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[지속가능한 한돈산업을 위한 친환경 프로젝트(5)] 산화아연 저감

팜스토리 도드람비엔에프 윤민성 PM(bfyms@edodram.net)

지속가능한 한돈산업을 위한 친환경 프로젝트 5편

자돈사료 내 설사 방지 목적인 산화아연의 저감 대책

 

항생제 감축을 위한 뚜렷한 대안, 산화아연

 

유럽은 1990년대 후반부터 사료내 성장촉진용 항생제 사용을 제한하면서, 지금은 사료내 첨가는 원칙적으로 금지하고 있습니다. 이는 항생제 사용으로 인한 내성과 오남용을 억제하기 위해 선제적인 제한 조치를 취했습니다.

 

그래서 항생제의 대안으로 설사 예방에 효과가 높았던 산화아연이 항생제 대체 물질로서 현재까지 적용 중인 상황입니다.

 

실제로, 산화아연은 많은 연구 결과를 통해 다양한 효능 효과가 검증된 물질이기도 합니다. 가장 뚜렷한 기능인 항균 능력을 바탕으로 설사 억제 효과가 높은 편입니다. 뿐만 아니라 장내 염증 억제와 장세포 보호 기능으로 산화 스트레스 저감은 물론과 성장 촉진 효과를 보여주고 있습니다.

 

 

그런데 산화아연이 왜 문제인가?

 

산화아연은 설사 억제와 질병 예방은 물론 성장 촉진을 통한 생산성 개선효과가 우수한 물질임에도 불구하고 여러 측면에서 이슈의 대상이 되어 왔습니다. 실제로 유럽에서도 항생제 사용 중단시 산화아연은 항생제 대체제로 사용되었으나, 점차적으로 약리적 사용의 치료 목적 외에는 사용 수준을 제한하게 되었습니다.

 

유럽의 산화아연 규제 배경

돼지의 항생제 내성 유발(Super Bacteria의 생성 가능성 존재) - 항생제 내성을 보이는 대장균 및 살모넬라균의 비율 증가

②토양과 하천의 아연 축적으로 인한 중금속 환경 오염 - 산화아연의 낮은 생체 흡수율 →분변을 통한 배출량 증가

지속가능한 축산업 영위를 위한 사용 금지 조치 실시 - 2022년 6월부터 산화아연 전면 사용 금지

 

산화아연은 생체 흡수율이 낮다?

 

실제로 산화아연은 흡수율이 매우 낮은 편입니다. 산화아연은 하얀색 고체 분말로서 녹는점이 2,000 ℃에 가깝기 때문에 물에 녹지 않는 성질을 갖고 있습니다. 반면에 산 또는 알칼리에는 녹는 성질이 있어서 백색 안료, 사진 재료, 형광체 등으로 쓰이고, 화장품과 의약품으로도 활용되고 있습니다.

 

이러한 성질로 인해 산화아연은 약 40% 이내의 낮은 생체 흡수율을 보여주고 있습니다. 반면에 산화아연은 흡수율이 낮기 때문에 오히려 장내에서 잔존하면서 항균작용을 나타내며, 흡수되지 않고 분변으로 배출되게 됩니다. 아래 그림과 같이 아연의 제제별로 흡수율의 뚜렷한 차이를 확인하실 수 있습니다.

 

고농도의 산화아연을 첨가해야 약리적 효과가 있다?

 

맞습니다. 산화아연은 생체에 필요한 미네랄인 아연의 공급원으로 적용하는 것이 아닙니다. 산화아연은 물에 녹지 않고 흡수율도 낮기 때문에 아연의 공급제제로는 부적합한 물질입니다. 산화아연은 자돈의 경우 설사 방지 용도로 유해균을 억제하기 위한 뚜렷한 목적으로 활용하고 있습니다.

 

 

따라서, 산화아연은 장내에서 주된 기능과 역할을 하게 되는데, 위장을 통과 할 때 산성 pH 조건에서 염산과 만나 *복분해 되면서 염화아연으로 변환되어 소장에서 작용할 수 있는 산화아연 형태의 용량은 감소하게 됩니다. 따라서, 약리적 효과를 기대하기 위해서 고농도로 산화아연을 첨가하게 됩니다.

 

*복분해란? 두 종류 이상의 화합물이 만나 반응할 때 서로의 성분이 교환되면서새로운 두 종류의 화합물이 생성되는 반응(예시: AB + CD → AC + BD)

 

고농도 산화아연의 약리적 효과냐 환경 보전이냐? 가치의 충돌

 

결국 항생제 내성과 환경 보전이라는 큰 틀에서 산화아연의 사용은 규제되고 있다고 보여집니다. 과학자, 양돈농가 그리고 관련 산업이 머리를 맞대고 문제를 해결해야 할 안타까운 과제인 것입니다. 그래서 국내에서도 가축분뇨처리에 관한 법률로서 1차적인 제동장치가 걸려있습니다.

