경상국립대(GNU) 김선원 교수(항노화 바이오소재 세포공장 연구센터장)와 국립순천대 이상석 교수 연구팀이 축산 분야 온실가스인 메탄 배출량을 낮추는데 성공했다고 밝혔다.

연구팀은 반추위(소의 첫 번째 위)에 사는 특정 미생물(메탄자화균)을 활용해 메탄 배출량을 부작용 없이 낮추는데 성공했다. 이 논문은 세계적인 학술지 '애니멀 마이크로바이옴(Animal Microbiome)' 최신호에 실렸다.

전 세계 메탄 배출량의 37% 이상이 소의 트림이나 방귀 등에서 나오지만, 기존의 메탄 저감 노력은 메탄 생성을 억제하는 화학물질이나 특정 사료 첨가에 집중됐다. 메탄은 이산화탄소보다 온난화 효과가 최대 84배 높다.

이 방식은 소의 소화 과정 자체를 방해해 사료 효율을 떨어뜨리거나 독성 문제, 일시적인 효과 등 근본적인 한계를 안고 있었다.

메탄자화균 프로바이오틱스 연구과정 개념도. 경상국립대

공동 연구팀은 발상의 전환으로 문제를 해결했다.

메탄 생성을 억지로 막는 대신 반추위 내에 자연적으로 존재하는 '메탄자화균(Methanotroph)'에 주목했다. 이 미생물은 메탄을 먹이(탄소원)로 삼아 자신의 영양분(단백질 등)으로 전환하는 놀라운 능력을 지녔다.

연구팀은 “반추위는 완전한 혐기 상태가 아니라 위벽 근처 등 산소가 존재하는 미세 환경이 있으며, 이곳에서 메탄자화균이 활발하게 활동할 수 있다는 가능성을 확인했다”고 밝혔다.

연구팀은 수년간의 노력 끝에 한우의 반추위에서 메탄 분해 능력이 뛰어난 메탄자화균과 이를 돕는 메틸영양균(Methylotroph)의 복합체(컨소시엄 NC52PC)를 분리하고 배양하는데 성공했다.

이후 실제 한우에게 이 미생물 복합체를 프로바이오틱스 형태로 먹인 결과, 메탄 배출량이 눈에 띄게 감소했을 뿐만 아니라, 소의 성장이나 건강에는 어떠한 부정적인 영향도 미치지 않음을 확인했다.

메탄자화균을 이용한 반추동물 메탄 저감 시도가 세계 최초로 성공한 사례라는 점에서 학계에 큰 관심을 끌고 있다.

연구 책임자인 김선원 교수는 "이번 연구는 단순히 메탄 배출을 줄이는 것을 넘어, 배출될 메탄을 동물이 다시 이용할 수 있는 영양분으로 전환시키는 '자원 선순환'의 가능성을 열었다는 점에서 의미가 크다"며 "기존의 통념을 깨고 반추위 마이크로바이옴의 새로운 가능성을 밝혀낸 이 연구는 친환경 축산을 목표로 하는 사료 기업들과의 공동 연구로 더욱 심화될 것"이라고 밝혔다.

연구팀은 향후 'Rumen Methanobiome(반추위 메탄자화 핵심 미생물 군집)' 개념을 발전시켜 메탄 전환 효율과 가축 생산성을 동시에 높이는 맞춤형 프로바이오틱스 개발에 박차를 가할 계획이다.

이 기술이 상용화되면, 오는 2030년까지 메탄 배출량 30% 감축을 목표로 하는 '국제 메탄 서약' 달성에도 크게 기여할 뿐 아니라, 환경 부담을 줄인 지속 가능한 미래 축산업 모델을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

김선원 교수는 “기후 위기 시대, 우리 식탁과 환경을 동시에 지킬 수 있는 혁신적인 과학 기술의 등장이 그 어느 때보다 반갑다”고 말했다.