핵자기공명장치(NMR) 이용/벼 수분함량 “30초내 척척”
◎서울대 조성인 교수,농업분야 활용 성공/5MHZ 고주파 발생,오차 ±0.5%로 정확/일제보다 월등… 수매현장 시비 줄어들듯
과학 연구장비로 사용되는 핵자기공명장치(NMR)를 농업분야에서 활용하려는 연구가 국내외에서 활발하다.
서울대 농업생명과학대학 조성인 교수(40·농공학과)는 13일 국내에서는 처음으로 NMR를 벼의 함수율 측정에 활용하는 연구에 성공,이를 제품화할 계획이라고 밝혔다.
함수율이란 수분 함유율.함수율이 너무 높으면 벼의 무게에서 오차가 생기는 것은 물론,저장할때 변질되기 쉬워 적정한 수치 관리가 필수적이다.정부가 추곡 수매를 할때 「상등급」을 주는 기준은 함수율 15%.이 비율은 저장에도 이상적일 뿐만 아니라 도정했을때 밥맛도 가장 좋아 창고에 저장할때도 이 비율이 유지되도록 열풍 건조등 각종 조치가 뒤따른다.
좋은 등급 판정은 곧 좋은 값과 연결되므로 함수율 측정이 정확할 필요가 있다.하지만 기존의 방법에는 정확성과 대표성에 많은 논란이 있었던 것이 현실.
현재 국내에서 함수율 측정은 농협 등에 설치된간이 도정기,산지에 갖고 나가는 이동식 간이 측정기 등으로 한다.그것도 없는 경우 육안측정법까지 사용된다.그러나 이같은 방법은 최고 한컵 정도의 쌀을 샘플로 잡아 전체를 판정하거나 오차가 ±2∼3%에 달해 농민과 수매기관간에 다툼의 대상이 돼 왔다.이 때문에 지난해부터는 일본에서 새로운 측정기가 도입됐으나 2백개의 낟알을 일일이 측정,평균값을 내는 바람에 30분씩 걸렸다.
조 교수가 개발한 「수소 자기 공명을 이용한 벼 함수율 측정장치」는 지름 10㎝,높이 15㎝의 유리관에 벼를 채워 장치안에 집어 넣으면 ±0.5%의 오차범위 내에서 30초만에 정확히 판정해주는 획기적인 것이다.
원래 NMR장치는 원소의 결합상태,미세구조를 알아내거나 각종 정성 정량분석에 사용되는 화학연구 장비다.자기장 속에 어떤 물질을 집어 넣으면 수소 원자핵이 자기화하면서 공명현상을 일으킨다.이때 원자핵은 자기모멘트를 갖고 있어 정해진 몇개의 방향으로만 향하게 되는데 에너지를 바꾸면서 시료를 조사하게 되면 원자핵이 그중의 필요한 에너지의 마이크로파만을 흡수함으로써 핵자기 공명 스펙트럼을 만들어내 물질의 구조등을 알아낼 수 있다.NMR장치는 강력한 자장 발생장치(영구자석),공명주파수 발생장치,공명신호 해석을 위한 소프트웨어 등으로 구성된다.
조 교수는 1천2백 가우스(자력의 단위)의 자력에 3백ppm 이하의 균일도를 가진 자기를 내는 자기 상자,5MHz의 고주파를 발생시키는 주파수발생장치 등을 개발했다.
조 교수는 대구시 달성군 소재 (주)아이디얼시스템과 함께 1년6개월간 산학공동연구를 수행,시제품 제작을 완료하고 올 가을부터 제품을 내놓을 계획.완제품 무게는 약 20㎏.
조 교수는 앞으로 『추곡 수매시는 물론 양곡 저장시에 습도관리를 자동으로 할 수 있도록 함수율 측정장치를 온라인화하고 아울러 과일의 당도 측정 장치 개발에 나설 계획』이라고 밝혔다.
NMR의 농업 이용은 미국과 프랑스 등지에서도 이제 시제품이 나오는등 연구가 활발하다.NMR는 또 체리토마토 자두 체리와 같은 과일의 경도 측정용으로도 연구되고 있다.