월드포커스 48호

가축분뇨로 퇴비를 제조하는 과정에서 발효열이 발생하는데, 그 열량은 가축분뇨 건물(乾物) 1kg당 20MJ에 달한다. 지금까지 이 발효열은 통기나 퇴비 뒤집기를 할 때 대기 중으로 방출되어 효율적으로 이용하지 못했다. 그러나 일본 축산초지연구소에서 개발한 흡인통기(吸引通氣)식 퇴비화시스템을 통해 발효열 회수 및 이용이 가능해졌다. 흡인통기방식은 발효열을 가지고 있는 공기를 저온의 외부공기에 희석시키지 않고 50℃ 정도의 포화 증기 형태로 회수한다. 퇴비원료에 대한 공기 공급량은 퇴비원료 2∼6㎥(시간/1m3 ) 정도이며, 원료를 통과한 발효배기 안에는 증발잠열이 포함되기 때문에 같은 온도의 건조공기에 비해 열량이 커지게 된다. 발효배기의 열량은 젖소분뇨 1t당 3.8kW에 상당한다. 예를 들어, 젖소 120마리 사육규모의 낙농가에서는 2.6GJ/일(30kW 상당)의 열량이 상시 회수가 가능해진다. 발효배기와 물을 열교환하는 것으로 40℃의 온수라면 1일 11.5t 생산가능하다. 즉, 젖소 1마리당 약 100kg/일의 온수를 생산할 수 있다는 계산이 나온다. 이는 젖소 1마리의 1일 음수량(飮水量)에 필적한다. 그래서 온수를 젖소의 음용수로 공급하는 시스템을 구축한 후 연속 가동시켜 조사했다. 그 결과, 50℃, 열량 30kW 상당의 배기로 농업용수를 가온(加溫)함으로써 소 118마리에게 33℃의 온수를 14.4t/일 공급할 수 있는 것으로 나타났다. 게다가 생산성에 대한 긍정적인 영향도 나타나 현재 데이터 분석을 진행하고 있다. 향후, 다른 축종(畜種)이나 퇴비화 방식으로도 발효열 회수기술의 적용 범위를 넓혀 가축분뇨의 퇴비화 처리가 보급되고 있는 일본 고유의 기술체계로 확립해 갈 계획이다. 수의학 및 의료분야에서 항생제 내성을 지닌 박테리아의 진화에 대해 학계와 대중 모두의 우려가 높아지고 있으며, 세계보건기구(WHO) 및 미 질병통제예방센터(CDC)에서도 심각한 우려를 표명하였다. 실제로 일부 박테리아는 다양한 종류의 항생제 화합물에 대해 내성을 보인 바도 있다. 대책위원회 위원장인 로니 킹(Lonnie J. King) 오하이오 주립대학 수의과대학 학장은 “대책위원회는 연방정부의 항생제 내성 관련 전략 개발에 있어서 구성원들의 전문성을 바탕으로 전문적이고 핵심적인 자문을 제공할 것이다. 더불어 농업생산 분야에서 일부 항생제의 사용에 대한 대안 마련을 위한 추가 연구에 대해서도 권고안을 제시할 수 있다.”고 밝혔다. 지난 9월 18일, 미 대통령과학기술자문위원회(PCAST: President’s Council of Advisors on Science and Technology)는 항생제 내성 문제를 해결하기 위한 다수의 권고안이 포함된 『항생제 내성과의 전쟁(Combating Antibiotic Resistance)』이라는 제목의 보고서를 발간했다. 지난 주 미국공립대학협회(APLU: Association of Public and Land-grant Universities) 및 미국 수의과대학협회(AAVMC: Association of American Veterinary Medical Colleges)는 농업생산(production agriculture)에서의 항생제 내성 문제 해결을 위한 대책위원회를 결성했다고 발표했다. 대책위원회의 목표는 연구 관련 자문을 연방정부에 제공하고 농업생산 분야에서의 항생제 사용에 대한 올바른 정보를 일반국민에게 알리는 것이다. 