[과학의 날] 국가핵융합연구소, 플라즈마로 꿈꾸는 혁신 세상

새싹인삼 처리용으로 개발된 플라즈마 발생장치

‘번개가 많이 치면 풍년이 든다’라는 옛말이 있다. 번개가 공기 중의 질소를 질화물로 만드는 반응을 통해 천연 비료 역할을 하기 때문이라는 속설이다. 번개는 물질의 4번째 상태라 불리는 플라즈마 현상 중 하나다.

국가핵융합연구소 플라즈마기술연구센터는 인공적으로 플라즈마를 발생시켜 질화 작용뿐 아니라 다양한 반응을 통제하고 유발해 농식품 재배, 관리, 안전성에 적용하는 연구를 수행 중이다.

이 연구는 농장부터 식탁까지 이어지는 이른바 플라즈마 파밍(plasma farming)다. 씨앗 발아에서 시작해 농식품 재배, 수확과 저장, 포장, 조리, 음식물 쓰레기 처리까지 모든 과정에 플라즈마를 적용하는 기술이다.

핵융합연 플라즈마기술연구센터의 플라즈마 파밍은 크게 세 가지 분야다. 플라즈마 재배, 플라즈마 수확 후 관리, 플라즈마 안전이다. 이 가운데 재배는 플라즈마 활성화 기능을 이용해 씨앗부터 수확까지 생산성을 높이는 것에 초점을 맞췄다.

2017년에는 플라즈마를 이용해 새싹인삼 생장 증진 실험을 진행했다. 자체 개발한 플라즈마 발생원을 이용해 새싹인삼 씨앗을 처리한 결과 초기 출아율이 일반 새싹보다 두 배 이상 높았다. 초기 생장률도 50% 가량 향상됨을 확인했다. 무엇보다 플라즈마로 처리한 새싹인삼은 일반 대조군에 비해 진세노사이드 등 인삼의 유용 대사체 함량이 1.6~2.5배 높았다.

플라즈마를 통한 새싹인삼의 생장 증진이 실험적으로 확인된 것은 세계 최초의 사례다.

비열플라즈마 기술을 이용해 수확한 감귤의 부패균 생성을 억제하는 기술도 개발에 성공했다. 감귤 저장고에 비열플라즈마 발생 장치를 설치해 감귤 부패균을 억제, 부패 시간을 더디게 하는 원리다. 고추와 토마토, 사과에 남아있는 잔류 농약 분해 기술도 개발했다. 농작물에 60여 종의 농약을 처리하고 플라즈마 장치에 3분 정도 넣어둔 결과 농약의 약 90%까지 분해되는 우수한 결과를 얻었다.

핵융합연 플라즈마기술연구센터는 이런 연구 성과를 바탕으로 대상 식물을 점차 넓혀 갈 계획이다. 플라즈마 파밍은 미래 농업이 필요한 요건들인 지속 가능한 환경과 높은 생산성과 구축한 빅데이터를 활용해 안전하고 생산성 있는 플라즈마-농식품 융합기술의 선도적이 연구개발을 추진한다는 목표다.
이해미 기자

플라즈마 처리된 새싹 인삼의 생장상태 확인