국립낙동강생물자원관, 잠자던 담수미생물을 깨우다

수질정화 능력 있는 ‘신종 미생물’ 및 ‘미생물 혼합배양체’ 잇단 발견
강유진 기자 eco@ecomedia.co.kr | 2017-10-11 11:14:43

환경미디어는 지난 호에 이어 두 번째로 수처리 미생물을 다룬다. 미생물은 수생태계 동물들이 잘 살 수 있는 환경을 만든다. 죽어 부패한 동식물에서 나오는 암모니아 등을 막아 다른 동물이 피해를 받지 않도록 도와주고, 물속 유기물들의 부패를 막아 서로 먹이가 되도록 먹이사슬을 회복시킨다. 또한 미생물 스스로 오염물질을 분해하기도 한다. 최근 국립낙동강생물자원관에서는 정화능력이 있는 미생물을 발견해 특허 취득을 했다.  

 

발암성 유해물질 제거하는 미생물
대부분의 하·폐수는 생물학적 처리로 수질오염물질을 정화한다. 과거에는 물리·화학적인 방법으로 정화를 했다. 하지만 이는 2차 오염물질이 발생할 수 있어 현재는 특정수질유해물질을 포함한 악성폐수의 경우에만 물리·화학적인 방법을 사용하고 대부분은 생물학적 처리방식을 사용한다.

 

20세기 후반부터 미생물을 활용한 친환경적 정화기술이 활발하게 연구됐고, 미국 등 해외시장에서 유류오염사고 발생 시 생물학적 처리제로 미생물이 사용되고 있다.  

 

이렇게 수질을 정화하는데 쓰이는 미생물 연구에 몰두하며 이목을 집중시키는 성과를 내는 곳이 있다. 바로 지난 2015년 개관한 국립낙동강생물자원관(관장 안영희)이다.

 

△ 친환경 유용 혼합미생물제제

지난 7월 낙동강생물자원관은 벤젠, 톨루엔, 페놀 등 유해화학물질을 효과적으로 제거하는 친환경 유용 혼합미생물제제를 개발하여 특허를 출원했다.

 

혼합미생물 제제는 낙동강에서 지난해에 발견된 3종의 미생물로서 로도코커스 속 균주 24(Rhodococcus sp. 24), 마이크로박테리움 속 균주 28(Microbacterium sp. 28), 슈도모나스 속 균주 GM1(Pseudomonas sp. GM1)에서 추출한 성분으로 개발됐다.

 

낙동강생물자원관 연구진의 실험결과, 구슬입자형 제제의 경우 1ℓ의 실험용 반응조에 녹은 페놀 500㎎을 6시간 이내에 약 100%를 제거했으며, 분말형 제제는 같은 실험 조건의 페놀을 약 24시간 이내 100%을 제거했다. 벤젠, 톨루엔 등은 발암성 유해물질로서 이번 특허를 통해 담수미생물 자원을 통해 환경산업에 쓰이는 원천기술을 개발했다는데 의의가 있다.  

 

담수생물자원 체계적 관리 필요
지금껏 국내 담수생물자원에 대한 연구는 대학교 연구실, 연구기관 등 일부 기관이 특정 관심분야를 중심으로 이루어졌다.

 

하지만 수생태계 파괴가 심해지고 동시에 생물다양성 보전에 대한 전 세계적인 인식이 늘어나면서 한반도의 담수생물자원을 체계적으로 조사·발굴해야 할 필요성이 증가했다. 이에 2015년 7월말 국립낙동강생물자원관이 정식 출범하게 되었고 지금까지 훌륭한 연구 성과가 나오고 있다.  

 

지난해 말까지 담수생물자원을 조사·발굴한 결과, 세계에서 최초로 발굴한 신종 담수생물 44종, 국내에서 처음 발굴한 미기록종 담수생물 256종 등 총 300종의 신종·미기록종을 발굴하는 성과를 올렸으며, 생물표본도 9만1천여 점을 확보했다.

 

지난해 4월에는 살아있는 화석이라고 불리우는 희귀 옛새우 신종 14종을 한강에서 6종, 낙동강에서 5종, 금강, 임진강, 강릉 임곡천에서 각각 1종 등 국내 하천에서 세계 최초로 발견했다.

