핵융합연, 연료 완전연소로 유해가스 최소화
고농축 비료 생성, 적은 양으로 농작물 생산성 높여
고농축 비료 생성, 적은 양으로 농작물 생산성 높여
한국핵융합에너지연구원은 홍용철 박사 연구팀이 고체, 액체, 기체에 이은 제4의 물질인 플라즈마를 이용해 식물 생장에 필요한 이산화탄소를 공급하고, 대기 중 질소를 비료로 전환하는 '플라즈마 버너 연소식 탄산시비 기술'을 개발했다고 19일 밝혔다.
스마트팜의 한 형태인 수직농장은 정해진 공간에 선반을 수직으로 쌓아 올려 작물을 재배하는 방식으로 경제성과 농작물 생산성을 높일 수 있는 첨단 농업기술로 각광받고 있다.
하지만 밀폐된 공간에서 작물을 고밀도로 재배하면 이산화탄소 농도가 낮아져 생장이 저하될 수 있다. 이를 해결하기 위해 천연가스나 액화석유가스(LPG) 등의 연료를 연소해 이산화탄소를 공급하는 방식이 시도되고 있으나, 연소 과정에서 질소산화물 등 유해가스가 발생해 후처리 정화 장치가 필요하다는 단점이 있다.
연구팀이 개발한 기술은 플라즈마를 이용해 연료를 완전 연소하는 방식으로, 기존 연소 반응 대비 연료와의 반응 속도가 빨라 완전 연소를 유도해 유해가스 배출을 최소화할 수 있다. 추가적인 정화시설이 필요하지 않아 경제성과 친환경성을 모두 갖춰 탄산시비가 가능하다. 탄산시비는 인위적으로 이산화탄소를 공급하는 농법이다.
연구팀은 플라즈마로 대기 중 질소를 비료로 전환하는 '대기 질소 비료화 기술'도 개발했다. 이 기술은 플라즈마 방전으로 대기 중 공기와 질소를 반응시켜 활성종을 생산하는 것으로, 물과 공기, 플라즈마만으로 비료를 생산할 수 있다.
아울러, 식물 생장에 필요한 영양소가 약 50∼100배로 고농축된 비료를 생성해 적은 양으로 농작물에 효과적으로 사용할 수 있고, 이를 물에 녹여 사용함으로써 운송과 보관 효율성을 높일 수 잇다.
연구팀은 해당 기술을 실제 수직농장에 적용해 작물의 생장률과 품질 향상 효과를 확인했다.
홍용철 핵융합연 박사는 "플라즈마 기반 스마트팜 기술이 실제 농업 현장에서도 유용함을 입증한 연구"라며 "현재 산업체 기술 이전을 통해 상용화를 준비하고 있으며, 수직농장 외에 태양광 시설 등에 효과적으로 사용할 수 있다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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