해조류의 육성에 의한 산업화와 연안환경의 회복

 

해조류의 육성에 의한 산업화와 연안환경의 회복

1. 해조류의 주요 기능

 가. 부영양화의 감소 및 산소의 공급

  해조류나 수초는 수중의 유기물을 흡수하고 환경을 청정화 하는 외에, 생물이 생육하는 장소를 제공하는 등 많은 역할을 담당하고 있다. 최근, 연안의 어류 가두리양식장에서는 지속적으로 생산 가능한 어류양식의 확립을 목표로, 부영양화의 방지와 동시에 빈산소수의 형성을 해결하는 생물적인 수질정화를 목적으로 한 구체적인 수질환경의 개선책이 요구되고 있다. 그 방법으로 주목받고 있는 것이 해조류를 재배하는 것이다. 해조류의 생장이나 증식에는 질소나 인은 불가결한 원소이다. 어류양식에서 방출되는 용해성의 질소나 인은 해조류에 있어 매우 유효한 성분으로, 부영양화해수는 해조류의 생장을 촉진하는 능력을 가지고 있다. 부영양화 한 연안의 양식장에서 해조류를 재배하는 의의는 양식장에 배출되는 용존태 무기질소(이하 N)이나, 용존태 무기인(이하 P)를 흡수시키고, 동시에 양식어에 있어 불가결한 용존산소(이하 O₂)를 양식장에 공급하는 것이다(표 1, 2).

  표 1에서 다시마, 미역 및 파래의 어떤 해조류도 N, P 부하의 흡수능력을 가지고 있어 충분한 수질정화의 기능을 하고 있다는 것이 밝혀졌다. 또,

표 1. 해조에 의한 영양염 흡수

해조 종류	최대 영양염 흡수량(해조 면적당)		해조 생산에 필요한 영양염 최소농도
	질소 (mg N/㎡/일)	인  (mg P/㎡/일)	질소 (㎍/ℓ)	인 (㎍/ℓ)
다시마	2.9	0.43	29	8.7
미  역	3.1	0.54	17	6.2
파  래	3.6	0.19	26	8.6

표 2. 해조에 의한 산소생산 및 산소소비

해조 종류	O2 생산속도 (mg O2/mg 클로로필 a/시)	O2 소비속도 (mg O2/mg 클로로필 a/시)	최대 O2 생산속도/ O2 소비속도의 비
다시마	2.6	0.29	8.9
미  역	2.7	0.24	11.2
파  래	2.8	0.35	8.0

  표 2에 의하면 맑은 날의 낮 시간에 다시마, 미역 및 파래의 O₂생산속도가 O₂소비속도의 8～11배라는 것을 의미하며 양어장에서의 해조양식은 산소공급에 유효하다는 것을 말한다. 이상의 결과에서 환경의 부하를 줄여가면서 양식어의 섭이와 수질의 관리에 필요한 산소를 공급한다는 양면이 가능하다는 것이 시사되었다.

 나. 이산화탄소의 흡수

  온실가스 증가로 인한 지구 온난화 가속으로 기후변화 협약에 따른 온실가스배출 감축은 主배출 원인에너지 사용을 규제하는 것으로 각국의 경제성장과 직결되는 경제적 이슈로 이를 줄일 수 있는 첨단기술보유 여부가 국가, 기업의 경쟁력을 좌우하게 될 것이다. 우리나라는 온실가스 세계 9위 CO₂ 배출국으로 2013년 의무감축대상국에 포함될 전망으로, 정도에 따라 경제 및 산업활동에 심대한 영향으로 작용할 것이다. 그러므로 대체에너지 개발 등 이산화탄소의 저감을 위해 많은 노력들이 필요한 실정이며, 이를 위해 단기적으로 청정에너지활용 방안과 CO₂ 를 흡수하는 육상과 해양의 식물산업을 확대 증산하고 흡수능력 증대를 위한 중장기 정책수립과 연구를 조속히 추진하여야 한다.

  우리나라는 해조류양식생산량 세계 3위 국가로 2004년 양식생산량 826천톤 중 해조류 452천톤으로 약 54.7%를 점유하고 있으며, 2004년도 기준 우리나라의 전체 해조류양식어장 면적은 69,348ha (양식적지 면적 98,803ha중 61%에 해당함)으로 필요시 해조류양식 면적과 생산량을 크게 증가시킬 수 있는 저력과 경쟁력이 있으므로 해조류 자원의 효율적 이용을 통한 온실가스 저감대책 마련이 필요하다.

