우주산업과 함께 우주농업을

송용섭

농업미래학자/교육학박사

우주에서 농사를 짓는 것은 과연 가능할까? 2015년 영화 마션(The Martian)에서 주인공인 우주비행사 마크 위트니는 식물학자이자 기계공학자로서 화성 탐사 중 모래폭풍 속에 홀로 남겨져 생존을 위해 몸부림친다. 식량을 확보하기 위해 기지 내에 화성의 흙을 이용하여 감자를 심고 비료 대신 자신의 배설물을 주고 로켓연료와 촉매로 물을 만들어 결국 재배에 성공한다. 영화처럼 방사선, 미세중력, 토양성분 등 지구와 완연히 다른 환경에서 감자 재배가 가능한가? 지난 9월 30일 미국 콜로라도주립대 연구팀은 화성의 토양과 유사한 흙에서 클로버를 재배한 결과를 토대로 지구에서처럼 식물을 키울 수 있으며 질소고정 박테리아를 이용할 경우 보다 안정적으로 식물 재배가 가능하다고 밝혔다.

한편 지난달 30일 미국항공우주국(NASA)의 우주비행사가 우주공간에서 최초로 고추를 직접 재배하는 데 성공했다고 트위터를 통해 공개했다. 올해 7월부터 국제우주정거장(ISS)에서 재배한 고추는 미국 뉴멕시코 남부산 '해치 칠레'품종으로, 6월에 스페이스X 화물선에 실려 ISS에 도착했고, 식물재배장치(PH-04)를 이용해 재배했다. 고추는 파종 후 수확까지 4개월 정도의 긴 시간이 필요하여 ISS에서 가장 복잡한 식물 실험이 될 것이라고 하였는데, 성공적으로 수확한 고추를 토마토, 아티초크(허브의 일종), 쇠고기와 함께 또띠아에 넣어서 멕시코의 대표요리인 타코(taco)를 만들어 올린 사진이 큰 화제가 되었다.

우주에서 생활하거나 우주 탐사를 위해 장기간 우주에 체류하기 위해서는 현지에서의 식량 공급이 필수적이다. 지구로부터 평균 2억㎞가 넘게 떨어진 화성으로 이동하는데도 반년이 걸린다. 지구에서 가져간 진공 포장 상태의 우주식품으로 단기간은 버틸 수 있고 장기간 보관이 가능하더라도 변질되거나 열을 가하고 얼리는 과정에서 식품의 영양소가 파괴될 수밖에 없을 것이다.

따라서 우주산업 강국들은 최근 식물 재배에 많은 관심을 가져왔다. 현지에서 재배한 신선한 식물은 영양분을 제공해 줄 뿐만 아니라 우주공간 내의 이산화탄소를 감소시키고 산소까지 공급함으로써 우주공간에서도 인간의 생명 유지에 필수적인 역할을 한다. 미국은 2015년 ISS에서 상추 재배에 성공하여 이미 우주인들은 현지에서 재배한 적상추를 먹고 있으며, 지난해 11월에는 잎이 아닌 뿌리를 먹는 구근식물 재배에 도전하여 무를 수확했다고 한다. 중국도 2016년 우주정거장에서 상추 발아에 성공했으며, 2019년에는 달 탐사로봇'위투 2호' 내부에서 면화를 비롯한 식물 재배 실험을 진행했다. 우주정거장이 아닌 달 표면에서의 실험이라 관심이 집중되었는데, 밤 기온이 영하 170도까지 떨어져 결국 죽었지만, 면화를 발아시키는 성과를 거두었다. 우리나라는 2008년 과학기술부와 한국원자력연구원이'우주선 종자 탑재 및 식물생장 비교실험'을 위해 러시아 무인화물 우주선에 벼와 콩, 들깨 등 우리 식물 종자 11종을 실어 보낸 뒤 되가져와 연구를 진행했다.

지구와 완전히 다른 환경에서 식물을 재배해도 식물의 성장에 필요한 환경을 조성해 주어야 한다. 우주에서 구하기 어려운 수분을 공급해야 하고, 적당량의 빛도 필요하며 이산화탄소 공급도 필수적이다. 이와 함께 식물이 자라날 수 있는 토양 환경을 만들어 주어야 하고 적정온도를 유지해야 하므로 고도의 생산기술이 요구될 수밖에 없다.

우주 환경에서 식물의 유전적 형질을 변화시켜 신품종을 만들어내거나 품종을 개량하는 것이 우주 육종(space breeding)이다. 이를 통해 수확량의 증가와 영양소 함량이 증대되는 효과를 기대할 수 있는데, 우주 육종은 다가오는 미래 우주에서의 삶을 준비하는 동시에 지구의 기후변화에 대응하고 새로운 유전자원을 확보하여 식량문제를 해결할 수 있는 대안을 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

우리나라가 독자적으로 엔진과 발사대 등 핵심 기술을 개발하여 지난 10월 21일 온 국민이 지켜보는 가운데 발사한 누리호가 아쉽게도 절반의 성공에 그쳤지만, 한국은 세계 7번째로 우주 발사체를 쏘아 올린 나라가 됐다. 이제 우리나라도 우주산업 강국에 걸맞게 우주농업(space agriculture)에 보다 많은 관심을 기울여야 할 때가 왔다.