1. 수소농업의 태동

전세계가 수소(H2)경제에 관심을 가지고 에너지나 수송(수소자동차, 선박, 철도, 항공등)분야에서 연구개발 및 사업화을 추진하고 있고 2007년부터는

수소가 인체내에서 유해한 활성산소만을 선택적으로 제거한다는 “내이처메디신” 의학 전문지 발표이후 수소(66.6%)와 산소(33.3%)의 혼합가스가 COVID-19예방과 치료에 까지 임상시험에서 효과가 있는 것으로 보도되고 있다(임상연구논문 제목: Hydrogen/oxygen mixed gas inhalation improves disease severity and dyspnea in patients with Coronavirus disease 2019 in a recent multicenter, open-label clinical trial) 수소(H2)는 미래의 에너지와 의료분야에서 중추적인 역할을 할 것이다.

수소(H2)을 식물에 미치는 영향에 대한 연구논문들은 발표되었지만 크게 관심을 끌지 않았으나 지은상 박사는 방위산업과 반도체분야의 경력을 바탕으로 2005년부터 수소(H2)을 연구하여 오면서 세계최초로 2008년에 수소(H2)을 농업분야 연구와 함께 2009년에 수경재배인삼에 수소(H2)을 적용하여

성공한 후 2009년 9월 13일 KBS 취재파일에 보도가 되었다.

(https://news.kbs.co.kr/news/view.do?ncd=1845366 동영상에서 09:28~10:30 참조)

KBS보도이후 2010년 5월, 경북대 이기명 명예교수는 일본 시설원예협회 (교수, 농업전문가, 관련 산업인 포함 25명)와 함께 지은상 박사가 운영중인

수소농업현장을 방문후 2015년에 일본 니혼트림회사에서 고지현(高知県) 자치단체와 함께 전해수소수(알카리이온수 형태)을 이용하여 환원야채 재배을 시작하여오고 있다.

중국은 2016년부터 수소농업 (氢气农业)을 시범적으로 운영하여 오면서 광동성(広東省/仏山市)에서는 2020년~2030년까지 수소농업을 국가정책으로 추진중이다.

또한 호주,EU등에서도 수소농업에 대한 연구와 적용이 진행되어오고 있다.

2. 수소농업의 잇점

수소(H2)의 식물 효과에 대한 최근 연구는 식물 호르몬의 신호 전달 경로에 관여하며 가뭄, 염도, 냉온, 중금속 등 스트레스 요인에 대한 식물의 저항력을 향상시킬 수 있다는 것을 보여주고 있으며 수소농업은 수확 후 숙성과 과일의 노화를 지연시킬 수 있다.

또한 지은상 박사는 경기도 고양시 소재 새싹 및 샐러드에 수소을 적용하여 신선도을 기존보다 100%이상 보존하는 기술을 개발하여 제공하였고 달걀 세척, 뿌리 작물 신선도 유지등의 기술을 제공하기도 하였다.

수소(H2)가 식물의 개화 시간을 조절할 수 있다는 것을 보여주고 있으며 이러한 결과는 수소가 농업 생산에 있어서 큰 잠재적 응용을 할 수 있다는 것을 나타내며, 새로운 '수소 농업 시대'가 도래할 수도 있음을 보여준다.

3.수소(H2) 농업의 중요성

수소는 세계에서 가장 널리 분포하는 원소로 우주 질량의 75% 이상을 차지하고 있으며, 인간의 신체 구성에서도 가장 풍부한 원소이다. 수소 가스는 무색, 무취, 무미건조하며, 미래 청정에너지의 잠재적 자원으로서 생리적으로 불활성 분자로 인식되어 왔다.