 해조류 분포면적은 자연의 해조숲(해중림)과 양식면적으로 구분되는데 해조숲에 의한 탄소고정량은 연간 약 200만톤C (해조숲에 의한 이산화탄소 고정량은 1ha당 9～73톤C)이다. 열대우림과 다시마 등 해조류의  CO₂ 흡수효과 비교 결과, 모자반이나 촉성양식 다시마는 약 2배이상의 CO₂ 흡수효과를 가지며, 이중 다시마는 지구상에서 광합성을 하는 생물 중에서 가장 높은 1차 생산력을 가진다(그림 1, 표 3).

표 3. 열대우림과 해중림(다시마등 해조류)의 CO₂ 흡수력 비교

(단위 : gC/㎡․yr)

열대우림	온대 낙엽수	모자반 谷口和也 (동북대학)	촉성증식  다시마 境一郎 (수산학박사)	해산 식물 플랑크톤	대황
1500～2000	1200	4100	4800	2000	2000～3000

다. 적조의 저감

 해조류의 생장을 위한 영양염 흡수는 적조의 발생빈도를 낮출 수 있으며, 실제 동경만에서 김 양식을 한 경우 발생빈도가 적었다는 보고가 있다.  

그림 1. 해중림의 이산화탄소 흡수효과

2. 개발 방안

 가. 해조류 양식의 확대

  기본적으로 해조류 양식의 신규면허를 확대하고, 인근에 타 품종의 양식을 할 경우에는 조류의 소통에 문제가 없도록 하여 복합양식(polytrophic aquaculture)적 측면에서 개발되어야 할 것이다.

 나. 해조장 조성의 확대

  해조장 조성은 갯녹음의 대책으로서 연안생물의 산란장, 성육장, 은신처의 역할을 할 뿐만 아니라, 연안어장 환경의 정화역할, CO₂ 흡수효과 등이 있으므로 전 연안에 대해 확대하여야 할 것이다.  

 다. 해조류의 이용

  해조류를 단순 1차 식품으로서 이용은 제한적이므로 해조류의 원료산업화를 추진해야 한다. 해조류의 성분에는 알긴, 카라기난 등 원료 산업화 할 수 있는 물질이 있으며, 또한 항암효과가 있는 산성 다당류나 푸코이단, 항균작용이 있는 탄닌, 테르페노이드 등 건강에 유익한 성분도 있다. 또한 식용으로 할 수 없는 해조류의 경우에는 메칠알콜 등의 추출로 연안의 과도한 영양염을 회수하여야 할 것이다. 이외 알려지지 않은 항암, 항산화제 등기능성 물질 탐색 및 신물질 개발을 추진해야 할 것이다.

3. 연구방향 및 효과

  세계무역기구(WTO) 권고 등으로 이루어진 '종자산업법'과 국제 신품종 보호동맹(UPOV, The International Union for the Protection of New Varieties of Plants)협약 등에 의해 세계적으로 품종 보호권이 강화되면서 자국 고유자원의 생물자원화 추세에 있으므로 우선적으로 우리나라 자생해조류의 유전적 특성 구명 및 DB 구축과 고유형질 및 원형보존을 하여야 할 것이다. 구체적인 실현을 위해서는 우량품종의 strain 확보 및 보존을 위한 종보존 및 종자은행의 운영이 시급히 되어야 할 것이다. 또한, 열성화 및 잡종화된 해조류를 선발육종 등으로 고품질․고생산성의 품종으로 개량하여야 할 것이며, 대형 갈조류의 인공채묘기술개발 등에 의한 해조류 산업의 육성, 생태계 복원 기반기술 개발 등으로 연안생태계 복원 추진에 노력해야 할 것이다. 지구 온난화 대책을 위한 CO₂ 저감을 위해서 해조류의 이산화탄소(CO₂) 제거량과 효율성 평가, 연안역 이산화탄소 제거 벨트 조성 및 유지, 관리기술 개발, CO₂고정기술 적용 해양생물산업 관련 기술 실용화 기반 구축을 하여야 할 것이다.