환경정화곤충 소개

[바윗돌]

자료출처 : 농촌진흥청

환경정화곤충

역사 및 배경

일반적으로 자연계에서 동식물이 죽어 자연으로 돌아가는 과정에서 수많은 곤충들이 관여한다. 실례로 동물의 배설물, 사체, 죽은 나무와 낙엽 등 모두는 분해자 역할을 하는 곤충들에 의하여 미생물의 분해 작용 이전에 먹이로 활용되어 변환된다. 이 같은 역할을 하는 곤충 가운데 환경에 직접적인 청소효과 및 이익을 가져다주는 곤충을 환경정화곤충이라고 최근 정의하기 시작하였다.

환경정화곤충의 이용은 주로 축산분뇨의 처리와 관련하여 발전하기 시작하였다. 오스트레일리아는 캉가루같은 유대류만 살아서 소와 말 등 포유류의 배설물을 제대로 처리할 수 있는 소똥구리류가 없었다. 이를 위하여 1960년대부터 해외에서 소똥구리 종류를 들여와 배설물처리 연구를 수행하여 1980년까지 55종을 현장 이용한 것이 그 시초라 할 수 있다. 또한 1960년대 후반 집파리를 이용한 분뇨처리와 질 좋은 비료로 전환하는 능력에 대한 연구(Miller와 Shaw1969)가 있었고, 미국에서는 아메리카동애등에를 이용하여 분뇨처리 연구가 진행되었다(Sheppard와 Newton 1994).

국내에서도 90년 이후 가축배설물 및 음식물쓰레기 처리문제가 환경보전 차원에서 심각한 문제점으로 대두되었다. 그에 따라서 90년 중반부터 방목장에 적용할 수 있는 애기뿔소똥구리 연구가 처음 시작되었다. 그 후 시설 내 축산폐기물과 10조원에 달하는 음식물쓰레기의 효율적인 처리방법의 개발 필요성이 대두되면서, 2000년대 초반에는 집파리 이용 연구를 시도하였고, 2000중반부터는 음식물폐기물처리를 위한 아메리카동애등에의 이용 연구가 본격적으로 진행되기에 이르렀다.

이용 현황 및 발전방향

가. 이용 현황

외국에서는 동애등에를 유기성 폐자원 분해에 이용하고 있는데, 미국의 경우 음식물쓰레기를 자연순환시스템에 의해 처리하는 회사(ESR Bio~Conversation)도 있고, 몇몇 대학에서는 연구가 진행 중이다. 또한 베트남, 호주 등 여러 나라에서 과일, 채소와 같은 음식물쓰레기를 처리하기 위해 친환경 분해용기를 개발해 활용하고 있기도 하다.

국내에서도 최근 환경보전 차원에서 심각한 문제점으로 떠오르고 있는 음식물쓰레기를 친환경적으로 처리할 수 있는 환경정화 곤충인 동애등에를 실내에서 대량 증식시킬 수 있는 기술을 개발해 2011년 국가 과학기술 우수성과 100선에 선정되기도 했다.

농촌진흥청에서는 2011년부터 2013년까지 새기술시범사업을 전국 11개시군지자체를 통해 동애등에 사육기술 및 장치를 보급하여 음식물쓰레기 처리와 번데기를 양계사료로 활용하고 있다. 현재 동애등에를 사육하는 농가는 약 60여 농가에 이르고 있다. 이처럼 동애등에는 음식물쓰레기를 분해(변환)할 수 있는 능력이 탁월할 뿐만 아니라 분해된 음식물에서 냄새도 나지 않아 텃밭이나 화분등에 훌륭한 퇴비로 활용할 수 있다. 더불어 유충과 번데기는 조류, 가축사료, 양어사료, 낚시미끼 등으로 다양하게 이용함으로써 유기성 폐기물을 자원화 할 수 있다.

나. 발전방향

뿔소동구리, 집파리, 아메리카동애등에에 이르기까지 환경정화용 곤충들이 연구되었으나, 이들 중 아메리카동애등에가 발전 가능성이 가장 클 것으로 판단되었다. 현장적용 보급모델이 개발되어 적용사업이 수행 중이나, 음식폐기물 분해 등은 환경부 소관사업으로 음식물 처리 적용 및 자원화, 사료화를 환경부와 협의를 통해 이루어 내고 있다.

