미래를 위한 먹이기: 농식품 기술의 개요

트랙터 제조사로 가장 널리 알려진 존디어(John Deere)가 인공지능 사업에 뛰어든다. 2017년 John Deere Labs는 농장의 모든 개별 식물을 식별할 수 있는 컴퓨터 비전 및 기계 학습 기술을 갖춘 스타트업인 Blue River Technology를 3억 5백만 달러에 인수했습니다. 이것은 제초제 저항성 잡초가 건강한 식물과 쉽게 구별될 수 있음을 의미합니다. 결과는? Blue River에 따르면 농부들은 수확량을 향상시키면서 약 95%까지 화학 물질 사용을 줄일 수 있습니다.

환경, 사회 및 인구 통계학적 요인이 전통적인 농산물 생산 기술에 점점 더 많은 압력을 가함에 따라 투자자와 기업가 모두 혁신으로 눈을 돌리고 있습니다.

Feeding the Future: Overview of the Agrifood Industry(농식품 산업 개요)의 무대를 설정한 후 이제 식품 생산 비즈니스에 혁명을 일으키고 있는 혁신 기술에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 수직 농업, 대체 단백질, 정밀 농업, 농업 생명 공학 및 기타 흥미로운 미래 트렌드와 같이 현장에서 유망한 신기술과 이를 활용하는 흥미로운 스타트업에 대해 자세히 설명합니다.

통제 가능하고 지속 가능한 생산을 위한 수직 농업

수직 농업은 수직으로 쌓인 층에서 작물을 재배하는 관행입니다. 이것은 벽이나 울타리에 매달린 성장하는 선반을 사용하고 식물에 영양을 공급하기 위해 수경법을 시행함으로써 가능합니다.

이 기술은 많은 생산 변수를 제어할 수 있기 때문에 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 소비되는 투입량을 줄일 뿐만 아니라 작물 병원균과 기생 곤충을 통제할 수 있습니다. 이것은 훨씬 더 짧은 작물 주기 와 연중 생산 을 가능하게 하여 다음과 같은 가능성을 제공합니다.

• 농업을 위한 토지 사용 줄이기
• 도시화 트렌드에 효과적으로 대응, 마을 내 작물 이동
• 수백 킬로미터에 달하는 식품을 시장까지 트럭으로 운송해야 하는 필요성 감소
• 계절이나 날씨에 구애받지 않고 생산량 유지
• 기후 변화 관련 위험 의 발생 방지

이것은 물과 투입물 측면에서 상당한 절약과 결합되어 증가하는 식품 수요에 대처하고 농식품 산업의 성공을 위한 핵심 동인이 될 것입니다.

그러나 수직 농업을 확장하면 주로 이 기술에 필요한 높은 에너지 사용량 으로 인해 어려움을 겪을 수 있으며, 이는 필연적으로 탄소 발자국에 영향을 미칩니다. 수직적 농부는 재생 에너지를 사용하여 운영을 강화할 의향이 있지만 업계는 아직 갈 길이 멉니다.

대부분의 수직 농장은 로봇 장비와 인공 조명의 높은 비용이 흙, 온실, 태양과 같은 단순한 기술로 인해 손실되면서 실패했습니다. 그러나 이 개념은 이제 SoftBank의 Masayoshi Son과 Amazon의 Jeff Bezos를 포함한 투자자로부터 2억 달러의 지원을 받는 미국 신생 기업인 Spread 또는 Plenty와 같은 회사에서 설명하는 것처럼 기업 투자의 급증을 끌어들이고 있습니다. MarketsandMarkets에 따르면 이 농식품 시장은 CAGR 24.8%로 성장하고 있으며 2022년에는 58억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

수경법과 수경법은 이 분야에 적용되는 두 가지 주요 기술입니다. 둘 중 하나의 구현에는 상당한 자원 절약과 물 사용량과 필요한 비료/영양소 간의 균형이 잘 맞아야 합니다.

