우주 식물재배 기술, 지구에 쓰면?
우주 식물재배 기술, 지구에 쓰면?
  • 함예솔
  • 승인 2020.03.31 18:10
  • 조회수 1998
  • 댓글 0
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NASA에서는 '아르테미스 미션(Artemis program)'을 통해 유인 우주탐사를 시작했는데요. 2024년까지 인류 최초로 여성 우주인을 달에 보내고 2028년까지 달에 지속가능한 유인 기지를 건설하려는 계획을 준비 중입니다. 그리고 2030년엔 최초로 인간을 화성에 보내기 위한 꿈을 꾸고 있는데요. 

 

저지구 궤도를 너머 인간이 더 먼 우주로 나아가려면 반드시 해결되어야 할 문제가 있습니다. 바로 '식량'인데요. 우주 비행사들의 양식이 될 식물이 중력에 어떤 영향을 받는지 이해하는 건 중요합니다. 고에너지, 저질량의 식량원을 만들어낼 수 있는 능력이 있다면 장거리의 우주 여행에서 필요한 자원을 줄이면서도 승무원들의 건강을 유지하는데 유리해질 겁니다. 그런데 이렇게 우주탐사를 위한 기술이 현재 지구에서도 유용하게 사용되고 있다고 합니다. 

우주비행사 페기 윗슨(Peggy Whitson)이 ADVASC에서 콩 식물의 성장 실험을 하고 있다. 출처: NASA
우주비행사 페기 윗슨(Peggy Whitson)이 콩 식물의 성장 실험을 하고 있다. 출처: NASA

식물 건강하게 키우려고 만든 에틸렌 세정기

 

NASA에 따르면 위스콘신대학교 매디슨 캠퍼스(University of Wisconsin-Madison) Weijia Zhou 박사가 이끌고 있는 ADVASC(The Advanced Astroculture)는 미세중력을 이용해 우주의 열악한 기후에 견딜 수 있고 전염병에 저항할 수 있으며 성장하며 크기를 줄일 수 있는 맞춤형 작물을 만드는 것의 이점에 대해 연구하고 있습니다. ADVASC는 성장 속도가 빨라 여러 우주 미션에서 재배된 배춧과의 종자식물인 애기장대(Arabidopsis thaliana)2세대와 독자적으로 작동하는 식물성장 유닛인 ADVASC의 탑재장비를 이용해 씨앗에서 씨앗으로 콩 식물을 재배하는 실험을 수행했는데요. 현재 씨앗에서 여러 세대에 걸쳐 식물을 재배하는 능력은 우주에서는 어려운 것으로 입증됐습니다. 

ADVASC 실험용 식물성장 챔버 내부 모습. 출처: NASA
ADVASC 실험용 식물성장 챔버 내부 모습. 출처: NASA

인간이 더 먼 우주로 나아가려면 이를 위한 하드웨어 및 운용 개념을 개발하는 것이 필수적입니다. ADVASC의 새로운 공기 세정기는 작물의 수명을 증가시키기 위해 챔버 내 공기에서 에틸렌을 제거하도록 고안됐는데요. 에틸렌은 식물이 내뿜는 무취, 무색의 기체로 과일의 숙성과 꽃의 노화를 촉진해 부패하게 만듭니다. 우주선이나 지상의 온실처럼 페쇄적인 공간에서 성장하는 환경에서 특히 에틸렌은 빠르게 축적됩니다. 그 결과 식물이 지나치게 빠르게 성장합니다. 에틸렌 감소장치는 '에틸렌세정기'라고 불리는데 이산화티타늄(titanium dioxide)의 얇은 층으로 코팅된 튜브를 통해 공기를 끌어들입니다. 튜브 내부는 자외선에 노출돼 있어 에틸렌을 미량의 물과 이산화탄소로 변환시키는 단순 화학 작용이 발생되는데 이 두 가지는 모두 식물에게 좋은 성분입니다. 

 

그런데 에틸렌을 제거하는 건 우주 뿐만 아니라 지구에서 농작물을 보존하고 식료품점이나 꽃집에서 상품의 유통기한을 늘리는 데 중요한 역할을 하고 있다고 합니다. 

 

우주 식물재배 위한 기술, 지구에선?

부패하기 쉬운 음식을 보존하는 기술로 유명한 KES Science & Technology사는 위스콘신대학교에서 만든 에틸렌세정기 기술을 허가했는데요. KES는 Akida Holdings와 제휴해 현재 NASA가 개발한 이 기술을 에어로사이트(Airocide)로 판매하고 있습니다. 이 회사에 따르면 에어로사이드는 공기청정기 가운데 유일하게 공기 중 세균과 곰팡이, 균, 진균독, 바이러스, 에틸렌과 같은 휘발성 유기화합물, 악취 등을 완전히 파괴한다고 합니다. 이 장치에는 필터를 교환할 필요가 없으며 일부 여과 시스템에서 생성되는 오존과 같은 유해한 부산물을 생성하지 않는다고 합니다. 

 

앞서 에틸렌세정기는 아니라 지구에서 농작물을 보존하고 식료품점이나 꽃집에서 상품의 유통기한을 늘리는데 중요하다고 언급한 바 있는데요. 이에 식품보존을 중시하는 슈퍼마켓, 유통시설, 식품가공공장, 양조장, 대형 꽃가게에서 에어로사이트(Airocide)를 사용하고 있다고 합니다. 보고된 바에 따르면 공기 중 곰팡이가 92%나 감소했고 박테리아는 58%나 감소했다고 합니다. 또한, 농작물의 신선도를 유지할 수 있었다고 합니다. 바레인, 쿠웨이트, 카타르, 오만, 사우디아라비아, 아랍에미리트(UAE)가 속한 걸프 협력 회의에도 이 식물성장 유닛은 잘 활용되고 있는데요. 멀리 떨어진 농촌으로부터 냉장트럭이 식료품을 실어 나르는 동안 식료품의 신선도를 유지하고 부패를 막아준다고 합니다.

사과와 다른 과일을 함께 놓으면 사과의 에틸렌이 다른 과일들의 성숙도 촉진시킨다고 하네요. 출처: pixabay
에틸렌이 과일의 성숙을 촉진시켜 부패를 빠르게 만든다고 하네요. 출처: pixabay

또한 이 유닛은 의사 진료소, 수술실, 신생아실로 운영되기도 한다고 하는데요. 독감이나 결핵균과 같이 세균과 박테리아가 많지만 면역체계가 약한 사람들이 있는 곳에서 이 장치를 이용하면 황색포도구균, 반코마이신내성자구균(VRE), 페니실룸 곰팡이, 누룩곰팡이와 같은 해로운 박테리아를 제거해 더 안전한 공간을 제공할 수 있다고 합니다. 우주에서 식물성장을 위해 만든 기술이 지구에서도 정말 유용하게 사용되고 있는 것 같습니다.
 


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