'전기 농업(Electro-agriculture)' 혁신…광합성 대신 태양광 에너지로 식물 키운다

[디지털비즈온 송민경 기자] 캘리포니아 대학교 리버사이드 캠퍼스(University of California, Riverside)를 포함한 여러 대학의 화학자들은 연구를 통해 농업의 미래를 획기적으로 변화시킬 수 있는 새로운 식량 생산 방법을 저널 Joule의 '전기농업 : 지속 가능한 미래를 위한 농업 혁명'을 통해 제안했다. 이 방법은 농업을 더 효율적이고 지속 가능하며,  우주와 같은 극한 환경에서의 적용이 가능하다고 공개해 GIZMODO 등 외신이 보도했다.

'전기 농업(Electro-agriculture)'으로 불리는 이 시스템은 전통적인 광합성을 대체하여, 흡수된 빛 에너지의 약 1%만 식물의 화학 에너지로 변환하는 과정인 기존의 광합성을 이산화탄소(CO2)를 식물이 식품으로 사용할 수 있는 유기 분자로 효율적으로 변환하는 태양열 반응으로 대체하게 된다고 공개됐다.

연구의 주요 저자 펑 지아오(Feng Jiao)는 전기 농업은 기후 조건에 의존하지 않으며, 전통적인 농업보다 더 높은 효율성을 제공하기 때문에 필요한 경우 보조 식량 생산 방식으로 유용할 수 있다고 언급했다. 그는 글로벌 기후 변화가 농업에 미치는 영향이 커지는 상황에서 새로운 식량 생산 기술의 필요성이 더욱 커지고 있다고 덧붙이며, 이미 전기 농업은 광합성보다 4배 높은 효율을 보이고 있으며, 추후 식량 생산에 필요한 토지를 최대 94%까지 줄일 수 있을 것이라 언급했다.

지구 상의 생명을 유지시키는 광합성은 빛 에너지를 화학 에너지로 변환하는 과정이지만, 효율성이 매우 낮다고 밝혔다. 연구자들에 따르면 식물이 흡수하는 햇빛의 약 1%만이 실제로 사용 가능한 에너지로 변환된다고 언급했다. 인구 증가와 기후 변화로 인한 식량 수요 증가와 경작지 부족을 고려할 때, 이 효율성을 높이는 것이 매우 중요하다고 보도했다.

전기 농업에서는 태양광 패널을 통해 CO2와 물의 화학 반응을 촉발시켜 아세테이트(acetate)를 생산하는데, 이는 식물이 에너지원으로 사용할 수 있도록 유전자 변형이 이루어질 것이라고 공개했다. 연구자들은 이 시스템이 대규모로 채택될 경우, 농업에 필요한 토지 면적을 최대 94%까지 줄일 수 있을 것으로 추정된다고 언급했다.

이 농헙 혁신의 핵심은 에너지 변환 효율성을 높이는 것이며, 현재 전기 농업의 효율성은 약 4%로, 이는 광합성보다 4배 더 높다고 보도했다. 펑 지아오는 이러한 방식으로 CO2 배출량을 줄일 수 있다고 강조했다.

전기 농업은 실내 환경에서 식량을 생산하기 때문에 자원 관리가 더 정밀해지고, 기후 변화의 영향을 최소화할 수 있다고 언급했다.

연구자들은 식물이 아세테이트를 에너지원으로 사용할 수 있도록 재설계하는 연구를 진행 중이라고 밝혔다. 현재 토마토와 상추를 대상으로 연구 중이며, 향후 고칼로리 작물로 확대할 계획이라고 언급했다. 궁극적인 목표는 빛을 전혀 필요로 하지 않는 식물을 개발하는 것이라고 보도했다.

식물 연구는 아직 초기 단계에 있지만, 버섯, 효모, 조류와 같은 생물들은 이미 자연적으로 아세테이트를 에너지원으로 사용하고 있어 이 기술은 빠른 시일 내에 상업적으로 적용될 수 있을 것이라고 공개했다.