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반추동물의 메탄 배출 억제, 농가에 도움되는 방향으로 - 농업 칼럼니스트 농학박사 허북구
  • 기사등록 2021-12-27 08:52:24
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[전남인터넷신문]소 등의 반추동물(되새김동물)의 트림에는 소화관 내 발효에 의해 생산되는 메탄이 포함되어 있어 소 1마리당 하루에 200-600L의 메탄이 트림으로 배출된다. 


반추 가축의 소화기관 발효에 의해 생 생성되는 전 세계 메탄 배출량은 20억톤(이산화탄소 환산)으로 추정되며, 전 세계에서 배출되는 온실가스의 약 4%(이산화탄소 환산)를 차지한다. 

 

반추동물은 4개의 위가 있다. 소의 경우 제1위와 제2위의 내용액에는 1L당 10조개 이상의 미생물(세균, 고세균: Archaea, 古細菌) 등이 서식한다. 제1위(되새김 위)에는 약 8000종 정도의 미생물이 있다. 


그 미생물들은 인간이 영양으로써 이용할 수 없는 풀을 단백질로 변환해 우유나 고기를 생산하고 있다. 미생물이 풀을 분해·이용할 때에 프로피온산과 메탄 등이 생성되는데 이는 각각 박테리아와 고세균의 대표적인 대사 산물이다.

 

반추 동물의 대사 산물인 메탄은 95%가 트림에 의해서 배출되는데, 섭취 사료 중 2-15% 정도의 에너지가 이에 소비된다. 그러므로 농가는 가축의 사육 시 온실가스인 메탄을 생산하기 위해 비용을 지불하고 있는 셈이다. 이 메탄의 배출을 억제하면 에너지의 손실이 줄어들어 「반추동물의 생산성 향상」이 되고 「지구온난화의 완화」효과라는 일석이조가 된다.

 

반추동물에서 메탄의 발생은 같은 사료를 먹어도 개체 간에 차이가 있다. 반추동물이 섭취하는 사료의 양이나 종류에 따라서도 달라진다. 이러한 특성을 바탕으로 반추동물에서 배출하는 메탄을 줄이기 위해 ① 메탄 발생량이 적은 개체의 반추 동물 육성, ② 백신, ③ 마이크로바이옴(미생물총)의 이식, ④ 다양한 영양보조 사료 및 첨가제 급여, ⑤ 효율적인 사료 급여 등의 측면에서 연구와 실행이 되고 있다. 

 

반추동물의 개체 간 메탄 발생의 차이는 제1위 내 발효의 개체 간 차이로 위내 미생물과도 관련이 있다. 소의 경우 소의 제1위 내 세균은 약 2,400종이 알려져 있으나 특수한 영양 환경이기 때문에, 배양 가능한 것은 20% 정도로, 기능을 모르는 세균이 아직도 많은 것이 현재 상태이다. 

 

현재 알려진 것은 제1위 내에서 프로피온산(propionic acid)이 많이 생산되면 메탄 생산이 억제되는 것으로 알려져 있다. 일본 농연기구(農研機構)에서는 이점에 착안하여 프로피온산 농도가 높은 유용소로부터, 숙신산, 젖산, 말산 등의 프로피온산 전구물질을 생산하는 신규의 혐기성 세균(Prevotella 속 세균)을 분리에 성공해 소의 사육에 부정적인 영향없이 메탄 생산 억제 효과가 기대되고 있다.

 

메탄 생성에 관여하는 효소(메틸코엔자임 M 환원효소)의 억제제로서 3-니트록시프로판올(3NOP, 3-nitrooxypropanol)이라는 화학물질도 주목받고 있다. 젖소(홀스타인)의 사료에 3NOP을 첨가하여 급여한 결과 사료의 섭취량, 산유량에는 변화가 거의 없이 실험기간 동안 젖소의 체중이 증가하는 경향이 있었다는 보고가 있다. 이는 메탄 생성에 사용된 에너지가 체중 증가에 이용된 것으로 추정되고 있다. 

 

반추 동물에서 메탄 배출 억제는 이처럼 농장 수준에서 경제적으로 유리한 장점이 있음에도 온실가스 측면에서 부각되다 보니 농가 입장에서는 메탄의 배출감축 위주의 사육은 「반추 동물의 생산성 저하」 우려라는 생각을 갖기 쉬워 메탄 발생 억제가 비효율적으로 되기 쉽다. 따라서 “메탄 발생 억제 = 반추동물의 생산성 향상”이라는 메시지를 분명히 하고, 이를 통해 메탄 발생 억제를 할 수 있도록 연구개발 및 보급이 이루어져야 한다.

 

인용자료

Alexander N. Hristov et. al. 2015. An inhibitor persistently decreased enteric methane emission from dairy cows with no negative effect on milk production. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 112(34):10663-10668.

農研機構. 2021. 乳用牛の胃から、メタン産生抑制効果が期待される新規の細菌種を発見. プレスリリース 2021年 11月 30日.

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