자연을 새롭게 바라보면, 훌륭한 기술이 보인다.

△ 녹조현상

미세조류는 조류 중에서 크기가 매우 작고 물속에서 자유롭게 떠다니며 스스로 광합성을 통해 영양분을 생성하는 독립영양생물이자 단세포 생물이다.

 

미세조류는 몇 년 전까지는 크게 중요성을 인정받지 못해 연구와 투자가 활발하게 이루어지지 않아 단순히 적조와 녹조의 발생에 영향을 끼치는 불필요한 생물로 생각됐다.  

 

 

그러나 2011년 일본 대지진으로 유출된 방사성 스트론튬을 그 전보다 비용이 적고 친환경적인 방식으로 처리하면서 새롭게 주목받았다.

 

특히, 광합성을 통한 산소의 생산, 다양한 물질과 영양분의 보유라는 특성을 통해 바이오에너지 생산, 미래의 식량, 화장품의 원료, 온실가스의 감소 등 다양한 분야에서 기존 원료에 비해 우수한 능력을 보이면서 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있고 우리나라에도 연구소들이 지어지면서 생물자원으로서 위상이 높아지고 있다.

△ 클로렐라 불가리스

한편, 미세조류는 폐수 속의 질소와 인을 먹이로 성장하기 때문에 기존의 장치에 비해 중금속과 같은 오염물질에 대한 흡착능력이 뛰어나다.

 

그리고 물과 햇빛만으로 충분히 배양이 가능하고 번식력도 좋기 때문에 사용 장소에 제약이 적고 일본의 경우처럼 특정 종(클로렐라 불가리스)의 경우에는 광합성의 과정에서 방사능 물질 또한 제거 가능한 것으로 밝혀졌다.

 

오염 물질의 정화 과정에서 조류의 광합성으로 인해 CO2절감 효과도 나타나기도 한다.  

 

 

△ 조류나무

올해 초, 이를 이용해 경기도 보건환경연구소에서 새로운 하수 장치가 개발되고 2013년 건국대학교에서 조류를 나무 열매처럼 쉽게 수확할 수 있는 ‘조류나무’라는 하수 정화, 광합성, 대량 배양이 가능한 장치를 개발하기도 했다.

 

그리고 많은 연구소에서 미세조류의 정화 능력과 기존 하수처리 시스템과의 연계를 통한 도시 하수 처리, 수질개선을 위한 연구가 진행되고 있다.  

 

 

△ 스피룰리나

단백질 함량이 높은 클로렐라, 스피룰리나는 건강기능식품의 개발에 사용되고 미세조류에서 오메가 3의 추출이 가능해지면서 기존에 있던 물고기 추출 방식을 대체하고 있다. 영양적으로도 우수해 전북 완도군의 전복 생산의 종자 생산에 이용되기도 했다.

 

 

미세조류의 한 종류인 파라클로렐라가 주변 환경으로부터 몸을 보호하기 위해 생성하는 젤리 형태의 ‘프레그란’을 원료로 화장품을 생산했고 미세조류로부터 다양한 기능성 단백질을 추출할 수 있어 많은 사람들을 위한 화장품들을 생산할 수 있을 것으로 보인다.

 

이처럼, 미세조류는 다양한 곳에서 우리의 생활에 도움을 주고 기존의 기술들을 대체하는 등 큰 변화들을 일으키고 있다. 그러나 미세조류가 가장 큰 기능과 영향력을 발휘하는 곳은 바이오에너지의 생산이다.

바이오에너지란 바이오매스를 통해 얻어지는 에너지로 이때, 바이오매스란 에너지원으로 이용되는 생물을 뜻한다. 기존에는 바이오매스나 디젤의 생산을 위해 옥수수 등의 식량 자원과 목재가 활용되고 있었지만 식량 공급의 문제, 환경의 파괴와 같은 부작용이 발생했다. 미세조류는 이러한 상황에서 중요한 위치에 있다.

 

△ 미세조류 바이오디젤의 생산공정

미세조류를 통한 바이오에너지 생산은 다양한 원료에서 필요한 성분들을 추출해 디젤 등의 연료로 전환시킨다는 점에서는 기존과 유사하지만 조류를 직접 배양해 세포 속의 바이오매스와 아미노산과 같은 영양분들을 직접 추출한다는 점에서 차이가 있다.

 

 

△ 미세조류 배양시설

미세조류는 세포 분열이 쉬워 개체수의 증가 폭이 가파르고 다른 식물들에 비해 개별화된 조직이 필요하지 않아 모든 세포가 광합성에 참여할 수 있어 생산의 효율이 높다.

 

그리고 옥수수처럼 기존 식량 자원과의 경쟁 관계가 적어 생산량에 큰 제약을 받지 않고 조류 속의 지질 함유량이 기존의 원료에 비해 10배가량 높아 같은 양의 원료로도 생산량을 크게 늘릴 수 있다.  

 

 

미세조류 개량을 통해 생산성을 지속적으로 향상시키고 조류가 다양한 기능들을 수행하게 하고 형질전환의 기술을 통해 다양한 돌연변이들을 생산하면서 고부가가치의 물질 생산, CO2절감에 있어 사람들에게 많은 도움을 주고 있다.

 

또한, 2017년 5월 미국 시라큐스 대학에서 배양 환경을 좁히고 TAPP라는 새로운 배지의 개발을 통해 속도 증진, 공정의 단순화가 가능한 기술이 개발됐다. 다만, 배양 시설을 통한 생산에는 지속적이고 많은 양의 비용과 에너지가 투입돼야 하고 바이오디젤의 추출 공정 또한 통일되어 있지 않아 생산량이 일정하지 않은 불안정성이 남아 있다.

 

이를 해결하는 것이 미세조류 활용의 마지막 걸림돌이 될 것으로 보인다.

미세조류는 무한한 가능성을 무기로 많은 사람들의 연구와 투자를 이끌어 미세조류를 통해 기존 산업에 변화를 일으킬 수 있는 다양한 활용방안들이 개발되고 있고 생산의 효율성을 크게 높일 수 있는 미래 산업에서의 중요한 자원으로 평가받고 있다.

 

다만, 모든 기술들이 장점만을 갖출 수는 없기 때문에 꾸준한 조사와 연구를 통해 미세조류의 다양한 특성을 향상시켜 많은 사람들에게 큰 도움이 될 수 있는 기술이 될 수 있기를 바란다.

[그린기자단 양서고등학교 허태녕]

 

[저작권자ⓒ 이미디어. 무단전재-재배포 금지]