[고든 정의 TECH+] 과학자들이 해조류인 ‘켈프’ 엘리베이터 개발한 이유는?

미국 캘리포니아 연안에는 거대한 해조류인 켈프(kelp) 군락이 존재합니다. 다시마과에 속하는 켈프는 식용이나 기타 천연 소재로 사용되는데, 오래전부터 과학자들은 식용 이외에 다른 가능성에 주목해왔습니다. 바로 바이오 연료입니다.

해조류인 켈프는 별도의 토지나 농업용수가 필요없고 비료나 살충제, 제초제 같은 농약도 필요하지 않습니다. 사람이 먹는 주곡 작물도 아니어서 옥수수처럼 바이오 연료로 사용했을 때 논쟁이 발생할 여지도 없습니다. 하지만 켈프의 가장 큰 장점은 지상 식물과는 비교도 안 되는 성장 속도입니다. 일부 켈프는 하루 50㎝씩 자랄 수 있으며 30~80m 길이로 자라는데 1년이 채 걸리지 않습니다. 바이오 연료 후보 식물을 연구하던 과학자들이 켈프에 주목한 건 당연합니다.

그러나 켈프를 대량 재배하는 것은 생각보다 쉽지 않은 문제입니다. 단순하게 말하면 켈프 재배 자체는 어렵지 않으나 켈프를 대량으로 재배할 수 있는 바다가 많지 않습니다. 켈프는 햇빛이 잘 드는 얕은 바다를 선호하는데, 성장 속도가 빠르다 보니 얕고 수온이 적당한 바다 가운데서 규소, 질소, 인 등의 영양염류가 풍부한 바다를 선호합니다. 이런 조건을 만족하는 장소에는 이미 거대한 켈프 군집으로 이뤄진 켈프 숲이 존재합니다. 켈프 숲은 산호초처럼 수많은 해양 생물의 보금자리로 바이오 연료 재배를 위해 함부로 파괴할 수 있는 장소가 아닙니다.

바다는 넓지만, 켈프를 대량으로 재배할 수 있는 장소는 한정되어 있기 때문에 과학자들은 다양한 해결책을 연구했습니다. 서던 캘리포니아 대학 연구팀이 제시한 방법은 조금 엉뚱해 보이는 켈프 엘리베이터입니다. 바다에 사는 해조류인 켈프에게 엘리베이터가 필요한 이유는 바로 영양염류입니다. 광합성 식물이 없는 깊은 바다에는 영양염류가 풍부해 켈프에게 좋은 비료가 됩니다.

연구팀은 스테인리스 스틸과 유리섬유 소재로 만든 켈프 재배 장치에 부표에 매단 후 낮에는 얕은 바다로 끌어올리고 밤에는 수심 80m의 깊은 바다에 내려보냈습니다. 켈프는 빨리 자라는 자이언트 켈프의 일종인 마크로시스티스(Macrocystis pyrifera)를 선택했습니다. 이를 캘리포니아 인근 해안에서 100일간 시험한 결과 켈프 엘리베이터가 켈프의 성장 속도를 4배 빠르게 한다는 것을 확인했습니다.

연구팀은 켈프 엘리베이터를 사용하면 수심이 깊은 바다에서도 켈프를 효과적으로 재배할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 참고로 농지에 비료를 주듯 영양염류를 바다에 직접 뿌리는 방법도 있지 않으냐고 반문할 수 있지만, 뿌린 비료의 상당 부분은 주변 바다로 흘러 들어가 적조현상 같은 환경 문제를 일으킬 수 있습니다. 켈프 엘리베이터는 더 간단하고 저렴한 방법으로 켈프에 영양분을 공급하면서 환경 오염 문제를 피할 수 있습니다.

물론 이 방법이 실제로 켈프의 대량 상업 재배에 적합한지는 앞으로 검증이 필요합니다. 분명한 것은 땅에서 재배하는 식량 자원과 생물 자원이 부족한 상황에서 바다를 더 현명하게 사용할 방법을 고민해야 한다는 것입니다. 이렇게 참신한 아이디어를 통해 인류가 직면한 식량 및 에너지 문제를 해결할 방법이 나올 수 있습니다. 땅은 좁지만, 삼면이 바다로 둘러싸인 우리 역시 이런 아이디어에 주목해야 할 것입니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com