[표지로 읽는 과학] 공중에 뿌려진 씨앗을 땅 속에 정확히 심는다

네이처 제공

드론이나 헬리콥터 등 비행체를 활용해 씨앗을 뿌리는 공중파종은 농업계에서 차세대 파종법으로 주목받고 있다. 사람의 힘을 들이지 않고도 단시간에 넓은 지역에 씨를 퍼뜨릴 수 있기 때문이다. 공중파종은 산림 재생에서도 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 비행체를 사용하면 사람의 손이 닿기 어려운 산지에도 손쉽게 나무를 심을 수 있다. 앞으로는 화재로 훼손된 산림을 재건하거나 토양의 질을 개선하기 위해 공중파종법이 더 적극적으로 이뤄질 것으로 보인다.

공중파종의 단점은 씨앗을 땅속에 제대로 심기 어렵다는 것이다. 공중에서 살포된 씨앗은 지면 속으로 파고들지 못하고 날아가기 십상이다. 공중파종은 편의성과 활용성이 높지만 발아율이 낮다는 치명적인 문제점을 갖고 있다.

국제학술지 네이처는 이번 주 표지로 공중파종에서 씨앗을 토양에 확실하게 심을 수 있는 드릴 모양의 보조장치 모습을 실었다. 리닝 야오 미국 카네기멜론대 교수 연구팀이 개발한 이 장치는 식물의 씨앗이 드릴 모양의 기관을 통해 땅속을 파고드는 모습에서 영감을 얻었다. 공중에서 뿌려진 씨앗이 토양을 파고드는 것을 돕는다.

연구팀은 유럽과 아시아 등지에서 쉽게 볼 수 있는 쥐손이풀이 뿌리를 내리는 방식에 주목했다. 쥐손이풀 씨앗은 토양에 자리잡기 위해 마치 ‘꼬리’와 같은 기관을 달고 있다. 이 기관은 쥐손이풀 씨앗이 지면에 닿으면 서서히 풀어지면서 흙 속에 자리 잡도록 한다.

연구팀은 나무 소재를 활용해 쥐손이풀의 꼬리 모양을 본딴 보조장치를 만들었다. 이 보조장치는 흙과 만나 축축하게 젖으면 나선형으로 풀어지면서 흙을 파고든다. 마치 드릴이 땅을 파는 모습과 같다. 연구팀은 최적의 굴착력을 얻을 수 있는 곡률과 나무소재의 강도를 정밀하게 계산했다. 

두 차례에 걸친 실험에서 이 보조장치는 80%의 확률로 씨앗을 평평한 땅에 넣는 데 성공했다. 연구팀은 “이번에 개발된 운반체는 비료나 곰팡이 그리고 과학 연구를 위한 센서를 다루는 데도 사용될 수 있다”고 말했다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]