(서울대학교 교
수, 축산바로알리기연구회장)
2. 차세대 축산업의 발전전략
3) 첨단기술과의 접목
오늘날 사회는 ‘4차 산업혁명’이라는 단어로 대변될 정도로 그 변화의 폭과 속도가 크고 빠르다. 4차 산업혁명 사회에서는 사물인터넷, 클라우드 등을 통해 인간과 사물이 서로 대량으로 연결되는 ‘초연결성’을 기반으로, 다양한 빅데이터가 생성되며, 더불어 인공 지능을 기반으로 한 ‘초지능화’가 가장 큰 특징이다 (IT용어사전, 2017).
축산업 또한 4차 산업혁명의 핵심 기술들을 다양하게 적용함으로써 시대 변화에 적응해나가야 한다. 우선 가축을 기르는 과정에서 5G 기술들을 실시간 가축 개체관리, 시설관리, 방역을 위한 가축 이동 추적 시스템 등에 적용해서 활용할 수 있다. 또한 인공지능을 결합하여 생산성 확인과 예측, 사양 관리를 자동화하는 스마트팜 구축 등이 가능할 것이다. 축산의 전후방 산업 역시 다방면으로 4차 산업혁명과 연관되어 있다. 대표적인 후방 산업인 사료 산업의 경우, 인공지능과 5G 기술이 결합된 자율주행 트랙터나, 드론을 이용하여 정밀농업 기반의 사료작물 경작이 가능하다. 한편 전방산업인 유통 시스템도 기존 구성 요소들 간의 IoT 연결이 가능해져 스마트화가 가속화될 것이다. 이외에 3D 프린팅을 이용해서 개인 맞춤형 기자재 및 도구개발까지 활용하면 축산업과 전후방 산업에서 4차 산업혁명이 적용은 활성화 될 것이다.
또한 축산업에 최신 생물공학적 기법을 적극적으로 응용하여 신가치를 창출할 여지가 많다. 첫째 미생물이 탄소원을 이용하여 단백질을 생산·농축한 것을 미생물 단백질(single cell protein)이라고 하는데, 이런 방식으로 온실가스나 셀루로즈(Cellulose)와 같이 인간 및 비반추동물에게 사용효율이 떨어지는 소재를 고급 영양원으로 탈바꿈시켜서 영양공급 문제와 기후변화 문제를 한꺼번에 해결할 수도 있다. 이외에도 가축의 생산성 향상에 탁월한 역할을 하는 아미노산 제재를 개발하는 것 역시 가능하다. 마찬가지로 소화율 향상을 위해 가축에게 부족한 효소를 미생물 발효를 통해 만들어낼 수도 있다. 한편 우수한 기능을 가진 균주를 개발하여 사료첨가제로 쓰는 방식도 가능하다. 이는 크게 2종류로 연구가 진행될 수 있다. 하나는 항균력이나 특정 소화효소 과분비 균주 등을 자연계에서 스크리닝하는 방식이고, 다른 하나는 GMO(Genetically modified organism) 문제에 저촉되지 않는 다양한 육종기술(예: UV mutagenesis, genome shuffling, homologous recombination, directed mutation 등)을 이용하는 방식이다.
또한 최근에는 CRISPR-Cas9으로 대표되는 유전자편집기술(Genome editing)의 발달로, 질병 저항성이나 저장성 증대, 생산성 향상 등의 목적으로 다양한 동식물이 탄생하고 있다. 이 기술로 탄생한 동식물은 기존 GMO와 다르게 외부 유전자가 유입되지 않고 기존 유전자를 일부 편집한 것이어서, 그 유해성 논란이 적다는 장점이 있다. 실제로 이미 미국 FDA는 지난 2015년 11월 유전자편집기술이 사용된 연어의 식용판매를 승인했고, 이후 다양한 동식물들에 대해서도 허가 품목이 확대되고 있다. 가축의 경우 해당 기술을 이용해서 마이오스타틴 (체내 근육량 억제 유전자)이 제거된 돼지를 개발한 사례가 있다(BRIC 바이오통신원, 2016).
이렇듯 정확한 작용기전에 대한 이해를 바탕으로, 부작용 없는 질병저항성 가축이나 생산성 증진 가축을 획기적으로 육종할 수 있다. 가축의 표현형을 의도적으로 조절한다는 측면에서 유사한 전략으로는 특정 대사기전(metabolic pathway)을 증진 혹은 억제시키는 신호전달물질(signaling molecule)의 파악을 통해 유사 혹은 보다 친화도(affinity)가 높은 구조를 가진 물질을 자연에서 스크리닝 하거나 혹은 항체 등 재조합 단백질 생산기술을 이용해 만들어내는 식의 연구도 가능하다.
이외에도 최근에는 차세대 염기서열 분석(next-generation sequencing; NGS)으로 대표되는 시퀀싱 기술의 발달로 한 개체의 전장유전체(whole genome)나 전사체(transcriptome)를 파악할 수 있을 뿐 아니라, 장내 미생물 등의 물질이 특정 환경 내 군집하는 동정에 대한 관찰도 가능해졌다. 이를 통해 장내 미생물이 숙주의 다양한 생리에 미치는 영향들이 많이 연구되고 있는데, 이 중에는 간 대사, 뼈 대사, 지방 축적 등과 같이 축산업에 중요한 요소들과도 장내미생물이 밀접한 관련이 있다고 밝혀지고 있다(고재성, 2013). 이에 따라 가축의 건강 상태 확인 및 사료첨가제 급여의 효과 파악, 경제형질 발굴, 신규 생균제 제제 발굴 등에 이 기술을 접목하여 보다 과학적이고 효율적인 분석과 개발이 가능하다. 나아가서 단백체학(proteomics), 대사체학(metabolomics) 등과 함께 분석하여 각 수준별 요소들의 관계를 파악하게 된다면, 통합적인 시스템 생물학적(system biology) 관점에서 가축의 상태 파악과 신규기술을 개발 할 수 있을 것이다(최윤재, 2018).
