스크랩 바이오-플록(Bio-Floc)체계

[신안군검객]

바이오-플록(Bio-Floc)체계 

플록(Floc)은 털가루나 솜나부랑이(미생물총)의  뜻을 가지고 있으며 생물체 (bio)인 박테리아들이 무수하게 번식하면 서로 뭉치며, 엉키거나 또는 기질을 중심으로 하여 응징되어 상기와 같은 상태로 된 것 을 의미한다. 이는 박테리아가 무수하게 번식된 상태라 하겠다. 기존의 새우 양식에서는 수질의 정화 및 양식환경의 안정을 미세 조류에 의존하여 왔으나 근래 에는 이들 대신 박테리아의 대량 번식에 의한 양식체계 즉 바이오-플록체계로 바뀌어 가고 있으며 본 체계에서는 양식용수의 환수가 전혀 필요 없어 일명 무환수 체계(zero Water exchange system)이라고도 한다.

1.서론

새우를 수조, 레이스웨이(raceway) , 호지 및 가두리(cage)에 넣어 키우는 것은 동남아시아에서 기원 하였으며, 수 세기 전부터 어류 호지에 들어와 자연적으로 자라는 새우를 부산물로 수확하였다. 현 새우 양식법은 1930년대 동경대학교 졸업생인 모토사쿠 후지나가(Motosaku Fujinaga) 씨가 보리새우(Penaeus japonicus)의 부화에 성공함으로써 시작되었다.

후지나가 박사는 유생을 실험실에서 상업적인 크기로 까지 키웠으며 아울러 상업적인 대량 양식에 성공하였다. 그는 40년 가까이 그가 발견한 내용들을 많은 사람들에 알림과 아울러 1935, 1941, 1942 그리고 1954년에는 논문으로 발표도하였다. 히로히도 천황은 1954년 그를 “육상보리새우양식의 아버지 ”로 경의를 표하기도 하였다.

1970년대에는 자연산 종묘수집과 부화장 종묘공급이 원활하여 지면서 양식업이 어느 타 산업분야보다도 급속도로 성장하여 현재까지 지속되고 있다. 국가에 따라 기복이 있기는 하나 양식결과는 괄목할 만 하기도 하다. 에콰도르의 대단위 조방식 양식장들은 양식 첫해 또는 첫 회의 수확만으로도 전 투자비를 회수하기도 하였으며 대만의 소규모 집약식 새우 양식장은 수십 명의 백만장자를 배출하였고 중국의 정부가 주관하는 반집약식 양식업은 발해만 주변 연안의 폐허가 막대한 수익을 창출하는 장소가 되게도 하였다.

오늘날에는 50 여 개국 이상의 국가에서 새우양식업이 수행되고 있다. 서반구의 대표적인 양식국가인 에콰도르, 멕시코 및 브라질은 양식새우 수출에 의하여 매년 수십억 $을 벌고 있다. 동반구의 대표주자인 태국은 수출액이 20억 $을 상회하였다. 베트남, 인도, 인도네시아 및 중국은 모두가 양식양에서 태국을 따라 잡아 새우 양식 주 생산국으로 대두될 것으로 예상되고 있다. 말레이시아, 대만, 방글라데시, 스리랑카, 필리핀, 오스트레일리아 그리고 미얀마(과거 버마임)에서도 새우양식이 성업 중에 있으며 중남미 전 국가들 에서도 성업 중이다. 특히 온드라스, 파나마, 벨리즈(Belize)에서는 새우 양식업이 국가의 대형 산업으로 정착되었음에 비하여 컬럼비아, 과테말라, 베네수엘라 및 페루에서는 아직은 소규모 산업으로 발전되었다. 중동지역의 많은 국가에서도 양식업이 성행하고 있는데 이란과 사우디 아라비아가 주도국이다.

급속한 신장이 20여 년 간 지속되었으나 1990년대 초반에는 세계적으로 만연한 바이러스 질병과 극단적인 환경론자들의 환경보호운동이 시작되면서 재래식 새우 양식방법이 위협을 받고 있다. 아직도 바이러스 질병은 새우양식 업계에 매년 수십억 $의 손실을 초래하고 있다. 반면 여러 집단의 환경론자들은 새우양식 과 관련된 생태계의 파괴, 배출수, 지역주민의 이주 등을 문제화하고 있으며 아울러 이들 개선하기 위한 기금모금 운동도 벌리고 있다. 그러나 근래에는 질병을 예방하고 양식에 의한 환경에 전혀 해가 없는 새로운 새우 양식법이 태동함으로써 아마도 새우 양식업이 세계에서 가장 깨끗한 농업의 한 형태로 발전할 가능성이 매우 높다. 아시아의 집약식 새우양식법과 미국의 과학이 결합되어 만들어진 새로운 양식기술은 전 세계에서 성공적인 새우 양식기법을 모두 모아 놓은 통합된 형태이다. 본 새로운 방법은 매우 고가이며 아울러 에너지가 많이 소요되나 이제 막 상업적인 발전이 시작되었다.

