번갯불로 농사를?…‘플라스마 농법’이 온다 ‘천둥번개가 많이 치는 해에는 농사가 풍년이 든다’는 속담이 있다. 구전되는 옛말이지만 매우 과학적인 표현이다. 번개가 치면 공기 중 질소가 이온화돼 빗방울에 녹아들고 빗물이 땅속에 들어가면 천연 질소비료가 돼 농작물을 잘 자라게 하는 것이다. ‘남산 위의 저 소나무’가 척박한 바위 위에서 독야청청 자랄 수 있는 이유다. 전북 군산 새만금방조제 부근에 위치한 국가핵융합연구소 산하 플라즈마기술연구센터의 김성봉 혁신기술연구부장은 “방전의 일종인 번개가 치면 주변 공기가 플라스마 상태로 전기 분해돼 일산화질소(NO? ), 이산화질소(NO₂? ), 질산염(NO₃?) 이온이 발생하고, 방전 주변 빗방울에 녹아들어 간다. 여기서 과산화수소(H₂O₂)가 만들어진다. 이산화질소와 과산화수소 이온은 살균 작용을 하고, 이들도 나중에 질산염 이온으로 변하는데 질산염 이온은 비료가 되는 것이다. 자연현상에 깃든 농사의 기본 원리를 이용한 과학적 미래 농법 곧 플라스마 파밍 시대가 멀지 않았다”고 말했다. 플라스마는 고체·액체·기체 다음의 ‘물질의 제4상태’로 알려져 있다. 보이는 우주의 99.9%가 플라스마다. 플라스마는 이온화된 기체로 전자, 이온뿐만 아니라 광(포톤), 라디칼, 활성종 등 다양한 물질이 존재한다. 학술적으로는 ‘집단행동을 하는 전기적으로 준중성인 기체’라고 정의한다. 겉보기에는 중성처럼 보이지만 마이너스와 플러스가 완전히 같지 않은 상태라는 뜻이다. 화학종(케미컬)이 무한하듯 플라스마도 산소플라스마, 질소플라스마, 아르곤플라스마 등 종류가 수없이 많다. 플라스마는 이미 반도체·디스플레이 제조와 표면개질, 태양전지, 폐기물과 오염수 처리, 의료 및 미용 등 다양한 분야에서 활용중이다. 이 플라스마를 “농장에서 식탁에 이르는 농식품 전주기에서 적용할 수 있는 포괄적으로 응용”하는 것이 ‘플라스마 파밍’ 기술이다. 이 용어는 유석재 국가핵융합연구소 소장이 2014년께 학회에서 처음 선보이고, 지난해 한국과학기술원(카이스트) 최원호 물리학과 교수가 리뷰논문에서 사용해 국제적으로 공식화했다. 김성봉 부장은 “네덜란드는 지속농업을 위해 2027년까지 시설 하우스에서 질소·인 등 배출을 제로로 만들겠다는 계획을 발표했다. 플라스마 파밍은 식량 위기를 극복하면서 환경을 오염시키지 않고 식품의 안전까지 보장할 수 있으며 정보통신기술(ICT)와 사물인터넷기술(IoT)을 결합한 스마트한 농업”이라고 설명했다. 플라즈마기술연구센터는 2014년부터 플라스마를 이용한 다양한 연구를 진행하고 있다. 모델 식물인 애기장대(아라비돕시스)를 플라스마로 처리하니 점무늬 병원균과 잿빛 곰팡이병원균의 균사체가 50% 억제돼 부패균 발병률이 10분의 1로 줄어들었다. 또 새싹 인삼(묘삼)에 플라스마를 3분 정도 쬐니 뿌리 무게는 28%, 잎과 줄기는 54%가 증가했다. 유용 미생물을 활성화해 벼에 처리하니 잘 자라는 것을 확인하고 분석해보니 플라스마를 처리하면 병 저항성 호르몬이 늘어나는 것을 규명했다. 제주대 생명공학부 정동기 교수 연구팀은 콩(대두)에 아르곤플라스마를 쬔 뒤 발아를 시켰더니 발아율과 생산율(성장률)이 크게 증가했다고 2017년 <사이언티픽 리포트>에 논문을 게재했다. 신기하게도 플라스마를 12초 동안 쬔 콩들은 전혀 쬐지 않은 콩들에 비해 발아율은 12% 가량 증가하고 생산율은 두 배 가까이 증가한 데 비해 플라스마를 3분 쬔 콩들은 발아율과 생산율이 오히려 떨어졌다. 정 교수팀은 지난해에는 <물리학 저널 D: 응용물리학>에 닭 수정란에 플라스마를 쬐었을 때 ‘수퍼닭’으로 자란다는