Harads 수경재배란?

수경재배는 육상식물을 토양 없이 영양액(영양배지을 첨가한 물)에서 키우는 방식이다. 양액은 식물 뿌리에 직접 닿게 하거나 뿌리 지지체 역할을 하는 불활성 지지체에 양액을 적시는 방법으로 공급한다. 토양을 통해 양분을 흡수하는 것에 비해 양액을 통해 영양분을 공급받게 되면 식물은 훨씬 효율적으로 양분을 흡수하여 성장이 촉진되는 효과를 가진다. 수경재배 농법을 이용하게 되면 식물의 생육환경을 세밀하게 통제할 수 있기 때문에 생산량 증대뿐 아니라 수확시기의 조절이 가능하다. 또한 토양의 질이 악화된 지역이나 작물을 키우기 힘든 지역에서도 신선한 농작물의 생산을 가능하게 한다.

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상추에서 무까지 쑥쑥…
우주경작이 다가온다

우주정거장에서 무 20개 재배해 수확 상추 등 잎채소 아닌 덩이작물 처음

우주 식량 재배 실험이 상추 같은 잎채소에서 덩이식물로 한 걸음 더 나아갔다. 우주비행사들이 고도 400km의 국제우주정거장에서 무를 수확했다. 무는 감자, 고무마, 당근, 토란처럼 잎이나 줄기, 뿌리의 일부가 덩어리처럼 비대해지는 덩이식물이다. 영양가가 높은 덩이식물의 재배 성공은 향후 우주 현지에서 식품을 자급할 수 있는 수준을 한 단계 끌어올리는 성과로 평가할 수 있다. 미국항공우주국(나사)은 국제우주정거장 내 식물재배장치(Plant Habitat-02)에서 11월30일 무 20개를 수확했다고 최근 발표했다. 이번에 무를 재배 작물로 선택한 가장 큰 이유는 무가 27일이면 다 자랄 정도로 성장 속도가 매우 빠른 덩이식물이기 때문이라고 나사는 밝혔다. 또 기존 우주재배 시험에서 많이 쓰인 애기장대와 같은 배추과 식물이어서 과학자들이 잘 알고 있다는 점도 선택의 주된 배경이다.

 

다양한 색 조합 엘이디 조명으로 성장 촉진

무 재배는 제64차 원정대로 10월21일 우주정거장에 합류한 미생물학자 출신의 미국 우주비행사 케이트 루빈스가 관리 책임을 맡았다. 루빈스는 무를 수확한 뒤 호일에 싸 냉장보관했다. 이 무는 2021년 초 우주정거장에서 화물선에 실려 지구로 돌아온다. 다공성 점토에 비료가 천천히 방출되도록 한 이전의 재배 실험장치 `베지'와 달리 이번 재배 장치에선 성장에 필요한 미네랄 양을 정밀하게 계산해 공급했다. 또 햇빛을 대신해 적색, 청색, 녹색, 흰색 등 다양한 색의 엘이디(LED) 조명으로 식물의 성장을 촉진시켰다. 특히 나사 케네디우주센터의 연구원들은 장치 내의 180개 센서와 카메라를 이용해 무의 성장과정을 면밀히 관찰하면서 물과 함께 습도, 온도, 이산화탄소 농도 등을 조절해줬다. 나사는 비교 실험을 위해 지상의 케네디우주센터 안에도 우주정거장과 똑같은 재배환경을 만들어 11월17일부터 무 재배를 하고 있다. 이 무는 오는 15일 수확할 예정이다.

 

우주 작물 재배의 세가지 이점

현재 우주정거장에는 재배기가 2개 있다. 나사는 다른 재배기에서도 똑같은 무 재배 실험에 들어갈 예정이다. 이렇게 하는 이유는 재배 표본을 늘려 분석의 정확도를 높이기 위해서다.
우주에서 직접 작물을 재배하면 크게 세 가지 이점이 있다. 첫째는 현지에서 식품을 직접 길러 먹을 수 있다는 점이다. 특히 가는 데만도 몇달씩 걸리는 화성 여행행에서는 진공 포장식품이라 하더라도 장기간 보관에 따른 변질, 영양소 파괴 위험이 있어 현지 조달 필요성이 더 크다. 둘째는 식물이 광합성 과정을 통해 이산화탄소를 제거해주고 산소를 공급해준다는 점이다. 셋째는 단조롭고 외로운 우주생활에서 성장하는 녹색 식물의 존재 자체가 우주비행사들에게 심리적 안정감을 줄 수 있다는 점이다.

