지속가능한 한돈산업을 위한 친환경 프로젝트 9편

가축분뇨의 자원순환농법을 위한 유기물 배출 저감 솔루션

 

가축분뇨법 기준 강화에 따른 유기물 배출 저감 대책이 필요하다!

 

퇴비 부숙도 뿐만 아니라 정화방류 수질기준도 대비해야 된다?

 

2020년 3월 25일 퇴비 부숙도 의무화가 시행되었습니다. 다만 현장의 혼선을 막고 필요한 준비 기간을 고려하여 1년동안 행정처분이 유예되었을 뿐입니다. 당장 농장에서는 성분 검사는 허가 대상 농가의 경우 6개월에 한 번, 신고 대상 농가는 1년에 한 번 성분 분석을 의무적으로 실시해야 하며, 성분분석 결과를 3년간 보관해야 합니다.

 

 

관리 대장을 작성하지 않거나, 성분 분석 수치의 위반시 50만원~1,000만원까지 과태료가 부과되기 때문에 사전에 철저한 준비와 준수 의무를 명심해야 합니다. 반면, 액비는 2017년부터 3월 25일부터 이미 개정된 내용으로 시행되고 있습니다. 퇴비 부숙도 시행 하나만으로도 현장의 혼선은 엄청나게 가중되고 있습니다.

 

정화방류수의 수질 기준은 이미 강화되었다?

 

축산 및 환경, 가축전염병 예방법 등 관련된 법률과 제도의 개정은 너무 빠른 추세로 변화하고 있습니다. 저 또한 관련 산업에 종사하면서 실시간으로 모니터링을 하고 있지만, 자칫하는 순간 범법자로 몰리게 되지 않을까 걱정스럽기까지 합니다.

 

더욱이 정화방류수의 수질 기준은 이미 강화되어 시행되고 있기 때문에 관련 시설 기준을 충족하기 까다로운 것이 사실입니다. 가장 뚜렷한 특징 중에 하나가 바로 *총유기 탄소량의 기준이 추가된 것입니다. 심지어 해당 법률은 이미 2020년 2월 20일에 시행되었습니다.

 

*총유기탄소량(TOC, Total Organic Carbon)은 수중에 존재하는 유기물의 주된 구성성분인 탄소량을 기준으로 수질의 오염 정도를 측정하는 지표입니다. 기존의 탄소량을 간접적으로 측정하던 방식인 BOD(생물학적 산소요구량), COD(화학적 산소요구량)에 비해 직접적으로 탄소량을 확인함으로써 폐수시설에서 발생하는 배출 오염물질을 즉각적으로 측정하고 오염원을 감지하는 방법입니다.

 

 

퇴비, 액비, 이제는 정화방류까지, 도대체 분뇨 처리를 어떻게 하라는 건지?

정말 답답함을 금치 않을 수 없습니다. 냄새 민원에 시달리고, 방역 지침과 이동 통제 강화는 늘어나고, 이제는 분뇨처리까지 대비해야 하는 상황이라 하루라도 맘 편히 잠을 청하기 힘든 산업 환경입니다. 분뇨 처리 방법 및 처리 시설에 대해서도 많은 준비와 설비투자가 필요한 상황이며 생각보다 시간은 얼마 남지 않았습니다.

 

그렇다면 어떻게 준비해야 할까요? – 이제는 모르는 것도 죄가 되는 세상!

 

일단 우리 농장의 분뇨처리 방식에 따른 법적 기준 요건부터 먼저 확인해 두어야 합니다. 이에 따른 부숙도, 수분함량, 중금속, 염도 등 관련 규격을 충족하는지 점검해 보아야 합니다. 또한 신규 설비를 도입하고자 하는 경우에는 올해부터 강화된 가축분뇨법 시행에 즉시 해당이 되기 때문에 적합하고 검증된 설비의 도입과 운영이 필요합니다.

 

이러한 부분에서 일반 농가 입장에서 체계적으로 검토하고 적합성을 판단하기 어렵다는 점이 더욱 문제입니다. 따라서 정부, 지자체, 협회, 단체 차원에서 공인된 검증 설비에 대한 인증 규격이나 등록 업체 등이 선정되어 있다면 얼마나 좋을까? 라는 생각이 간절합니다.

 

Input(사료) – Retention(체내축적, 성장&이용) = Output(분뇨배출) ?

 

이러한 측면에서 사료에 대한 고민도 예외의 대상은 아닙니다. 결국은 정밀 영양을 통한 최대의 효율 달성으로 분뇨로 배출되는 규제 성분을 최소화해야 한다는 것에는 이견이 없을 것입니다. 그만큼 기술적 완성도를 높이고, 가축의 최대 성장을 실현해야 하는 어려운 기술입니다.

 

 

하지만 이제는 준비가 되어 있어야 합니다. 모두가 함께 동참해야 지속가능한 한돈산업을 영위할 수 있기 때문입니다. 이른바 친환경 사료 기술을 접목해야 할 당위성이 너무나 절실히 요구되고 있습니다.