2.바이오-프록(Bio-floc)이란 무엇이며 어떻게 하는 방법인가?

새우양식은 대부분이 새우의 질소성 배설물이 자연분해 되며 용존산소가 자연 용해되는 일광이 비치며 미세조류(microalgae)가 번성하는 노천호지에서 수행된다. 미세조류는 새우에 필수영양 물질을 제공하며 새우의 성장에 좋은 환경조건을 만들어 주나 양자의 관계는 부정적인 측면도 있으며 문제점이 되기도 한다. 미세조류는 대량으로 번성하였다가 일시에 없어지기도 하며, 구름이 낀 날에는 제 기능을 하지 못하며, 야간에는 부정적인 측면이 있으나 낮에는 호지에서 제 기능을 제대로 수행하기도 한다. 동일한 새우양식 호지 10 개가 1열로 있는 경우 각 호지 조류군집의 조성 및 양은 호지 별로 약간 또는 때때로 심하게 차이가 나서 새우의 성장을 늦어지게 하는 수질의 변화를 초래하며 이를 관리하는데 끝임 없는 노력이 필요하다.

3.바이오-플록 양식법은 호지에 박테리아 군집이 번성하게 하는데 있다.

박테리아 군집이 정착되어 안정적인 상태로 유지되면 미세조류가 주류인 호지에 비하여 더욱 더 안정적인 양식환경이 조성된다. 박테리아들이 번성 하여 마치 털가루나 솜나부랑이와 같이 뭉쳐질 정도로 집적되면 새우 대사산물, 미섭이사료 및 폐사된 각종 생물체의 잔해를 조류보다도 10~100 배나 더 효율적으로 밤낮으로 분해하며 조류에서와 같이 일기와는 무관하게 분해하여 새우의 고단백 먹이가 되게 한다. 바이오-플록 양식법은 열대, 온대, 사막, 도시인근, 건물 내나 온실 등 어는 곳에서나 가능하다. 본 방법은 새우양식에 혁명을 초래할 수 있으며 현재 실제 상업적인 양식이 수행되고 있는 곳들도 있다. 본 방법에 필요한 장비 및 기술은 이미 개발되어 있어 즉각적인 활용이 가능하다. 그러나 본 방법이 제대로 작동하게 하는 데는 수십억 $의 투자비가 있어야 하며 아울러 운영비도 고가이다.

바이오-플록에 의한 양식을 수행하는데 필요한 조치들은 다음과 같다:

● 취수 용수를 여과하여 보균개체 및 물질들을 제거하여야 한다,

● 용수 및 배출수를 처리하기 위한 저수 및 침전호지가 있어야 한다,

● 호지에서 자연적으로 발생하는 먹이를 먹는 흰다리새우와 같이 유전적으로 개선되었으며 무병균(disease-free) 새우가 있어야 하며 아울러 고밀도로 입식할 수 있어야 한다,

● 호지용수를 재순환시킴으로써 슬러지 등을 제거할 수 있어야 하며 요망되는 영양물질, 조류 및 세균의 균형을 유지할 수 있어야 한다,

● 전혀 환수조치를 취하지 않을 수 있어야 한다,

● 생물학적 안전조치에 의하여 질병의 유입을 방지할 수 있어야 한다,

● 강력한 기폭을 가하며 용수가 언제나 완전히 혼합될 수 있게 하여야 한다,

● 호지 내면 전체에 폴리푸로필린 등과 같은 재질 즉 라이너 (liner) 를 설치하여야 한다,

● 호지의 중심부에서 슬러지를 제거할 수 있게 하여야 한다,

● 먹이사슬(food chain)에 기초한 세균의 번식을 촉진시킬 수 있는 밀(wheat)이나 당밀 등과 같은 저가의 탄수화물의 공급이 용이하여야 한다,

● 수온을 300C이상 유질할 수 있는 호지, 건물 또는 그린하우 스가 있어야 한다.