이 같은 절차가 제대로 수행된다면, 어느 정도 공장형 모델이 현실화 될 가능성이 높다. 이를 위하여 실용화 단계의 전 단계인처리시설 및 분해 용기의 지원 등은 국가적인 차원에서 접근해야 할 것이다. 또 한 동애등에를 이용하여 공장화 할 경우 유충을 생산하는 농가의 육성 또한 필수적이다.

동애등에를 이용한 기술의 산업화가 달성되면, 1차적으로 음식물쓰레기를 포함한 유기성 폐자원의 배출 및 수거조건을 강화하여 순도 높은 2차 생산물을 유도함으로써 음식물쓰레기의 매립 등으로 인한 수질오염을 줄일 수 있다. 2차적으로는 동애등에의 유충 등은 동물의 사료나 식·약용으로 활용하며, 분해산물은 양질의 퇴비로 작물에 적용해 부가가치를 창출할 수 있는 6차 산업의 모델이 될 수 있다.

특히, 현재 전량 외국으로부터 수입에 의존하고 있는 가축 배합사료 원료 중 단백질원으로 수입되는 것은 어분과 혈장단백인데, 매우 높은 가격에 수입된다. 바로 이를 대체할 수 있는 것이 동애등에의 사료로서, 음식물쓰레기 등으로 증식한 동애등에의 유충을 건조하여 사료로 이용하여 내수를 충족시킬 수 있을 것이다. 나아가 양질의 생체사료 대량생산이 가능할 경우 해외에 수출하여 외화획득이 가능할 뿐 아니라 겨울철 낚시 미끼의 품귀현상이 일어나는 문제도 동애등에 애벌레로 해결할 수 있다.

따라서 동애등에의 산업화는 현재 상황의 일시적 해소 차원이 아니라 21세기 국가 경쟁력 확보와 환경보존 차원에서 범국가적, 범기업적, 범사회적으로 추진되어야 중대한 과제이다. 다만, 현재 동애등에를 이용한 친환경 분해시스템은 아직 초기단계로서 실용화를 위해서는 앞으로 적응성 검토를 위한 면밀한 연구개발이 필요하다. 아울러 기존 음식물쓰레기 처리시설과 연계하여 저비용 고효율의 처리기술을 개발함으로써 곤충농가의 부가가치를 창출할 수 있는 계기가 될 것으로 전망된다.

대상 곤충과 관리(사육법)

□ 동애등에 : 아메리카동애등에 (Hermetia illucens L.)

일반생태

가. 생태학적 특징

□ 분류 - 파리목(Diptera) 동애등에과(Stratiomyidae)

□ 영명 - Black Soldier Fly

□ 일명 - アメリカミズアブ(아메리카미주아부)

□ 주요 특징

○ 발생 : 9~10세대/1년

○ 월동 : 노숙 유충 또는 번데기 상태로 퇴비나 낙엽 속에서 월동

○ 성충 출현기 : 4월초~5월부터 10월 하순까지

○ 세대 기간 : 약 35~41일(27℃ 실내)

○ 산란 : 우화 직후 교미하고, 교미 후 약 4~5일 후 산란을 시작하여 암컷 1마리가 약 900~1,000개 정도 알을 낳음

○ 애벌레

- 애벌레 기간 : 약 15~20일, 영기는 6령

- 3령부터 시작해 먹이 섭식량이 현저하게 증가

○ 번데기

- 6령 이후 번데기 전 단계에서 몸색이 유백색이 짙은 갈색으로 변하고, 은폐된 번데기 장소로 이동해 나가는데, 일정한 방향으로 나아가는 특성을 가짐

○ 성충

- 일반 파리류와 달리 인간에게 해를 주지 않음

- 성충 구기가 특이하여 섭식 후 역류시키지 않으므로 병 매개가 없음

- 전 세계적으로 위생곤충으로 취급되지 않음

- 인간 거주지로 침입하는 경우는 거의 없음

□ 분포 및 서식

○ 서식 - 물이나 썩은 유기물질, 야채 등

□ 먹이

○ 잡식성육식, 초식성

나. 동애등에 활용원리

○ 원래 식성 : 다양한 유기성폐기물(음식물쓰레기, 부패한 과일과 야 채, 식품가공물의 남은 잔여물 및 가축배설물 등)