공조 장치는 이 시장에서 가장 빠르게 성장하는 하드웨어 부문이 될 것이며 수확량을 높이는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 보호된 성장 환경을 보장하려면 기후에 영향을 미치는 여러 요소를 고급 수준에서 제어해야 합니다.

아시아 태평양의 수직 농업 시장은 2022년까지 다른 지역에 비해 가장 큰 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다.

지역별 수직 농업 시장 ($ 백만)

일본, 싱가포르, 대만 및 기타 기술적으로 선진국에는 이미 이 지역 시장을 주도하고 있는 수많은 농장이 있습니다. 투자액은 2015년과 2016년 6천만 달러에서 2017년과 2018년 4억 1천4백만 달러로 크게 증가했습니다.

CapEx는 이러한 회사에 대해 높습니다. 소규모 저기술 수직 농업 사업은 시작하는 데 약 $280,000, 2세대 공장에는 최대 $1500만이 필요할 수 있습니다. 가장 혁신적인 식물에는 데이터 관리, 식물 관리 자동화, 수확 자동화 및 수확 후 자동화가 포함됩니다. 평균적으로 이러한 종류의 식물은 전통적인 농장보다 단위당 55배 더 많은 생산량을 제공합니다. 또한 혁신은 운영 비용을 줄여야 합니다. 예를 들어 이 기술에 사용되는 LED 조명의 효율성을 높일 수 있습니다.

이 시장의 주요 플레이어는 15년 동안 사업을 하고 2억 3,800만 달러를 모금한 미국 기반 회사인 AeroFarms와 2억 2,600만 달러를 모금한 Plenty(미국)입니다.

유럽 ​​환경의 경우 Infarm(독일)은 이미 약 1억 2200만 달러를 모금한 베를린 기반 회사이고 Agricool(프랑스)은 3600만 달러를 모금했으며 주로 딸기 생산에 중점을 두고 있으며 Agrilution(독일)은 460만 달러를 모금했습니다. Sfera Agricola(이탈리아)는 750만 달러를 모금했으며 423만 달러의 수익을 올렸습니다.

대체 단백질의 사용 증가

연구원과 신생 기업은 육류 수요의 지속적인 증가로 인해 증가하는 인구에게 가축의 육류를 공급하는 것이 매우 어려울 가능성이 높기 때문에 대체 단백질에 노력을 기울이고 있습니다.

그 결과 현재 전체 농산물의 46%가 가축사료용으로만 사용되고 있다. 기존 육류 생산의 효율성을 높이기 위한 솔루션은 거의 소진되었으며 이를 추구해도 전 세계 농업 및 식품 문제를 극복할 수 없습니다.

따라서 새로운 육류 제품과 시장 참여자가 진화하고 있습니다. 기존 육류 생산을 강화하는 대신 여러 회사에서 기존 육류를 대체할 신제품 개발 에 주력하고 있습니다. 가장 유망한 분야 중 일부는 곤충 기반 육류, 새로운 비건 육류 대체품 및 배양육 입니다.

곤충 고기는 주로 귀뚜라미와 거저리에서 나오는 단백질로 만들어집니다. 이러한 경향은 전통적인 육류에 비해 에너지와 단백질의 전환율이 우수하다는 몇 가지 장점이 있습니다. 곤충 음식은 전통적인 고기와 맛과 질감의 차이가 있고 대다수의 서구 국가에서 곤충을 음식으로 보는 부정적인 소비자 인식 때문에 인간 대신 가축을 먹일 가능성이 더 큽니다.

세계 육류 시장 전망

가장 흥미로운 두 가지 트렌드는 새로운 완전채식 육류 대체품과 배양육일 수 있습니다. 첫 번째 것은 동물성 재료를 필요로 하지 않으며, 그 감각 프로필은 전통적인 완전채식/채식주의자 대체품보다 훨씬 고기에 가깝습니다. 그 주된 이유는 식물에서 발효를 통해 추출한 헤모글로빈과 결합제를 사용하는 정교한 생산 공정 때문입니다. 이 분야의 스타트업(예: Impossible Foods , JUST , Beyond Meat )은 2018년까지 9억 달러 이상의 자금을 조달했으며 제품은 이미 슈퍼마켓과 레스토랑에서 구입할 수 있습니다.

