뿌리에 전기 자극하면, 식물 성장 속도 빨라져

스웨덴 린셰핑대

수경 재배를 하고 있는 모습. 위키미디어 제공.

흙 없이 물과 배양액으로 식물을 키우는 방식을 수경 재배라고 한다. 수경 재배 시 전기 자극을 가하면 식물 성장을 촉진할 수 있는 것으로 나타났다.

엘레니 스타브리니두 스웨덴 린셰핑대 유기전자공학연구소 교수 연구팀이 26일 ’미국국립과학원회보(PNAS)‘에 발표한 연구 논문 내용이다. 연구팀이 개발한 재배 기질을 이용해 보리 묘목의 뿌리에 전기 자극을 가하자 성장 속도가 빨라졌다. 재배 기질은 토양 대신 식물 생장에 필요한 환경을 제공하는 수단을 의미한다.

수경 재배는 물과 영양분, 뿌리를 지탱할 수 있는 기질 등을 통해 식물을 키우는 방식이다. 폐쇄적인 시스템 안에서 물을 계속 순환시키기 때문에 물 낭비를 최소화할 수 있다. 수직 재배가 가능하기 때문에 공간의 효율성 또한 극대화할 수 있는 방식이다. 상추, 허브를 비롯한 일부 채소류들이 이미 이러한 방식으로 재배되고 있다.

이번 연구에 따르면 수경 재배를 할 때 전기를 가하면 묘목이 더욱 빨리 자랄 수 있다는 점에서 효율성을 더욱 높일 수 있다.

연구팀은 수경 재배 환경에서 식물에 전기 자극을 가할 수 있는 전기 전도성 재배 기질 ’e농업(eSoil)’을 개발했다. 생물고분자물질인 ‘셀룰로오스’와 전도성 고분자물질인 ‘PEDOT'를 혼합해 이를 만들었다.

연구팀이 개발한 e농업 환경에서 보리 묘목에 전기를 가하자, 전기를 가하지 않을 때보다 15일 동안 최대 50% 더 성장하는 결과를 보였다. 기존에는 뿌리 자극을 위해 높은 전압을 가했다면, 연구팀이 개발한 방식은 높은 전압과 많은 에너지가 불필요하다는 점에서 장점이 있다.

이 방식이 왜 식물을 빨리 성장시킬 수 있는지에 대한 생물학적 메커니즘은 확인하지 못했다. 연구팀은 전기 자극이 묘목의 질소 처리 과정을 더욱 효율적으로 만든다는 점만 확인했다. 질소는 식물 생장에 필요한 핵심 영양소 중 하나다.

연구팀은 이러한 농업 방식을 경작지가 부족하거나 식물이 자라기에 가혹한 환경에 적용할 수 있을 것으로 보았다. 스타브리니두 교수는 “전 세계 인구가 증가하고 있고, 기후 위기가 심화되고 있다”며 “현재 존재하는 농업 방식만으로는 지구의 식량 수요를 충당할 수 없다. 수경 재배와 전기 자극 전략을 도입하면 도시 환경에서도 식량을 재배할 수 있을 것”이라고 말했다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]