윤호영 씨 (사진=경상국립대 제공)

경상국립대학교(GNU) 대학원 농업생명과학대학 환경생명화학과 석박사통합과정 윤호영 씨가 제1저자로 참여한 연구 결과가 지속 가능한 기술 분야의 권위 있는 학술지 ‘어드밴스드 서스테인어블 시스템즈(Advanced Sustainable Systems)’ 8월 18일자 온라인판에 표지 논문으로 출판됐다.

논문 제목은 ‘작물 삼출액 성분에 의해 해체되는 리그닌-철-수산화인회석 초분자 구조체: 스마트 비료 개발을 위한 근권 반응형 플랫폼(Crop root Exudate Composition-Dependent Disassembly of Lignin-Fe-Hydroxyapatite Supramolecular Structures: A Better Rhizosphere Sensing Platform for Smart Fertilizer Development)’이다.

기존 화학 비료는 작물 이용률이 낮아 상당수 영양분이 작물에 흡수되지 않고 환경 중에 방출되어 부영양화 등의 현상을 유발하는 것으로 알려졌다. 비료의 작물 이용률을 극대화하기 위해 작물의 뿌리 존재를 인지해 영양 물질을 방출하는 스마트 비료 개발이 전 세계적으로 화제되고 있다.

윤호영 씨는 제지 공정에서 부산물로 배출되는 리그닌 성분과 철 이온 물질을 pH 의존적으로 킬레이트화해 차세대 인산 비료로 주목받고 있는 수산화인회석 입자 표면에 코팅했다. 제조된 리그닌-철 복합 구조는 작물 뿌리에서 배출되는 유기산에 의해 손쉽게 해체되는 성질을 보였으며, 이 과정을 통해 작물 자극 물질인 리그닌과 작물 영양물질인 철 이온이 방출되는 특징을 보였다.

추가로 리그닌-철 구조가 해체되면서 드러난 수산화인회석 표면에 유기산 성분이 달라붙어 입자 용해 및 식물 영양 성분인 칼슘과 인산 방출이 촉진되는 것으로 확인됐다.

그가 개발한 스마트 비료는 기존에 보고된 pH 반응형 스마트 비료와 다르게 작물 삼출액 자체를 인지하는 특성이 있어, 진보된 근권 인지 기술로 논문 심사에서 평가받았다.

윤 씨는 “이 같은 연구를 통해 기존 화학 비료를 대체할 스마트 비료 상업화가 향후 가속화될 것으로 기대된다”고 소감을 말했다.

전종록 지도교수는 “지속 가능한 농업을 위해 고성능 스마트 비료 개발이 필수적이며, 이를 위해 여러 전공이 결합한 융·복합적 사고가 필요하다”고 강조했다.

한편, 이번 연구는 농촌진흥청 연구사업과 환경부의 재원으로 한국환경산업기술원의 야생생물 유래 친환경 신소재 및 공정 기술개발사업의 지원을 받아 진행됐다.