배양육은 생물반응기에서 기하급수적인 세포 성장을 통해 생성되는 육류의 대안을 나타냅니다. 육류 배양은 상당한 비용으로 인해 개발 상태가 좋지 않더라도 가장 큰 기회가 될 것입니다.

이 과정은 살아있는 동물에서 세포를 추출하고 실험실에서 배양하여 배양물(세포주라고 함)을 영구적으로 확립할 때 시작됩니다. 세포는 살아있는 동물의 생검, 신선한 고기 조각 또는 세포 은행과 같은 다양한 출처에서 얻을 수 있습니다. 세포주는 1차 세포 또는 줄기 세포 를 기반으로 할 수 있습니다. 일단 좋은 세포주가 선택되면 샘플은 세포가 기하급수적으로 증식하고 수확될 수 있는 생물 반응기에 도입됩니다. 결과는 동물 고기와 거의 구별할 수 없는 고기입니다. 이 기술이 수십억 개의 세계 육류 산업을 혼란에 빠뜨릴 잠재력이 있음에도 불구하고 아직 상업적 제품은 판매되지 않습니다 .

가장 잠재적으로 파괴적인 경향은 새로운 완전채식 및 배양육일 수 있으며, 이는 실제 고기와 높은 유사성을 기반으로 하는 높은 상업적 잠재력 덕분에 2040년에 세계 시장 가치의 각각 25% 및 35%에 도달할 것입니다. 이것은 그들을 벤처 캐피탈에 매력적으로 만듭니다. 특히 배양육이 장기적으로 승리할 것이지만 전환 단계에서는 새로운 완전채식 고기 대체품이 필수적입니다.

가장 진보된 새로운 비건 육류 대체 사업은 미국에 기반을 두고 있습니다. Beyond Meat 및 Impossible Foods는 가장 유명하며 이미 수억 달러를 벌어들였습니다.

Impossible Foods는 2019년 시리즈 E에서 3억 달러를 조달하여 총 자산 가치를 7억 달러로 늘렸습니다. 투자자에는 Bill Gates, GV(이전 Google Ventures), UBS 및 Sailing Capital과 같은 저명한 이름이 포함됩니다. Beyond Meat는 이미 공개되었습니다.

출처: 크런치베이스.

이들 기업은 제품 상용화에 가장 근접해 있습니다. 식물성 식품 및 음료 대체 시장은 2019년에서 2024년까지 예측 기간 동안 13.82%의 CAGR로 성장할 것으로 예상 되며 2024년까지 804억 3,000만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

가장 큰 배양육 사업체는 미국에 있습니다. 샌프란시스코에 본사를 둔 Memphis Meats는 파일럿 세포 기반 육류 공장을 건설하기 위해 1억 6,100만 달러를 모금했습니다. 이 투자 라운드는 캘리포니아 세포 기반 육류 회사의 총 자금을 8배 이상 증가시킵니다. 투자자로는 Tyson Food, Richard Branson 및 Bill Gates가 있습니다.

2019년 Good Food Institute에서 발표한 두 보고서에 따르면 투자자들은 지난 10년 동안 미국 식물성 및 세포 기반 육류 회사에 160억 달러 이상을 투자했습니다. 2017년과 2018년에만 130억 달러입니다.

정밀 농업 이동 주류

지난 20년 동안 정밀 농업은 학문적 연구 주제에서 농업 분야에서 매우 유익한 관행으로 성공적으로 전환되었습니다. 2030년 말까지 정밀 농업은 농업에서 가장 영향력 있는 트렌드 중 하나가 될 태세입니다.

