저메탄 사료 소재 개발, 탄소중립 축산 실현 '첫걸음'

<임기순 국립축산과학원 원장>
안녕하십니까? 농촌진흥청 국립축산과학원 원장 임기순입니다.

바쁘신 중에도 오늘 브리핑에 참석해 주신 기자 여러분께 감사의 말씀을 드립니다.

오늘 이 자리는 반추 가축의 메탄 발생을 줄이기 위한 저메탄 사료 소재 개발 성과를 소개드리고, 그 기술적 배경과 향후 활용 계획을 말씀드리기 위해 마련되었습니다.

우리 농촌진흥청은 2025년 농업 R&D 혁신 방안에 따라서 탄소 감축 실천 기술 개발을 중점적으로 추진하고 있습니다. 그 일환으로 한우 메탄 발생량을 억제할 수 있는 사료 소재인 '티아민 이인산'을 개발하였습니다.

티아민 이인산은 반추 가축의 장내 발효 과정에서 발생하는 메탄을 18% 이상 억제하는 효과를 보였습니다. 이는 축산 분야의 탄소중립 달성을 앞당길 수 있는 핵심 기술 중 하나로 매우 의미 있는 성과입니다.

전 세계적으로 기후변화가 가속화되면서 각국은 탄소중립을 주요 정책 목표로 설정하고 있습니다. 우리나라 역시 2023년 탄소중립·녹색성장 국가전략 및 기본 계획을 수립하고, 국가 온실가스 저감을 위해 다양한 분야에서 대응 방안을 마련하고 있습니다.

축산업에서 주요, 발생하는 주요 온실가스 중 하나인 메탄은 가축의 분뇨 또는 한우·젖소와 같은 반추 가축의 장내 발효로 인해서 발생합니다. 2022년 기준 국내 소 장내 발효에 의한 메탄 배출량은 1990년 대비 78%, 2018년 대비 14% 증가했습니다. 이 같은 증가세에 대응하기 위해서 정부는 2030년까지 한우·육우 사료의 30%를 저메탄 사료로 전환하는 계획을 수립했습니다.

따라서 메탄저감제 개발은 지속 가능한 축산업의 핵심 전략으로 자리 잡고 있습니다. 이에 농촌진흥청 국립축산과학원은 지난 4년간 식물 소재 196종 또 해조류 21종, 화합물 6종을 포함한 다양한 후보 물질을 선별하고 평가해 왔습니다.

특히, 생물정보학, 화학, 컴퓨터과학 등의 기술을 활용해서 미생물의 메탄 생성 관련 효소 유전체정보 25종을 바탕으로 해서 약 3만 5,000개 물질에 대한 화학 반응 데이터를 분석하였습니다.

이후 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해서 이들 물질과 메탄 생성 관련 조효소와의 결합 등의 메커니즘을 분석하였고, 그 결과로 6종의 후보 물질을 선발했습니다. 그중에서 체내에서 비타민 B1 활성 형태로 존재하는 티아민 이인산이 반추 가축에서 발생하는 메탄을 효과적으로 억제하는 것을 밝혀냈습니다.

메탄은 메탄 생성균 내에 존재하는 메탄 생성 효소와 두 개의 조효소가 결합해서 발생하게 됩니다. 티아민 이인산은 조효소 B 대신 조효소 M과 결합해서 메탄 생성 효소를 비활성화시키는 작용을 합니다. 이는 현재 메탄저감제로 등록된 3-NOP가 메탄 생성 효소 자체를 비활성화시키는 기작과는 차별화된 접근입니다.

실제 효과 검증을 위해서 국제적으로 인정받는 두 가지 측정 방식 중 하나인 이동형 호흡측정장치인 그린피드를 활용해서 실험을 진행하였습니다. 이 장치는 반추 가축이 호흡하면서 발생하는 메탄가스를 정밀하게 측정할 수 있습니다.

해당 장치를 이용해서 메탄을 측정한 결과, 티아민 이인산을 섭취한 한우에서 첨가하지 않은 구에 대비해서 메탄 배출량이 18% 이상 감소하는 효과를 확인했습니다.

또한, 반추 가축 소화 과정에서 생성되는 일부 에너지는 메탄을 배출하면서 잃게 됩니다. 하지만 이번에 개발된 티아민 이인산은 한우에 급여 시 생산성을 유지하면서 메탄 생성을 억제하는 결과도 확인했습니다.

