스스로 물을 주고 영양분을 공급할 수 있는 스마트 토양

이 흥미로운 지능형 토양 시스템을 뒷받침하는 것은 텍사스 대학교 오스틴(Austin)의 연구원들이 개발한 하이드로겔 소재이다. 실험에서 하이드로겔이 주입된 토양은 일반 토양에 비해 물과 비료를 덜 사용하면서 더 크고 건강한 식물의 성장을 가져왔다.

이번 연구를 주도한 워커 기계공학과 대학원생 박정준 씨는 “이 새로운 젤 기술은 잦은 관개와 비료의 필요성을 줄여 농민의 부담을 줄일 수 있다”고 말했다. "이 기술은 또한 건조한 지역부터 온대 지역까지 광범위한 기후에 걸쳐 채택할 수 있을 만큼 다재 다능하다."

이 연구는 최근 ACS Materials Letters에 게재되었다.

오늘날 농업은 전 세계 담수 취수량의 70%를 차지하며, 전 세계 인구가 지속적으로 증가함에 따라 일부 개발도상국에서는 최대 95%를 차지한다. 유엔 식량농업기구(FAO)는 지속 가능한 식량 생산과 수자원 관리를 보장하기 위해 관개 효율성 개선, 물 절약 기술 채택, 물 발자국이 적은 작물 장려의 중요성을 강조한다.

이미지 출처: 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스

한편, 전통적인 농업 방식, 특히 관개 및 비료 사용은 비효율적인 물 사용 및 환경적 토지 황폐화 등 심각한 문제에 직면해 있다. 기후 변화가 심화되고 수자원이 점점 부족해짐에 따라 보다 효율적이고 지속 가능한 관개 관행에 대한 필요성이 그 어느 때보다 시급해졌다.

또한, 기존의 시비 기술은 종종 과도한 양분 노출을 초래하여 양분 흡수 효율을 감소시키고 환경 오염과 농경지 황폐화를 초래한다.

"인구 증가와 결합된 세계적인 물 부족은 식량 안보에 즉각적인 영향을 미친다"라고 코크렐 공과대학의 워커 기계 공학과 및 텍사스 재료 연구소의 재료 과학 교수인 유는 말했다.

"이 새로운 종류의 하이드로겔은 현대 지속 가능한 농업에서 물 부족과 효율적인 영양 섭취에 대한 긴급한 요구를 충족시킬 수 있는 유망한 솔루션을 제공한다."

실험에서 하이드로겔 토양에 뿌리를 둔 식물은 일반 토양의 대조군에 비해 줄기 길이가 138% 증가했다. 그리고 개량된 토양은 물을 약 40% 절약할 수 있어 빈번한 관개 필요성을 크게 줄이고 견고한 작물 성장을 보장한다.

이 연구는 대기에서 물을 끌어와 농업을 보다 효율적으로 만들 수 있는 하이드로겔과 관련된 이전 발견을 기반으로 한다. 전 세계 사람들에게 깨끗한 물에 대한 접근권을 확대하는 것은 어린 시절부터 이어져 온 유의 전반적인 사명의 일부이다.

이 연구는 주로 칼슘 기반 비료에 중점을 두었다. 이 프로젝트는 계속될 것이며 연구원들의 다음 조치에는 다양한 유형의 비료를 통합하고 더 긴 현장 테스트가 포함된다.