[환경일보] 박선영 기자 = 경북 상주시에 위치한 국립낙동강생물자원관에는 휴식공간이 많다. 더위를 피하는 파라솔과 벤치가 곳곳에 있다. 아이와 함께할 수 있는 체험공간도 다양하다. 생물의 실물표본을 만날 수 있는 상설전시관도 인기가 좋다. 하지만 설립 목적은 담수 생물자원의 미래가치 수호다.

자원관은 국가 생물주권 확립을 위한 담수생물 조사·발굴, 생물표본의 안정적인 보존 체계 구축으로 생물자원 활용 기반 마련, 담수생물 다양성 보전 및 관리를 위한 연구를 시행한다. 염분이 거의 없는 담수(淡水)는 지구상에 존재하는 물 중 약 2.5%에 불과하다. 바다를 제외한 강, 하천, 호수, 연못, 계곡, 지하수, 습지의 물이 담수에 해당된다. 담수생물 다양성은 담수 환경에 존재하는 생물종·생태계·유전자의 다양성을 말한다. 담수생물은 인접 국가라 하더라도 수계에 따라 종 구성, 다양성, 분포 등에서 크게 차이가 난다.

유호 관장은 2021년 12월27일 취임식에서 “담수 생물자원 발굴·활용은 기후변화, 재난, 질병, 오염과 같은 사회·경제·환경적 문제 해결에 기여하게 될 것”이라고 말했다. 하지만 담수생물종은 가파르게 감소하고 있고, 이를 보전·관리해야 하는 자원관 업무영역이 확대되고 있다.

유 관장은 가장 큰 담수생물종 감소 원인으로 ‘개발’을 꼽았다. 개발로 서식지가 사라졌다는 것이다. 담수생물종 감소는 생태환경을 변화시켜 외래종이 살기 좋은 환경을 만든다. 개발이 ‘악’이라는 것은 아니다. 다만, 담수생물종 감소의 첫 번째 원인이 개발이라는 것이다.

토지의 집약적 이용을 위해 하천을 직강하 상태로 만들자, 물이 너무 빨리 흘러 범람이 일어나 제방을 쌓기에 이르렀다. 개발로 인한 수심, 유속, 하천 바닥의 변화는 수온 생물의 생존 조건에 영향을 미쳤다.

“기후변화 위기에 대응하기 위해 누군가는 공장 굴뚝에서 나오는 온실가스를 줄여야 하고, 동시에 누군가는 인위적으로 교란된 상태의 자연생태계를 회복하려는 노력을 해야 한다.”

유호 관장의 말이다. 그를 만나, 담수생물다양성 보전과 관리를 위한 국립낙동강생물자원관 업무에 대해 들어봤다.

담수생물종 감소, 육상·해양보다 더 빠르게 진행

Q. 국립낙동강생물자원관의 담수생물 다양성 보전·관리를 위한 연구 분야 성과와 남은 과제라면

기후변화와 자연재해, 북극곰 생존에 관한 다큐멘터리가 지속적으로 이슈가 되고 있는 것을 보면 환경과 생물에 대한 국민 관심이 날이 갈수록 높아지고 있는 것을 느낀다. 그럼에도 담수생물 다양성에 대한 연구와 이를 보전하기 위한 노력은 아직 부족한 감이 없지 않다.

특히 담수생물종 감소는 육상이나 해양환경에 비해 더 빠르게 진행 중이다. 이는 담수환경이 인간 생활과 가장 밀접히 연계돼 있기 때문이다. 담수생물종 보전이 시급한 이유다. 세계자연기금(WWF) 지구생명 보고서(2022)에 따르면 1970년부터 2018년까지 관찰된 전 세계 야생동물 개체군이 평균 69%, 담수생물종이 83% 감소했다.

국립낙동강생물자원관은 담수생물의 다양성을 보전하기 위해 크게 두 가지 관점에서 연구 사업을 계획하고 수행해 왔다.

첫 번째는 우리나라 담수환경에 어떤 생물종이 있는지 찾아 목록화하고 그 증거를 보존하는 것이다. 2015년 개관 이후 새로운 담수생물종 혹은 해외에서 보고됐으나 우리나라에서는 처음 발견되는 미기록종을 찾아내는 연구 사업을 통해 2647종을 발견했다.

최근에 발견된 신종 담수생물종은 우리나라에서 최초로 발견된 왕피물벌(맑은 물에 잠수해 다른 곤충에 알을 낳는 포식기생곤충), 지표수와 지하수가 만나는 혼합대에서 발견된 단양동굴옆새우(빛이 없는 지하수에 서식해 눈이 퇴화하고 몸에 색이 없음), 국제협력 연구를 통해 최초로 발견한 습지 플라나리아류 신종이 대표적이다.

