식물 성장을 촉진하는 파장 변이 필름

(A sheet of the WCM film, in wavelength-converting action. Credit: ICReDD)

(Japanese larch tree seedlings grown without (left) and with (right) the WCM film. Sunao Shoji et al. Scientific Reports. October 26, 2022)

식물은 햇빛 가운데 일부 파장만 광합성에 사용합니다. 따라서 사실 태양 에너지 중 일부만을 사용하고 있습니다. 일조량이 충분할 때는 별 문제가 되지 않는 부분이지만, 일조량이 부족한 고위도 지역이나 겨울철에는 아쉬운 부분입니다.

일본 훗카이도 대학의 연구팀은 흔히 사용되는 플라스틱 필름에 희토류 원소인 유로퓸 (Europium, 원자 번호 63번)으로 얇은 층을 넣어 파장 변화 물질 (WCM (wavelength converting material))로 만들었습니다. 목적은 간단합니다. 태양광선 중 자외선의 파장을 늘려 식물 성장에 도움을 주는 적색광으로 바꾸는 것입니다.

연구팀은 채소류의 하나인 스위스 차드 (Swiss Chard)와 일본 잎갈나무 묘목 (Japanese larch seedling)을 이용해 이 WCM 필름의 효과를 검증했습니다. 두 식물을 별도의 온실에 넣고 하나는 WCM를 적용하고 하나는 그냥 온실용 비닐을 사용해 계절에 따른 성장 속도를 측정했습니다.

그 결과 예상대로 일조량이 충분한 여름에는 성장률에 거의 차이가 없었습니다. 하지만 겨울철에는 WCM 온실에 있는 스위스 차드가 63일 간 1.2배 정도 키가 더 자랐고 1.4배 정도 질량이 늘어났습니다. 묘목 역시 4개월에 걸쳐 지름이 1.2배 정도 커지고 질량이 1.4배 정도 늘어났습니다.

이 연구 결과를 토대로 연구팀은 WCM가 일조량이 적고 추운 지역에서 식물 성장을 촉진할 수 있다고 주장했습니다. 다만 희토류 원소를 사용하는 만큼 과연 경제성이 있을지는 다소 의문이긴 합니다. 참고로 유로퓸은 과거 브라운관 TV에 사용된 소재인데, 요즘 브라운관을 만들지 않는 만큼 공급은 부족하지 않을 수 있겠다는 생각도 드네요.

참고

https://newatlas.com/science/wcm-film-plant-growth-ultraviolet-red-light/

https://www.nature.com/articles/s41598-022-21427-6

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