○ 애벌레의 강력한 섭식 및 소화 능력 보유: 2~3g 분해/애벌레 1마리

→ 음식물쓰레기 전문처리 곤충으로 유도

→ 유기성 폐기물의 친환경적인 생물처리

애벌레에 의해 처리된 음식물쓰레기 부피 약 58%, 무게 30% 감소

→ 섭식이 끝난 노숙 애벌레 및 번데기를 동물사료 등으로 이용

→ 유기성폐기물 분해물을 작물퇴비로 활용

가. 알 받기

○ 산란배지

- 배합비율 : 중송아지사료 불린 것: 음식물쓰레기 : 톱밥 = 1 : 1 : 1(부피)

- 방법 : 배합한 배지를 짠 후 물이 나올 정도로 물을 부은 후 마른 톱밥 1(부

피)을 평평하게 배지 위에 다시 깔아 둠

○ 산란장치

- 나무토막 또는 플로랄 폼 등을 이용하되, 직경 3~5mm, 깊이 약 7mm 구멍

을 1cm 간격으로 뚫어 산란장소를 준비해 줌

○ 산란배지 위에 산란 장치를 올려놓아 알 낳기를 유도하고, 구멍에 산란한 알을 수거하여 부화될 수 있게 보관

□ 부화 및 부화준비

○ 부화환경 - 알은 온도 27℃, 습도 60%에서 보존하여 부화 유도

○ 방법

- 산란 3·4일 후 부화 여부를 확인하여 산란장치에 있는 애벌레를 털어낸 후 산란 장치 제거

- 산란 배지에 남은 먹이 량과 애벌레 량을 확인 후 애벌레 관리단계로 넘어감

나. 유충(애벌레) 사육 관리

□ 유충 특성 및 기본 관리

○ 부화 후 애벌레(유충) 기간: 15~20일

○ 성장에 따른 변화: 흰색 → 미색 → 흑갈색(번데기 전 단계)으로 변화

○ 먹이 - 음식물쓰레기, 축분 등 사용

○ 방법 - 음식물쓰레기를 파쇄, 수분을 제거한 후 급여, 음식물의 종류에 따라 톱밥으로 수분 조절

○ 애벌레의 양에 따라 음식물쓰레기를 적당하게 1일 1회 사육 상자 안에 골고루 제공

□ 실내사육 방법

○ 프라스틱 사육 상자 - 60×40×15cm, 사육환경 ~ 27℃, RH. 60%

○ 애벌레사육 밀도 - 5,000~10,000두/사육 상자

○ 애벌레사육 시 사육 상자를 망으로 씌워 사육함

- 망의 역할 : 천적(파리류 등)의 피해 방지, 다 자란 애벌레(전용)가 사육통 밖으로 나오므로 번데기 회수 등

- 번데기 회수 후 번데기 보호 장치에 투입하여 우화를 유도함(27℃, R.H. 60%, 장일조건 14L:10D)

○ 대량사육을 위한 최적 음식물쓰레기 처리 배지 조건

- 분해효율을 높이기 위하여 배지제조 시 음식물쓰레기를 파쇄함

- 파쇄한 음식물에 첨가제(톱밥 또는 왕겨)를 음식물쓰레기: 첨가제가 3:1 비율로 혼합해 줌

○ 음식물쓰레기 급여 - 1~2일 간격으로 2~3kg 급여

다. 번데기 관리(번데기 보호 및 우화)

□ 동애등에 번데기

○ 번데기 기간 - 약 15일 내외, 암갈색

○ 수거한 번데기는 톱밥 등과 같은 매질 위에 두고 적당한 습도를 유지 하여 보관

○ 온도에 따라 우화시기를 조절하여 교미, 산란 계획 미리 설정

□ 우화 준비

○ 용기에 물을 붓고 톱밥을 (물:톱밥 약 1:20 부피) 넣은 후 수거한 전용 단계 애벌레 및 번데기를 톱밥 위에 펼쳐 놓음

○ 성충으로 우화를 시작하면 교미, 산란장으로 이동

라. 성충 사육

□ 성충사육 특성

○ 파리류와 달리 먹이활동을 하지 않음

○ 교미활동

- 적정 공간(높이 약 2m 이상)과 온도 27℃ 내외, 자연광 아래에서 활발 (10:00~14:00)