신종·미기록종을 적극 발굴하기 위해 연구 장비를 개발하거나 국제협력 연구를 강화하고 있다. 담수생물에 대한 연구진들의 끊임없는 노력으로 담수생태계에 숨겨져 있던 미지의 생물종이 발견되는 성과로 이어지고 있다.

발굴·확보된 생물종은 생물표본으로 박제된다. 생물표본은 생물의 특징이 보존될 수 있도록 처리하는 과정이다. 생물다양성의 변화를 분석하고 연구하는 데 꼭 필요한 자료로 쓰인다. 자원관에는 최대 600만 점의 표본을 수장할 수 있는 9개의 전문수장고가 있다. 현재는 54만여 점의 표본이 소장돼 있다. 그중에서도 전 세계에서 처음 서식이 확인돼 이름을 정하고 신종으로 보고할 때 기준이 되는 기준표본도 520점을 보유하고 있다.

최근에는 이러한 생물표본의 원형을 영구적으로 보존하고 더욱 많은 사람이 접할 수 있도록 디지털화를 진행 중이다. 생물표본은 표본 종류에 따라 오랜 시간이 지나면 보존된 생물표본의 형태나 색이 변할 수도 있고, 수장고에 보존되는 생물표본은 일반인 접근이 쉽지 않아 디지털화 작업을 진행하고 있다.

2021년부터 생물 분류군에 적합한 디지털 이미징 기술을 개발한 결과 현재까지 965종, 5000여 점의 고해상도 2D 이미지와 3D 디지털 이미지를 제작했다. 특히 3D 디지털 이미지는 X-ray CT를 생물표본에 적용해 생물의 내부 구조를 보여주는 동영상으로써 연구적 가치가 높다.

짧은 기간 동안 디지털화 작업을 수행해 아직 표본 종류나 이미지가 많지는 않지만 담수생물종의 다양성에 대한 기록과 영구적인 보존을 넘어 담수생물에 대한 대중의 관심과 접근성을 향상시키기 위해 반드시 확대해 추진해야 할 과제이다. 앞으로도 자원관은 담수생물 고화질 디지털 이미지 제작을 더욱 확대해 다양한 담수생물의 생생한 모습을 국민 누구나 쉽게 찾고, 이용할 수 있도록 할 예정이다.

두 번째는 우리나라 담수생물에 대한 지속적인 조사와 모니터링이다. 개관 이래로 다양한 담수 서식지에서 생물다양성을 조사해 왔다. 이는 장기간의 꾸준한 연구가 필요한 분야이기도 하다. 대표적인 성과는 폐석탄광산 인근 하천의 장기 모니터링을 통한 담수생물의 다양성 회복(낙동강 황지천), 낙동강 유역의 멸종위기 담수어류 서식 현황에 대한 조사와 지하수 환경으로 생물다양성 조사 범위를 확대한 것이다.

2018년부터 2022년까지 낙동강 발원지이자 폐석탄광산 인근에 위치한 황지천에서 저서성대형무척추동물(육안으로 식별 가능한 척추 없는 동물)의 다양성을 조사한 결과 광산의 갱내수 유입이 완화됨에 따라 생물종 다양성이 증가했다. 황지천은 폐석탄광산의 갱내수가 유입돼 하천바닥이 철 침착으로 붉게 변화하는 현상이 관찰되며 생물종 서식이 어려운 것으로 알려져 있었다.

2018년 저서성대형무척추동물의 평균 종수는 4.8종이었다. 그러나 갱내수 유입이 완화되자 생물종이 증가하기 시작했다. 2022년에는 갱내수 유입의 영향을 받지 않는 상류지점과 유사한 15종까지 회복되는 결과를 보였다. 특히 하천환경이 좋은 상태임을 나타내는 강도래류, 민하루살이 등의 지표종들이 발견되고 종수의 증가와 함께 발견된 종들 간 연결성 증가도 분석됨에 따라 담수생물의 서식환경이 개선되고 있음을 확인됐다. 이는 환경과학 분야 상위 5% 국제학술지(Environmental Research, IF=8.431)에 발표돼 생물다양성 회복에 대한 중요한 성과로 인정받았다.

