인삼·천마 '뿌리썩음병' 잡았다…스마트팜 토양재배 시대 열리나?

심철무 박사팀, 전자빔·3D 수분 영상 기술로 무농약 재배 가능성 입증

농약 없이도 인삼과 천마를 연속 재배할 수 있는 ‘스마트팜 토양 재배 기술’이 국내 연구진에 의해 세계 농업무대에 선보였다.

한국원자력연구원 출신 심철무 박사 연구팀은 2015년부터 원광대학교 오화숙 책임연구원, 남아공 NESCA 연구소, 독일 기센대학과 공동으로 인삼·천마의 뿌리썩음병을 극복하고 물관리 효율을 최적화하는 혁신 기술을 개발했다.

이 성과는 지난달 31일 네덜란드 농업 과학 저널 <Agricultural Water Management> 온라인 판에 ‘3D 중성자 영상을 이용한 토양 내 인삼 뿌리(Panax ginseng C. A. Meyer) 수분의 정량화'라는 제목으로 게재됐다.

이번 논문에서 검증한 핵심 기술은 두 가지다.

▲생육장해가 나타난 인삼 재배포 ⓒ

첫 번째는 뿌리썩음 병원균을 전자빔으로 제거해 유익 미생물을 보존하면서도 무농약 토양 재활용을 가능케 한 ‘전자빔 토양 처리 기술’이다. 이 기술을 접목시킨 4년근 인삼의 경우 생존율이 81%로 초작지(79%)나 농약 훈증(62.5%)보다 우수했다는 실험 결과가 이를 뒷받침한다.

두 번째는 3D 중성자 영상 기반의 수분 이동 분석 기술이다. 이 기술은 인삼의 발아기부터 성숙기까지 뿌리 내부와 근권의 물 흐름을 실시간으로 분석, 관수량을 최적화해 물 낭비를 크게 줄인다는 것이 입증됐다.

스마트팜 수경재배보다 전통적 6년근 약효에 가까운 인삼을 재배할 수 있는 길을 열었다는 것이 연구팀의 설명이다.

심 박사팀은 이보다 앞서 2018년 세계적 권위를 얻고 있는 <Nature>지의 자매지인 <Scientific Reports>에 전자빔 토양 처리 기술 논문인 '전자빔 토양 처리 및 중성자 단층촬영을 통한 멸종 위기 약용 식물의 지속 재배'를 발표해 국제적으로 주목을 받은 바 있다.

▲무주에서 생산된 천마. ⓒ무주군

이어 천마 연구에서도 2023년 독일 기센대와 공동으로 <International Journal of Molecular Sciences>에 '야외 및 시설 재배 천마(Gastrodia elata)에서 가스트로딘의 생물활성 프로파일링 및 연속형 고성능 박층 크로마토그래피에 의한 정량'이라는 논문을 통해 천마 주요 성분에 알츠하이머를 억제하는 물질 ‘파리신-E’ 가 포함되어 있음을 입증했다.

심 박사는 “스마트팜 기술을 적용하면 천마 재배 기간을 기존 18개월에서 10개월로 단축할 수 있으며, 시설재배 천마의 유효성분이 노지보다 높다는 점도 확인됐다”고 설명했다.

최근 기후변화와 병해로 국내 인삼·천마 재배 여건은 빠르게 악화되고 있으며 인삼 재배면적은 2015년 1만8천ha에서 2024년 1만5천ha로 17% 줄었고, 천마 생산량도 2000년 2000t에서 2025년 400t 미만으로 급감했다.

이에 대해 심 박사는 “무주·진안 지역 생산자를 중심으로 무농약 토양 재활용 기술을 국가사업으로 확대하면 기능성식품·생약 산업의 새로운 성장 기반이 될 것”이라고 전망했다.

한편 이번에 발표된 논문에 소개된 기술은 미국 콜롬비아대 딕슨 데스포니아 교수가 제시한 ‘30층 수직농장’ 비전을 실현할 핵심 요소로 평가받는다.

전문가들은 “한국의 농생명 기술이 미국·독일·네덜란드 등 농업 선진국 수준에 근접했다는 점에서 매우 의미 있는 진전”이라고 설명했다.

<관련 논문 보기>

· Quantification of water in ginseng roots (Panax ginseng C. A. Meyer) in soil using 3D neutron imaging:(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377426000648)

· Continuous cropping of endangered therapeutic plants via electron beam soil-treatment and neutron tomography. Article number: 2136 (2018): (https://www.nature.com/articles/s41598-018-20124-7)

· Bioactivity Profiling and Quantification of Gastrodin in Gastrodia elata Cultivated in the Field versus Facility via Hyphenated High‑Performance Thin‑Layer Chromatography: (https://www.mdpi.com/1422-0067/24/12/9936)