 미국의 경우 고층빌딩에서 식물을 재배하는 수직형으로 발전했다.

일본에서는 1974년 히타치제작소가 완전제어형 식물공장을 개발한 것을 시작으로 2009년부터 정부 주도로 재조명되어 상업적 식물공장이 민간기업의 참여로 활성화되고 있다.

식물공장은 광원에 따라 태양광 및 인공광(형광등, LED조명 등)을 병용하는 형태와 인공광만을 사용하는 형태로 구분할 수 있고, 재배베드의 배치 방법에 따라 수평형, 다단형, 그리고 수직형 식물공장으로 분류할 수 있다.

구체적으로 식물공장은 청정 시설 내에서 광, 온도, 습도, 이산화탄소 농도 및 양분 등의 환경조건을 인공적으로 제어하고 재배를 자동화함으로써 계절이나 장소에 관계없이 안정적이고 계획적으로 식물을 생산할 수 있는 시스템이다.
이러한 식물공장은 빈번한 기상 이변 및 재해로 인한 불안정한 식량 자원의 공급 문제를 해결하기 위한 새로운 농업분야로 각광받고 있다.

특허청에 따르면, 식물공장에 관련된 특허출원은 지난 10년간 101건이 출원되었으며, 2008년까지는 출원건수가 매년 5건 미만에 불과했던 것이 2009년 11건, 2010년 38건, 그리고 2011년에는 36건으로 최근 출원건수가 급격히 증가하고 있다고 밝히고 있다.

이는 전통적인 노지재배에서 시설·수경재배 시대를 지나 식물공장이 새로운 첨단 농업의 한 분야로 발전해 나가고 있음을 의미한다고 볼 수 있다.

특허출원을 기술분야별로 살펴보면, LED조명, 형광등, 태양광 등의 광원 관련 기술이 38%, 식물공장 자동제어 관련 기술이 37%로 전체 출원건수 중 가장 많은 비중을 차지하고 있다.

또한, 재배 자동화 관련 기술은 11%를 차지하고 있으며, 수경재배 관련 기술은 9%로 양액을 기반으로 하는 기존의 수경재배 기술이 식물공장에 적용되는 정도에 머물고 있다.
특히 광원 관련 기술의 경우 LED 조명 관련 기술이 23건으로 60% 이상을 차지하고 있어 형광등(5건) 및 태양광(1건) 관련 기술의 출원이 상대적으로 미비한 실정이다.

국내의 식물공장은 대개 상추 등 신선 채소를 재배하고 있으며, 최근에는 메밀싹, 보리싹 등의 새싹 채소, 시금치, 인삼을 비롯하여 항산화 물질이 다량 함유된 아이스플랜트(Iceplant)와 같은 기능성 채소가 생산되어 고급 식자재로 유통되고 있다.

특허청 관계자에 따르면, "식물공장이 첨단 농업을 선도하기 위해서는 인공광원 및 환경제어 분야 핵심기술의 확보와 더불어, 태양광 및 재생에너지를 접목해 에너지 비용을 최소화해야 한다."며, "식물공장 자체뿐만 아니라 식물공장 재배에 적합한 신품종의 개발이 동반되어야 한다"고 말했다.

나아가 식물공장이 부가가치가 높은 약용식물과 기능성 물질이 다량 함유된 형질전환 식물의 대량생산에 적극적으로 활용된다면 향후 FTA에 따른 한국농업의 위기를 극복하는 새로운 성장동력으로 자리매김할 수 있을 것으로 보인다고 의견을 피력했다.

또,식물생산과학 손정익 서울대 교수는 "식물공장이 전통적인 농법을 완전히 대체하지는 않겠지만, 고부가가치, 기능성 작물 생산, 기후변화 및 각종 재해에 대한 작물 안전 생산, 특수 작물 생산 등의 특화된 목적이나, 극지나 우주선 등의 특수 조건에서의 작물생산 등에서 쓰이다가 BT, IT와 연계되며 그 활용 폭을 넓혀갈 것”이라고 전망했다.
그리고, 최근 정부 부처, 지자체, 연구 기관별로 기획되고 있는 식물공장 관련 연구 및 사업에 대해 "보다 효율적이고 체계적인 접근을 위해서 범 부처차원에서의 적극적인 협력과 공조체계가 매우 중요하다"고 강조했다.