2023년부터는 담수생물다양성 조사와 모니터링에 대한 신규 사업을 계획해 추진하고 있다. 그중 낙동강 유역의 멸종위기 담수생물 조사 사업은 아직 초기 단계로 내성천, 영강, 남강에서 조사를 진행 중이다. 지난해에는 내성천에서 멸종위기 야생생물 1급의 흰수마자와 멸종위기 야생생물 2급인 둑중개 서식을 확인했다. 멸종위기 야생생물종과 서식지 보호를 위해 모니터링을 지속할 예정이다. 또한 아직 미지의 생태계로 남아 있는 지하수 생태계의 담수생물 조사를 진행 중이다. 이는 지하수 생태계의 담수생물종 보전에도 기여할 것으로 기대하고 있다. 이러한 사업을 통해 확보되는 담수생물과 서식처에 대한 정보가 지속적으로 누적된다면 생물종을 보전할 수 있는 과학적인 근거와 밑바탕이 충실해질 것이라고 본다.

생물자원을 확보해 보존하는 것에 그치지 않고 유용한 기능을 밝혀내 자원으로서의 가치를 높이고 활용하는 과정이야말로 기관이 추구하는 최종적인 목표이다. 이러한 목표 달성을 위해서는 생물자원을 충분히 확보하는 동시에 그 유용성을 밝혀내는 단계가 충실해야 하며, 이를 필요로 하는 기업과의 연계가 활발히 이뤄질 필요가 있다.

자원관은 생물자원의 산업화를 위해 개관 초기부터 국내 유일의 담수야생생물 소재 전문은행인 담수생물 자원은행을 구축해 생물자원 확보와 이를 수요자에게 공급하기 위한 체계적인 시스템을 갖춰 오고 있다.

2016년 생물 소재 76점을 시작으로 2023년에는 5324점의 생물 소재를 산학연에 제공하는 등 매년 성과가 크게 향상되고 있다(누적 2만3326개, 2023년 12월 기준). 국민들에게 제공하는 생물 소재의 품질 신뢰성 확보를 위해 지난해 4월 품질경영시스템(ISO 9001)을 인증받았다. 매년 국민들이 필요한 생물자원과 필요한 정보, 서비스가 무엇인지 수요 조사를 실시해 은행 운영에 반영한다. 이렇게 수요자 맞춤형 체제로 서비스 체계를 운영하며 담수생물자원은행 운영에 대한 고객 만족도 점수는 2021년 82.2점에서 2023년 92.1점으로 상승했다. 2023년에는 환경부 종합감사와 모범사례로 선정됐다.

또한 의약품·건강기능성식품의 개발, 환경오염 해결, 농작물의 질병·가뭄 해결에 도움이 될 수 있는 생물 소재를 개발하는 연구도 수행하며 성과를 내고 있다. 매년 1~2건 정도에 불과했던 기술이전 성과는 2022년 6건, 2023년 8건으로 증가하고 있다. 2023년까지 특허출원 126건, 기술이전 32건이 이뤄졌다. 초기 이전된 기술 종류는 미백·항산화 효능을 보유한 담수식물 추출물을 활용한 기술이전이 대부분이었다. 최근에는 미생물을 중점적으로 연구해 누적된 성과가 나타나 미생물을 활용한 환경과 농축산 분야로 확장됐으며, 실질적인 제품개발 성과를 보여주고 있다.

최근의 대표적 성과로는 N-TOC(총유기탄소량) 제품이 있다. 자원관은 2017년부터 국내 담수환경에서 자연적으로 분해가 어려운 난분해성 유기탄소 물질을 분해할 수 있는 미생물을 발굴해 왔고 현재까지 총 42종을 보유하고 있다. 이 중 산업체 현장 폐수에서 난분해성 유기탄소오염물질의 지표인 TOC 농도를 저감시키는 미생물 5종을 선별해 수처리 미생물 제제 특허기술로 개발했다. TOC 저감 미생물 특허기술은 2023년 2월에 기업으로 이전됐고, 그해 6월에 대량생산에 성공해 현재 ‘N-TOC’라는 제품으로 상용화돼 판매 중이다.

N-TOC 제품화 의미는 환경부 정책에 선도적 대응을 했다는 것이다. 2019년 환경부에서는 폐수로 유출되는 난분해성 유기오염물질을 보다 철저히 관리하기 위해 폐수처리시설과 공공폐수처리 시설 방류수의 오염물질 정부지표를 COD에서 TOC로 전환하는 법안을 발표했다. 정부에서 이를 대비할 수 있도록 2~3년의 유예기간을 주었지만 TOC를 줄일 수 있는 기술이나 소재가 마땅히 개발되지 않았던 시점이었다. 마침 N-TOC가 개발돼 다양한 산업 분야 기업들에 관심을 받았다. 이러한 기업들의 관심에 부응하고자 올해 6월에는 연구개발자가 직접 기술박람회에 참석해 업체들과 소통할 수 있는 자리도 계획돼 있다. 자원관에서는 이렇게 N-TOC를 홍보하고 오염물질 처리에 어려움을 겪고 있는 기업들과 소통하며 문제를 해결하고 깨끗한 환경을 만들어 가기 위해 함께 노력하고자 한다.