1930년대부터 1940년대까지, 일부 박테리아와 해조류가 수소(H2)를 생산할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 반세기이상이 지나고 있지만 박테리아와 조류에 의한 수소 생산의 산업화에 거의 응용되지 못하고 있지만 2007년일본 의과 대학의 과학자들이 수소(H2)가 자연 의학에 미치는 의료 보호 효과에 대한 논문을 발표했는데, 이 논문은 생물학-수소에 대한 우리의 지식을 완전히 갱신한 것으로서 에너지의 원천으로 간주될 수 있을 뿐만 아니라 질병에서도 치료적인 잠재력을 가지게 되었다. 본 연구논문에서 저자들은 수소(H2)가 뇌(腦)허혈-재관류시 손상을 선택적으로 감소시킴으로써 보호한다는 것을 발견했다. 하이드록실 라디칼(∙ OH)과 퍼옥시니트라이트( ONOO-)는 우리 몸에서 유독성이 강한 반응성 산소종을 수소가 선택적으로 제거한다는 것이다. 이 놀라운 발견은 즉시 전 세계의 수많은 연구자들을 끌어 모았고, 수소의 다양한 새로운 의학적, 생물학적분야에서 2020년 말 기준으로 약 1,800여편의 수소관련 연구논문(시험관, 동물 및 임상시험)보고되고 있다. 이제 수소(H2)는 농업분야에서도 먹거리에 있어서 다양한해택을 제공할 것이다.

4. 식물에서의 수소(H2) 생산

19세기 초, 연구원들은 박테리아와 녹조가 분자 수소를 합성할 수 있다는 것을 깨달았다. 1931년, 연구원들은 분자 수소를 활성화하는 최초의 박테리아 효소를 보고했다. 1942년, 조류의 수소의 광화학 생산이 처음으로 발견되었다. 만약에 대부분의 박테리아와 해조류가 특정한 조건에서 수소를 생산할 수 있다면 고등식물(나무)도 수소를 생산할 수 있을까에 대하여 1947년 보이첸코는 녹조로부터 분리된 엽록체가 수소를 방출할 수 있다고 주장했다. 과학자들은 잎에 엽록체도 함유된 고등식물이 수소를 생산할 수 있다는 가정에 자연적으로 도달한다. 1961년, 나무 잎에서도 수소(H2)를 방출하고 흡수한다는 증거가 입증되었다. 1964년, 렌윅과 그의 대학들은 많은 고등 식물들이 수소를 방출할 수 있고 외생 수소가 겨울 호밀 씨앗의 발아율을 촉진할 수 있다고 지적했다.

5. 수소농업 시대가 도래하였다

앞에서 설명한 내용과 같이 식물에서 수소(H2)의 중요성을 알수 있다

수소농업 시대가 우리에게 지은상 박사의 경헝에서 확인되어서 다가오고 있다.

현대 농업의 주요 특징은 비료와 농약의 광범위한 사용이다. 현재, 살충제와 비료의 남용은 심각한 환경오염, 토양오염, 식품안전문제를 야기시키고 있다. 수소(H2)의 안전성, 수소(또는 수소+산소)사용 편의성, 경제성 등을 감안할 때 농업 생산에 적용할 수 있다는 전망이 매우 매력적일 것으로 보인다.

최근에 일본, 중국의 몇몇 농업연구기관에서 시행한 일부 현장실험 결과 특히 수소와 수소+산소 그리고 수소산소수가 농업생산에 가치가 있는 것으로 보이면서, 작물의 영양가에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다.

앞으로 농가는 질병, 곤충, 가뭄, 염분 스트레스 등에 대한 농작물 내성을 높이고 제품 품질을 개선해 수확량을 높이기 위해 수소(수소+산소)를 농약과 비료를 대체하거나 부분적으로 대체할 수 있다. 지은상 박사는 『수소 농업 시대는 매우 흥미로운 고부가가치의 미래먹거리로 해가지지 않는 농업』이라고 다음사항을 설명하면서 말하고 있다

1) 종자(씨앗) 발아

지은상 박사의 연구에 따르면 수소(H2)는 각종 씨앗 발아율을 촉진할 수 있다. 이 발견은 식물의 종자 발아율을 개선하는 데 수소(H2)의 적용을 촉진할 수 있다.

