달에서 쌀을 재배하다: 거주지 공기를 비료로 바꾸는 혁신적인 플라즈마 기술

• 연구팀이 거주지 내 질소를 질산염 비료로 변환하여 달에서 작물을 재배할 수 있는 플라즈마 기반 장치를 개발함.
• 개발된 장치를 활용해 달 토양 시뮬런트에서 벼를 재배하는 데 성공했으며, 토양 pH 조절과 영양분 공급이 핵심적인 역할을 함.
• 이 기술은 식물의 질병 저항력을 높이고 중력이 낮은 환경에서도 작물이 튼튼하게 자라도록 유도함.
• 해당 기술은 지구에서도 화석 연료 없이 전력만으로 비료를 생산할 수 있어 탄소 배출을 줄이는 지속 가능한 농업 솔루션으로 주목받음.

달 농사의 한계

• 달의 레골리스(달 토양)는 유기물과 질소 화합물이 거의 없어 식물 재배에 부적합함.
• 높은 알칼리성으로 인해 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등 필수 영양소가 화학적으로 고정되어 있고, 알루미늄 이온이 식물 뿌리에 손상을 입힘.
• 지구에서 비료를 운송하는 것은 비용과 물류 측면에서 비효율적임.

기술 혁신

• 도호쿠 대학과 일본우주항공연구개발기구(JAXA) 연구팀이 100와트 미만의 전력으로 작동하는 소형 플라즈마 장치를 개발함.
• 거주지 내부 공기에서 질소를 추출해 100%에 가까운 효율로 오산화이질소로 변환함.
• 이를 물에 녹이면 식물 성장에 필수적인 질산염 비료가 됨.

실험 성과 및 이점

• 처리된 물을 적용하자 토양 pH가 9.09에서 6.76으로 낮아져 작물 성장에 적합한 환경이 조성됨.
• 4개월 만에 벼가 이삭이 패는 단계(출수기)까지 도달함.
• 가스를 잎에 직접 분사할 경우 식물의 질병 저항성 호르몬 경로가 활성화됨.
• 줄기가 짧고 단단해져 저중력 상태에서 작물이 웃자라거나 약해지는 현상을 방지함.

지구 농업에의 적용 가능성

• 화석 연료 대신 전기를 사용하므로 기존의 암모니아 생산 방식보다 탄소 배출이 적음.
• 향후 지구에서도 저탄소 친환경 비료 생산을 가능하게 할 지속 가능한 대안으로 활용될 전망임.