● 질병 유무의 진단과 수질 검사를 위한 실험실이 있어야 한다.

위에서와 같은 모든 조건이 갖추어진 경우 호지에 박테리아가 번성함에 따라 새우와는 놀랄만한 상관관계 가 생긴다. 기존의 조류가 주류인 호지와는 달리 박테리아가 주류가 되어 마치 솜나부랑이와 같이 된 것에는 박테리아 이외에도 균류(fungi), 원생동물, 조류 및 선충류들이 다 엉키어있어 새우에 어떤 먹이 보다 도 우수한 먹이가 된다. 이들은 우수한 먹이가 될 뿐만 안이라 질소성 폐기물을 분해하며, 수질을 안정 시키고 아울러 새우의 성장을 촉진시킨다. 세균이 번성된 호지에서는 새우가 최고의 포식자가 됨으로써 새우의 천국이 된다고도 할 수 있다. 본 기술에서는 지역상황에 따른 조절과 충분한 기폭이 필요하다. 호지 용수 중의 탄소 대 질소(C:N)의 비율을 조절하여 먼저 박테리아가 번성하게 하여 주어야 하며 일반 박테리아가 정착되면 이들은 스스로 유지되어 추가의 조치가 필요 없다. 새우는 플록으로 된 세균들을 먹어 영양을 섭취하기 때문에 사료비가 현저하게 저하되며 사료와 관련된 인건비도 아울러 저하된다. 본 체제의 새우 양식호지는 반집약십 보다는 10 배 그리고 조방식보다는 40 배의 수확을 할 수 있다. 비닐하우스나 건물 내에서 본 체제를 도입하면 바이러스 질병을 거의 차단할 수 있는 장점이 있다. 이에 의한 양식은 주변 자연환경에 미치는 영향이 전무한 것도 또한 장점이다. 과장된 것으로 들릴지는 몰라도 현재 일부 양식장들에서 상업적인 양식에 성공을 하였으며 전세계적으로 많은 양식업자들이 이의 도입을 검토하고 있다.

4.탄소/질소의 비율조절

탄소/질소 비율을 조절하는 것은 어려운 일이기도 하나 박테리아의 먹이물질을 정확히 호지에 투여하면 해결 된다; 박테리아 먹이물질의 탄소/질소 비율은 약 12:1 또는 그 이상이 되어야 하는데 당밀, 밀가루, 타피오카(tapioca) 또는 기타 저가의 탄소기원 물질을 용수에 넣어 주면 된다. 질소 성분은 새우 자체가 공급 하여 주며 용존산소는 인위적으로 기폭을 통하여 공급하여 주어야 한다. 박테리아들은 용수 중의 나뿐 성분들을 분해하여 새우의 먹이로 전환시키어 준다. 그러나 제대로 운영되기 위하여서는 용수 중의 탄소/질소가 적정비율이 되어야 한다. 2004년 4/4분기 중 Shrimp List에서는 이-메일을 통하여 탄소/질소 비율에 대한 토론이 있었는데 중요 내용을 요약하면 다음과 같다:

Sunil Kant Verma:

과거 인도의 Hi-Line Aqua사에 근무하였던 Verma씨는 새우 양식호지에서의 탄소/질소의 비율을 누가 알려주기를 희망하였다.

Peter Van Wyk: 과거 미국 플로리다에 소재한 Harbor Branch Oceanographic Institution에서 양식사업 계획 전문가로서 근무하였으며 현재는 미국 버지니아의 Saltville에 소재한 Virgina Aquaculture Research and Extension Center의 기술지도원으로 근무하고 있는 Van Dyk씨는 상기의 질문에 다음과 같이 대답을 하였다;

집약식 새우 양식장에서 사용하는 사료에는 단백질 함량이 적어도 35%을 함유하고 있으며 이의 탄소/질소의 비율은 9:1이다. 이와 같은 비율에서는 탄소가 제한요인(limiting factor)이 되어 세균의 군집이 증가하는 데는 한계가 있어 탄소/질소의 비율을 높여 주어 세균이 번성하게 하여 주어야 새우들이 먹이로 제대로 활용할 수 있다.

