[WEEKLY BIZ] 영화 '마션'처럼… 화성에서 정말 농사지을 수 있을까?

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    입력 2018.06.02 03:00

      NASA 식품 생산 프로젝트 매니저가 말하는 '우주농업 실험'

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      랄프 프리체 NASA 매니저(왼쪽)는 “상추와 토마토가 우주인들이 가장 먼저 자급자족할 식량이 될 가능성이 높다”고 했다. 사진 오른쪽 위와 아래는 NASA 연구원이 토마토를 점검하는 모습과 영화 ‘마션’의 주인공이 감자를 재배하는 장면./이태경 기자·바이엘·NASA·20세기폭스코리아
      2015년 개봉한 영화 '마션(The Martian)'에서 주인공은 화성 탐사 중 불의의 사고로 인해 홀로 화성에 남는다. 풀 한 포기 나지 않는 척박한 땅에서 살아남아야 하는 그는 우주선에 마련한 비닐하우스에서 자신의 배설물을 비료 삼아 직접 감자를 재배해 끼니를 해결한다. 영화가 흥행에 성공하면서 미 플로리다주에 있는 미 항공우주국(NASA) 케네디 센터를 찾는 방문객이 늘었다. 랄프 프리체(Fritsche) NASA 식품생산 프로젝트 매니저는 "영화를 본 뒤 '화성에서 감자를 재배하는 기술을 보고 싶다'면서 찾아오는 사람이 많다"면서 "영화에서는 감자를 기르는 과정을 단순화했지만, 실제로는 정교한 기술이 있어야 실현 가능하다"고 설명했다. 그는 지난달 조선일보 아시안리더십콘퍼런스(ALC) 참석차 한국을 방문했다.

      프리체 매니저는 화성 탐사 같은 장시간 우주비행에서 우주 비행사들이 먹을 신선한 식량을 공급하는 프로그램을 개발하고 있다. 여기에는 가공식품도 포함되지만, 그가 주력하는 분야는 '우주 농업'이다. 현재 케네디 센터에는 15여명의 원예 전문가, 미생물학자, 식물학자 등이 대학이나 연구소 등과 협력해 우주에서 효과적으로 식물을 기르고 농작물을 재배하는 방법을 연구 중이다. 프리체 매니저는 "국제우주정거장은 지구에서 가까워 식량 조달에 문제가 없지만, 지구에서 화성까지 오가는 데 걸리는 시간은 최소 3년"이라면서 "가공식품과 알약 형태의 비타민은 금방 영양분이 손실되기 때문에 신선한 채소를 우주선에서 직접 조달할 수 있어야 한다"고 했다.

      수경재배 방식… 구운 점토도 활용

      지구 330~400㎞ 상공을 도는 국제우주정거장에서는 채소 재배 실험이 한창이다. 우주정거장에 체류 중인 연구원들은 채소 재배 기계 '베지(Veggie)'를 사용해 지난해 10월 로메인 상추와 양배추, 경수채 등 3가지 채소를 동시에 키우는 데 성공했다. 채소를 기르는 방법은 수경재배와 유사하다. 수경재배는 토양을 이용하지 않고 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액 속에서 식물을 키우는 방법이다. 우주정거장 채소 재배에는 태양 광선 대신 햇빛과 비슷한 효과를 내는 LED 조명을 활용한다. 프리체 매니저는 "우주는 지구와 환경이 달라 식물을 키우는 일이 쉽지 않다"면서 "제대로 된 식량 공급 시스템을 갖추기 전까진 화성 탐사에 나설 수조차 없기 때문에 5~6년 내로 우주에서 채소를 효율적으로 재배할 수 있는 프로그램을 완성하는 게 목표"라고 말했다.

      현재 가장 큰 도전 과제는 중력이 거의 없는 극미 중력의 환경에서 식물의 뿌리에 필요한 만큼의 공기와 물을 제공하는 일이다. 프리체 매니저는 "극미 중력에서는 물이 덩어리로 뭉치면서 공기가 밀려난다"면서 "식물의 뿌리를 이 덩어리에 넣으면 뿌리가 물에 잠겨 죽고, 물 밖에 두면 말라 죽는다"고 설명했다. NASA는 이 문제를 해결하기 위해 '베지'와 밀 등의 식물을 키우는 소형 냉장고 크기의 컨테이너 농장인 '고급 식물 서식지(Advanced Plant Habitat)'를 개발했으며, 지속 가능한 재배 방법을 연구 중이다.