이번 연구 성과는 단순히 실험 수준에 머무르지 않고 산업적으로 활용성이 높다는 측면에서 주목할 만합니다.

2024년 기준 국내 한우 341만 두에 본 기술을 적용할 경우에 연간 3만 629t의 메탄 감축이 가능합니다. 이는 온실가스 발생량 약 85만 8,000t이 감축되는 효과입니다.

이러한 결과는 2030년 축산 분야 온실가스 감축 목표인 330만 t 중 약 26%를 달성할 수 있는 수치입니다. 저메탄 사료 소재의 파급력을 보여주는 대목입니다.

이번 기술은 아직 대량 생산 체계가 마련되지 않은 물질이라서 산업화를 위한 기술 이전과 생산 인프라 구축이 필요합니다.

현재 농촌진흥청은 티아민 이인산에 대해 국외 논문 게재 및 특허 출원을 완료하였습니다. 향후에는 전문기업과의 기술 이전 협의와 메탄저감제 등록을 위한 심의 절차도 추진할 계획입니다.

또한, 티아민 이인산 외에도 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 선별된 나머지 5종의 후보 소재에 대해서도 지속적으로 연구를 추진해 나가도록 하겠습니다.

이번 연구에서 선발된 여섯 가지의 물질은 식물 소재나 해조류 기반의 물질에 비해서 작용 기반이, 기전이 명확해서 과학적 검증이 가능하고 메탄 저감 효능의 재현성도 높다는 장점이 있습니다. 또한, 보조사료 형태로 쉽게 가공하고 적용할 수 있어서 산업화에 용이하다는 점도 큰 장점입니다.

앞으로 이들 물질을 기반으로 추가적인 저감제가 개발될 경우 저메탄 사료 기술의 적용 폭과 선택지가 한층 넓어질 것으로 기대됩니다.

하지만 이번 기술개발 과정은 순탄하지 않았습니다. 반추 내의 복잡한 메탄 생성 경로로 인해서 물질의 효과를 명확히 입증하기까지 많은 시행착오가 있었습니다.

특히, 통계적 신뢰성을 확보하기 위해서 기존보다 더 많은 수의 시험을 수행했습니다. 정밀한 데이터를 확보하기 위해 많은 인력과 시간이 투입되었다고 말씀드릴 수 있습니다.

이러한 어려움을 극복할 수 있었던 것은 다양한 학문 간의 융합 그리고 연구진의 끈질긴 노력 덕분이었습니다. 이번 성과는 단순한 기술개발을 넘어 축산업의 지속 가능성과 환경적 책임을 구체화한 실질적인 성과로서 중요한 의미를 갖습니다.

농촌진흥청은 앞으로도 탄소중립 시대를 대비해서 축산업의 친환경 전환과 지속 가능한 발전을 위한 기술개발에 끊임없이 노력하겠습니다. 여러분의 많은 관심과 보도를 부탁드립니다.

이상으로 브리핑을 마치겠습니다. 감사합니다.


<사회자>
지금까지 국립축산과학원 임기순 원장님께서 저메탄 사료 소재 개발에 대하여 발표해 주셨습니다. 추가 자세한 답변은 가축정밀영양과의 정현정 과장님께서도 같이 답변드리도록 하겠습니다.


[질문·답변]
※마이크 미사용으로 확인되지 않는 내용은 별표(***)로 표기하였으니 양해 바랍니다.

<질문> 원장님, 설명 잘 들었습니다. 축산과학원이 저메탄 사료 국산화에도 앞장서고 계시는 걸로 알고 있는데 지금 그러면 저메탄 사료는 수입의 비중이 얼마나 되고 그리고 국산 대체를 몇 년도에 몇 퍼센티지, 그런 목표가 있으시다면 그것 좀 말씀 들었으면 좋겠습니다.

<답변> 지금 현재 메탄 저감을 위한 사료에 첨가하는 소재는 3-NOP라고 유럽에서 만들어진 소재인데요. 지금 현재 국내에서 사용되는 거는 그 3-NOP가 전부입니다. 그리고 지금 감축 목표는 30%를, 우리 소에 급여하는 사료의 30%를 이런 저메탄 소재가 포함된 사료로 대체하는 것을 지금 농식품부에서 목표로 두고 있습니다.

<질문> ***

<답변> 지금 30%... 2030년까지 30%를 대체하는 걸로, 전환하는 걸로 그렇게 계획이 수립돼 있습니다.

