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화성 환경의 배양실 내부에 설치된 바이오플라스틱 실험관(왼쪽)과 그 속에는 용기 재질인 바이오플라스틱을 생성할 수 있는 녹조류가 담겼다. 출처=워즈워스 그룹 하버드대 공학·응용과학부(SEAS)
바이오 플라스틱은 석유가 아닌 재생 가능한 바이오매스를 이용한 플라스틱이나 플라스틱 대체물을 의미합니다. 식물성 기름과 옥수수 전분, 톱밥, 식품 폐기물, 미생물 등에서 얻어지는 유기물을 가공해 플라스틱 소재로 만드는 것으로 석유와 달리 무한히 재생이 가능하고 보통 세균에 의해 쉽게 분해된다는 장점이 있습니다.
물론 기존 플라스틱보다 비싸 법인사업자대출조건 다는 단점이 있지만, 지속 가능한 미래에 대한 요구가 커지면서 바이오 플라스틱에 관한 관심도 점점 더 커지고 있습니다. 2020년 100억 달러를 넘은 전 세계 바이오 플라스틱 시장 규모는 연평균 20% 수준으로 빠르게 성장하고 있습니다.
하지만 일부 과학자들은 바이오 플라스틱이 지구에서만 좋은 기술이 아니라 우주에서 더 좋은 기술이 될 나의 반석이신 수 있다고 보고 연구를 진행하고 있습니다. 미국 하버드 대학 공학·응용과학부(SEAS)의 로빈 워즈워스 교수 연구팀은 화성에서 사용을 염두에 둔 바이오 플라스틱 기술을 연구하고 있습니다.
화성에 인류를 보내고 장기적으로 유인 우주 기지를 건설하기 위해서는 현재에서 필요한 물자를 조달하는 기술이 필수적입니다. 지구에서 모든 물자를 실어 나르 기아 구매프로그램 기에는 너무 먼 장소이기 때문입니다. 하지만 그렇다고 화성 표면에 공장을 건설하는 일 역시 너무 어려운 과제입니다. 하지만 연구팀은 플라스틱은 얼마든지 쉽게 공급할 수 있다고 보고 있습니다.
화성은 지구 대기의 1% 수준이지만, 대기를 지니고 있고 지구보다 약하지만 태양 빛을 충분히 받을 수 있는 환경입니다. 따라서 화성에서 광합성 단세포 소득증비서류 조류(algae)를 키우는 것은 얼마든지 가능합니다. 솔직히 화성에서는 영화 ‘마션’에 나오는 감자보다 단세포 조류가 키우기 쉬운 광합성 생물입니다. 그리고 광합성 조류는 바이오 플라스틱 원료와 기타 유기물, 산소를 공급할 수 있습니다.
연구팀은 3D 프린터로 바이오 플라스틱 배양 용기를 출력한 다음 단세포 광합성 조류 중 하나인 두날리 개인파산신청 엘라 테르티오렉타(Dunaliella tertiolecta)를 화성과 비슷한 조건에서 배양했습니다. 화성과 비슷한 낮은 기압과 이산화탄소가 대부분인 대기, 그리고 해로운 자외선이 많은 빛을 모방한 환경에서 실험한 결과, 이 바이오 플라스틱 용기는 해로운 자외선을 차단하면서 두날리엘라가 자라는 데 필요한 햇빛은 충분히 통과시키는 것으로 나타났습니다. (사진)
연구팀은 광합성 조류를 이용해 바이오 플라스틱을 생산하면 화성에서 바이오 프린터 3D 프린터로 필요한 부품을 공급할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 물론 단세포 광합성 조류를 배양하는 용기도 바이오 프린터로 출력할 수 있습니다. 햇빛과 화성 대기에 풍부한 이산화탄소 이외에 추가로 필요한 자원은 물인데, 과학자들은 화성의 지하에 많은 양의 물이 얼어 있을 것으로 기대하고 있습니다.
이론적으로는 상당히 그럴듯한 이야기이지만, 좀 더 현실성을 지니기 위해서는 실제 우주 환경에서 테스트가 필요합니다. 아마도 다음 단계는 우주 정거장에서 이 기술을 검증하는 일이 될 것으로 보입니다. 바이오 플라스틱과 광합성 단세포 조류가 우주 개척의 새로운 일꾼이 될 수 있을지 주목됩니다.
고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
