(주)바이오라이트, 환경도 지키고 생산성도 높이는 친환경 축산 신기술 ‘포토니아’

최근 기후변화와 코로나19로 폭등한 곡물값은 고스란히 사료값에 반영되어 올해 돼지 두당 생산비는 역대 최고를 기록할 것으로 전망되고 있다. 생산성 향상을 위한 고품질 사료, 첨가제나 항생제의 공급도 한계에 봉착한 시점에서 지속적인 생산비·고정비의 상승은 양돈농가의 부담을 더욱 가중한다. 여기에 축산이 기후변화 위기의 주범이라는 탄소저감 이슈와 맞물려 양돈농가들에게 실천적 해결책을 내놓으라고 요구하고 있는 실정이다.

정체된 기존의 방식에서 벗어나 양돈농가의 MSY를 높여 생산성 향상을 이뤄낼 수 있는 혁신적인 방법은 없을까? ‘저탄소·녹색축산’의 패러다임에 걸맞게 적극 도입할 수 있는 새로운 기술은 없을까? 그 고민의 해답을 과학적으로 제시하고자 한다.

생명체는 생화학기계장치, 세포 속에서 에너지 생산을 담당하는 엔진은 ‘미토콘드리아’

20세기 분자세포생물학과 생물물리학의 발달은 생명체가 수많은 세포로 이루어진 생화학기계장치와 같다는 사실을 우리에게 알려 주었다. 더불어 세포는 유전자를 가진 핵과 세포 기능을 위한 여러 가지 소기관들로 구성되어 있고, 이 소기관들 가운데 세포 내에서 에너지 생산을 담당하는 엔진 역할을 하는 미토콘드리아가 존재한다는 사실도 알려 주었다.

모든 생명체는 생명을 유지하고 활동하는 수많은 생리적 기능의 수행을 위해 에너지가 반드시 필요하다. 이를 위해 열심히 먹고 섭취한 음식물을 아미노산, 지방산 등으로 분해하여 에너지원으로 만든다. 그리고 이 에너지원은 ‘ATP’(아데노신삼인산)라는 에너지 저장 벽돌과 같은 형태로 만들어지는데, 그래야만 비로소 세포가 에너지로 활용할 수 있다. 이와 같은 유기적인 네트워킹을 위해 작동하는 가장 핵심적인 세포 속 소기관, 즉 엔진과 같은 기능을 하는 것이 바로 미토콘드리아다.

세포 속 엔진 미토콘드리아 VS 자동차 엔진 비교
우리는 고성능 자동차의 엔진을 정밀하게 관리하여 자동차의 수명과 연비를 올리는 데에 집중한다. 이와 같이 생화학기계장치인 생명체 내에서 엔진과 같은 미토콘드리아가 효율적으로 운영되도록 집중한다면 보다 건강하게, 보다 오래, 보다 활력 있게 살아갈 수 있다. 최근에는 미토콘드리아의 성능을 높여 노화 예방·질병 치료를 위한 패러다임까지 등장하면서 에너지의학·미토콘드리아의학이 주요 영역으로 자리매김하고 있다.
갑자기 무슨 과학과 의학 이야기인지 의아할 수도 있다. 그러나 과학적으로나 의학적으로 돼지 역시 전혀 다를 바 없음을 간과해서는 안 된다. 돼지 체내 미토콘드리아의 가능성과 이 가능성을 열어 줄 기술에 대해 더욱 집중해야 하는 이유는 이미 충분하다.
누구나 알다시피 돼지 체내 에너지 효율은 돼지의 번식·면역·대사능력의 핵심이다. 그렇다면 어떻게 해야 돼지의 미토콘드리아 성능을 높여 에너지 효율을 향상시킬 수 있을까?