갈대 발효 추출물을 활용한 특허기술을 이전받은 기업에서 비건인증 이너케어 클린티슈를 제품화하기도 했다. 자원관은 기업에 기술을 이전한 후 제품화하는 시간을 단축할 수 있도록 기술자문, 성분분석, 기술교육, 장비지원 등의 후속지원을 수행한다. 이렇게 특허기술 후속지원으로 세계에서 가장 오래된 비건 단체인 비건 소사이어티로부터 비건 인증을 받았으며 온·오프라인을 통해 국내시장에 판매하고 향후 일본을 비롯한 중국, 베트남에도 진출할 예정이다.

매년 새로운 담수생물자원을 확보하고 이를 활용한 기술 개발, 그리고 기업으로 이전하는 양적인 성장은 이제 정점에 가까워졌다고 생각한다. 앞으로는 새롭게 이전되는 기술들이 제품으로 상용화될 수 있도록 민간이 더욱 필요로 하는 소재와 기술에 맞춰 개발하고 이전한 기술이 제품으로 개발되기까지 더욱 적극적인 지원과 협조를 아끼지 않을 것이다.

담수생물 탄소흡수원 역할 규명

Q. 탄소중립 달성과 연계해 진행 중인 연구와 과제는 무엇인가

자원관이 보유한 연구 역량을 활용해 탄소저감을 위한 연구과제를 기획해 추진 중이다. 공공기관으로서 기관 운영 측면에서도 탄소저감을 위한 실천 노력에 앞장서고 있다.

탄소중립 실현을 위한 연구과제는 대표적으로 담수습지에서 담수생물의 탄소흡수원으로서의 역할을 규명하는 연구와 바이오플라스틱 소재를 개발하기 위한 연구가 있다.

2023년 3월에 발표된 제1차 국가 탄소중립·녹색성장 기본계획에 의해 우리나라는 2030년까지 2018년도 대비 온실가스 배출량을 40% 감축해야 한다. 이를 위해서는 연간 4.1%의 온실가스를 감축해야 한다. 이 기본계획에서는 대표적인 온실가스 흡수원으로 알려진 산림의 지속적인 흡수량 감소에 따른 다양한 흡수원 발굴의 필요성을 제시하고 있다.

자원관은 2023년부터 우리나라에서 가장 오래된 자연 습지인 우포늪을 대상으로 온실가스 흡수원으로서의 기능을 밝히고자 연구를 수행하고 있다.

현재까지 연구결과 우포늪 아래 퇴적층에는 총 14만8650톤의 유기탄소가 저장돼 있으며, 매년 41톤의 탄소가 저장되고 있는 것으로 추정된다. 이는 에너지소비효율 1등급 자동차를 기준으로 할 때 9만9100대의 자동차가 연간 배출하는 이산화탄소를 저장하고 있는 것이다. 6m 깊이 퇴적층에서도 유기탄소가 확인됐다. 이를 통해 약 1만년 이상 탄소가 저장되고 있다는 사실을 규명했다. 현재 우포늪에서 매년 어느 정도의 탄소가 흡수되고 있는지 어떤 담수생물이 탄소 흡수에 관여하는지를 밝히기 위한 연구를 하고 있다. 장기적으로는 연구 지역 확장을 통해 우리나라 전체 담수습지와 담수환경이 매년 흡수하고 저장하는 온실가스의 양을 산정해 국가 탄소중립 정책에 중요한 자료로 활용하는 것이 궁극적인 목표다.

기존 석유기반 플라스틱에 의한 환경오염과 탄소배출을 억제하기 위해 규제가 강화됐다. 이를 해결할 수 있는 생분해성 바이오 플라스틱 소재 개발이 요구되고 있다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 생분해성 플라스틱은 PLA다. 주원료인 옥수수, 감자는 식량자원 활용이 우선으로, 대체 바이오매스 확보가 반드시 필요하다.

이러한 환경을 반영해 자원관에서는 보유 중인 다양한 담수미생물자원을 바탕으로 농업부산물을 바이오플라스틱 원료로 바꾸는 기술을 개발 중이다. 그 결과 농업부산물을 분해, 발효해 바이오플라스틱 원료인 젖산으로 바꾸는 유산균과 균류를 발굴해 관련 특허 2건을 출원했다. 이들은 농업부산물 성분 중 분해가 어려운 리그노셀룰로오스 성분을 잘 분해하기 때문에 바이오플라스틱 원료로 활용할 수 있는 바이오매스의 범위를 확장하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 자원관은 이 같은 연구 결과를 바탕으로 바이오플라스틱 관련 기업에 대한 기술이전 및 공동연구를 추진한다.