- 교미는 비행을 하면서 시작하기 때문에 비행할 수 있는 충분한 공간이 반드시 필요

□ 교미, 산란장 조건

○ 적정 공간: 2 x 2 x 2m이상

○ 온도: 27℃ 내외

- 자연광 아래에서 보호

- 오전 10시부터 오후 2시까지 활발하게 교미활동 후 산란

마. 월동태 저장

○ 월동형태

- 노숙 유충 또는 번데기 상태로 퇴비나 낙엽 속에서 월동함 (유충(애벌레) 상태로 월동하는 경우도 있음)

○ 월동 저장

- 노숙 유충 또는 번데기를 퇴비속 약 20cm 깊이에 겨울동안 보관 했다가 4∼5월경에 꺼내어 온도(27℃)를 올려주면 우화함

(4) 사육시설 기준

가. 사육시설

○ 시설형태

- 콘크리트 구조, 비닐하우스, 아이솔판넬, 컨테이너, 일반사육사(재배사, 가축

사육사, 버섯사, 창고 등)

○ 시설조건

- 사육, 관리하는 동애등에가 다른 사람에게 공포감을 조성하거나 냄새 등으로 인하여 피해를 주지 않도록 함

바. 사육실 환경

□ 사육실 환경

○ 온도, 습도, 광 조절(온도 25∼30℃ 내외) 가능한 사육실

○ 사육실로 유입되는 공기는 필터를 통할 수 있도록 설비

○ 사육실 마다 냉·난방기, 가습기 및 광조절 장치 설비

○ 방 넓이 - 너무 크게 하는 것보다 3~4평 정도가 용이하고 작은 사육실을 여러 개 만들어 단계 별로 사육할 수 있도록 하는 것이 좋음

□ 작업실

○ 수도 및 싱크대 설치 - 사육용기의 세척 및 소독용이

○ 번데기 건조와 번데기 저장실로 활용

- 수거된 번데기 : 60℃정도로 열풍건조

- 번데기 저장실 : 2.5℃로 유지하여 건조된 번데기 및 음식물쓰레기 보관

활용 및 주의사항

가. 활용

□ 동애등에 애벌레 및 번데기를 사료 등으로 이용

○ 번데기가 되려고 먹이활동을 멈춘 노숙 유충이나 번데기를 생체 또는 건조시켜 어류 또는 동물사료, 양계사료, 낚시미끼 등으로 이용

- 판매가격 : 15,000원/50g(425마리)(한국)

- 경제적 가치 : 8,000∼40,000$(US)/ton (미국)

○ 동애등에 애벌레의 영양성분(건량)

- 조단백: 약 42.1%

- 지방: 34.8%

- 조섬유소: 7.0%

- 물과 회분: 약 16.1%,

- 아미노산 함량은 청어 어분과 비슷하며 대두분말, 골육분 보다 많아 우수한 품질의 물고기 양식 사료 첨가제 등 이용

□ 동애등에 분변토를 유기농 퇴비 이용

○ 장점

- 작물 생육 촉진(상추, 열무, 잔디)

- 비료공정 규격에 적합

- 퇴비원료로 사용가능

○ 성분

- 염분 1% 이하 및 유해물질이 없음(농진청, ’09∼’10)

○ 판매가격: 8,500원/20kg(포)

(지렁이 분변토 가격과 동일하게 판매 가능)

나. 주의사항

○ 먹이

- 유기성 폐기물 중 주로 음식물쓰레기를 이용하는데 먹이를 줄 때 동애등에 유충의 양에 맞게 주고 남은 음식물쓰레기는 반드시 저온실 등에 보관(절대 방치해서 부패되지 않도록 함)

○ 사육실 내에 반드시 환기시설을 하여 수시 환기 필요(악취발생 우려)

○ 교미, 산란장

- 출입문에 망을 설치하여 성충이 밖으로 탈출하지 않도록 관리

○ 사육실 및 교미실의 온도(27∼30℃) 및 습도(60% 정도) 유지

○ 교미실은 반드시 자연광이 필요함

출처 : 녹협 자연정화사업단 http://cafe.daum.net/gaundebm/bsa/13