2) 개화 시간 조정

장미와 다른 식물들이 수소수(또는 수소산소수)로 처리한 후 개화 시간을 바꾸는 것이 관찰되었다. 수소가 식물 꽃과 관련된 식물 호르몬 수용체 단백질 유전자의 발현을 조절할 수 있다는 것도 밝혀졌다. 이 발견은 수소수(또는 수소산소수)가 원예 분야에서 폭넓은 응용 전망을 가질 것임을 시사하는 것이다.

3) 농작물 응력 저항력 향상

가뭄과 염분 스트레스는 종종 농작물 수확량 감소와 심지어 사망을 초래한다. 연구에 따르면 수소농업은 쌀, 아라비돕시스, 메디카고 사티바 식물의 염도, 가뭄 및 기타 스트레스에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다는 연구논문도 발표되고 있다. 농작물 관개나 수소(산소)수를 이용한 스프링클러 관개 등은 농작물의 내응력성을 높여 방재 및 저감목적을 달성하게 된다.

4) 질병 및 해충에 대한 농작물 내성 향상

연구에서 수소(또는 수소산소수)가 살리실산과 자스몬산과 같은 질병 저항성과 관련된 일부 식물 호르몬을 포함하여 많은 식물 호르몬의 수용체 단백질 유전자의 발현을 조절할 수 있다는 것을 발견되었. 수소(산소)수 사용으로 농작물을 관개하면 해충과 질병에 대한 내작물 내성이 개선되거나 살충제 사용이 줄어 환경보호와 식량안보가 개선될 가능성이 높다는 것을 암시하고 있다.

5) 농산물 품질개선

야채와 과일과 같은 작물재배에 수소(산소)수사용은 작물을 훨씬 더 맛있게 만들 수 있으며 고가로 판매가 가능하다 즉 환원 야채와 과일이 기대된다

6) 비료 사용 줄이기

수소(또는 수소산소수)는 아오신, 사이토카인과 같은 식물 호르몬의 효과를 조절할 수 있다. 수소(산소)수처리법은 식물의 성장을 촉진시킬 수 있다. 수소(산소)수가 녹두 식물의 성장에 상당한 영향을 미친다는 연구논문도 발표되고 있다. 따라서, 미래에는, 수소(산소)수가 농작물재배에서 식물의 성장을 촉진하고, 화학 비료의 사용을 줄이는 데 매력적으로 사용될 수 있을 것이다.

7) 농작물 보존

수소(산소)수처리가 수확 후 숙성 및 키위과일의 노화를 지연시킬 수 있다는 연구결과가 나왔다. 인간과 마찬가지로 농작물도 산화손상의 감소을 위해 수소(산소)수처리가 노화를 지연시키고 키위프루트의 호흡을 억제하는 주요 메커니즘 중 하나로 간주되고 있다. 수소의 항산화 특성 때문에, 수소(산소)수 또는 수소가스와 다른 가스의 혼합물은 농산물의 보존에 기여할 수 있다. 수소가 독극물, 잔류물 등이 없어 신선농산물의 다른 화학처리에 비해 식품안전성이 강하다는 장점이 있다.

미래는 분명히 '수소농업 시대'이지만 여전히 깊이 있는 연구와 개발이 필요하다고 지은상 박사는 말하고 있다, 첫째는 고등식물(나무)에 대한 수소 효과의 메커니즘을 연구하고, 둘째는 수소농업을 적용할 수 있는 탄탄한 이론적 토대를 마련하고, 세째는 대규모 현장실화을 통해 그 전 과정을 파악하여 경제성과 안전성 먹거리가 되어야 한다.

농업 생산에서 수소 또는 수소(산소)수 적용은 세계인구의 증가와 기후온난화등으로 식량부족을 해결하는 데 있어 '수소 농업 시대'가 우리에게 필연적으로 다가오리라고 믿는다.

수소농업의 역사