6년 동안 15종 재배 실험…후보 식물 100여종 선별

나사는 이미 우주정거장에서 여러차례 상추 재배 실험에 성공한 바 있다. 지난 3월 과학 학술지 ‘프론티어스 인 플랜트 사이언스'(Frontiers in Plant Science)에 실린 미국항공우주국 연구 결과에 따르면 2014~2016년 재배한 우주상추에는 질병을 유발하는 미생물이 없으며 영양성분도 지구에서 재배한 것에 못잖은 것으로 나타났다.
나사가 우주재배 실험을 시작한 건 지난 2014년 적상추가 처음이었다. 이후 녹색상추, 양배추, 겨자, 케일 등 8종의 잎채소를 포함한 15종의 식물을 우주정거장에서 재배했다. 나사는 지상 시험을 통해 우주 재배용으로 100여종의 식물을 선별해 놨다. 조만간 토마토 재배에도 도전할 예정이다. 민간인의 우주여행과 심우주 유인 탐사가 현실화하면 우주에서 직접 재배한 농작물을 현지에서 맛볼 수 있을지도 모르겠다.

 

등록 : 2020-12-09 09:54 수정 : 2020-12-09 15:16 곽노필 기자 사진

공기정화/천연가습

실내 오염물질로 꼽히는 포름알데히드, 일산화탄소, 암모니아, 벤젠, 톨루엔 등의 휘발성유기화합물을 제거하며, 미세먼지 정화, 실내 습도 조절 등의 역할을 한다. 이 외에도 식물에 따라 냄새 제거용, 전자파 차단용, 소음 제거용으로도 활용되기도 한다. 또 실내 공간을 아름답게 하거나 피로 회복 및 심리적 안정감을 제공하고 여가 활용 대상으로 이용되기도 한다.

공기정화의 원리

식물의 증산작용에 의하여 엽맥의 수분이 감소하게 되면 부압(대기압보다 낮은 압력)이 발생하여 줄기와 뿌리의 물을 끌어올리게 되고 이에 따라 뿌리에서도 부압이 발생한다. 이 부압에 의하여 공기중의 오염물질이 토양에 흡착되고 미생물에 의해 제거된다.

따라서 실내 공기정화를 위해서는 식물의 뿌리 부분과 공기가 원활하게 접촉할 수 있게 해 주는 것이 도움이 된다. 또한 잎의 증산작용을 통하여 실내의 온·습도가 조절되며 산소, 향 등의 방출물질에 의하여 실내 환경이 쾌적해진다. 이러한 공기정화는 광량이 많아 광합성속도가 빠를수록 잘 이루어지며 오염물질을 많이 처리할수록 미생물이 많아져 효율이 좋아진다.

공기정화의 원리

공기정화식물은 우주 혹은 닫힌 계에서의 생명유지를 목적으로 연구되기 시작하였다. 1980년대 식물이 휘발성유기화합물(VOC)정화 능력이 있다는 사실이 밝혀지기 시작하였다.
미항공우주국(NASA)은 우주선의 밀폐된 공간 안에서 효율적이고 생태적 생명유지시스템의 실현을 위하여 식물을 이용한 폐수처리, 식용 작물 등 다양한 관련 연구를 수행하였다.

이 연구 중 하나로 밀폐된 실내에서 발생하는 각종 오염물질을 제거하고 실내 공기를 정화하여 내부의 생명체가 건강하게 생활할 수 있도록 하기 위한 실험이 ‘나사의 공기 정화 연구: 실내공기오염물질 감소를 위한 실내조경식물 (NASA Clean Air Study: Interior Landscape Plants for Indoor Air Pollution Abatement)’이다. 이 실험은 12종의 실내 식물에 대하여 포름알데히드, 벤젠, 트라이클로로에틸렌의 정화능력을 확인한 것으로 실생활과 유사한 환경을 갖는 길이 13.7m, 너비 5m의 밀폐된 공간(Biohome) 내부에서 이루어졌다. 1989년에 발표된 보고서에 따르면 밀폐된 공간에서 식물이 유해한 휘발성유기화합물을 제거하는 능력이 있으며 새집증후군을 제거하는 데에도 효과적이라는 사실을 발표한 바 있다.