특수파장 · 극미약광 세기를 활용한 ‘포토니아’!!
미토콘드리아 성능 높이는 에너지 충전기

‘포토니아’는 생명체의 에너지 생산능력 향상 및 생체 대사 활성을 목적으로 호주와 미국의 의과학자들이 기존 연구를 바탕으로 최초 고안하였고, (주)바이오라이트(대표 박미정)의 전 대표인 고(古) 윤영웅 대표가 최종 완성한 기기이다. ‘포토니아’의 극미약광은 태양광 스펙트럼 가운데 시각적으로 인지할 수 있는 가시광선 대역의 광을 변조시켜 극미약한 세기를 세포에 효과적으로 전달할 수 있도록 고안되었다. 이러한 특징으로 인해 사람과 동물에게 스트레스를 주지 않으면서 24시간 안전하게 세포 내 미토콘드리아의 성능을 높여 번식·면역·대사 효율 상승 효과를 이뤄낸다.

‘포토니아’ 초기 모델 BEP(좌측),  ‘포토니아’ 현재 모델(우측)
극미약광의 세기라 함은 최근 유행하고 있는 저출력 LED 피부미용광선치료기와 비교할 때 최소 106배 이상의 차이를 말하며, 이는 머리카락 한 가닥의 두께 2μm VS 200m짜리 항공모함 길이의 차이만큼이나 되는 엄청난 차이다. ‘포토니아’는 이렇게 작고 약한 빛 에너지를 생명체에 전달하여 효능을 구현하는 기기인데, (주)바이오라이트 연구진은 2014년도부터 이를 양돈산업에 최초 접목하였다. 아울러 ‘포토니아’는 국내 유일의 농림축산검역본부에서 공식 허가된 면역기능 항진을 위한 동물용 의료기기이다.

‘포토니아’ 극미약광 VS LED 광마스크 세기 비교

머리카락 한 가닥 2μm 대비 200m짜리 항공모함 길이 비교
자돈의 생시체중 균일도·폐사율·육성률을 좌우하는 모돈의 미토콘드리아 강건성

건강한 자돈 생산을 위하여 모돈의 건강관리가 중요하다는 것은 양돈뿐만 아니라 모든 생명체에게 가장 기본이 되는 사실이다. 그렇다면 왜 모돈의 건강이 중요한 것일까? 세포 속 엔진 미토콘드리아의 숫자를 살펴보면, 이에 대한 답이 보인다.

태어나서 죽을 때까지 가장 중요한 기관인 뇌와 심장의 세포 속 미토콘드리아 숫자는 수천 개에 불과하다. 이에 반하여 난자의 세포 속 미토콘드리아 숫자는 무려 10만 개나 된다. 정자의 경우는 100개 미만이라고 하니, 수정란의 발육과 성장을 위한 난자의 기여도가 얼마나 큰지, 난자의 미토콘드리아의 성능이 얼마나 중요한지 다시금 확인할 수 있는 주요한 예이다. 결국 자돈은 웅돈에게서는 고유한 유전정보만을 물려받지만, 모돈에게서는 세포 속 엔진인 미토콘드리아를 그대로 물려받아 에너지를 생산하고 세포분열, 발육, 성장하는 것이다.

세포 내 미토콘드리아(좌측), 미토콘드리아의 구조(우측)
‘포토니아’를 임신사에 지속적으로 사용하면, 모돈의 에너지 생산효율을 증가시켜 건강한 자돈을 생산하는 데 기여한다. 이렇게 태어난 자돈들은 활력이 넘치고 생시체중과 균일도도 좋다. 즉 모돈의 미토콘드리아 성능 향상이 건강한 자돈 생산으로 이어져 폐사율 저감과 육성률 향상은 물론 최종적으로 양돈농가의 생산성 향상에 기여하게 되는 것이다.

일생 동안 미토콘드리아의 에너지 생성능력  (출처 : 미토콘드리아의 기적, 김자영 저)
2017년부터 ‘포토니아’를 사용 중인 충남 지역 M농장의 경우 생시체중 및 자돈의 균일도가 향상되었으며, 모돈과 자돈의 활력이 눈에 띄게 좋아졌다. 충북 지역의 L영농조합법인의 경우 덴브레드 초산돈의 분만성적을 분석해 본 결과 총산자수 2.2두, 실산자수가 3.4두 증가하였고, 복당 체중은 모돈 두당 4kg이 증가하였으며, 생시체중 균일도가 좋아지는 결과를 얻었다.

