▲ 실제 수직농장에 플라즈마 스마트팜 기술을 적용하여 상추를 재배하는 모습  © 핵융합연구원

한국핵융합에너지연구원(원장 오영국, 이하 핵융합(연))의 플라즈마기술연구소가 플라즈마 기술을 활용한 혁신적인 스마트팜 기술을 개발하여 식량 안보와 농업 문제 해결에 기여할 것으로 기대된다. 

연구팀은 이산화탄소를 공급하고 대기 중 질소를 비료로 전환하는 시스템을 성공적으로 구축했다고 19일 밝혔다.

이번 기술은 수직농장과 같은 제한된 공간에서도 식물이 잘 자랄 수 있도록 돕는 데 중점을 두고 있다. 수직농장은 작물을 고밀도로 재배하는 방식으로, 이산화탄소 농도가 낮아져 생장이 저하될 수 있는 문제를 해결하기 위해 개발된 것이다.

핵융합(연) 플라즈마기술연구소의 홍용철 박사 연구팀은 ‘플라즈마 버너 연소식 탄산시비’ 기술을 개발하여, 친환경적으로 이산화탄소를 농축·공급할 수 있는 방법을 제시했다. 

▲ 홍용철 박사 연구팀(왼쪽부터 양건우 박사, 홍용철 박사, 송종석 박사)  © 핵융합연구원

이 기술은 플라즈마를 이용해 연료를 연소함으로써 유해가스 배출을 최소화하고, 추가 정화시설이 필요 없는 경제적이고 친환경적인 탄산시비를 가능하게 한다.

또한, 연구팀은 대기 중 질소를 비료로 전환하는 ‘대기질소 비료화 기술’도 확보하였다. 이 기술은 물, 공기, 플라즈마만으로 비료를 생산할 수 있어 효율적이며, 영양소가 50~100배 고농축된 비료를 생성하여 운송과 보관의 효율성을 높인다.

연구팀은 해당 기술을 실제 수직농장에 적용하여 실증 평가를 수행한 결과, 기존 기술과 유사한 수준으로 작물의 생장률과 품질을 향상시키는 효과를 확인하였다. 

홍용철 박사는 “플라즈마 기반 스마트팜 기술이 실제 농업 현장에서 유용성을 입증하여 큰 보람을 느낀다”며, “현재 산업체 기술 이전을 통해 상용화를 준비하고 있으며, 향후 국내외 식량 문제 해결에 기여할 수 있길 바란다”고 전했다.

이러한 기술 개발은 전력 인프라와 비료 수급이 어려운 지역에서도 효과적으로 활용될 것으로 기대되며, 농업의 지속 가능성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 

*아래는 위 기사를 '구글 번역'으로 번역한 영문 기사의 [전문]입니다. '구글번역'은 이해도를 높이기를 위해 노력하고 있습니다. 영문 번역에 오류가 있을 수 있음을 전제로 합니다.<*The following is [the full text] of the English article translated by 'Google Translate'. 'Google Translate' is working hard to improve understanding. It is assumed that there may be errors in the English translation.>

Nuclear Fusion Energy Research Institute, Plasma-based Smart Farm Technology Development Expected to Contribute to Food Security

The Plasma Technology Research Institute of the Korea Fusion Energy Research Institute (President Oh Young-guk, hereinafter referred to as the Fusion Energy Research Institute) is expected to contribute to solving food security and agricultural problems by developing an innovative smart farm technology utilizing plasma technology.

The research team announced on the 19th that it has successfully built a system that supplies carbon dioxide and converts nitrogen in the atmosphere into fertilizer.

This technology focuses on helping plants grow well even in limited spaces such as vertical farms. Vertical farms are a method of cultivating crops at high density, and were developed to solve the problem of low carbon dioxide concentrations that can hinder growth.

The research team led by Dr. Hong Yong-cheol of the Fusion Energy Research Institute’s Plasma Technology Research Institute has developed a ‘plasma burner combustion-type carbonation fertilization’ technology, suggesting an eco-friendly way to concentrate and supply carbon dioxide.

This technology minimizes harmful gas emissions by burning fuel using plasma, and enables economical and eco-friendly carbonation fertilization that does not require additional purification facilities.

In addition, the research team secured the ‘atmospheric nitrogen fertilizer technology’ that converts atmospheric nitrogen into fertilizer. This technology is efficient because it can produce fertilizer using only water, air, and plasma, and it increases the efficiency of transportation and storage by producing fertilizer with 50 to 100 times more nutrients.

The research team applied the technology to an actual vertical farm and conducted a verification evaluation, confirming the effect of improving the growth rate and quality of crops to a level similar to that of existing technologies.

Dr. Hong Yong-cheol said, “It is very rewarding to see that plasma-based smart farm technology has proven its usefulness in actual agricultural fields,” and added, “We are currently preparing for commercialization through technology transfer to industrial companies, and we hope that it will contribute to solving domestic and international food problems in the future.”

This technology development is expected to be effectively utilized in areas where power infrastructure and fertilizer supply are difficult, and it is expected to play an important role in increasing the sustainability of agriculture.