 
수직 정원

정원이 벽을 타고 올라선다

우리는 많은 오해 속에 살아간다. 모든 식물은 반드시 흙이 있어야만 성장이 가능하다? 이 질문에 대해 깊게 생각해 볼 필요가 있다. 식물 중에는 덩굴 식물이라는 특별한 군이 있다. 이 군에 속하는 식물들은 스스로는 설 수 있는 힘이 부족하지만 지지대를 만나면 수직으로 올라서며 가파른 90도 각도의 벽도 거뜬히 타 넘는다.

이 덩굴 식물들은 줄기에서 발달된 1) 특수한 빨판(담쟁이Vitis, 시계꽃Passiflor spp 등)을 이용하거나 2) 가지를 서로 꼬아서(등나무 Wisteria, 인동초 Lonicera) 혹은 3) 공기 중에 노출된 뿌리로 지지대를 감싸 올라가는 (잉글리시 아이비Hedera helix 등) 방법 등으로 굵은 줄기가 없이도 수직으로 성장을 할 수 있다. 게다가 이런 식물들 중에는 식물의 뿌리를 흙에 두지 않고 지지대에 직접 뿌리를 내린 채 살아가는 식물도 있다. 이른바 ‘에어 플랜트Air plants’라고 불리는 식물군으로 뿌리가 공중에 노출이 된 채 공기 중으로 내리는 빗물과 기체화된 영양분을 빨아들여 살아간다.

바로 이런 식물들을 이용해 건물의 벽면에 식물을 붙여 키우는 이른바 ‘수직 정원’이 2007년 이후 급속하게 성장하고 있다.

수직 정원의 기술

수직정원이미지

스탠리 화이트 교수에 의해 개발된 수직정원은 일종의 모듈을 이용하는 것으로 흙을 담을 수 있는 모듈판을 제작하고 여기에 식물을 심은 뒤 물을 위에서 아래로 흘러내려 보내는 것이었다. 그러나 이 방법 외에도 부직포 등을 위해 주머니를 만드는 방식, 아예 매트 형식으로 식물의 뿌리가 정착될 수 있는 판을 이용하는 방식, 최근에는 흙 없이 영양제가 들어있는 물을 순화시켜 식물을 수경 재배하는 방법 등 조금 더 편리하면서도 설치가 용이한 방안들이 끊임없이 개발되고 있다. 가장 보편적으로 이용되고 있는 것은 패트릭 블랑의 방식인데 크게 4가지의 구조물로 이뤄진다.

패트릭 블랑에 의해 널리 알려 수직 설치의 간단한 원리. 이 외에도 많은 수직정원을 조성하기 위한 방법들이 지금도 개발되고 있다.

  • 1) 철로 만들어진 틀(메탈 박스) 기존의 벽에 붙여지는 틀로 전체 수직정원을 벽과 연결해주는 견고한 틀 역할을 해준다.
  • 2) 플라스틱 방수 PVC 층(PVC) 적어도 1cm 굵기의 PVC를 연결해 물이 외벽을 타고 흐르지 않도록 방수 시스템을 구축한다.
  • 3) 뿌리가 활착할 수 있도록 만든 펠트 층 (두 겹의 부직포) 두 개의 펠트 층을 형성하고 이 가운데로 물을 흘려보내 식물의 뿌리가 수분을 흡수할 수 있도록 돕는다.
  • 4) 펌프 시스템 (펌프 장치와 물 모으는 통) 외부 벽에 설치된 수직의 정원에는 물을 거의 순환시키지 않는다. 특히 겨울철에는 물이 어는 현상이 있기 때문에 자연상태에서 내리는 강수량만으로 생존이 가능한 식물군을 심어주거나 하루에 한 번 정도 물을 흘러내리게 하는 방식으로 구성한다. 다만 실내에 구성된 수직 정원의 경우는 물 낭비를 막기 위해 하단에 물을 모으는 통을 마련하고 안에 펌프 시스템을 구축해 물이 순환될 수 있도록 조치한다.

수직 정원이 도시 정원의 희망이다?

도시화는 우리나라만의 문제가 아니고 전 세계적인 현상으로, 멈추거나 혹은 과거로 다시 돌아갈 길은 없다고 전문가들은 내다보고 있다. 그렇다면 도시 환경 속에서 땅을 필요로 하는 정원이 들어설 자리는 거의 없게 된다.