‘포토니아’를 지속적으로 사용한 돼지의 에너지 활력이 좋아지면 부수적으로 동반되는 효과는 사료효율이다. 최근 국내 축산대학에서 진행한 ‘이유자돈의 사양성적과 면역, 체내 대사 변화 및 스트레스에 미치는 영향에 대한 평가’를 위해 32두의 이유자돈으로 49일간 실시한 실험 결과, ‘포토니아’ 조사군의 증체량이 7.8%, 사료효율이 6% 이상 향상된 것을 확인하였다.

각 기관 세포의 미토콘드리아 보유수 (출처 : 미토콘드리아의 기적, 김자영 저)
이 결과는 최고의 건강 상태인 PRRS 음성 자돈군으로 최상의 사육환경에서 수행되었기에 그 의미가 크다. 뿐만 아니라 면역기능과 관련하여 염증성 사이토카인의 발현이 줄고, 백신의 항체 형성률은 증가하는 결과를 동시에 얻었다. 이러한 연구는 양돈 분야에서 최초로 이루어진 연구로서 곧 세계적인 축산 관련 저널에 게재될 예정이다.

L영농조합법인 생시체중 균일도 비교
양돈 현장 내구성 테스트만 7년!!
내구성·편의성도 우수한 녹색기술!!

(주)바이오라이트는 농림식품기술기획평가원·농업기술실용화재단 등의 지원으로 수년간 양돈농가 적용을 위한 연구개발을 수행해 오며 돼지의 번식능력·면역력·대사효율 상승에 대한 공신력 있는 검증을 하였다. 또한 2014년 제주도 축산진흥원의 생산성 향상 시범 사업과 2015년 농촌진흥청의 신기술시범사업을 통하여 현장에서 기기의 내구성과 사용 편의성에 대한 다년간의 검증까지 마쳤다. 2021년에는 질병예방을 위한 면역기능 향상 효과는 물론 돼지의 번식성적 향상에 대한 효과를 인정받아 ‘저투입·고효율 생산’ 녹색기술로 선정되었다.

이렇듯 ‘포토니아’는 정부기관의 공신력 있는 검증과 대규모 선도농가의 시범사업으로 실증까지 마친 기술력 원톱(One Top) 제품이다. 거기에 한 번 설치하면 기기의 내구연한 5년(광원 3년)이 보증되고, 1기당 12W 정도의 적은 전력이 소모되어 유지·관리에도 부담이 없다. 우수한 기술력에 더불어 내구성과 편의성도 갖췄다.

돼지의 엔진을 켜자!!
건강지킴이+환경지킴이=‘포토니아’

최근 선도기업들의 화두는 ESG 경영이다. 이러한 패러다임의 변화는 양돈산업에서도 이미 시작되었다. 비침습 방식으로 동물에게 고통을 주지 않으며, 항생제 내성과 같은 위험과 체내 잔류가 없는 ‘포토니아’의 녹색성이 돼지의 건강뿐만 아니라 안전축산물의 생산, 그리고 우리의 토양 환경도 지켜 줄 것이다.

앞서 언급한 바와 같이 기후변화, 코로나19 팬데믹, 러시아와 우크라이나의 전쟁 등으로 인한 사료값 폭등과 불안한 소비시장 환경 속에서 국내 양돈업계는 ‘저탄소·녹색축산’과 생산성 향상이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡으며 활로를 모색해야 한다. 기존의 방식으로는 더 이상 개선점을 찾지 못하는 농가들, 나아가 양돈의 새로운 미래를 준비하는 농가들에게 녹색기술 ‘포토니아’가 대안이 되길 기대한다.