 

 

사실 '친환경 사료'라는 명칭은 다소 생소할 수 있지만, 모두가 공감하는 주제이기도 합니다. 궁극적으로 친환경 사료 기술은 사료의 소화율 증가와 함께, 돼지의 분뇨의 총 배설량 감소뿐만 아니라 분뇨를 통한 질소 배출량과 암모니아 가스 발생량의 감소를 가능케 합니다.

 

더 많은 영양소를 내 몸에 효율적으로 축적시키고 이용함으로써 체외로 배출되는 분변의 총량과 환경 규제 물질의 배출량을 감소시키는 것입니다. 

 

결국 먹는 것에서부터 출발하기 때문에, 'Input – Retention = Output'이라는 공식은 너무나 당연합니다.

 

 

“You are what you eat.” (당신이 먹는 음식이 곧 당신의 결정체이다?)

 

유기물 배출 저감을 위한 친환경사료 기술에 대한 접근 방식!

 

다양한 형태의 기술과 방법으로 친환경 가치의 추구는 가능합니다. 그 중에서도 가장 중요하게 생각하는 몇 가지 특징을 소개해 드리고자 합니다.

 

첫째, 가축의 소화 생리적 특성에 기반한 사료 설계 기술이 필요합니다.

 

대표적으로 반추동물과 단위동물의 소화기관과 소화능력의 차이를 들 수 있습니다. 옥수수와 대두박 등과 같이 식물성 원료에 기반한 사료 조성은 단위동물인 돼지의 소화 능력상 세포벽 분해 능력이 제한되므로 별도의 소화율 개선을 위한 기술적 고려가 수반되어야 합니다.

 

아래 그림처럼 단위동물의 경우 NSP(Non-Starch Polysaccharides, 비전분성 다당류) 효소제 성분을 직접 활용하면 식물 세포의 소화율 향상과 영양소 흡수력을 향상시킬 수 있습니다.

 

 

특히 식물세포는 NSP 성분이 세포벽 구조를 이루고 있어서 단위동물의 소화 효소가 분해하기 어려운 특성을 갖고 있습니다. 더욱이 중요 영양 성분(탄수화물, 단백질, 지방)들이 세포벽에 둘러 쌓여 세포질 내부에 있기 때문에 동물을 위해서도 그리고 환경을 위해서도 꼭 필요한 기술이라고 생각됩니다. 

 

둘째, 장내 유익한 정상 균총의 안정화는 매우 중요한 과제입니다.

 

2006년 전 세계를 깜작 놀라게 한 중요한 연구 결과 두 편이 Nature와 Science의 학술지에 동시대에 발표되었습니다. “장내 세균이 비만에 관여한다”라는 주제로 미생물 연구의 혁신적인 성과를 제시하였으며, 이후 지금까지도 장내 미생물 연구의 주축을 이루고 있습니다. 재미있는 결과를 요약하면 다음과 같습니다.

 

1. 나이가 들어감에 따라 체질이 변한다.

2. 체질별로 장내 균총의 조합에 차이가 나타난다.

(Microbial ecology: human gut microbes associated with obesity, Nature (2006) 444: 1022–1023. )

 

이후에 추가 연구로 사람의 경우 장내 유형이 ▶1형-박테로이데스 ▶2형-프레보텔라 ▶3형-루미노코쿠스 등 3가지로 구분될 수 있다고 제시합니다.

 

 

- 1형인 사람은 탄수화물을 분해하는 능력이 우수하며, 비타민 B7을 만드는 효소가 많았다. 

- 2형은 배앓이를 많이 하며 비타민 B1을 만드는 효소가 많이 분비됐다.

- 3형은 포도당을 잘 흡수해서 살이 찔 확률이 높았다. 물만 먹어도 살이 찐다고 불평하는 사람은 3형일 가능성이 높다.

 

즉, 장내 미생물들은 특정 세균이 우점하는 정도가 다르고, 성장 단계별로 우점하는 양상이 다르게 분포한다는 것입니다. 물론 돼지의 경우도 해당 시기에 잇따른 장내 미생물 연구결과가 발표되어 주목을 끌기도 하였습니다.

 

 

특히, 미생물들은 경쟁적 배제를 통해 자신이 우점하기 위해서 특정 대사산물 (Metabolites)을 분비하는데, 자신이 분비한 항균물질을 바탕으로 다른 균들의 성장을 억제시킵니다. 이 과정에서 일부 유해균들의 증식을 억제하기 때문에 결과적으로 정상 균총이 유지되도록 도와줍니다.

 

뿐만 아니라 이들 미생물들은 장내에서 기질을 활용하기 위해서 다양한 소화 효소를 분비해서 자신의 먹이로 사용하는데, 이는 장내 소화율을 높이는데도 기여하게 됩니다.

 

셋째, 소화의 완성은 완벽한 영양소의 흡수입니다.

 

소화란 결국 저분자 형태로 잘게 부셔서 흡수되기 쉬운 상태로 만든 후 최종적으로 우리 몸에 흡수되는 과정까지를 포함합니다. 그리고 영양소가 최종적으로 흡수되는 위치는 주로 '소장'입니다. 그렇다면 어떻게 영양소의 흡수율을 높일 수 있을까요? 다행스럽게도 영양소의 흡수를 촉진하는 역할에 대해서도 많은 연구가 수행되고 있습니다.