 

 

아연의 퇴비와 액비화 기준이 구리보다 상당히 높긴 합니다. 이는 다분히 동물의 아연 요구량이 구리보다 높기 때문이지, 산화아연의 배출량을 감안한 기준을 적용한 것이 아닙니다. 실제로 퇴비와 액비의 중금속 검출 한계로 인해 현장에서 애로 사항이 발생하고 있습니다.

 

산화아연 당장 산업 현장에서도 애로 사항을 호소?

 

항생제 대체제로서 산화아연만큼 효과적인 대안은 없을 뿐더러 국내 사료관리법상 자돈사료내 설사 방지 목적으로 고농도의 산화아연의 사용이 허용(사실은 유예)되고 있습니다. 그러다 보니 결국 산화아연이 분변을 통해 배출되는 양이 증가해서 분뇨 처리시 기준을 초과하는 상황이 종종 발생하게 됩니다.

 

아래 그림처럼 농장의 총 사료 구성비율 중 자돈 사료 비율은 평균 6% 이내입니다. 하지만 자돈사료가 가장 낮은 사료 비율을 보임에도 불구하고 자돈의 분변을 통해 배출되는 아연이 농장의 총 분뇨 내에서 무려 67% 수준까지 차지하게 됩니다. 그 이유는 앞서 살펴본 바와 같이 고농도의 산화아연을 첨가하여, 흡수되지 않은 상당량이 소장에서 설사 억제 기능을 수행한 후 분변으로 배출되기 때문입니다.

 

 

그래서 번식장과 비육장이 분리된 2 사이트(site) 농장의 경우 번식장에서 퇴액비화 과정에서 아연 함량이 기준을 초과하는 사례가 발생될 수 있습니다.

 

산화아연의 성공적인 대체 방안은?

 

유럽에서는 산화아연의 대책 마련을 중장기적으로 준비해 왔습니다. 덴마크 양돈연구센터(SEGES)는 산화아연 대체를 위한 세미나에서 그 동안의 연구 성과와 결과를 지속적으로 발표하였습니다. 2017년 발표에 따르면, 산화아연 대체 가능성을 기반으로 한 첨가제별 효능이 평가되었습니다. 안타깝게도 혹독한 결과를 확인할 수 있었습니다. 즉, 기능성 첨가제를 통한 단순 대체는 불가능하다는 결론에 도달한 것입니다.

 

특히, 이유자돈 초기 구간에서 뚜렷한 차이를 확인할 수 있었습니다. 다행히도 체중이 9kg 이상인 이유자돈 구간에서는 다소 회복되는 결과가 확인되기도 하였습니다.

 

 

따라서 추후 산화아연을 대체하기 위한 성공적인 전략을 전면적으로 재검토해야 했습니다. 그래서 4개의 업체가 참여하여 2019년 새로운 결과를 다시 제시할 수 있었습니다. 이제는 첨가제를 통한 단순 대체가 아닌, 사료를 통한 모든 영양적 개선 방안과 기술을 도입하여 산화아연을 대체하기 위해 시도한 것입니다.

 

 

큰 맥락에서 여전히 이유자돈 초기 구간에는 산화아연의 완벽한 대체는 어렵다는 결과가 다시 확인되었습니다. 다만, 여러 영양적 컨셉을 다수 활용할수록 대체 가능성에 더 가까이 접근할 수 있다는 긍정적인 신호를 보여준 것으로 평가됩니다.

 

하지만, 사양성적 이외의 다른 성적 지표들은 여전히 많은 어려움이 확인되었습니다. 대표적으로 산화아연을 제외한 돈군은 폐사율과 위축돈 발생의 차이는 없었지만, 설사 발생에 따른 치료 횟수 및 치료에 걸리는 시간 등에서는 개선의 여지가 필요하다고 평가됩니다.

 

문제는 비용, 과연 비용은 누구의 몫인가?

 

SEGES 보고서에 따르면 산화아연 대체시 생산성 하락에 따른 추가적인 비용은 두당 평균 1.9 DKK(덴마크, 크로네)로 원화로 약 360원, 또한 설사 치료 증가에 따른 치료비 부담은 약 0.8 DKK로 약 150원이 증가됩니다. 뿐만 아니라 산화아연 대체를 위한 영양적 컨셉의 사료비 증가 비용은 두당 약 8 DKK로 원화로 약 1,500원이 추가로 소요됩니다. 합산하면 생산성 하락, 치료비와 사료비 증가 요인이 약 10.7 크로네로 두당 약 2,000원 가량의 비용이 상승하게 됩니다.

 

과연 이 비용은 누가 지불해야 할까요? 환경 규제를 의무화 시킨 정부인가요? 환경 단체인가요? 아니면 소비자인가요? 어느 누구도 지불의사가 없다면 농가의 비용 부담이 될까요?

