전 세계 35억 명의 주식인 쌀 생산이 환경 부담을 키우고 있는 가운데, 나노 셀레늄이 새로운 대안으로 떠오르고 있습니다. 이 기술은 질소 비료 사용을 줄이면서도 수확량과 영양 가치를 높이고, 온실가스 배출까지 낮출 수 있는 방법으로 주목받고 있습니다.
나노 셀레늄, 쌀 농업의 게임체인저
쌀은 인류의 주요 식량 자원이지만, 재배 과정에서 발생하는 환경 비용이 매우 큽니다. 특히 질소 비료의 과도한 사용은 생산성과 환경 사이의 균형을 어렵게 만들고 있습니다.
20세기 녹색혁명은 합성 질소 비료를 통해 생산량을 크게 늘렸지만, 그 이면에는 막대한 탄소 배출이 존재합니다. 게다가 작물이 실제로 흡수하는 질소 비율은 낮아 상당량이 환경으로 흘러가고 있습니다.
대부분의 작물은 투입된 질소의 40~60%만 활용하며, 벼의 경우 흡수율이 약 30% 수준에 그칩니다. 사용되지 못한 나머지 70%는 수질 오염과 온실가스 배출 증가로 이어지며, 이는 농가의 비용 부담으로도 연결됩니다.
질소 비료 한계와 환경 부담
벼 재배에서는 전 세계 질소 사용량의 15~20%가 소비됩니다. 이는 곧 쌀 농업의 효율 개선이 기후 변화 대응과 직결된다는 의미입니다.
질소가 유출되면 하천과 호수의 부영양화를 유발하고, 아산화질소와 암모니아 같은 온실가스를 생성합니다. 특히 아산화질소는 강력한 온실가스로 분류되어 기후 위기를 심화시키는 요인입니다.
이처럼 ‘생산성은 높이되 환경 부담은 줄일 수 없을까?’라는 질문이 지속적으로 제기되어 왔습니다. 그 해답으로 제시된 것이 바로 나노 셀레늄 기술입니다.
나노 셀레늄 처리 방식과 원리
연구진은 나노 크기로 제조된 셀레늄을 벼의 잎과 줄기에 직접 분사했습니다. 드론을 이용해 희석된 용액을 논에 살포하는 방식으로, 토양 처리보다 흡수 효율을 높이는 방법입니다.
이 방식은 식물이 셀레늄을 보다 빠르게 흡수하도록 돕는다는 점에서 주목받고 있습니다. 결과적으로 동일한 투입량 대비 더 높은 생리적 반응을 이끌어냈습니다.
광합성 증가 효과
나노 셀레늄을 처리한 벼는 광합성이 40% 이상 증가했습니다. 이는 더 많은 이산화탄소 흡수와 탄수화물 생성으로 이어졌습니다.
광합성이 활발해지면서 뿌리 발달도 촉진되었습니다. 강해진 뿌리 시스템은 토양 미생물의 활동을 활성화하는 기반이 됩니다.
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질소 이용 효율 개선
유익 미생물이 활성화되면서 질소와 암모늄 흡수 능력이 향상되었습니다. 그 결과 벼의 질소 이용 효율은 기존 30%에서 48.3%까지 높아졌습니다.
동시에 아산화질소와 암모니아 배출량은 18.8~45.6% 감소했습니다. 이는 생산성과 환경 보호를 동시에 달성할 수 있는 가능성을 보여줍니다.
수확량·영양 가치 동시 향상
영양분 흡수율이 올라가자 수확량 역시 증가했습니다. 단순히 생산량만 늘어난 것이 아니라 쌀의 단백질과 필수 아미노산, 셀레늄 함량도 함께 향상되었습니다.
또한 질소 비료 사용량을 30% 줄이면서도 기존 생산 수준을 유지할 수 있었습니다. 이는 농가의 비용 절감과 직결되는 중요한 성과입니다.
연구에 따르면 질소 비료로 인한 환경 영향은 41% 감소했고, 톤당 경제적 이익은 38.2% 증가했습니다. 친환경성과 수익성을 동시에 확보한 셈입니다.
글로벌 식량 문제 해결 열쇠
인구 증가와 기후 변화, 농업 비용 상승은 전 세계가 직면한 과제입니다. 특히 쌀은 수십억 인구의 생존과 직결된 작물입니다.
나노 셀레늄 기술은 기존 농업 시스템을 근본적으로 바꾸지 않으면서도 효율을 개선할 수 있는 현실적 대안으로 평가됩니다. 앞으로 이 기술이 확산된다면, 지속가능한 식량 생산 체계 구축에 중요한 전환점이 될 가능성이 큽니다.
핵심 요약
- 나노 셀레늄은 벼의 광합성을 40% 이상 높이고 질소 이용 효율을 30%에서 48.3%로 향상시켰습니다.
- 아산화질소·암모니아 배출은 18.8~45.6% 감소했으며, 질소 비료 사용량은 30% 줄였습니다.
- 환경 영향은 41% 감소했고, 톤당 경제적 이익은 38.2% 증가했습니다.
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