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[바이오 인 비디오] 젖소 들숨의 화합물을 분석해 건강 요소 파악한다
Bio통신원(최초여노)
2050년이면 90억∼100억 명의 사람들이 지구에 살게 될 전망이다. 과연 이 사람들은 무엇을 먹게 될 것인가? 인류가 식량 문제에 직면해 있다. 또한 각자가 먹게 되는 칼로리의 양이 30% 이상 증가할 것으로 예측된다. <TED> 강연 '디지털 농업이 어떻게 90억 인구를 먹여 살릴 것인가(How can Digital Agriculture Feed Nine Billion People)'에 따르면, 인류는 지금보다 50%나 더 식량을 생산해야 처음에 말한 기준에 부합할 수 있다.
문제는 주요 작물인 옥수수나 콩, 밀, 쌀 등의 생산량 증가율이 2010년대에 들어 1%로 떨어졌다는 점이다. 강연자의 설명을 보면, 우리는 매해 2% 이상의 증가율을 보여야만 한다. 1970년에는 3.5%의 주요 곡물의 생산 증가율을 보였다. 더 심각한 문제는 추가되는 식량 생산은 새로운 토지를 개간하면서 이뤄졌다. 그것도 50% 정도나 말이다. 하지만 점점 갈수록 더 개간할 토지는 없기에 그 비율은 현저히 떨어질 전망이다.
식량의 가격은 더 오를 수밖에 없고, 개발도상국이나 저개발 국가들은 생존 자체에 위협을 느낄지 모른다. 가난한 나라들은 수입의 70% 이상을 식량 사는 데 쓰고 있다. 물론 지금도 많은 이들이 기아에 허덕이고 있다. 그래서 결론은 현재 농사짓고 있는 토지의 생산량을 늘리는 것이다. 강연자는 첫 장소로 아프리카를 지목한다. 현재 생산하고 있는 식량과 더 개간할 수 있는 차이가 크기 때문이다. 하지만 아프리카의 식량 생산 증가율은 정체 상태다.
주요 곡물의 생산량 증가율이 1970년대 3.5%에서 2010년대엔 1% 이하로 떨어졌다. 식량 문제는 인류가 직면한 가장 원초적이고 중요한 문제다. 이미지 캡처 = 참고 1.
아프리카는 현재 개발도상국에서 작물에 주는 100분의 1정도도 안 되는 비료를 주는 형편이다. 토지는 계속 황폐화 되어 가면서 식량 생산과 부족의 악순환이 발생한다. 아프리카 농부의 입장이 되어 보면, 자신의 재산을 투자하거나 빚을 내서라도 토지에 비료를 충분히 줄 엄두가 안 난다. 왜냐하면 그 결과가 불투명하고, 과연 얼마큼 비료를 쏟아 부어야 하는지 모르기 때문이다.
그래서 컴퓨팅 파워를 배가해 솔루션을 제공하려는 노력이 이뤄지고 있다. 빅데이터와 인공지능을 이용하는 것이다. 하둡 같은 클라우드 컴퓨팅 기술의 발전으로 수천 대의 기계들을 종합해 하나의 정보를 이끌어내는 것이다. 새로운 인공지능 데이터, 날씨 데이터, 토양 데이터, 농장의 새로운 센서들이 제공하는 데이터 등은 작물과 날씨, 토양 간의 관계에 대해 훨씬 좋은 정보를 제공할 것이다. 더욱이, 모바일을 통해 손쉽게 이동하면서 확인할 수 있다면 금상첨화다. 아프리카의 모바일 보유 현황은 10%에서 70%까지 올랐다. 이 모든 것들이 합해지면 식량 문제에 작은 해답을 마련할 수 있을지 모른다.
농부 1명이 생산하는 식량의 양이 급격하게 늘었다. 이미지 캡처 = 참고 2.
식량 문제 해결을 위한 클라우드 컴퓨팅 활용
'농수산물 생산의 미래(The Future of Farming)‘란 동영상을 보면, 1900년대엔 미국 인구의 14.3%인 1천90만 명의 농부들이 7천6백만 인구를 위한 식량을 생산했다. 2017년엔 650만 명의 농부가 3억2천1백40만 명의 미국인들을 먹여 살리고 있다. 이젠 잡초를 레이저로 제거하고, 로봇이 제초제를 필요한 부분에만 뿌리기 때문에 90% 이하로 화학물질 사용을 줄일 수 있다. UN에 따르면, 현재 생산되는 식량의 20-40%가 해충과 질병으로 썩거나 망가지고 있다.