단백질 함량이 낮은 사료를 먹이거나 또는 사료 이외에 당밀 등과 같은 탄수화물 기원물질을 넣어 주어 탄소:질소의 비율을 높여준다면 증가된 가용 탄소는 박테리아 개체군이 유기물질 중 단백질 소비량을 증가시킨다. 이는 호지의 박테리아가 유기물질을 완전하게 소화하게 한다. 탄소:질소의 비율을 높임에 따라 세균들은 질소의 요구량을 충족시키기 위하여 암모니아 대사를 증가시킨다. 탄소:질소의 비율을 더욱 더 증가시키면 탄소 보다는 오히려 질소가 영양의 한계점이 되게 한다. 이러한 현상은 탄소:질소의 비율이 15:1이 되면 일어나며 호지의 암모니아 농도는 거의 0에 달하게 된다. 새우 양식호지에서 탄소:질소의 비율로서 암모니아의 함량을 조절할 수 있다.

탄소:질소의 비율은 사료 중 단백질의 함량을 그대로 놓아두고 탄수화물을 증가시키거나 또는 단백질 함량이 적으며 탄수화물의 함량이 높은 사료를 먹임으로써 달성될 수 있다. 상기 양 방법 모두는 호지에 박테리아의 수를 현저하게 증가시킬 것이다. 또한 증가된 박테리아의 생체량(biomass)을 제대로 유지되게 하기 위해서는 아울러 용존산소량이 증가하게 하여 주어야 한다. 박테리아 개체군의 증가에 따라 이산화 탄소량이 증가하면서 수소이온농도는 저하되게 할 것이다. 만일 탄소:질소의 비율을 증가시키기 위하여 탄수화물을 첨가한다면 호지에 충분한 기폭을 가하여 용수가 순환되어 유기퇴적물이 박테리아를 위한 충분한 용존산소가 있는 물 속에서 부유상태로 있게 하여야 한다. 박테리아 개체군들이 번성한 후 갑자기 탄수화물의 투입을 중단하지 않아야 한다. 이는 탄소를 필요로 하는 세균들이 굶어 죽게 하며 암모니아 함량이 급격하게 증가하게 할 것이다.

Claudio Paredes:

베네수엘라 Agribrands Purina 사의 양식사업개발지배인인 Padres 씨는 호지에 박테리아를 인위적으로 접종하는지 또는 호지에 자연발생적으로 생기는 세균을 이용하는지에 대한 문의를 하였다.

Peer Van Wyk: 바이오-플록에서는 현재 상업적으로 판매되고 있는 세균으로 접종할 필요는 없으며 충분한 기폭 가운데 탄소:질소의 비율을 12:1 이상으로 유지하면 자연적으로 달성될 수 있다.

Claudio Paredes: 호지에의 탄소:질소 비율을 가장 이상적으로 측정할 수 있는 방법은 무엇인지요?

Dallas Seaver: 수질전문가이며 아울러 컨설턴트인 Seaver 씨는 탄소:질소 비율의 측정은 좀 까다로운 문제 라고 하였다. 만일 총유기태탄소(TOC, total organic carbon)을 측정한다면 이중 일부 탄소성분은 막테리아가 분해하여 암모니아로 되지 않는 성분도 있어 별로 도움이 되지 않는다. 최적의 측정방법은 총킬달질소(TKN, Total Kjeldahl Nitrogen) 분석법과 더불어 암모니아의 산화를 억제 또는 억제시키지 않은 상태에서의 TOC와 BOD(Biological Oxygen Demand)을 병행하여야 하는 좀 분석법으로 까다롭다 하였다.

Kevin Healey:

오스트레일리아에서 세균치료제를 판매하고 있는 Healey 씨는 탄소:질소의 비율에 대한 토론은 매우 흥미로운 토론이었으며 Peter 씨의 매우 명료한 답변에 감사를 드린다. 본인은 그가 언급한 모든 내용에 동의하며 호지에서 세균의 번식을 위한 당밀의 사용은 매우 적절하며 부화장에서 프로박테리아의 효율성과 같은 것이라 하겠다.

Peter Van Wyk:

호지에서 탄소:질소의 비율은 탄소 및 질소가 배설물, 솜과 같은 유기물의 형태, 세균, 용수 및 새우 등에 다양한 형태로 존재하고 있어 측정이 용이치 않습니다. 과학자들은 호지의 탄소:질소의 량을 규명하기 위하여 사료 성분 중의 방사선 동위원소인 탄소와 질소를 사용하기도 하였다. 이와 같은 동위원소법은 양식장에서 실제 사용하기는 어렵다. 호지에서의 탄소:질소 비율은 사료 중의 탄소:질소의 비율을 조절 함으로서 쉽게 달성된다. 본인은 이러한 비율을 측정에 의지하지 않고 사료에서의 비율로 추정을 한다. 본인은 총유기태탄소 및 총킬달질소 함량을 측정할 수 있는 장비가 갖추어진 분석실에 가기도 어려우며 아울러 분석을 위한 시료를 분석실에 보낼 예산도 없다.

