플라즈마란 신기술이 아직은 생소하지만 향후 성장 가능성이 무궁무진해 질 것으로 전망하고 있는 가운데 잔류농약 분해는 물론 미생물 제어 등을 통해 저장성을 획기적으로 개선하는 연구가 활발히 진행되고 있어 주목을 받고 있다.

작물보호제(농약)의 오남용으로 인한 농산물 잔류농약 검출로 농산물의 불안감을 높이는 원인이 되는 것은 물론 농산물 수출시 잔류농약으로 인한 수출 제한이 발생하기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 농촌진흥청은 다양한 연구과제를 수행하고 있다.

실험실용 플라즈마 모듈 개발 성공 농약분해 메커니즘 규명 성공

국립농업과학원 농자재평가과 홍수명 과장에 따르면 6종의 농약에 대해 평균오존 5ppm, 평균NO 1ppm, 24시간 기준으로 농약분해율을 평가한 결과 플라즈마 발생기체종 (O3, NO, NO2)에 의한 RNS 보다는 ROS에 서 농약분해가 27%이상 활발히 일어났다.

또한 평균오존 10ppm, 평균 NO 10ppm, 24시간으로 했을 경우 ROS에서 농약분해가 72%이상 일어난것으로 나타났다. 특히 플루디옥소닐(Fludioxonil)(69%), 티아메톡삼 Thiamethoxam(72%)의 분해율이 우수한 것으로 나타났다. 홍수명 과장은 “4가지의 중간생성물이 발생할 정도로 오존에 민감하기 때문으로 판단된다”며 “그동안 잔류농약 제거를 위한 여러 대책을 수립해 왔으나 현장적용성에 어려움이 있었다.

플라즈마를 이용한 잔류농약 제거가 실질적으로 적용이 가능한 것을 입증했을 뿐만 아니라 독점적 기술의 확보를 했다는데 의미가 있다”고 말했다. 특히 농약제거시스템 연구를 통해 실험실용 플라즈마 모듈을 개발했고 발생원에 대한 진단시스템 구축 및 최적모듈 선정과 농약분해 메커니즘을 규명했다는 의미가 있다고 했다.

인체 무해한 친환경적인 잔류농약 제거

장기간 저장 및 유통 청신호 밝혀

또한 농산물처리센터에서 원격코로나방전플라스마제트 기술을 적용한 결과 고추·토마토·사과 등에 잔류농약이 40~80%가 분해되는 것으로 나타났다.

플라즈마 기술을 활용해 기존의 농산물 잔류 오염물질 제거 방법을 획기적으로 개선할 수 있다는 것을 보여줘 친환경적이면서 인체에 무해해 장기간 유통이 필요한 농산물에도 적용 가능성을 높이고 있다. 특히 대기압 플라스마를 처리한 농산물 안전성에 대한 연구는 세계적으로 드물어 농진청의 연구 결과에 대한 파급효과도 클 것으로 보인다. 한편 국립식량과학원에서도 플라즈마를 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

식량과학원 이미자 박사에 따르면 2016년 국가핵융합연구소와 연구 협력 협약(MOU)을 체결하고 2017년부터 작물의 이용성 향상을 위한 플라즈마 활용기술 개발 연구를 수행하고 있다.

이 박사는 “플라즈마 처리 종자의 발아특성 및 기능성 물질 변화에 미치는 영향을 알아보고자 보리, 귀리 등 종자에 플라즈마 처리를 해 발아율, 발아속도 및 GABA, 당 등 기능성물질 함량 변화를 조사하고 있다”며 “쌀의 저장성 및 가공적성을 개선하기 위해 원료곡 및 가공품 포장재의 플라즈마 처리에 의한 미생물 제어 및 저장 성, 품질특성, 가공적성을 조사하고 있다”고 했다.

아직은 시작 단계지만 국산 작물 및 용도별 적합한 플라즈마 처리 조건을 확립하고 향후 플라즈 마 처리에 따른 영향 및 메카니즘 등 기초자료를 확보함으로써 작물에서의 플라즈마 활용 기반이 구축될  것으로 기대를 보이는 대목이다.  

한편 농진청은 ‘저온플라즈마를 이용한 감귤류 표면살균기술’과 ‘플라즈 마 기반 기술의 채소작물 수확후 품질관리 적용방법 개발’에 대한 연구 가 올해 마무리 될 것으로 알려진 가운데 농작물 재배시 발생하는 병해 충 문제는 물론 수확 후 관리 등 다양한 분야에서 적용 가능성을 한층 높여 농업분야에서 새로운 지평을 열어갈 것이라는 전망이다.

또한 외국에서도 다양한 종류의 식품(과일, 채소류 및 육 가공제품) 살균 에 플라스마를 이용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있으며 논문이 발표되기 시작해 현실적용성에 대한 기대를 높이고 있다.