방통대 공무원 시험용 시설원예학 핵심 요점 요약 노트 13. 우주농업

13. 우주농업

*주요용어 ·우주농업 : 우주농업을 영어로는 'space farming' 이라고 하는데 우주공간에서 작물을 생산하여 인간에게 식량을 공급하는 체계를 말한다. ·밀폐생태계(CELSS) : 밀폐생태계 생명지원시스템(CELSS)은 장기체재형 우주선이나 우주기지 등과 같이 외부로부 터 에너지는 공급받지만 물질은 공급받지 못하는 상태에서 인간이 독자적으로 생존할 수 있도록 설계된 인공적 생태 계이다. ·모듈 : 기계 또는 시스템의 구성단위로 특정 기능을 하는 부분장치. ·순광합성량 : 식물의 총광합성량에서 호흡량을 뺀 값. 흡수하는 이산화탄소의 양과 배출하는 이산화탄소 양의 차이 로 표현함. ·CEEF : CEEF는 일본의 여러 회사가 밀폐생태계 전체시스템에 필요한 부분을 분담하여 개발한 시스템으로 소규모 인간거주모듈, 식물생산모듈, 동물생산모듈, 해양미생물모듈, 재생산모듈을 구축하고 사스 및 물질 이동에 관한 다양 한 실험이 진행되고 있다.

1.우주농업이란
·우주농업(space farming)
-우주공간에서의 작물 재배, 생산 및 식량공급 체계.
-우주인의 식량 공급, 산소 공급, 효율적 물질순환(물, 공기).
·우주기지의 식물생산유닛
-우주공간 내 바이오매스 생산시스템.
-적절한 구조, 강도, 기능을 가진 생산시설.
-우주선, 우주정거장, 우주기지에 적합한 작물생산 시설.
ex) 국제우주정거장(ISS) 실험실에서 식물생산 연구
2.밀폐생태계
·밀폐생태계 생명지원시스템(CELSS, Closed Ecological Life Support System)
-NASA에서 개발한 인공적 생태계.
-우주에 새로운 생태계를 조성하는 것-우주농업의 출발.
-물질순환체계 구명, 인간생활환경 구축.
-지구환경 진단과 보전 대책 구명.
·밀폐생태계의 가스 및 물질 이동

·밀폐생태계 물질교환(감자 418일 동안 실험한 결과)
-이산화탄소 소비량 0.8kg/day, 산소 발생량 0.7kg/day, 물 생산량 64.0L/day, 가식부 생산 0.3kg/day.
-NASA 산정 기준 : 1인 1일 필요량 대비 이산화탄소 0.8배, 산소 0.8배, 물 2.6배, 가식부 0.5배 공급 가능.
-25m² 감자재배면적에서 인간의 산소요구량 충족(830g/day/1인, 20m³ 공간기준).

·물질교환 시스템-가스교환 시스템

·물질교환 시스템-가스 및 물질교환의 예(NASA)

·저압상태에서의 작물생육
-우주공간 : 무중력, 진공상태, 저압, 저산소.
-저압상태 : 작물생산에 필요한 물질 요구량 감소, 증산 촉진, 광합성 증가.
-저산소상태 : 광호흡 감소, 순광합성 증가, 증발산 가속화.
·밀폐생태계 시험용 시설-바이오스피어(Biosphere)2
-미국 애리조나 투손(Tucson)
-식량을 내부에서 자급, 폐기물 반출 차단, 지역별 다른 환경조건 조성.
·밀폐생태계 시험용 시설-CEEF(Closed Ecology Experiment Facilities)
-일본 아오모리현 롯가쇼무라, 환경과학기술연구소 설치.
-인간 거주, 식물 생산, 동물 생산, 해양미생물, 재생산모듈.
·밀폐생태계 시험용 시설-에덴 프로젝트
-영국 콘월 폐광촌 바이오 돔.
·소규모 밀폐생태계 작물생산시스템
-인간거주 모듈에서의 이산화탄소는 작물의 생육에 이용되었고 수경재배방식의 작물생산 모듈에서 발생한 산소는 인간거
주 모듈에 유입되었다.
3.우주 식물생산방식
·우주공간에서 식물생산 가능성
-화성 : 우주농업이 가능하다.
-특징 : 명기와 암기 각 12시간, 광감도 600W/m², 이산화탄소 공급 가능.
-문제 : 대기압이 낮고, 자외선이 많으며 야간 지표 온도가 낮다.
·적절한 환경조절방식 도입
-광도와 온도 : 태양광, 인공광, 히터와 쿨러 이용.
-양분과 수분 : 수경재배, 근권부 밀폐, 적정기압 유지.
·우주농업에서 요구되는 환경조건
-압력감소로 광합성이 촉진된다.
-일반적으로 압력이 감소하면 낮은 산소분압으로 주간 광호흡이 줄고 순광합성이 증가한다.
-증산 촉진으로 대기습도가 증가한다.
-공기 중에 유해가스가 발생하여 축적될 수 있다.
-명기에 이산화탄소를 높여주고 공중습도를 조절하며 유해가스 피해를 방지해야 한다.
·우주농업에서 요구되는 광조건
-천체의 위치에 따라 광주기가 다르다. 달은 14일 주기, 화성은 12시간 주기.
-인공광원으로 생육 적정 주기를 조절할 수 있다. 광도와 광질과 함께.
-고압나트륨등(광색이 황색 계통이며 출력이 높아 가장 많이 사용), 고압수은등, 메탈할라이드등, 형광등, LED.
·우주농업에서 요구되는 생육조건
-작물의 종류 : 벼, 밀, 감자, 강낭콩, 땅콩, 상추, 시금치.
-생육용 배지 : 분무경, NFT, 고형배지-가볍고 작고 최적생육상태 유지가 가능함.
-미생물 조절 : 작물에 피해를 주지 않는 수준 이하의 분포밀도로 관리.
-재생산 체제 : 물(폐기수)의 정화 재사용, 침전, 살균, 여과, 흡착, 습지 생태계 정화.
·우주농업의 장래
-우주산업, 우주여행, 우주정거장 장기체류 시대를 대비한 농업.
-우주농업은 지구상의 미래도시 밀폐공간에서도 적용할 수 있다.
-인공도시, 수중도시, 지중도시, 건물공간 등에 적용 가능하다.




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