'조류', 오염된 호수 회복의 열쇠
수정일 2018년 07월 02일 월요일
등록일 2018년 07월 02일 월요일
▲솔턴호 (출처=위키미디어 커먼스)

샌디아국립연구소 연구팀이 캘리포니아 대형 호수 중 한 곳을 연구 중이라고 밝혔다. 이는 기존 호수를 생산성 및 수익성이 좋고 깨끗한 수질로 개선할 수 있는지 가능성을 확인하는 내용이다.

350평방마일 규모의 솔턴호(Salton Sea)에 농업용 유수가 흘러 들어가 질소와 인 수치가 비정상적일 정도로 높아졌다. 이는 기후학자들이 꼽은 최근 몇 년 새 가장 오염된 장소로 꼽혔다.

하지만 다행히도 조류가 이 문제를 해결할 수 있는 해결책으로 떠오르고 있다.

샌디아연구소 연구팀은 두 가지 오염원을 제거하고 조류를 번식시키기 위해 조류의 성장 친화력을 활용할 계획이다. 하지만 조류를 활용해 오염원을 제거하는 것이 유일한 목표는 아니다.

샌디아국립연구소는 특허 받은 발효 기술을 통해 수확한 조류를 국내용 재생 가능한 연료로 전환시킬 계획을 가지고 있다.

연료원으로써의 조류

에너지국 바이오에너지사무소(BETO)에 따르면, 미국은 연간 최소 10억 톤 바이오연료 공급 원료를 생산할 수 있는 역량을 가지고 있다.

이러한 생산 능력은 경제적 및 사회적, 환경적 측면에서 긍정적인 영향을 미치며 미래를 위한 청사진을 그릴 수 있다. 한편 연구팀은 10억 톤 공급 원료는 미국 연료 필요량의 30%에 상당한다고 설명했다.

예상 공급 원류 중 조류는 기하급수적인 성장 능력 때문에 지속 가능한 대안이 될 수 있다. 조류는 적절한 조건만 갖춰지면 하루 만에 두 배까지 성장하기도 한다.

BETO는 '샌디아연구소의 솔턴호 바이오매스 개선(SABRE)'계획에 기금을 지원하고 있으며, 조류가 미국 에너지 필요량의 해결책이 되기를 바라고 있다.

이번 샌디아 프로젝트에 참여하는 바이오화학자인 라이언 데이비스 박사도 이번 연구가 성과를 내기를 희망하고 있다. 그는 "솔턴호 조류 시스템은 다른 조류 시스템보다 우수하다는 사실은 이미 확인됐으며, 앞으로도 장래성이 있기를 바란다"고 밝혔다.

새로운 조류 성장 시스템

프로젝트가 진행되는 첫 단계 동안, 샌디아 연구소는 새로운 조류 시스템이 수로에서 자라는 단일 조류종 성장에 관한 이전 기법보다 생산성이 있는지 판단하기 위해 텍사스 A&M 애그리라이프 리서치와 협업했다.

수로에서 자라는 조류는 베타 카로틴이나 스피루리나 같은 고가의 영양제와 여러 기능 식품 생산에서 주로 활용한다.

수로 재배의 장점은 재배자가 재배 조류종을 조절할 수 있다는 것이다. 그러나 기술이나 비료, 깨끗한 물, 이산화탄소 측면에서 상당 부분의 관리가 필요하다.

샌디아 연구소는 오랫동안 지속되는 해충 발생 문제와 함께 이 문제들을 해결하기로 계획을 세웠다. 또한 질병과 포식자에 내성이 있는 여러 가지 조류 변종을 테스트하고, 양식장이 충돌할 것 같은 지점을 확인하는 등 조사를 진행했다.

아울러 '조류밭(Algal Turf Scrubber, ATS)' 방수로 시스템이라는 새로운 양식 기법을 사용해 다양한 토착 조류종을 성장시켰다. 이는 독립형 낙수받이처럼 생겼으며, 경사진 방수로를 타고 물이 흐르는 구조를 하고 있다. 조류는 수로에서 영양소가 추출되며, 영양소가 추출된 조류는 가장 아래쪽으로 전달된다.

▲솔턴호 조류 박테리아 (출처=위키미디어 커먼스)

이 방법의 장점은 최소한의 관리만 필요하다는 것이다. 태양열 펌프로 전원이 공급되며, 일반적인 양식 장비로 수확 과정을 해결할 수 있다.

초기 연구 결과, 이 신기술은 수로 방식에서와 동일한 양의 조류를 생산할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서 솔턴호처럼 영양소가 풍부하면서 저렴한 유휴장소에서 사용하기에 이상적인 방법이다.

SABRE 프로젝트 개발 하의 시스템은 토착 조류의 성장을 활용하고 병원균 및 포식자의 공격을 줄일 수 있다는 장점도 갖추고 있다. 수확 과정도 용이하다.

바이오연료를 위한 조류 양식을 비난하는 사람들은 조류 양식에 들어가는 상당한 물의 양을 근거로 삼는다. 하지만 데이비스 박사는 솔턴호처럼 오염돼 사용할 수 없는 물을 광합성 유기체를 재배하는 데 사용하면 활용 가능한 수질로 변경할 수 있다고 반박했다.

조류를 죽이는 조류 양식

모순적이지만 조류 양식은 유해하고 확인되지 않은 천연 조류 성장의 영향을 제거하기 위해 사용할 수 있다. 조류가 통제가 불가능할 정도로 성장하면, 그로 인한 과다 성장을 '물꽃'이라고 부른다.

조류 물꽃은 어류에 유해하지는 않다. 하지만 조류가 죽으면, 물속에 부패물이 남아 수로에 '데드 존(dead zone)'을 형성한다. 이 지역은 산소 농도가 낮아 어류가 질식해 죽게 된다.

또, 이 지역에서 자란 조류를 사람이 섭취하면 독감 같은 증상이 유발될 수 있다. 상당한 양의 질소와 인이 들어있는 솔턴호에서 조류 물꽃이 생기는 것은 놀라운 일이 아니다. 해마다 질식해 죽은 물고기가 해안으로 떠밀려오기 때문.

샌디아 연구팀은 "향후 조류 물꽃을 해결할 수 있는 적절한 방법을 사용해 문제를 해결하길 바란다"며 "이에 성공하면, 전 세계 수많은 석호 속에 서식하고 있는 생명체를 부활시킬 뿐만 아니라 새로운 에너지원과 경제적 기회도 제공할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

[researchpaper 리서치페이퍼=심현영 기자]