<질문> 저메탄 사료 소재 개발한 총기간이 어느 정도 되시는지하고, 인프라 구축이나 기술 이전이 과제라고 하셨는데 대량 생산 체계가 마련되려면 어느 정도 기간이나 예산이 필요하다고 보시는지.

<답변> 저희가 이 온실가스를 감축하기 위해서 연구를 시작한 건, 메탄 소재 개발 연구를 시작한 거는 2020년 정도부터 시작했다고 말씀드릴 수 있고요. 이 후보 화합물 여섯 종을 선별한 거는 2022년 정도에 선별을 했고, 그 이후에 결국은 소에 급여를 해서 메탄 저감 효과가 있는지 그 실험하는 절차를, 그전에 실험실에서 in vitro라 그래서 위액을, 반추 위액을 사용해서 그 절차를 했고, 그다음에 본격적으로 소에 급여한 시험은 2023년부터, 후반기부터 해서 2024년까지 이렇게 했다고 말씀드릴 수 있습니다.

대량 생산 관련된 거는 지금 현재 이게 비타민 B1의 활성 형태입니다. 그래서 인산을 두 개를 붙이면 되는데 지금 비타민 B1이나 이런 물질을 생산하는 업체에서 지금 생산해서 합성해서 저희한테 제공해서 하고 있는 거기 때문에 그거 지금 저희가 생각하기로는 올해 업체에 기술 이전을 한 다음에 그 업체에서 시험을 목적으로 생산을 1년 정도면 되지 않을까, 그렇게 생각하고 있습니다.

그래서 그 업체에서 화합물이 생산되면 사료를 생산하는 업체에 제공을 하게 되고, 그 업체에서 이런 화합물을 받아서 다시 소에서 급여해서 확인하는 절차를 거쳐서 저희한테 심의를 요청하면 그때 메탄 저감 사료로 등록이 됩니다. 그러면 그 이후에 농가에서도 사용할 수 있습니다.

혹시 추가적인 답변이 필요하시면 정 과장님이 하시죠.

<질문> 메탄저감제가 지금 우리나라에 3-NOP라는 종류가 등록이 하나가 돼 있다고 했는데요. 그러면 이게 이번에 나온 티아민 이인산 같은 경우도 이 메탄저감제와 관련... 비슷한 제품인 거죠? 그러면 얘는 언제쯤 등록이 되고 혹시 언제, 예를 들어서 역수출이라든지 이런 것들도 혹시 생각을 하고 계시는 거가 있는가요?

<답변> 지금 3-NOP라는 물질은 유럽에서 만든 물질인데요. 지금 인증을 받은 데가 유럽, 일본, 호주 이 정도, 남미 이 정도 되는데 지금 현재 그렇게 많이 활용되고 있지는 않습니다. 그래서 우리나라에도 작년에 저희가 심의를 통해서 등록하고 그게 지금 메탄 저감 사료로서 생산이 돼서 급여가 되고 있습니다.

이 3-NOP는 그리고 작용 기전이 비타민 계열의 물질인데요. 이거는, 3-NOP 같은 경우에는 메탄 생성 효소, 메탄 생성 균 내에 메탄 생성 효소가 있는데 그 효소가 메탄을 생성하기 위해서는 조효소 두 개하고 결합을 해야 됩니다. 그런데 이 3-NOP는 그 조효소 두 개 대신에 메탄 생성 효소하고 결합해서 메탄을 생성하지 못하도록 하는 그런 기능을 가지고 있고요.

저희가 이번에 티아민 이인산 같은 경우에는 조효소 두 개 중에 한 개하고 대신해서 메탄 생성 효소하고 결합을 하게 돼 있습니다. 그래서 기전은 그런 측면에서 다르다고 말씀드릴 수 있습니다.

그리고 아까 조금 전에 설명을 드리기는 했는데 비타민 이인산이 농가에 사료로서 공급되기까지는 일단 먼저 기술 이전을 업체에서 받아 가야 됩니다. 그 받아 간 업체에서 이 화합물을 이용해서 메탄 저감 사료를 만들고 그 사료를 가지고 한우에 급여 시험을 하게 됩니다. 보통 3개월 정도 급여 시험을 해서 그 결과를 가지고 저희 축산과학원에 있는 위원회에 심의를 신청하면 그 결과를 저희가 심의해서 메탄 저감 사료로 가능한지 결정을 내리고 있는 상황입니다. 그렇게 되면 아마도 한 1년 정도의 기간 후에 시판되지 않을까, 그렇게 예상을 하고 있습니다.