 

새로운 시도들, 산화아연 대체는 산화아연으로?

산화아연의 근본적인 대체가 어렵다 보니, 아이러니하게도 산화아연을 산화아연으로 대체하는 기술적 시도들도 지속되고 있습니다. 앞서 설명드린 바와 같이 산화아연이 위내 pH 조건에서 염산을 만나 염화아연으로 생성되면서 고농도 산화아연을 첨가해야 기대하는 효과를 충족시킬 수 있습니다.

 

때문에 고농도의 산화아연의 첨가량을 낮출 수 있는 방안으로 ▶위내에서 바이패스(by-pass) 시키기 위한 기술(코팅), 또는 ▶산화아연의 입자를 미세 균질화(나노 사이즈)해서 표면적을 증가시켜 첨가량을 낮출 수 있는 방안, 심지어 ▶산화아연 분자에 물리·화학적 변화(광입자)를 투과하여 엔탈피(입자의 운동성 증가)를 증가시키는 방안까지 다양합니다.

 

이러한 기술들은 과학적으로도 다소 벅찬 작용 기전을 검증해야 하는 어려움이 있지만, 새로운 가능성은 늘 꾸준히 시도되어야 합니다. 한 가지 예를 그림으로 모식화 하면 아래와 같습니다.

 

'저탄소-녹색성장, 무항생제, 친환경, 동물복지, 유기축산 등 지속 가능한 산업으로의 발전을 위한 그린 뉴딜!', 미래를 위한 바람직한 방향성이라는 것은 공감합니다. 하지만, 산업적으로 기술적으로 완성이 미흡한 채로, 그리고 경제적으로 비용과 수익 모델이 뒷받침되지 않는 상황에서 법적 규제와 아무런 대안 없이 가속화되고 있는 무차별 제제는 지양되어야 하지 않을까요?

 

산화아연 저감 기술, 검증과 완성도의 차이로 부각

당사에서도 많은 노력과 검증을 실시하고 평가해 왔습니다. 기술적 검증과 완성도의 차이가 결국 핵심적인 기술력으로 드러나게 될 것입니다. 현존하는 기술로서 구현 가능한 산화아연의 저감은 매우 어렵고 까다로운 과제입니다. 실제로 당사 연구농장과 필드 농장에서 반복적인 실험과 검증을 통해 산화아연의 저감 가능성을 확인할 수 있었습니다.

 

이러한 선제적인 대응 준비는 당장 가축분뇨법에서 규제하는 아연의 농도를 낮출 수 있고, 분뇨 처리를 원활하게 진행하는데 도움을 줄 수 있는 결과입니다. 아울러, 사양성적과 설사 발생에도 문제가 없도록 다면적인 안전 장치를 통해 현장에서도 만족스러운 결과로 이어지고 있습니다.

 

 

국민의 건강한 먹거리 산업으로서, 식품 안전을 갖춘 축산 식품과 환경 보전을 위한 자원 순환을 통한 축산의 공적인 가치가 더 이상 훼손되어서는 안되겠습니다.

 

지속가능한 한돈산업을 위한 친환경 프로젝트! 모두가 함께 고민하고 준비하여야 합니다.

 

 

다음 편에 '이유 후 성장 정체 극복을 위한 핵심기술, 설사 저감 솔루션'에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.

 

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)

 

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양돈장 직원들이 이직을 결심하는 이유는 이 때문! 양돈장에 근무하는 직원들은 왜 이직을 꿈꿀까? 직원의 근무환경에 대한 직무성과와 이직의도에 대한 의미있는 간담회가 지난 5일 분당 '아이해듀 스튜디오'에서 있었습니다. 이번 간담회는 지난 40년간 국내 양돈산업을 누구보다 가까이 접하고 몸담고 있었던 안기홍 소장(안기홍연구소)이 최근 건국대학교 박사학위(축산경영·유통경제학) 논문으로 연구한 주제를 축산신문 기자들과 함께 공유하고 토론하는 자리로 마련되었습니다. 안기홍 박사는 "국내 양돈산업은 규모화 되면서 직원 고용이 증가하고 전문인력의 필요성이 대두되고 있다"면서 "생산성에 있어서도 결국 사람이 가장 중요하다"라고 전제하고 "경영자 중심에서 벗어난 직원들의 근무환경, 인력, 사육환경에 대한 관심이 필요하다"고 연구 목적을 밝혔습니다. 안박사는 본 연구를 위해 농장대표 230명, 한국직원 180명, 외국인 직원 188명의 설문을 통한 근로환경에 대한 만족도를 조사했습니다. 설문조사를 통해 경영자와 직원들간 그리고 나라별 직원들의 생각의 차이가 나타났습니다. 직원 근무시 가장 어려운 점을 묻는 질문에 한국인 직원들은 건강과 가족을, 외국인 직원들은 의사소통, 가족, 돈사환경을 어려운 점으로 꼽았습니다. 직원 근