 

특히 신종 미생물 중 1종은 낙동강 지명을 인용하여 ‘라시박터 낙동엔시스’로 이름 지었다. 라시박터는 우수한 지방 분해 능력이 있는 것으로 알려져 있다, 또한 상주시 경천섬에서 발굴한 신종 미생물은 섬유소와 중성지방 분해 능력이 있는 것으로 확인됐으며 상주 지명을 활용하여 ‘울리지노시박테리움 상주엔스’로 세계 최초로 이름을 지었다.  

 

분류된 미생물은 유전체 정보를 해석하여 추가적인 생리·생화학적 특징을 예측하고, 산업화 이용 가능성 및 담수환경 내 생태학적 역할 규명을 위한 실마리를 추적하고 검증하는 연구를 진행하고 있으며, 수집된 신종·미기록종을 포함한 모든 미생물들은 자체 기탁을 통해 국립낙동강생물자원관에 영구 보존하여 추후 다양한 연구의 재료로 사용된다.  

 

코라이언스 투과전자현미경 사진

수질정화 미생물 - 코라이언스
수많은 담수 미생물을 발견했지만 단연 눈길을 끄는 것은 수질정화 미생물 발견이다. 낙동강생물자원관은 한강 발원지인 태백 검룡소에서 수질정화 능력을 보유한 신종 난배양성 미생물인 ‘코라이언스(가칭)’를 발굴했다.

 

현재 코라이언스 연구는 분리·배양 및 전체 유전체 해독까지 완료한 상태다. 코라이언스의 전체 유전체를 분석한 결과 ‘황산화 탈질반응’과 관련된 다량의 유전자를 보유하고 있었다. ‘황산화탈질’ 반응이란 물속에서 악취를 유발하는 황화합물을 분해하기 쉽게 만들고 생활하수, 공장폐수, 무기 비료의 사용 등으로 배출되는 수질오염의 주범인 질산성 질소를 제거하는 공정이다.

 

즉, 코라이언스는 황화합물을 산화시켜 제거하는 동시에 오염성분인 질산성질소를 질소 가스로 바꿔 공기 중으로 배출하는 역할을 한다. 현재는 유전체분석 결과에서 보여진 ‘황산화 탈질’반응의 추가 실험을 진행하기 위해 대량배양을 위한 최적의 배양조건을 탐색 중에 있다. 또한, 코라이언스를 새로운 목으로 인정받기 위한 추가 실험을 진행 중이다.  

 

뿐만 아니라 국내 최초로 암모늄·이산화탄소·페놀을 한 번에 처리할 수 있는 미생물 활용 기술을 선보였다. 미생물 혼합배양체는 미세조류와 활성슬러지를 배양한 한 것인데 지금까지 암모늄과 이산화탄소를 동시에 처리하기 위해 미세조류를 투입하기는 했으나 페놀의 독성 때문에 미세조류의 광합성 효율이 급격히 떨어졌었다.

 

그런데 낙동강생물자원관에서 최초로 암모늄 및 이산화탄소를 제거하는 미세조류와 페놀을 제거할 수 있는 활성슬러지를 섞은 미세조류‧박테리아 혼합체를 배양하는 데에 성공했다.  

 

낙동강생물자원관은 연구를 바탕으로 산업화하는데도 힘을 쏟고 있다. 사회적 기업인 ㈜포스코휴먼스와 올해 1월말 친환경 세제 개발을 위한 업무협약을 체결했다. 현재까지 공장 작업복에 묻어있는 기름때에 대한 성분을 분석하고, 이 작업복과 기름때를 분리 능력을 보유한 미생물을 발굴했다. 앞으로 분리된 기름때를 분해 능력이 있는 미생물을 조사·발굴할 계획이며, 앞서 발굴한 미생물과 발굴될 미생물을 대량으로 배양하는 기술을 연구하는 등의 과정을 남겨 놓은 상태다.  

 

생물 다양성은 지켜져야
낙동강생물자원관의 연구와 산업화를 위한 노력은 생물자원을 지키고 친환경적인 사회를 구성하는데 의미가 있다. 우리나라는 제3차 자연환경보전기본계획(2016~25)을 세우고 시행하고 있다. 생물자원과 관련하여 한반도의 자생생물을 조사하고 활용가치를 높이려는 정책이 추진되고 있다.