<질문> 혹시 이번에 연구를 하실 때 사료가, 그러니까 이게 얼마큼 적정량을 급여해야 되는지, 사료를 1kg 먹일 때는 이 물질을 얼마큼 섞어야 되는지 아니면 많이 섞을수록 좋은지 이런 게 나와 있습니까?

<답변> 지금 저희가 100g당 480mg? 1kg으로 하면,

<답변> (정현정 가축정밀영양과장) 사료 1kg당 480mg을 투여하고 있습니다.

<질문> 그러니까 그거는 더 많이 넣을수록 효과가 더 있다, 이런 건 아니고 그게 딱 적정량이라고 보면 됩니까?

<답변> (정현정 가축정밀영양과장) 적정량이라고 생각하시면 됩니다.

<답변> 저희가 다섯 가지 수준 정도를 가지고 실험을 했는데요. 그중에서 480mg이 제일 적정하다, 그렇게 판단했습니다.

<질문> 그리고 혹시 축산 분야에 온실가스가, 그러니까 메탄도 많이 있을 텐데 어떤, 어떤 것들이 있습니까? 그러니까 온실가스가 어디서, 돼지 분뇨나 어디에서 발생하는지.

<답변> 주로 농업 분야가 3.2% 정도 되는데 그중에서는, 축산은 한 1.8% 되고요. 그래서 축산 분야의 메탄가스 발생되는 게 반추위 발효에 의해서, 장내 발효에 의해서 발생되는 게 52% 정도, 그다음에 가축 분뇨로서 나머지, 이렇게 지금 구성이 돼 있습니다.

그래서 지금 주로 지금 농식품부에서 목표를 세우고 있는 게 반추위 그다음에 가축 분뇨 처리 과정, 반추위는 주로 메탄 저감 사료라든가 또 사육 기간 단축이라든가 이런 거를 통해서 온실가스 배출량을 줄이려고 하고 있고요.

가축 분뇨도 마찬가지로 가축 분뇨를 처리하는 방법에 대해서 여러 가지 방법을 적용하면 감축하는 방법으로 이렇게 두 가지 목적으로, 방향으로 하고 있습니다.

<질문> 그러면 소 메탄가스가 축산 분야 온실가스의 절반 정도 되는 거네요?

<답변> 52% 정도 된다고 말씀드릴 수 있습니다.

<질문> 알겠습니다.

<질문> 지금 현재 나와 있는 인증된 제품하고 이번에 개발된 제품하고 비교해 봤을 때 가격 경쟁력이 어떻게 되는지, 물론 대량 생산하면 좋아지겠지만 지금 현재 시점에서 비교하면 경쟁력이 있는 건지 궁금합니다.

<답변> 지금 현재 저희가 이... 저희가 통상 그냥 1번이라고 저희는 넘... 1번 물질이라고 하는데 이 물질 같은 경우에는 합성하는 데 들어가는 비용까지 이렇게 계산하면 지금 두당 27만 원 정도 마이너스가 되고 있습니다. 그런데 5번 물질이 또... 그런데 대량 생산 과정을 거치면 합성 비용이 많이 줄어들 수 있기 때문에 그 비용은 나중에 적정 수준으로 내려갈 것으로 보고 있습니다.

그리고 두 번째 저희가 지금 추진하고 있는 것, 5번 같은 경우에는 합성 단가가 거의 1번 물질에 비해서 10분의 1 정도 수준이기 때문에 그 5번 물질이 또한 만약에 검증을 해서 또 10% 이상 이렇게 메탄이 저감되는 효과가 나타난다고 하면 5번 물질 같은 경우에는 바로 적용할 수 있을 것 같고요. 1번 물질도 그런 대량 합성하는 과정을 거치면 가격이 내려갈 것으로 보고 있습니다.

<질문> ***

<답변> 외국산...

<답변> (정현정 가축정밀영양과장) 지금 현재 메탄저감제로 등록되어 있는 3-NOP는 kg당 3만 6,300원 정도 판매를 하고 있고요. 저희가 지금 이번에 개발한 제품은 기술 이전을 하고 합성 과정을 다시 거쳐야 되기 때문에 현재는 지금 가격이 비싸더라도 대량 생산을 하면 가격을 낮출 수 있고 사료비 문제없이 갈 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

<답변> 지금 현재 3-NOP 같은 경우에는 벌써 그게 20년 이상 개발한 물질이라서 대량 생산이라든가 합성하는 데 아무래도 효율이 많이 높다고 그렇게 말씀드릴 수 있습니다.

