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철원플라즈마산업기술연구원(원장 : 황명근/이하 연구원)이 지역의 농가소득을 위해 자체 개발에 성공한 퀀텀닷(QD)조명을 적용, 철원샘통고추냉이(대표 : 박상운/이하 철원샘통)와 함께 고추냉이 근경(根莖)을 성공리에 생산했다. 연구원과 철원샘통에 따르면, 이번 QD조명의 보광 적용으로 고품질 근경은 2.5배, 생육생장은 1.5배 증가한 것으로 나타났다.

 

특히, 고추냉이 근경 수확 기간도 평균 20개월에서 15개월로 5개월이나 단축했다. 또한 줄기가 튼튼해지고 25%에 이르던 고사주가 거의 없어짐에 따라 경제적 효과가 큰 것으로 판단됐다. 국내 최대 수경 고추냉이 농장으로 알려진 철원샘통고추냉이는 지난 1997년 철원 민통선 내에서 고추냉이 수경농사를 시작해 현재 품질 높은 고추냉이와 와사비, 쌈채소, 장아찌, 차 등 다양한 가공식품을 생산하고 있다. 특히 천연 암반에서 제공되는 13℃의 일정한 용출수로 수온을 유지, 고추냉이를 18개월 이상 성장시킨다.

 

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우리가 강판에 갈아먹는 고추냉이의 근경(뿌리줄기)은 18개월 내지 24개월 정도 자라야 수확할 수 있는 고부가가치 식용작물로, 생육환경이 매우 까다로워 우리나라의 물재배 방식에서 생산하는 고추냉이는 철원의 샘통 일원에서만 생산 및 재배되고 있다.

고추냉이의 근경은 직접 갈아먹는 생식용 천연 와사비로, 잎은 쌈·채소용으로 활용하고 있고 고추냉이의 약리성분으로 인해 다양한 제품개발과 연구가 진행되고 있으며, 장아찌로도 가공·판매되고 있어 버릴 것이 없는 작물이다. 이에 따라 최근에 와사비의 수요가 급증하고 있으며 일본, 중국으로부터 수입이 늘어나고 있다.

연구원은 작물에 최적화된 QD조명의 기술개발을 위해 노력해 왔고, 최근 3~4년간 부가가치가 높은 고추냉이를 연구시설 식물공장에서 실험 재배하는 가운데 고추냉이 생육에 최적화된 QD조명을 개발했다. 연구원은 이 QD조명을 2020년 11월부터 철원샘통에 실증·적용해 생산성 향상과 경제적 효과의 실질적인 성과를 나타내고 있다.

철원샘통 박상운 대표는 “연구원의 지원과 협조로 설치한 QD조명의 실증재배로 그 효과가 증명됐고, 이제는 고추냉이 생육에 필수 불가결한 요소가 됐다”면서 “고추냉이의 조직배양 모종 생산, 약리 성분증가로 인한 기능성 향상, 병해 발생율 감소 등에도 도움을 받고 있다”고 설명했다. 또 박 대표는 “QD조명을 활용한 ICT 융·복합 스마트팜 구축 덕분에 올해 농장방문객이 3~4배 크게 늘어나 매출도 크게 증가할 것으로 기대된다”며 “이러한 성과를 토대로 QD 조명기술을 적용한 고추냉이의 생산기술 매뉴얼화를 통해 사업을 더욱 확대할 것”이라고 말했다.

한편, 이러한 QD조명 실증 보급사업은 산업통상자원부의 ‘스마트특성화기반구축사업’, 강원도와 철원군의 ‘퀀텀닷상용화기술개발지원사업’ 및 ‘플라즈마상용화지원사업’ 등을 통해 추진됐으며, 강원도농업기술원과 철원군농업기술센터의 기술협력을 통해 이룩한 성과인 것으로 알려졌다.

본 보급사업을 주도하고 있는 연구원 김용득 본부장은 “현재 개발된 기술과 실무경험을 토대로 고추냉이에 대한 확대 보급은 물론 앞으로는 딸기, 토마토, 파프리카 등 지역의 농특산물과 맞는 기술개발로 지역산업 발전에 기여할 계획”이라고 말했다.

 

QD조명, 식물생장조명 및 고연색성 일반조명으로 기대 커

QD(퀀텀닷·Quantum dot)은 외부에서 빛이나 전기 에너지를 받으면, 크기에 따라 다른 파장의 빛을 내는 나노 크기의 소재로, 파장이 변하는 성질을 조명에 적용해 식물이 요구하는 최적의 빛을 구현, 광합성 속도를 향상시킬 수 있는 기술이다.

특히, 현존하는 디스플레이 방식 중 가장 자연에 가까운 색을 표현할 수 있다는 평가도 받고 있다. 실제로 QD는 조명의 연색성을 좌우하는 R9값이 일반 LED조명(17)에 비해 93으로 대단히 높아 고연색성 구현이 가능하다. 따라서 일반 조명용으로도 크게 각광을 받을 수 있는 기술제품으로 기대를 모으고 있다.

연구원 황명근 원장은 “QD 나노소재는 동일한 소재임에도 불구하고 2~8㎚ 크기의 양자구속 효과로, 입자의 크기에 따라 각각 다른 에너지를 갖는 파장의 빛을 낸다”며 “따라서 450㎚, 660㎚ 파장만으로 이루어진 일반 식물생장용 LED조명 대비 다양한 형태의 스펙트럼 구현과 안정된 광 변환이 가능해 식물생장에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

 

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QD, 인간중심조명 핵심기술 기반 구축

한편, 연구원의 QD조명은 인간중심조명(HCL) 구현을 앞당기는데도 큰 몫을 할 전망이다. 지난해 6월 30일 연구원은 조명업체 바이더엠(대표 : 윤가희)과 HCL 핵심기술 개발을 위한 MOU를 체결한 바 있다. 이를 통해 연구원과 바이더엠은 연구원의 원천핵심기술인 '퀀텀닷(QD) 나노소재기술'을 활용, 사람의 생체리듬에 맞는 최적의 빛인 스펙트럼의 조절을 통한 인간중심조명(HCL)으로 ▲인간의 건강을 위한 ▲집중력을 위한 ▲심미적 편안함을 위한 광원 개발에 협력할 방침이다.

LED 조명디자인, 기획에서 솔루션 개발, 설계와 함께 대형 관급공사의 제조에서 납품까지 원스톱 시스템을 구축하고 있는 ㈜바이더엠은 상업, 업무, 주거, 문화시설 등 다양한 공간에 대한 조명 프로젝트를 실시하고 있으며 라이팅케어시스템 BCL(Brain Care Lighting), 미세먼지 및 공기정화시스템 등 인간과 자연을 위한 특별한 LED조명 핵심기술을 보유하고 있다.

 

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<하재찬 chany@lightingnews.kr>