 

또한 국가생물다양성 전략(2014~18) 역시 유전자원은행확대, 생물표본 확보, DB구축 등을 주요 내용으로 한다. 낙동강생물자원관을 통해 우리나라 담수생물 연구가 더욱 발전되고 자연친화적인 사회를 앞당길 것으로 보인다. 낙동강생물자원관은 하천의 유역면적, 지리적 여건 등을 고려하여 담수생물자원 조사연구를 진행하며, 순차적으로 영산강, 금강, 섬진강 등의 수계로 확대할 계획이라고 한다. 

 

△ 안영희 관장

< 국립낙동강생물자원관 안영희 관장 인터뷰 >


담수생물자원 발굴에서 사회공헌활동까지 A+! 


Q. 국립낙동강생물자원관은 어떤 일을 하나? 

A. 20세기 들어 중화학·철강·전자 등 대규모 공업단지가 조성되고, 급속한 인구증가로 인한 도시화, 무분별한 대규모 개발사업 등으로 지구촌 곳곳에서 생물종의 급격한 감소와 생태계 파괴가 일어났다. 동시에 생물다양성 보전 필요성과 생물자원의 지속가능한 이용 등에 대한 범지구적 공감대가 형성됐다. 

 

 

이에 따라 국제적으로 ‘생물다양성 협약’ 채택(‘92)·발효(’93) 및 ‘나고야의정서’ 채택(‘10)·발효(’14)로 생물다양성 보전과 함께 국가 간 생물주권 확보경쟁이 본격화되어 정부차원에서 생물자원에 대한 관리대책이 시급히 마련해야 한다는 필요성이 함께 대두됐다.  

 

우리나라에서는 이와 같은 국제적 정세에 효율적으로 대응함은 물론, 국내 자생 생물종의 다양성을 보전·발굴하여 국가 생물주권을 실현하고 나아가 이들 생물자원에 대한 지속적 이용에 기여하고자 담수분야의 생물자원 전문 연구기관으로 환경부 산하의 공공기관인 국립낙동강생물자원관이 경상북도 상주에 설립됐다.

주된 업무는 한반도의 담수생물자원을 체계적으로 발굴·보전하는 것이다, 발굴된 유용 담수생물자원의 효능 및 성분을 분석해 바이오 산업소재를 개발하거나 유용 생물자원의 상용화· 산업화 가능성을 연구한다. 또한 지구, 한반도, 낙동강 등의 생물다양성을 보여주는 전시관을 운영하고, 가족체험형·청소년 진로체험형·소외계층 교육프로그램 등 다양한 생물자원 교육과정을 개설·운영하는 생물자원 교육 전문기관이기도 하다. 

 

Q. 기관 설립 2년 만에 2016년도 ‘환경부 기타공공기관 경영실적평가’에서 A등급을 받았다.
A. 공공기관 경영실적평가는 공공기관의 운영에 관한 법률 등에 따라 공공기관의 공공성과 경영효율성을 높이고, 대국민서비스의 질을 개선하기 위하여 기관의 설립목적, 공익성, 효율성 등을 고려하여 전년도 경영노력과 성과를 공정하고 객관적으로 종합 평가하는 제도다.

 

이 평가에서 우수한 평가를 받는 기관은 인사 및 예산확보 등에서 혜택이 주어지고, 미흡한 기관은 불이익을 받게 된다. 이번 평가에서는 대학교수, 회계사 등 각 분야별 전문가로 구성된 평가단이 기관운영, 고객만족도, 재무.인사, 주요사업 등 기관경영 전반에 걸쳐 평가했다.

 

국립낙동강생물자원관은 2015년 설립 후, 첫 평가임에도 불구하고 조기에 경영안정 및 우수한 성과를 창출한 점을 인정받아 환경부 경영평가단 심의결과 ‘우수(A)등급’을 받았다. 이번 평가에서 탁월(S)등급을 받은 기관이 없었던 점을 고려하면, 실질적으로 최고 성적을 달성한 것으로 평가된다.  