작은 센서들과 모니터들은 농부들의 스마트폰에 문제가 발생 시 경고를 보낼 수 있다. 또한 언제 수확하는 게 좋은지를 알려줄 수도 있다. 아울러, 토양의 산과 인의 수준을 실시간으로 체크 가능하다. 드론은 병충해 입은 작물을 적외선 카메라로 포착해 전송해줄 수 있다. 인공위성과 비행기는 작물을 거시적으로 조망하며 문제가 없는지 모니터링 한다.
젖소한테 스마트 목걸이를 달아서 아픈지 어딜 가는지 점검하기도 한다. 심지어 소의 날숨에서 나온 화합물인 '케톤'과 '황화물'을 분석해 다이어트 요소를 파악한다. 또한 열적외선 카메라로 염증이 생긴 젖소의 젖통을 들여다본다.
외부에서뿐만 아니라 유전자 선택을 통해서 가뭄에 강한 옥수수를 만들어 현재 재배하고 있다. 아울러, 'C4 쌀 프로젝트'는 18개 생물학 연구소가 함께하는 글로벌 거대 협업이다. 유전자 조작된 새로운 종류의 쌀을 생산하려는 계획이다. 즉, 광합성을 옥수수보다 훨씬 더 많이 함으로써 생산량을 50%까지 늘리려는 것이다.
한 농부가 스마트팜을 통해 자신의 작업들을 기록하고 현 상태를 모바일로 점검하고 있다. 사진 캡처 = 참고 3.
옥수수의 유전자 선택부터 젖소 들숨의 화합물 분석까지
농업엔 그 어떤 산업보다 많은 데이터가 발생한다. 그래서 농부들이 매일 하는 작업들을 점점 더 많이 녹화하고 기록하는 게 필요하다. 실제로 많은 소프트웨어를 통해 현장의 활동들이 일일이 기록되고 있다. 스마트팜이 실현되는 것이다. 미국에선 트랙터가 작업을 하는 가운데, 여러 센서들이 온 사방을 감지한다. 먼 곳까지 센서를 설치해두어, 토양의 습한 정도와 작물의 상태, 작물이 흡수하는 햇빛의 양까지 모두 알아두는 셈이다. 작물이 생장하는 상태를 파악하고, 무엇을 현재하고 있는지 체크하여 재배의 효율을 높인다. 농작물 생산에서 더 나은 선택을 하고, 수확물을 예측함으로서 식량을 더 많이 더 건강하게 생산할 수 있다.
농부와 정부의 협업으로 데이터 저장소를 구축하면 획기적인 농업 혁명을 일궈낼 수 있다. 이미지 캡처 = 참고 4.
전 세계 식량을 생산하는 농부들의 70% 가량이 가난한 상태다. 인류의 가장 중요한 문제를 해결해주는 데 그들이 제일 힘들 게 살고 있다. 현재 전 세계 프로젝트들과 정부 간 협조로 '다이나믹 농부 프로파일'을 만들고 있다. 필리핀의 '그라민 재단 파머 링크(Grameen foundation Farmerlink program)' 프로그램은 농부들의 활동과 날씨 데이터, 식물 과학 데이터를 취합하고 있다. 이를 통해 식량 생산량을 늘리고, 효율성을 제고할 수 있다. 그러기 위해선 농부와 정부의 협업이 절실하다.
참고 사이트
1. https://www.youtube.com/watch?v=owl8keTUioo
2. https://www.youtube.com/watch?v=Qmla9NLFBvU
3. https://www.youtube.com/watch?v=LaMvMgdJC58
4. https://www.youtube.com/watch?v=4r_IxShUQuA
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대학에서 생물학을 전공했으며, 대상포진 바이러스의 생활사를 연구해 졸업논문 우수상을 받았다. 현재 영상분석 소프트웨어 기업에서 연구원으로 일하고 있다. 또한 과학 및 다큐 방송을 모니터링 하고 있다. 그동안『다시 과학을 생각한다』(공저, 2016 한국과학창의재단 우수과학도서)와『과학을 부탁해』(2019)를 집필했으며, 현재 지구 생태계 균형 차원에서 생물다양성과 환경윤리 등에 대해 연구하고 있다. '바이오 in 비디오'에서 생명과학계의 정책과 제도 변화, 연구 경향, 연구 주제, 연구 문화 등을 영상 콘텐츠로 살펴보려고 한다. 비디오를 중심으로 하되, 관련 저널이나 서적도 참고하여 시각적 효과를 높여 연재하고자 한다.
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