정밀 농업 시장 - 지역별 성장률(2021-2024년)

정밀 농업은 자원을 보존하면서 투입물에 대한 수익을 최적화하기 위한 의사결정 지원 시스템(DSS)을 정의하는 것을 목표로 작물의 경작지 간 및 경작지 내 변동성을 관찰, 측정 및 대응하는 것을 기반으로 하는 농업 관리 개념입니다.

AgFunder에 따르면 정밀 농업에 대한 투자는 2015년 96건의 거래에서 6억 6,100만 달러에 이르렀으며, 이는 2014년에 비해 140% 증가한 수치입니다. 그러나 정밀 농업은 주로 드론에 대한 지출 감소로 인해 2016년에 4억 500만 달러의 감소를 경험했습니다. 이 분야의 미래를 안내할 정밀 농업의 세 가지 주요 방향을 식별할 수 있습니다. 이미지 및 센서 , 로봇 공학 및 자동화 , 디지털화 및 빅 데이터 .

이미지와 센서 는 입력을 모니터링하고 자동화하는 데 도움이 되는 시스템을 제공하는 것을 목표로 위성, 드론 이미지 및 작물 상태 센서를 사용하여 현장 성능 모니터링, 토양 모니터링 및 현장 컴퓨터 또는 실시간 작업의 관행과 관련이 있습니다.

로봇 공학 및 자동화 는 머신 비전, 항공 감지 및 인공 지능과 같은 기술을 말합니다.

디지털화 및 빅 데이터 는 현장 지도, 증강 현실 및 개방형 데이터 플랫폼을 사용하여 비즈니스 인텔리전스 서비스에 대한 고급 분석 및 지능형 기계 설계에 도달합니다.

시장은 2021년까지 12.8% CAGR로 성장하여 55억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 현재 EMEA 지역이 시장을 지배하고(41%) APAC(32%) 및 미주(27%)가 그 뒤를 잇습니다. 바이엘은 400명 이상의 전문가로 구성된 팀을 구성하고 농부를 위한 디지털 제품 개발을 추진하기 위해 12억 5천만 달러를 투자했습니다.

정밀 농업은 높은 잠재력으로 인해 붐비는 분야입니다. 세계를 먹여 살리면서 수익을 올리는 것은 다양한 플레이어에게 큰 동기를 부여합니다. John Deere, CNH, Kubota, Bosch, Trimble 및 Topcon과 같은 회사도 이 분야와 다음을 포함한 많은 스타트업에 집중하고 있습니다.

농업 생명 공학은 농업 비즈니스를 변화시키고 있습니다

관련 기술 혁신을 많이 사용하는 또 다른 빠르게 성장하는 틈새 시장은 농업 생명 공학과 관련이 있습니다. 농업 생명 공학에는 농장과 농장에서 사용되는 모든 생물학적 또는 화학적 도구와 공정이 포함됩니다. 이 범주에는 유전학 , 육종 , 미생물군집 연구 , 합성 화학 및 동물 건강 을 비롯한 다양한 유형의 기술 및 과학이 포함됩니다.

유전학 은 유기체의 유전 물질을 직접 조작하여 한 식물에서 다른 식물로 유용한 특성을 전달할 수 있는 과정을 포함합니다.

육종 은 원하는 특성을 생산하기 위해 식물의 특성을 변화시키는 과학입니다.

미생물 군집 연구는 미생물 군집의 생물학과 미생물 군집이 주변 환경 및 숙주에 미치는 영향에 대한 귀중한 통찰력을 생성하는 것으로 구성됩니다.

합성 화학 은 새로운 생물학적 부품, 장치 및 시스템의 생성 또는 이미 자연에서 발견되는 시스템의 재설계를 목표로 하는 새로운 연구 분야입니다.

동물 건강 은 동물 사료의 품질, 동물 성능 및/또는 동물 건강을 개선하는 기술과 1차 또는 2차 식품 공급원 역할을 하는 새로운 동물 사료를 만드는 기술로 구성됩니다.