 

지난해 우리 자원관은 낙동강 상주보 상류에서 미생물 신종 4종과 국내 미기록종 29종을 발견하고, 이들 중 신종 미생물 2종을 지역 명칭을 인용하여 ‘낙동엔시스’, ‘상주엔스’로 명명한 것은 물론 바이오 유용소재 발굴 및 담수생물자원은행을 개설했다. 이런 부분이 경영 활동 전반에 대하여 최우수 평가를 받는 데 기여한 것으로 생각된다.

 

이밖에도 ‘찾아가는 박사님’, ‘시각장애인 대상 체험프로그램’운영 등 취약계층 및 사회적 약자를 배려한 전시.교육서비스를 체계적으로 실시하였고, 지역사회와 함께하는 환경정화 활동, 농촌일손 돕기, 노인복지시설 위문 등 다양한 공익활동을 펼치고 있다. 우리 자원관이 설립된 이후 첫 평가로 준비과정에서 어려운 점도 많았지만, 짧은 기간에 모든 임직원이 하나 되어 이뤄낸 성과다.  

 

 

낙동강생물자원관은 사회공헌에도 힘을 쏟고 있다.

Q. 특별히 사회공헌활동에 힘을 쏟는 이유가 있나?
A. ‘생물자원’이 소외받는 사람들을 위해 무엇을 할 수 있을까 고민 했다. 그러다 시각장애인 분들이 직접 볼 수는 없지만 청각과 촉각을 이용해 생물에 대한 궁금증을 해소하면 좋겠다는 생각을 했다.

 

그래서 지난해 11월부터 장애인 대상 맞춤형 체험프로그램을 시작하게 됐다. 2016.11월과 2017.3월에 (사)충북시각장애인복지연합회 및 경북시각장애인연합회김천지회 소속 60대 이상 성인 시각장애인(37명)을 초청하였고, 2017. 4월 제37회 장애인의 날에 대구광명학교의 시각장애를 가진 유·초등생 16명을 초청하여 촉각, 청각, 후각으로 생물다양성을 느낄 수 있는 맞춤형 체험교육프로그램을 운영했다.

 

특히 이 프로그램을 위해 ‘손끝으로 느끼는 우리 주변의 식물들’이라는 점자교재를 처음 개발했다. 앞으로도 사회적 약자인 시각장애인이 편안하게 전시관을 관람할 수 있는 환경을 조성하려고 한다.  

 

Q. 미생물 분야의 발전 가능성이 얼마나 되나? 앞으로 어떤 연구를 할 계획인가?
세계 미생물산업 시장 규모는 BCC Research의 'Microbial Products : Technologies, Applications and Global Markets' 보고서에 따르면 세계 미생물 및 미생물 제품 시장 규모는 2014년 1435억 달러를 기록하였으며, 2015∼2020년 연평균 14.6% 성장하여 2020년에는 약 3060억 달러에 이를 것으로 전망하고 있다.

 

특히, 담수생물은 유용한 생물자원으로서 활용가치가 높은 종들이 많다. 이들 생물들을 발굴 보존하고 활용연구를 계속한다면 이들로부터 고부가가치 식의약품, 친환경 기능성 향장품, 환경산업 소재원료 등을 얻을 수 있는 가능성은 매우 높다고 생각한다. 

 

우리 국립낙동강생물자원관에서는 생물다양성 보전 및 생물자원의 지속가능한 이용에 기여하고자 자연환경보전기본계획, 국가생물다양성 전략 등 국가 정책을 기초로 중·장기 경영목표 및 사업계획을 수립·시행하고 있다.

 

담수생물자원의 체계적 조사·발굴, 멸종위기종 증식·복원방안 마련, 담수생물 국가 생물종 목록 및 인벤토리 활용시스템 및 국가 유용생물자원 빅데이터 구축·운영, 담수생물자원 천연추출물 및 소재은행 구축·운영, 산업화 유망 담수생물자원 확보 및 보존·관리, 유용 생물자원 대량배양기술 확보 및 담수생물자원 산업화 기반 구축 등이 주요 계획이다. 앞으로 국가 담수생물산업의 발전 토대를 마련하고자 한다.

 

[환경미디어 강유진 기자] 

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