■ 2013년 10대 주요 연구·개발성과 <1>
농촌진흥청은 국민식량의 안정적 공급과 농업경쟁력 강화로 국가발전을 견인을 위해 노력하고 있는 대표적인 국가기관이다. 농진청이 지속가능한 농업·농촌 실현을 위해 지난 2013년 한 해 동안 연구·개발한 성과 가운데 ‘10대 주요 성과’를 선정했다. ‘농업용 미래 상세 전자기후도’, ‘백색 한우’, ‘슈퍼꿀벌’ 등 농진청의 지난해 성과에 대해 2회에 걸쳐 싣는다.<편집자 주>
‘농업용 미래 상세 전자기후도’ 개발
2090년 고랭지배추 재배 못할 수도
농촌진흥청은 미래의 기후 변화에 대응한 농작물 생산과 재배 적지를 예측할 수 있는 ‘농업용 미래 상세 전자기후도’를 개발했다.
농업용 전자기후도는 기상청의 기후변화 시나리오를 바탕으로 고도와 지형, 도시열섬, 냉기유입, 경위도 등 농업환경 요소를 반영, 필지 별로 2011년부터 2099년까지 10년 단위로 농업기후를 예측할 수 있는 지도다.
농진청이 기후도를 이용해 고랭지 배추와 난지형(暖地型) 마늘의 미래 재배지 변동을 예측한 결과에 따르면, 2010년 7천449㏊였던 고랭지 배추 재배면적은 2090년에는 ‘0’이 되며, 난지형 마늘의 재배면적은 2만2천957㏊에서 2090년 8배인 18만1천612㏊로 늘어난다.
이는 지난 100년 동안 1.5도의 기온이 상승한 우리나라가 지금과 비슷한 추세로 간다면 온실가스 배출로 고랭지 배추 재배면적이 2020년 4천516㏊, 2050년 256㏊로 줄어 2090년에는 재배가 불가능하게 된다는 의미다.
그나마 온실가스 배출을 줄여 기온 상승 추세를 늦출 경우 2090년 242㏊ 정도에서 고랭지 배추를 키울 수 있는 것으로 조사됐다.
또 초여름에 수확하는 난지형 마늘은 현재 연평균 기온이 높은 남해안과 제주 동·서부지역에서 재배되는데, 현재 추세로 기온이 상승할 경우 2020년 4만2천750㏊, 2050년 8만5천242㏊ 등 꾸준히 재배 면적이 늘어 2090년에는 산악지역을 제외한 남부지방 전역에서 재배가 가능해 질 것으로 예상된다.
미생물 이용 ‘레티놀’ 생산 기술 개발
최초 개발… 국내외 특허 5건 출원
국산화로 연간 1300억 경제적 효과
주름개선 기능이 탁월해 기능성 화장품 원료로 각광받고 있는 ‘레티놀’(Retinol)을 미생물을 이용, 대량 생산할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 처음으로 개발됐다.
농촌진흥청이 진행 중인 ‘차세대 바이오그린21사업’의 농생명공학사업에 참여한 국립경상대 김선원 교수팀은 미생물을 이용해 레티놀을 대량 생산할 수 있는 기술을 개발, 5건의 국내외 특허 출원을 완료했다.
이 기술은 전량 수입에 의존했던 레티놀을 국산화해 연간 1천300억원 이상의 경제적 효과를 거둘 수 있을 것으로 농진청은 전망했다.
자연계에 존재하는 레티놀은 동물성 식품성분으로, 비타민 A의 전구 물질인 ‘베타-카로틴’(β-carotene)이 풍부한 식물을 초식동물이 섭취해 만들어지며 육식동물은 베타-카로틴을 먹은 초식동물을 다시 먹어 생성시킨다.
합성 과정이 식물과 동물로 나눠져 있어 그동안 자연 상태에서 레티놀을 일괄 합성하는 것은 불가능한 것으로 알려졌다.
연구팀은 ‘대사재설계’라는 첨단 기술을 이용해 레티놀 생산경로를 하나의 미생물에 통합함으로써 이를 해결했다.
대사재설계는 미생물의 생산성을 최대화하기 위해 레티놀을 생합성하는 대사경로 효율이 최적화되도록 고성능 유전자를 도입하고 이 유전자의 발현까지 정교하게 조절하는 것을 말한다.
특히 이번에 개발된 기술은 레티놀뿐 아니라 항염증과 항산화, 항노화 효능이 있는 레티날(Retinal)과 레티노인산(Retinoic acid), 레티닐 에스터(Retinyl ester)와 같은 비타민 A류 물질의 맞춤 생산도 가능해 기능성 화장품, 건강 기능식품, 의약품 제제 등 다양한 분야의 핵심소재로 활용할 수 있는 토대를 마련하게 됐다고 농진청은 설명했다.
현재 전량 수입되고 있는 레티놀은 1g에 15만원 정도지만, 이 기술을 적용하면 4천원 수준으로 낮출 수 있다.
‘백색 한우’ 체세포 복제로 탄생
고유 품종인 황색 한우의 변이종
백색 한우 증식 위한 씨수소 활용
희귀 백색 한우가 체세포 복제를 통해 태어났다.