 

 

실제로 개별 영양소의 흡수 기전은 매우 복잡하지만, 거의 모든 영양소는 장내 상피세포의 세포막을 통해 최종적으로 흡수됩니다. 그리고 장내 세포막은 인지질의 이중층으로 구성되어 있습니다.

 

과거 SBS 스페셜 기획 특집으로 옥수수의 습격이라는 다큐멘터리를 본적이 있습니다. 매우 충격적인 내용이었지만, 우리에게 시사하는 바는 크다고 생각됩니다. 주요 내용은 반추가축인 소를 위주로 다뤄졌는데, 풀을 주식으로 섭취하던 소가 옥수수 위주의 곡물 비육을 통해 특정 지방 성분위주로 축적되어 이들 소고기나 우유를 섭취한 인체도 세포의 유동성이 감소하여 염증 유발 및 비만 등 건강에 이상이 올 수 있다는 추론이었습니다. 일부는 타당한 면도 있지만 지난친 논리적 비약도 포함된 내용이었습니다.

 

 

주요 공격대상은 바로 세포막의 유동성 감소였습니다. 결론은 오메가-6 지방산보다는 오메가-3 지방산의 고른 섭취를 제안한 내용이었습니다. 세포막의 유동성 증가는 영양소 흡수 채널의 활성화와도 연관이 있습니다.

 

아래 그림으로 모식화한 것처럼 일반적으로 포화된 지방산 구조의 꼬리를 2개씩 갖는 인지질은 유동성이 약합니다(좌측). 반면에 우측의 지방산 꼬리를 하나만 갖는 인지질 구조는 유동성이 개선됩니다. 유동성의 증가는 세포막의 유동성·투과성·다공성을 증가시킴으로써 영양소의 수동 수송을 촉진시킬 수 있습니다.

 

 

대표적인 인지질의 유동성 향상 물질은 바로 '라이소 인지질'입니다. 라이소 인지질은 장 상피 세포막의 유동성 증가뿐만 아니라 단백질 채널의 활성화와 탄수화물 흡수 수송체의 발현 증가는 궁극적으로 영양소 흡수를 높이게 됩니다. 물론 이러한 영양소 흡수촉진제로 활용이 가능한 다양한 물질을 탐색하고 작용 기전을 규명하는 노력은 앞으로도 지속적으로 수반되어야 합니다.

 

 

결국은 Input – Retention = Output 입니다.

 

최종적으로 가축에게 전달 가능한 정밀 영양으로 Input을 낮출 수 있거나, 생체 이용성을 높일 수 있는 소화·흡수·이용성의 향상을 통해 Output을 감소시키는 방향으로 분뇨를 통한 유기물 배출을 저감시켜야 합니다. 물론 분뇨처리 시설 투자와 운영 방식을 병행해서 동시에 법적 기준에 위배되지 않도록 가축분뇨 처리 기준을 준수해야 합니다.

 

지속 가능한 한돈 산업의 발전을 위해서는 자원 순환 농법을 토대로 분뇨자원화 기준을 충족시켜야만 합니다.

 

당장 분뇨 처리 자체도 힘든 상황인데, 가축분뇨 처리를 위한 특정 성분의 기준 준수는 더 까마득하게 느껴집니다. 하지만 지금 당장 준비해야 하는 시급한 기로에 서 있는 것은 분명합니다. 함께 지혜를 모아서 극복해 나가야 합니다. 바로 지금, '오늘부터' 입니다.

 

 

다음 편에 마지막 순서인 지속가능한 한돈산업을 위해 나아가야 할 길이라는 주제로 친환경 프로젝트에 대한 연재를 마무리하고자 합니다.

 

 

지속가능한 한돈산업을 위한 친환경 프로젝트

▶1편. 생산성 향상·질병 예방은 물론 이제는 '친환경'을 넘어 '필환경' 시대로!(바로가기)

▶2편. 민원 해소에 도움을 주는 냄새 저감 솔루션(바로가기)

▶3편. 냄새관리의 기준이 되는 암모니아(NH3) 저감 솔루션(바로가기)

▶4편. 한치의 분석 오차도 허용하지 않는 강력한 처벌 대상, 중금속 저감 솔루션(바로가기)

▶5편. 자돈사료 내 설사 방지 목적인 산화아연의 저감 대책(바로가기)

▶6편. 이유 후 성장 정체 극복을 위한 핵심기술, 설사 저감 솔루션(바로가기)

▶7편. 면역과 성장, 번식 기능 저하를 유발시키는 곰팡이독소, 톡신 저감 솔루션(바로가기)

▶8편. 혹서기 고온 스트레스 극복을 위한 폭염 탈출 솔루션(바로가기)

▶9편. 가축분뇨의 자원순환농법을 위한 유기물 배출 저감 솔루션(바로가기)

▶10편. 지속가능한 한돈산업을 위해 나아가야 할 길(바로가기)