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달나라 농장과 식물공장 - 농업 칼럼니스트 농학박사 허북구
  • 기사등록 2023-09-14 08:40:23
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[전남인터넷신문] 일본 지바대학(千葉大学) ‘우주원예연구센터’가 있다. 이것은 올해 1월에 설립되어 지난 5월 17일에 개소했으며, 달의 표면이나 우주에서 채소를 생산 및 공급하는 기술을 개발하고 있다.

 

1969년 7월에 미국의 아폴로 11호가 인류 최초의 달에 착륙한 이래 달 탐사가 활발하게 이루어지고 있다. 현재도 미국을 중심으로 국제적인 달 탐사 계획인 ‘아르테미스 계획’이 진행되고 있다. 계획에서는 인류를 달에 보내는 것에 그치지 않고, 인류가 달에서 장기간 체재·거주하는 것도 고려되고 있다.

 

러시아나 중국 등도 아르테미스 계획과는 별도로 달 등의 탐사 계획을 진행하고 있어 우주 탐사는 앞으로 더욱 활발해질 것으로 보이며, 2030년대에는 달에서 사는 사람이 100명 이상이 될 것으로 예상되고 있다.

 

그런데 달에서 사람이 살기 위해서는 물과 음식이 필요하다. 지구를 도는 국제 우주 정거장은 고도가 400㎞ 정도로 저궤도이므로 식량은 거의 모두 로켓으로 운반하고 있다. 지구에서 달까지는 약 38만㎞ 정도 떨어져 있으므로 장기 거주시 식량이 문제 된다. 지구에서 달까지 물건을 나르면 무게 1킬로당 10억원에 이르는 고액의 비용이 든다고 한다. 이 때문에 지구로부터 대량의 식량을 운반하지 않고 신선한 식량을 현지에서 확보하는 방안은 여러 나라에서 연구가 진행되고 있다.

 

물은 당분간 지구에서 옮겨서 사용할 것을 염두해 두고 있으나 장기적으로는 달의 북극이나 남극의 지하 등에 존재할 것으로 추정되어 자원량이나 이용 방법 등의 조사가 행해지고 있다. 달은 지구에 아주 먼 곳에 있을 뿐만 아니라 달 표면은 가혹한 환경으로 식물의 재배가 쉽지 않다.

 

달의 표면은 지구상의 약 1/6의 저중력 세계이다. 자전주기가 27일이며, 주간이 2주일 정도 계속된 후 밤이 2주일 정도 계속된다. 게다가 대기도 자기장도 거의 없어 우주로부터의 강력한 방사선이나 운석이 그대로 쏟아진다. 달의 온도는 태양광이 닿는 낮에는 110℃, 밤에는 –170℃까지 되므로 주야간의 온도 차이가 300℃도 가까이 되는 매우 가혹한 환경이다.

 

달의 표면은 이처럼 식물재배에 쉽지 않은 환경인데, 지바대학 원예학부에서는 과거부터 식물공장의 연구를 활발히 해 왔다. 특히, 밀폐된 공간 속에서 LED에 의한 인공 빛과 흙을 사용하지 않는 수경 재배에 의해 식물을 키우는 ‘폐쇄계’의 식물 공장에 관해서는 최첨단의 연구가 행해지고 있다.

 

지바대학 ‘우주원예연구센터’에서는 이러한 강점을 살려 폐쇄계의 식물 공장을 달이나 우주 정거장 등에 설치하여 식량 생산을 염두에 두고 있다. 현재 ‘우주원예연구센터’에서 연구하고 있는 것은 크게 ① 우주 원예육종 연구 부문, ② 고효율 생산 기술 연구 부문, ③ 제로 방출 기술연구 부문이다. 

 

 ①은 달과 우주 같은 특수한 환경하에서도 안정적으로 생육하는 이른바 우주 전용 품종 개발을 목표로 한다. 달 등의 식물 공장에서 만드는 채소류는 현시점에서는 쌀, 고구마, 감자, 대두, 토마토, 오이, 딸기, 상추 등이 후보로 되어있다. 연구에서는 이러한 채소에 대해서 중력이나 기압의 낮음, 강한 방사선과 같은 특수한 환경에서 발아나 생육이 어떻게 되는지, 어떻게 개량할 수 있는지 등을 조사한다.

 

②는 식물 공장에서 효율적으로 채소를 생산하기 위한 기술 개발을 목표로 한다. 사람이 손을 대지 않고도 씨앗에서 생육, 수확까지 일관되게 재배할 수 있도록, 무인화나 원격화 기술이 필수로 되어있다. 실험용 벼의 식물 공장에서는 실내의 온도, 습도 등을 자동으로 조정하는 ‘원격 감시 제어 기술’의 실증 실험이 행해지고 있다.

 

③은 달과 우주라는 한정된 공간에서 가능한 에너지와 물자를 낭비하지 않고 재사용하여 순환시키는 시스템 구축을 목표로 한다. 식물을 먹은 후 남은 찌꺼기나 사람의 배설물 등에 대해 미생물 등이 사용하도록 하여 높은 효율로 분해하고 식물의 비료로 재이용하는 자원 재생 시스템을 개발한다는 것이다.

 

‘우주원예연구센터’에서의 위와 같은 연구는 지구상에서도 온난화 등에 의한 기후변화로 기온의 상승이나 우량의 변화 등이 일어나 과거 방식대로 농업을 할 수 없게 되는 사례가 늘고 있다는 점에서 지식과 기술은 지구상의 식량 생산 과제 해결에도 도움이 될 것이다.

 

일본 지바대학 ‘우주원예연구센터’의 설립과 연구는 달과 우주 공간에서 식량 생산이 공상이 아니라 현실화되어 가고 있음을 느끼게 해 주는 것과 함께 원예 기술이 급박하게 진전되고 있는 현실을 말해주고 있다.

 

[자료출처]

NHK ちばWEB特集. 2023. 月面農場実現へ 千葉大学に宇宙園芸研究センター. 2023年05月23日.

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