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지구온난화로 위기에 처한 지구 구할 무한한 가능성 지닌 미생물들

아산화질소를 지구온난화에 기여하지 못하도록 만드는
‘마이크로박테리움 옥시단스’

9시 뉴스가 끝날 즈음에 날씨 정보를 전하기 위하여 기상캐스터가 나와서 설명할 때 자주 듣는 단어가 ‘북태평양고기압’이다. 
여름철에 고온 현상이 ‘북태평양고기압’의 영향이라고 하는데 자세히는 모르지만 어쨌든 여름철 기온이 상승하면서 바닷물이 증발되어 평년보다 덥고 많은 비가 내릴 것 이라는 멘트가 귀에 익숙해졌다.

 

지구의 온도가 심상치가 않다. 파키스탄의 온도가 54℃씨를 기록했다고 하고 인도는 기상 관측 이래 최고의 온도가 관측되었다고 매스컴에서 연일 기사를 내보내고 있다. 사계절이 뚜렷했던 우리나라에서도 지구 온난화 현상이 이제는 일상이 되어 여름철 고온에 시달리고 있다. 
한편 지구 반대편에서는 물난리에 폭설이 내리는 이상 한파가 전해지는 등 지구 환경이 심상치 않다. 날씨가 견디기 어려울 정도로 급변하고 예상을 못하다 보니 그 원인을 찾는 연구들이 진행되어 결론으로 온실가스에 의한 지구 온도 상승에 의한 것이라고 알게 되었다. 그러다보니 전 세계적으로 온실가스를 감축하기 위한 노력과 비용을 투입하여 지구의 온도를 낮추는 것이 아닌 덜 올릴 수 있는 방법들을 쏟아내고 있다. 재생에너지를 사용하여 화석연료를 줄여 이산화탄소를 감축하려고 하고 전기차 보급, 태양열이나 풍력과 같은 발전 인프라를 구축하기 위한 노력도 하고 있다. 지자체에서는 대중교통을 이용하도록 격려하고 자전거 이용을 장려하며 다양한 지원 정책들을 내놓고 있는 실정이다. 


‘아산화질소’, 이산화탄소의 약 310배 지구 온도 올리는데 역할 
지구의 온도를 올리는데 기여하는 가스를 온실가스라고 하는데 대표적인 것이 ‘이산화탄소’와 ‘메탄’이다. 우리에게는 다소 생소하지만 ‘아산화질소’라고 하는 녀석은 성층권 오존층을 파괴하는 물질이면서 이산화탄소의 약 310배 지구 온도를 올리는데 역할을 하고 있다. 
대기 중 아산화질소 농도는 산업화 이전 285ppbv이었는데 2010년 기준 약 320ppbv로 폭증한 것으로 보고되었고 매년 0.2~0.3%의 비율로 증가하고 있다. 특히 국내에서는 아산화질소 배출원으로 농업분야가 66.5%를 차지하면서 토양 질소 비료 사용이 문제가 되고 있다. 한편으로 우리나라 축산물 소비량이 증가하면서 가축의 사육 규모도 대형화되고 가축 분뇨 배출량도 증가되면서 아산화질소 증가 추세에 힘을 보태고 있다. 정부 차원에서 아산화질소를 저감시키기 위한 기술이나 연구를 진행하고 있으나 아직까지 뚜렷한 방법은 없는 상태이다. 


축산분야에서 온실가스의 주범인 아산화질소가 나오니 축산업계에서는 아산화질소 발생을 감소시키기 위하여 사료에 메탄저감 물질을 첨가하거나 사료 내 영양소 조절을 통해 반추 동물의 장내 온실가스 발생을 줄이기 위한 기술과 제품이 출시되어 있다. 그러나 아직까지는 기능성 사료들의 효능이 메탄을 저감화하기 위한 방법에만 집중되어 있고 정작 크게 역할을 하고 있는 아산화질소를 저감시키는 기술은 아직 요원한 상태이다. 


그렇다고 우리가 절망만 하고 있을 수는 없다. 왜냐하면 우리에게는 무한한 가능성을 지닌 미생물들이 있기 때문이다. 지구온난화를 막기 위하여 어김없이 출동하여 위기에 처한 지구를 구할 수 있는 미생물이 있으니 바로 마이크로박테리움 옥시단스(Microbacterium oxidans)라고 하는 세균이다.

이 녀석은 기특하게도 아산화질소를 환원시켜 아산화질소를 지구온난화에 전혀 기여하지 못하도록 만드는데 앞으로 이 녀석들을 잘 활용하면 친환경적인 방법으로 지구 온난화를 막을 수 있는 대안으로 기대가 되고 있다. 실험실에서 돼지 분뇨를 혐기성으로 부패를 유도하면 아산화질소가 측정이 되는데 마이크로박테리움 옥시단스 미생물을 접종하면 희한하게도 아산화질소가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 


가축 분뇨 특히 돼지 분뇨를 농장에서 채취하여 분석을 해보면 특히 염류 농도가 높은 것을 알 수 있다. 그 이유로 가축에게 공급하는 사료에는 단백질 뿐만 아니라 칼슘, 아연, 망간, 구리 등 다양한 무기염류들이 포함되어 있는데 이러한 무기염류들이 동물의 체내에 모두 흡수되는 것이 아니고 20% 미만으로 흡수되어 나머지는 오줌으로 배설이 되는데 이렇게 배설된 무기염류들이 축적이 되어 가축 분뇨 내 염류 농도가 높다. 
작물 재배하는 토양의 전기전도도가 높으면 삼투압이 작용하여 뿌리 발달이 저조해지는 것과 같은 이치이다. 무기 염류가 축정되어 문제가 되는 염류장해는 농작물 재배에 가장 문제가 되는 것으로 이를 회복시키기 위한 많은 제품과 기술들이 출시되어 있으며 각 시군 농업기술센터에서 배양 공급하는 유용미생물에도 염류장해를 감소시킬 수 있는 효능이 있다. 


온실가스인 메탄이나 아산화질소를 저감시키기 위해 적용하는 
미생물들이 기본적으로 지녀야 할 능력이 바로 염내성

이렇듯 가축 분뇨 내에 염류 농도가 높다보니 일반적인 미생물을 투입하면 자라지도 못하고 삼투압으로 터져 죽는 것이 당연하다. 그러다보니 축산 농가에서 분뇨 냄새를 감소시키기 위하여 수없이 많은 미생물과 제품과 기술들을 적용해보았어도 효과를 보지 못 한 것이 바로 높은 염류농도였던 것이다. 그러므로 축산 분뇨 냄새 감소와 함께 온실가스인 메탄이나 아산화질소를 저감시키기 위해 적용하는 미생물들이 기본적으로 지녀야 할 능력이 바로 염내성이다. 높은 염류농도가 있어도 자랄 수 있는 미생물들이 필요한데 그러한 미생물들을 찾아내기 위해서 젓갈시장에 가서 샘플을 채취해서 미생물들을 분리하기도 하였다. 


마이크로박테리움 옥시단스 UB-8 균주는 온실가스로서 강력한 역할을 하는 아산화질소를 환원시키는 반면 염내성을 지니고 있어 축산 농가에 적용시키기 적합한 균주이다. 앞으로 마이크로박테리움 옥시단스 UB-8 균주의 눈부신 활약에 힘입어 지구온난화 현상이 누그러지길 기대해본다.





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