      -어떤 재배 방법이 있는가.

      "수경재배 외에도 구운 점토를 활용해 식물을 기르는 방법이 있다. 단순하게 설명하자면, 별도 용기에 넣은 점토에 씨앗을 심고 물로 적신다. 점토 사이 공간에 공기가 적당히 들어가기 때문에 식물이 자란다. 그러나 이 점토는 재활용할 수 없다는 단점이 있다. 그래서 지속 가능한 방법을 찾는 중이다. 아직까지 만족할 만한 방법을 찾지 못했지만 유력한 후보군이 몇 개 있다. 그중 하나는 구멍이 많은 세라믹(도자기) 관을 활용한 기술이다. 관 표면에는 미크론(100만분의 1m) 크기의 구멍이 많은데, 관 사이로 물이 흐르면서 씨앗이 싹을 틔우고 뿌리가 자란다."

      -장기 우주 비행에 나설 경우 어떤 식물이 기르기 적합한가.

      "새싹 채소로도 불리는 마이크로그린(microgreens)을 주로 키울 것으로 예상된다. 새싹 채소의 장점은 3~4주면 키울 수 있는 데다가 작은 새싹에 영양소가 농축돼 있어 적은 양으로도 필요한 영양소를 보충할 수 있다. 당근, 브로콜리, 상추, 비트 등 기를 수 있는 채소의 종류도 다양하다. 햇빛이나 물이 많이 필요하지도 않아 아주 효율적이다. 최근에는 와사비를 키우는 데 성공했다. 와사비는 자칫 심심할 수 있는 우주 비행사들의 식단에 풍미를 더해줄 수 있을 것으로 기대한다. 토마토 등으로 품목을 확대해나가고 있다."

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      NASA에서 화성의 흙을 본뜬 토양에 영양소를 첨가해 식물을 키우는 실험을 하는 모습. /NASA
      토양서 중금속·과염소산염 분리해야

      다음 도전 과제는 화성에서 농작물을 기르는 일이다. 프리체 매니저는 "먼 미래에 화성에 식민지를 개척하려면 화성 토양에서 농사를 지을 수 있어야 한다"면서 "지구에서 화성까지 식량을 싣고 간다고 가정한다면, 1년 동안 우주 비행사 한 명을 먹이는 데 드는 비용이 10억달러에 이를 것으로 추정된다"고 했다. 그는 "화성에서도 지구와 비슷한 그린하우스 시설을 구축해 농작물을 키워야 할 것"이라고 내다봤다.

      그러나 화성에서의 농사는 영화에서 나온 것처럼 단순하지 않다. 화성의 토양은 바위와 화산암으로 이뤄졌기 때문이다. 토양에 생명체를 이루는 데 필요한 유기물이 없다. 프리체 매니저는 "화성의 토양에는 염분의 일종인 과염소산염과 중금속이 많아 농사를 짓기에 적합하지 않다"면서 "토양에서 중금속, 과염소산염 등을 분리해 농사짓기 적합한 토양을 만들어야 한다"고 했다. 이어 "지구에서는 미생물이나 화학 물질을 활용해 과염소산염을 분리하는데, 이런 농업 기술을 참고할 수 있다"고 덧붙였다.

      NASA는 2016년부터 페루의 국제감자센터와 함께 화성의 토양을 본뜬 환경에서 감자를 재배하는 실험을 진행 중이다. 아직 실험 초기 단계지만, 연구진은 안데스 사막의 토양에 이산화탄소 농도가 높은 공기에서 감자를 키워내는 데 성공했다. 연구진은 극한 환경에서의 농업이 화성에서의 농사뿐만 아니라 앞으로 농사 짓기 적합하지 않은 지구의 일부 토양에서도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. 프리체 매니저도 "아직은 지구의 농업 기술을 우주와 화성 농업에 적용하는 단계지만, 우주 농업 연구가 발달하면 지구 농업의 발전에도 기여할 것"이라고 말했다.