분해자로서의 역할 통해 생물권 항상성 유지

농진청, 생균제 개발로 축산환경 개선에 기여

 

▲ 농촌진흥청 농업미생물팀 김완규 팀장

지구의 생물영역은 크게 식물계, 동물계, 미생물계로 분류된다. 이 중에서 미생물은 육안으로는 관찰이 매우 어렵거나 불가한 미세한 생물로서 대부분 현미경을 통해 관찰이 가능하며, 일반적으로 진균, 세균, 바이러스, 원생동물, 조류 등을 포함한다. 미생물은 약 38억년 전에 지구상에 나타난 최초의 생명체로서 태고적부터 오랜 세월을 지구상에 생존하면서 오늘날의 다양한 생물체로 진화해 왔으며, 현재 지구 생물체량의 60%를 차지하고 지구 산소의 50%를 생산함으로써 지구를 생명체가 살기 적합한 환경으로 만드는 데 중요한 역할을 하고 있다.

 

지구상의 생물권 내에서 식물은 생산자의 역할을 하고, 동물은 소비자의 역할을 하며, 미생물은 분해자의 역할을 하고 있다. 미생물은 생물의 유체나 찌꺼기, 배설물을 분해하고, 최종적으로 이산화탄소를 공중으로 방출함으로써 에너지원이 되는 탄소를 순환시킨다. 만일 분해자의 역할을 담당하고 있는 미생물이 존재하지 않는다면 지구상에 존재하는 생물체의 잔재는 분해되지 않고 쌓여만 갈 것이고, 탄소는 공중으로 환원되지 않아 물질순환이 불가능하게 돼 생물의 생존이 불가능하게 된다. 따라서 미생물이 분해자로서의 역할을 지속함으로써 생물권의 항상성이 유지되고 있는 것이다.

 

미생물은 환경에 대한 적응능력이 매우 광범위하며 미생물의 물질순환 능력은 그 자체가 가지고 있는 대사의 다양성에 있다. 미생물은 일반적으로 식물이나 동물이 생존하기 어려운 극한 저온이나 고온, 심해와 같은 곳의 고압조건은 물론 생물이 존재하고 있는 모든 환경에서 생존이 가능하다. 따라서 환경문제의 해결에 미생물이 필요한 이유 중의 하나는 미생물이 이러한 유연한 환경적응 능력을 지니고 있기 때문이다.

 

미생물의 분해 능력을 이용하면 화학약품, 농약, 중금속 등에 의한 토양오염 문제 해결도 가능하다. 인구밀도가 증가하고, 인간의 생활양상이 더욱 복잡해지면서 발생하는 생활용품 폐기물 및 음식물 쓰레기와 함께 목재 부스러기, 가축분뇨, 활성오니 등 생물유래 폐기물의 환원이 국가적으로 큰 문제가 되고 있다. 다양한 유기폐기물을 토양에 환원시키는 일은 불에 태워버리거나 농경지에 유기물자재로서 처리할 수 있는데, 분해되지 않은 유기물을 그대로 토양에 첨가하게 되면 작물에 해로운 물질이 생성돼 장해가 발생하므로 이러한 유기물자재는 퇴비화해 사용해야만 한다. 유기물을 퇴비화한다는 것은 유기물 중에서 분해성이 있는 물질을 미생물에 의해 분해시키는 과정을 말한다.

 

올해부터는 전 세계적으로 음식물쓰레기와 가축분뇨 등 생활폐기물의 해양투기가 전면 금지돼 도시에서의 쓰레기 처리가 크게 문제되고 있다. 가축분뇨 등의 축산폐기물의 경우에는 메탄발효해 나온 메탄가스를 에너지로 이용하는데 미생물이 주역으로 담당하며, 축사에서 발생하는 악취 등의 공해문제도 미생물을 이용해 해결이 가능하다. 국내에서는 2010년 7월부터 가축 사양 시 항생제 사용이 금지돼 생균제를 포함한 보조사료의 생산량이 크게 증가할 것으로 전망한다. 최근 농촌진흥청의 농업미생물팀에서는 가축의 몸무게를 늘려주고, 분뇨 악취를 제거하는 데 탁월한 효과가 있는 미생물을 개발해 친환경 생균제 및 악취감소제를 만들었다. 이번에 개발한 생균제 및 악취감소제는 특허출원이 돼 있으며, 앞으로 축산에 필요한 항생제 대체물질로서 사용 가능할 뿐만 아니라 축산환경 개선에도 큰 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

 

최근 고품질 안전 농산물에 대한 소비자의 선호도가 증가함에 따라 친환경 농업에 대한 관심이 고조되고 유용미생물을 이용한 환경친화적 농산물 생산이 주목을 받고 있다. 따라서 미생물 연구자들은 화학비료와 화학농약 대체 미생물제 개발은 물론 축산 및 환경정화 미생물제 개발 연구를 활발하게 수행하고 있다. 국내에서 현재까지 개발돼 목록 공시된 미생물비료는 169종, 병해충 방제용 등록 미생물제는 32종, 사료 급여 및 악취 제거를 위한 등록 축산미생물제는 80여종이 된다. 이러한 미생물제로서 보급되는 많은 종류의 미생물은 살아 있는 상태로 사용됨으로써 환경조건에 따라서 효능의 변이가 심하다. 따라서 다양한 환경조건에 적응할 수 있는 다양한 토착 유용미생물을 개발하는 것이 매우 중요하며 지속적인 친환경 농산물 생산을 위해서는 더욱 많은 종류의 미생물제 개발이 필요할 것으로 생각한다.

 

앞으로 미생물에 의해 환경문제를 해결하기 위해서는 다양한 미생물의 이용기술과 미생물자재의 개발이 이뤄져야 한다. 그러나 환경생태계 내에서 미생물의 활성은 물리화학적 환경에 많이 의존하기 때문에 환경문제 해결을 위해 미생물을 사용 시에는 미생물의 생존과 증식에 적합한 환경조건을 조성하는 것이 필수적임을 고려해야 한다. 또한 미생물 단독처리에 의한 환경정화 효과는 한계가 있으므로 공학 및 화학과 결합된 처리기술이 병행돼야만 충분한 환경정화 목표를 달성할 수 있을 것이다.

 

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