농촌진흥청은 지난 2011년 폐사한 백색 한우 씨수소의 체세포를 배양해 핵이 제거된 난자에 주입해 복제수정란을 만든 다음 대리모에 이식, 복제에 성공했다.
이번에 복원된 백색 수컷 송아지는 제왕절개 수술을 통해 34㎏으로 태어났으며, 앞으로 백색 한우 증식을 위한 씨수소로 활용될 예정이다.
백색 한우는 피부, 털, 눈 등의 멜라닌 색소가 결핍되거나 결여돼 생기는 알비노 증을 가진 희귀 품종으로, 우리나라에는 이번에 복제한 송아지를 포함해 암소 7마리와 수소 6마리 등 13마리가 사육되고 있다.
특히 털이 흰색인 외래품종 ‘샤로레’ 등과 같은 흰색 유전자가 아니라 우리 고유의 품종인 황색 한우의 변이종으로, 같은 흰색계통이라도 외래 품종과 분명히 구별되는 특징을 가지고 있다.
조선시대 문헌인 ‘조선우마의방’(朝鮮牛馬醫方)에도 한우는 흰색과 검은색, 갈색, 적갈색, 황색, 청색 등 다양한 모색과 무늬가 존재했다고 기록돼 있다.
하지만 일제 강점기인 1938년 한우 심사표준에서 ‘한우의 모색을 적색으로 한다’는 규정을 내세워 털 색을 통일시키면서 황색 한우를 제외한 소들은 거의 사라진 상태다.
꿀 수집 능력 높인 ‘슈퍼꿀벌’ 탄생
여왕벌 인공수정 통해 신품종 육성
일반 꿀벌에 비해 꿀 수집능력이 31% 향상된 꿀벌 품종이 국내 최초로 개발됐다.
농촌진흥청은 국산과 외국산 꿀벌 계통을 지난 10년간 수집, 여왕벌 인공수정을 통해 새로운 꿀벌 품종 육성에 성공했다.
신품종 꿀벌의 벌통 1개 당 연간 꿀 생산량은 22㎏으로, 일반 꿀벌의 16.8㎏보다 31% 생산량이 증가했다.
꿀벌은 여왕벌 1마리와 수만 마리의 일벌로 봉군을 형성한다.
봄철 번식기가 되면 수벌과 새로운 여왕벌이 탄생하는데, 만약 같은 벌통에서 나온 여왕벌과 수벌이 교미하면 근친교배로 생존 능력이 급격히 떨어진다.
여왕벌은 이런 근친교배를 피하기 위해 공중으로 날아가 다른 봉분의 수벌과 교미하려는 습성이 있으며, 이 공중교미 때문에 인공적인 꿀벌 품종 육성에 많은 어려움이 있다.
이에 농진청은 다양한 수벌의 정액을 채취해 여왕벌에 인공수정하는 방식으로 꿀 수집능력이 뛰어난 일벌을 생산하는 여왕벌 탄생에 성공했다.
농진청은 내년까지 신교배종 여왕벌 1천 마리를 생산해 시범농가에 보급하고, 새로운 여왕벌을 기존 일벌이 거부감 없이 받아들이는 과정을 점검할 방침이다. 이후 별 문제가 없으면 신품종 여왕벌을 장려 품종으로 지정하는 제도 도입을 위해 정책건의를 할 예정이다.
도심 열기 식히는 ‘식물매트’ 개발
표면온도 10℃이상 낮추는 효과
옥상·벽면 등 시공·관리 손쉬워
농촌진흥청은 도시 기후변화 대응 녹색기술로서 식물을 이용해 도시의 온도를 낮출 수 있는 ‘식물매트’를 개발했다.
한여름 도심의 온도는 도로 표면이 40~50℃까지 열을 내보내는 반면, 도시의 식물 표면 온도는 29~32℃로 약 10℃ 이상 차이를 보인다.
이에 농진청은 건물옥상이나 벽면 등 건물 밖과 도로에 띠녹지를 만드는 손쉬운 방법으로 식물을 심을 수 있는 식물매트인 ‘그린매트’를 개발, 보급에 나선다.
그린매트는 수직과 수평, 곡면, 사면 등 어떠한 형태의 대상지에도 손쉽게 설치할 수 있어 시공이 간편하고 관리가 쉬운 새로운 개념의 녹화 기술이다.
특히 국내 자생원예 식물 자원을 활용해 다양한 식물로 만들 수 있으며, 설치 후 잡초의 유입을 막을 수 있다.
또 건강한 식물상태를 유지시켜 이산화탄소 흡수와 증발산에 의한 열섬완화에도 효과적이다.
시공 즉시 토양 피복 100% 가능한 그린매트는 30℃ 이상의 고온 조건에서 표면온도는 약 15℃ 이상, 대기온도는 약 3℃/㎥ 낮춘다.
이산화탄소 농도는 비녹화지에 비해 약 5배 줄이는 결과를 보였다.
/전승표기자 sp4356@