<질문> *** 지금 현재 등록된 3-NOP?

<답변> NOP.

<질문> 그 부분은 몇 퍼센티지나 차지하고 있나요, 시장 점유율.

<답변> 지금 정확한,

<질문> 사용하는,

<답변> 시장 점유율은 아직까지,

<답변> (정현정 가축정밀영양과장) 점유율은 아직 파악이 안 되고 있는데요. 현재 우성사료하고 농협사료에서 일부 적용하고 있습니다.

<질문> 아까 사용을 얼마 안 한다고 하셔서, 별로 많이 안 나간다고 하셔서.

<답변> 3-NOP 말씀하시는 거죠?

<질문> 예.

<답변> 그거는, 제가 말씀드린 건 세계, 전 세계적으로 그렇게 많이 사용하지는 않고 있습니다. 그리고 또 하나 조금 차이점은 기존의 3-NOP하고 차이점은 저희가 선발한 티아민 이인산 같은 경우에는 이게 조건이 첨가물을 급여했을 때 증체되는 효과, 그러니까 나날이 소가 살이 쪄 가는 그런 데 영향을 미치지 않는다, 생산성에 영향을 미치지 않아야 된다, 라는 그런 전제 조건이 있는데, 지금 티아민 이인산 같은 경우에는 오히려 증체가 조금 더 늘어나는, 증가되는 그런 효과를 가지고 있습니다.

그래서 이게 대량으로 합성이 돼서 사용된다 그러면 농가에서도 사용하는 데 거부감은 없을 것으로 그렇게 판단하고 있습니다.

<질문> 한 가지만 더 여쭤볼게요. 다른 분야에서는 온실가스 감축 실적을 인정받으면 그걸 다른 데 판매해서 수익을 얻을 수 있는 그런 것들이 있거든요.

<답변> 배출권거래제, 예.

<질문> 혹시 이게 작은 데는 안 그러겠지만 크게 한우농... 큰 한우농가는 그게 가능하겠습니까?

<답변> 농식품부에서도 만약에 그런 메탄 저감 사료가 활성화되면 그런 계획도 가지고 있는 것으로 알고 있습니다.

<질문> 원장님, 저 성분 관련해서 여쭤보고 싶은데요. 계속 이야기해 주셨던 3-NOP 관련해서 아까 과장님께서 작년에 우성사료와 거기서도 나왔다고, 출시가 됐다고 하셨잖아요. 그때 농협사료와 우성사료가 작년 9월에 저메탄 사료 출시했다고 이렇게 제가 알아봤을 때는 그때 보베어 10이라는 성분을 활용했다고 하는데 그게 3-NOP와 동일한 건가요? 그게 합성 형태에 따라서 이름이 달라지는 건지 그게 궁금해서요.

<답변> (정현정 가축정밀영양과장) 3-NOP의 제품명이 보베어 10입니다.

<답변> 제품명이,

<질문> 그래요? 그러면 지금 이번에 개발하신 물질의 강점이 현재 출시되어서 시판되고 있는 제품과 비교했을 때 생산성을 저해하지 않는다, 이게 핵심인 건가요?

<답변> 비교하자면 그렇다고 말씀드릴 수 있습니다.

<질문> 그러면 기존에 시판되고 있던 저메탄 사료 같은 경우에는 생산성이 떨어지는 문제가 있었던 거라고 이해를 해도 될까요?

<답변> 글쎄요. 그거는 제가 그 3-NOP에 대해서는 말씀드리기 어렵고요. 하여튼 이 티아민 이인산 같은 경우에는 증체나 생산성에 오히려 더 긍정적인 효과가 있다, 이렇게 말씀드릴 수 있습니다.

<답변> (사회자) 혹시 또 추가 질문 있으십니까? 추가 질문이 없으시면 오늘 브리핑은 이것으로 마치도록 하겠습니다. 많은 관심과 질문해 주신 기자 여러분께 진심으로 감사드리며 추가 질의·답변 시간은 오찬 장소에서 가지도록 하겠습니다. 감사합니다.

<답변> 감사합니다.

<답변> (정현정 가축정밀영양과장) 감사합니다.

<끝>