수직 정원의 가장 큰 장점은
  • 1) 너른 땅을 필요로 하지 않는다는 점,
  • 2) 건물의 외관을 이용하기 때문에 도시 환경에 매우 적합하다는 점,
  • 3) 여름철 도시에서 발생하는 이른바 열섬 현상(비닐하우스를 씌워놓은 듯 도시 전체가 열기로 가득 차게 되는 현상. 냉각기의 사용 등이 주요 원인으로 지적됨)을 약 25% 정도 줄여줄 수 있고,
  • 4) 식물이 이산화탄소를 빨아들이고 산소를 내뿜기 때문에 도시 공기를 정화시켜준다는 점,
  • 5) 건물 외관을 감싸기 때문에 3~4도 사이의 단열 효과를 겨울과 여름에 볼 수 있다는 점 등을 꼽고 있다.

수직 정원은 많은 기술적 검토와 물의 공급, 식물 식생의 연구가 필요하지만 일반인이 간단하게 시도해볼 수 있는 방법도 많다. 단순히 화분을 벽에 걸어두는 것만으로 수직 정원의 연출이 얼마든지 가능하기 때문이다.

실제로 멕시코의 아지직Ajijic 이나 스페인의 코르도바Cordova와 같은 마을에서는 집집마다 벽에 화분을 걸어 수직의 정원을 아름답게 연출하고 있고, 이로 인해 세계적인 관광지로 각광을 받고 있기도 하다.

최근에는 뿌리를 흙에 두지 않고 공기 속에서 수분과 영양분을 섭취하는 이른바 에어 플랜트Air Plants가 널리 알려지면서 흙과 물 없이도 수직의 정원 연출이 이뤄지고 있다.

패트릭 블랑의 도전

프랑스 출신의 식물학자인 패트릭 블랑Petrick Blanc(1953년~)은 지금까지 시도된 적이 없는 새로운 예술작품을 만들어내기 시작했다. 패트릭 블랑은 어린 시절부터 식물에 대한 호기심과 열정이 대단했다. 청년 시절 원예학을 전공하던 그는 식물학자로서 말레이시아와 태국을 방문하게 되었는데 이곳에서 그는 열대식물들 중 일부가 뿌리를 흙에 두지 않고 바위나 절벽을 수직으로 기어오르며 자라고 있는 현장을 목격하게 된다. 그는 여행에서 돌아오자 곧바로 자신의 정원에 낡은 헝겊과 옷을 벽에 붙여서 식물이 뿌리가 내릴 수 있도록 장치를 만들어 수직의 정원을 만들었다. 물론 수많은 실패가 따르긴 했지만 수십 년 간 그는 끊임없는 시도로 드디어 수직 정원의 노하우를 터득한 뒤, 1994년 세계적인 정원 디자인 쇼인 쇼몽 인터내셔널 가든 페스티벌Chaumont International Garden Festival을 통해 자신만의 독특한 수직 정원 디자인 세계를 발표해 모두를 깜짝 놀라게 만든다.

물론 수직의 벽을 이용해 식물을 식재하는 방식은 패트릭 블랑이 아니라 미국의 조경학 교수였던 스탠리 화이트Stanley Hart White(1936년~)에 의해서 최초로 개발되었다. 하지만 스탠리 화이트 교수의 블록을 매다는 방식은 설치와 유지의 문제로 사용화되기 어려워 곧 사장된다. 이후 패트릭 블랑은 화이트 교수의 방법을 빌려오면서 기술적 진화를 했고, 단순한 식물 심기의 차원을 뛰어넘는 정원 예술의 한 분야로 정착을 시킨다.

수직정원은 건물 안과 건물 밖에 모두 설치가 가능하다. 그러나 외부의 경우는 겨울철 물이 어는 현상을 고려하면서 생존이 가능한 식물군이 무엇인지를 잘 파악해야 하고, 물이 어는 현상에 대해서도 과학적인 진단과 대책이 필요하다. 실외의 경우는 식물의 선택이 더 중요해지는데 이른바 실내 식물이라고 불리는 관엽 식물만이 실내 환경을 이겨내고 자라줄 수 있기 때문에 식물의 선택을 올바르게 해야 한다. 이런 기술적인 문제를 해결했다고 해도 패트릭 블랑의 사례에서 보았듯이 단순히 건물의 외관에 혹은 내부에 식물을 수직으로 심는 것에서 그치는 것이 아니라 예술적으로 어떻게 정원 구성이 가능할지 디자인이 필요하다.