이외에도 정부의 탄소중립 실현을 위한 새로운 과제를 기획하고 추진하고자 한다. 정부의 탄소중립 실현과 2030 NDC 달성을 위해 기관 운영 차원에서 노력하고 있는 점은 온실가스 저감이다. 자원관은 매년 공공기관에 주어지는 온실가스 저감 목표를 3년 연속 달성 중이다. 하지만 조명, 냉방기 등 운영방식을 통한 온실가스 감축에는 한계가 있다. 배출된 온실가스의 약 80% 이상이 전력사용에서 발생돼 주차장, 옥상 등 넓은 부지를 활용해 태양광 발전 설비를 구축해 온실가스를 저감시킬 예정이다. 태양광 발전설비는 올해 10월 준공을 목표로 공사를 진행 중이다. 주차장, 옥상, 건물 벽면에 총 1310kw를 설치할 예정이며, 특히 건물 벽면에 설치될 태양광 발전설비는 약 100kw 규모로 단일 벽면 기준 국내 최대의 컬러 건물일체형 태양광발전설비다.

더불어 탄소중립 전반에 대한 계획과 실천 현황을 점검하고자 2023년부터 탄소중립추진위원회를 운영 중이며 경상북도 탄소중립지원센터장 등 관련 외부 전문가를 초빙해 탄소중립 실현에 대한 전문성을 강화하고 다양한 의견을 공유하고 있다. 또한 태양광 설비 구축과 같은 기관의 방침 외에 임직원이 함께 탄소중립 실천 의식을 제고하기 위한 다양한 캠페인들을 추진하고 있다.

연도별 탄소중립·환경경영 추진계획, 탈플라스틱 추진 계획 등 탄소중립 관련 과제들이 체계적으로 진행될 수 있도록 점검하고 있다. 향후에도 탄소중립 실현을 위해 구체적인 계획들을 수립하는 데 노력하고 실천할 수 있도록 지속적으로 운영할 예정이다.

동물액침표본수장고

동물액침표본수장고는 국립낙동강생물자원관 9개 수장고 중 한 곳이다. 생물표본을 여러 사업과 기증을 통해 수집한 것을 표본 중에서 보존액에 담워 영구보존하는 시설이다. 약 14만 점을 수장하고 있다. 온도는 20~25℃, 습도는 40~50%를 유지한다. 현재 9개 수장고에는 600만 점의 표본이 보관돼 있다.

담수생물자원은행과 유전자 수장고 액체 질소 보관실

2016년 9월에 개소한 국내유일 담수야생생물소재 은행에는 미세조류, 세균, 진균 천연추출물 2만3000개 이상을 관리하고 있다. 현재까지 산학연 연구자에게 2만6100개의 소재를 제공했다. 유전자 자원도 올해 8월부터 분양할 예정이다. 소재 뿐만 아니라 자원관은 2026년까지 연간 만건 이상씩 정보를 생산하는 사업을 진행 중이다. 정보는 기업과 산학연 연구자들이 연구나 교육 목적으로 활용할 수 있다. 자원관은 소재와 정보를 분류하는 국제 기준인 품질경영시스템을 받은 상태로 올해 세계 미생물은행 연맹에도 가입 예정이다.

[유호 국립낙동강생물자원관 관장이 전하는 기후위기 시대 지구를 살리는 한마디]

기후변화와 담수생물 다양성은 동전의 양면과 같다. 기후변화로 담수생물 다양성이 감소하고 있다. 그 결과 자연이 탄소를 흡수 저장하는 능력이 저감돼 결국은 기후변화를 촉진하게 된다. 기후변화 대응과 담수생물 다양성 보존을 위해 우리가 실천할 수 있는 방법은 생물다양성 보전에 도움이 되는 소비를 실천하는 것이다.

또 한 가지는 지역에서 재배되고 자연을 해치지 않는 방식으로 생산된 물건을 소비하는 것이다. 분해, 재사용, 재활용이 가능한 물건을 소비하며 꼭 필요하지 않은 물건은 사용하지 않는 것이다. 도시 생물다양성을 즐기는 것도 권장한다. 자동차를 타고 멀리 나가지 않더라도 도시 안에는 다양한 자연이 있다. 시간을 내어 가까운 공원, 강, 산, 호소를 찾아 많은 동물이 인간과 함께 살아가고 있다는 있다는 것을 느낄 수 있기를 바란다.