[와우! 과학] ‘이것’만 붙이면 겨울에도 식물이 잘 자란다?

비닐하우스나 유리 온실 덕분에 우리들은 신선한 채소를 사계절 먹을 수 있고 제철이 아닌 과일도 맛볼 수 있다. 하지만 사실 온실은 식물 재배에 최적의 환경은 아니다. 온도, 습도, 물, 비료는 인공적으로 조절한다고 해도 비닐이나 유리를 통과하는 만큼 광합성에 필요한 빛은 줄어들 수밖에 없다. 본래 낮이 짧은 겨울철이나 고위도 지역에서는 아쉬운 문제다.

일본 홋카이도 대학 연구팀은 이 한계를 극복할 수 있는 필름을 개발했다. 이들이 만든 필름의 정체는 태양 광선 중 자외선처럼 파장이 짧은 광선의 파장을 늘려주는 파장 변화 물질(wavelength change material, WCM)이다. 사실 식물은 태양 광선 중 극히 일부만 광합성에 사용한다. 풀과 나뭇잎이 녹색으로 보이는 이유도 광합성에 사용하지 않는 파장이기 때문이다. 연구팀이 개발한 박막 필름은 과거 브라운관 TV에 사용되었던 유로퓸(Europium, 원자 번호 63번)을 이용해 자외선의 파장을 늘려 식물이 광합성에 사용하는 적색광으로 바꿔 준다.

연구팀은 채소인 적근대와 일본 잎갈나무 묘목을 이용해 WCM 필름의 효과를 검증했다. 그 결과 일조량이 충분한 여름철에는 식물 성장에 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 하지만 겨울철에는 잎갈나무 묘목과 적근대 모두 WCM 필름이 적용된 온실에서 키와 둘레가 20% 커지고 질량이 40% 더 많이 늘어났다.

연구팀은 이 기술이 일조량이 부족한 겨울철이나 고위도 지역에서 온실 재배에 상당한 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 관건은 경제성이다. 희토류 원소를 사용한 만큼 필름의 가격은 비쌀 수밖에 없다. 따라서 작물의 상품성과 재배량이 비용 증가를 상쇄할 수 있을 만큼 높아지지 않으면 상용화는 어려울 것으로 예상된다.