연방정부기관의 핵심관료들이 대책위원회의 참관인(observer) 역할을 수행할 것이며, 멕시코와 캐나다의 공립대학 대표들이 당연직 위원(ex-officio member)으로 활동할 예정이다. 이 티몰 정제(pill)는 에릭이 베라크루자나대학(Universidad Veracruzana)에서 수학하던 중 개발했으며, 현재 이 제조법은 특허절차를 밟고 있다. 그러나 이 티몰제제를 사용했던 양봉가들이 지적했던 문제점들 중 하나는 이 제제가 불충분하게 살포될 경우 꿀벌에 부정적인 영향을 미친다는 것이었고, 이를 계기로 자동화된 스프링클러 증기 시스템이 개발되게 되었다. 상자형으로 구성된 이 시스템은 상자 상단부에 티몰정제(錠劑)를 넣을 수 있는 깔때기가 부착되어 있고, 내부에 티몰을 기화시키는 온도센서 자동제어 가열판이 있으며, 최종 단계에서 송풍기에 의해 사양액이 벌집 안으로 살포된다. 이 멕시코 창업가는 현재 제품성능 업그레이드를 위해 이미징기술을 기반으로 벌집 내 바로아응애 유충의 자동탐지 소프트웨어를 개발 중이며, 이것이 완성된다면 이 해충의 탐지에서 박멸까지 전 과정이 자동화될 것이다. 이러한 연구 진전을 바탕으로 에릭 게바라가 창업한 프로세스매틱사는 이번 12월 덴마크에서 개최될 세계 최고의 창조적 창업가를 선발하는 ‘창조기업 컵(Creative Bussiness Cup)’ 국제경연대회에 참가할 멕시코 프로젝트 중 하나로 선정되었다. “전자탐지 시스템(Electronic Detection System)”으로 명명된 이 기술은 강력한 살균력을 지닌 티몰(thymol)에 몇 가지 물질이 배합된 사양액을 자동화 증기발생기를 통해 분무하는 방식으로 벌집 내 바로아응애 유충들을 제거하는 것이다. 이 장치는 양봉가들의 두통거리를 단번에 날려버릴 수 있는 해결책을 제공할 뿐 아니라, 결과적으로 전체 먹이사슬의 보존에도 결정적으로 기여한다. 이유로는 벌들에 의한 수분(受粉)작용이 현재 생산되는 농산물의 절반 이상에 영향을 미치기 때문이다. 수년간 해당 방제 프로젝트를 이끌어 온 생물학자 에릭 레온 게바라(Erik Leon Guevara)는 “우리가 처음 착수했던 일은 백리향(thyme) 같은 천연물에 포함되어 있는 티몰을 주성분으로 한 방제제를 개발하는 것이었으며, 이후 개발제품이 바로아응애 퇴치에 아주 효율이 높은 것으로 판명되었다.”고 그는 말했다. 토마토를 비롯한 모든 현화식물에서 개화 호르몬인 플로리겐(florigen)과 안티플로리겐(anti-florigen)이라는 서로 상반작용을 하는 한 쌍의 호르몬이 식물의 영양생장과 생식생장의 균형을 통제한다. 리프먼 교수와 이스라엘 과학자들의 과거 연구를 살펴보면 플로리겐의 변이는 영양생장과 생식생장간 균형의 변화를 촉발시켰으며, 또한 식물체형을 변화시켜 수확량 증대를 가져왔다. 이는 육종학자들이 과거 수세기동안 자연품종을 이용한 육종연구에 매진했음에도 불구하고 지금까지도 토마토의 플로리겐과 안티플로리겐 사이에서 완벽한 균형점을 찾지 못했다는 뜻이다. 『네이처 지네틱스(Nature Genetics)』에 게재된 연구결과에 따르면, 리프먼 교수의 연구팀은 플로리겐과 안티플로리겐의 균형을 미세조율 할 수 있는 새로운 변형유전자배열을 최초로 발견했다. 이로써 과실에 양분을 공급하기 위해 잎에서 얻었던 에너지를 낭비하지 않으면서도 과실 생산량을 최대로 늘릴 수 있게 됐다.