전북대학교는 백기태 공대 환경공학과·대학원 환경에너지융합학과 교수팀이 식물을 활용해 이산화탄소(CO₂)를 효과적으로 제거하는 '탄소 생물학적 고정(Bio-Fixation)'의 최적 환경 조건과 한계를 규명했다고 6일 밝혔다.
이번 연구는 정원균 박사과정 대학원생이 주도했으며, 대기 중 이산화탄소 농도 상승에 대응하는 지속 가능한 탄소 제거 전략(CDR)으로서 식물의 광합성 능력을 극대화할 수 있는 방안을 제시해 주목을 받고 있다. 연구 성과는 친환경·지속가능 기술 분야의 국제 학술지 'Advanced Sustainable Systems' 2월호 표지논문으로 선정됐다.
연구팀은 이산화탄소 농도, 영양분 공급, 생장 온도가 식물의 성장과 탄소 격리 능력에 미치는 상호작용을 심층 분석했다. 실험 결과, 이산화탄소 농도가 증가할수록 식물의 상대 성장률과 탄소 전환 효율이 향상됐으며, 특히 2000PPM 조건에서 가장 우수한 반응을 보였다.
반면 3000PPM 이상 고농도 환경에서는 광합성이 오히려 감소하는 'CO₂ 과포화 저해 효과'가 나타나, 일정 농도 이상에서는 탄소 고정 효율이 저하될 수 있음을 실험적으로 입증했다. 이는 무조건적인 고농도 CO₂ 환경 조성이 능사는 아니라는 점을 과학적으로 제시한 결과다.
연구를 주도한 정원균 박사과정생은 “이번 연구는 미래 기후 시나리오 환경에서 식물을 활용한 탄소 고정 기술의 잠재력과 환경적 제약 요인을 동시에 확인한 성과”라며 “고농도 이산화탄소 조건에서도 적절한 영양분 공급과 온도 관리가 병행될 경우 식물의 탄소 제거 능력을 극대화할 수 있음을 보여줬다”고 설명했다.
백기태 교수는 “식물을 이용한 생물학적 고정 기술은 대기 중 배출되는 이산화탄소를 저감할 수 있는 친환경 탄소 제거 기술”이라며 “이번 연구에서 제시한 환경 경계치는 향후 고효율 탄소중립 시스템 설계와 실증 연구의 중요한 기반이 될 것”이라고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 박사과정생 연구장려금, 한·중 협력기반조성사업, 교육부 4단계 BK(글로컬 자원순환 환경교육연구단), 기후에너지환경부 폐자원에너지화 특성화대학원 사업의 지원을 받아 수행됐다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