전 세계 농업 생명공학 시장은 2024년까지 338억 달러 규모로 10.9%의 CAGR(2019-2024년)로 성장할 것으로 예상됩니다. 북미는 GMO를 가장 많이 수용하기 때문에 가장 큰 농업 생명공학 시장입니다.

유전자 공학 시장은 빠르게 성장하는 시장이며 환경에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. GMO 작물은 화학 물질, 토지 및 기계를 덜 필요로 하므로 환경 오염과 GHG 배출을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한, 이 과학의 초점은 환경 스트레스(예: 가뭄, 홍수)에 내성이 있고 추가적인 영양 이점과 개선된 맛으로 자라는 동안 제초제, 곤충 및 바이러스에 저항할 수 있는 새로운 종자와 식물을 만드는 것입니다.

유전공학의 단점도 있다. 일반적으로 병원체는 새로운 유전자 프로필에 적응할 수 있으므로 예기치 않은 부정적인 부작용이 있을 수 있습니다(예: 가뭄에 강한 식물은 직사광선에 덜 내성이 있을 수 있음).

또한, 지적 재산권(IPR)을 보호하기 위한 저작권 및 특허의 사용은 모방 비용이 저렴한 것이 특징인 이 분야의 주요 이점입니다.

농업 생명 공학에서 활동하는 일부 신생 기업 및 중소기업은 다음과 같습니다.

미래에 대한 흥미로운 추가 동향

역사적으로 농업은 효율성, 수확량 및 수익성을 이전에는 상상할 수 없는 수준으로 끌어올린 일련의 혁명을 겪었습니다. 향후 10년 동안의 시장 예측은 농업 식품 사슬의 모든 측면에 영향을 미칠 가능성이 있는 디지털 혁명 을 제안합니다.

기후의 관점에서 볼 때 같은 양의 경작지로 가능한 한 많은 식량을 생산하는 방법을 알아내야 할 필요성이 커지고 있습니다. 그러나 앞서 논의한 바와 같이 기후 변화가 향후 몇 년 동안 식품 사업을 위협하는 유일한 요인은 아닙니다. 농업에 적용되는 기술 솔루션에 대한 수요도 증가 할 것입니다.

이전에 우리는 배양육, CRISPR 및 게놈 편집, 정밀 농업, 수직 농업의 미래 중요성에 대해 논의했습니다. 그러나 이것이 연구자들이 연구하고 있는 유일한 사용 가능한 기술은 아닙니다. 기후 변화 식량 관련 문제와 식량 수요 확대에 대처하기 위해 다양한 솔루션이 모색되고 있습니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다.

• 비료가 토양 미생물을 매우 강력한 온실 가스인 아산화질소로 전환하는 것을 방지 하는 화합물 사용.
• 더 많은 질소를 흡수하는 작물 품종 개발.
• 예를 들어 조류를 사용하여 가축에게 다른 방식으로 먹이를 주어 가축의 탄소 발자국을 줄입니다 .
• 사막 농업 및 해수 농업 채택 . 자원 부족이 심화됨에 따라 세계는 사막과 바다를 식량 생산 시설로 바꾸어야 합니다.
• 식품 생산에 3D 프린팅을 적용합니다 . 전문가들은 하이드로콜로이드를 사용하는 프린터가 식품의 기본 성분을 조류, 오리풀, 풀과 같은 재생 가능 에너지로 대체하는 데 사용될 수 있다고 믿습니다. 이제 일부 과학자들은 동물성 단백질을 대체하는 조류를 실험하고 있습니다.

불행히도, 이러한 농식품 기술 중 상당수는 아직 효과적으로 구현하는 데 필요한 투자를 충분히 받지 못하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 이 분야는 매우 빠르게 인지도 를 높이고 있으며 그에 따라 투자 도 증가하고 있습니다.

이 시리즈의 1부: 미래를 위한 먹이기: 농식품 산업 개요를 읽으십시오.