대부분 건식사료 중 50%가 탄소이다. 이는 추정값이나 비록 사료성분들이 크기 상이하여도 본 비율은 거의 일정하다. 질소량은 사료 중의 단백질 함량으로 산출할 수 있다. 단백질은 대략 16%의 질소로 되어 있다. 탄소:질소의 비율를 산출하는 본 방법이 좀 거친 방법이긴 하나 거의 실제의 비율과 같은 값을 나타낸다.

5.바이오-플록의 선구자인 Barry Bowen과 Robins McIntosch

Barry Bowen 씨는 새우양식 역사에서 선구자로 기재되어야 할 사람이며 2007년 12월에는 영국의 엘리자베스 여왕으로부터 작위를 수여 받기도 하였다. 그는 1997년에 벨리즈에 Belize Aquaculture Ltd. 사를 설립하여 최초의 바이오-플록 체계의 시범 새우 양식장을 설립하였으며 2000년과 2001년에는 호지면적을 72 에이커로 확장하면서 초집약식(super-intensive production) 생산이 가능한 상업적인 사업으로 성공시키었다. 첫 상업적인 양식에서 년 에이커 당 30,000 파운드의 생산이 가능하였다. 2006년 Bowen 씨는 자체의 발전소도 설립하고 양식장의 확장을 시작하였다.

Robins McIntosch 씨는 Belize Aquaculture Ltd. 사에서 건설, 기술개발 및 운영에 관여하였으며 현재는 태국의 회사로서 세계 최대의 새우양식장을 운영하며 세계 최대의 새우사료 공급업체인 Charoen Pokphand 그룹에서 일하고 있다. 그는 인도네시아에 소재한 CP의 새우양식장이 바이오-플록 기술을 도입하는데 기여하였다.

1999년 8월 중미의 온두라스에서 개최되었던 제5차중미양식심 포지엄(5th Central America Symposium on Aquaculture)에서 Bowen과 McIntosh 씨는 처음으로 바이오-플록체계를 활용한 상업적인 양식에 대하여 보고하였다. 당시 Bowen 씨는 벨리즈에 친환경적인 즉 100% 친환경적이며 주변환경에 배출수가 없는 새우양식장을 개발하는 것이 목표라고 하였다. 이는 매우 어려운 과제이며 오직 양식과정 중 전혀 환수가 필요 없는 상항에서만이 가능하다 하겠다.

양식 중 용수를 전혀 환수치 않는 무환수 체계에서는 강력한 기폭를 24시간 계속 유지시켜 주어야 하기 때문에 에너지 비용이 많이 든다. Bowen 씨의 양식장에서는 에이커 당 12마력의 기폭을 가하며, 치하의 입식밀도는 125 미/m2에서 매회 매 에이커 당 10,000 파운드를 수확할 수 있다는 계산이 된다. 따라서 년 2.4 회의 양식이 가능하기 때문에 년 총 생산량은 에이커 당 25,000 파운드가 가능한 것으로 계산된다. 처음 이러한 계산 수치를 Robin McIntosch에게 제시하였을 때 그는 머리를 흔들면서 현재의 기술로는 그러한 양은 불가능하며 년 및 매회 에이커당 7,000 파운드가 가능하다고 하였다.

그러나 바이오-풀록 체계에서 2년간의 양식 경험이 축적된 후에는 원래 목표를 초과 달성하였다. 현재는 년 2.4회의 양식이 가능하며 매회 에이커 당 14,000 파운드가 생산된다. 현재는 여러 호지에서 보다 수확량이 현저하게 높다. 2 주 전에는 무게가 21~22 g인 새우를 에이커 당 24,000 파운드를 수확하기도 하였다. 본 기술은 온대지역에서도 사용할 수 있다. 또한 장소가 연안이 안인 곳에서도 가능하여 사하라 사막 한 가운데서도 새우 양식을 수행할 수 있다.

2000년 10월 파나마에서 열리었던 제4차라틴아메리카 양식학술 회의 및 전시회(4th Latin America Aquaculture Congress and Exhitbition)에서 Robins McIntosch는 그의 양식장 업무를 다음과 같이 소개하였다; 호지들이 사질로 되어 있어 누수 때문에 바닥재를 모두 깔았는데 이는 누수방지 이외에도 기타의 많은 장점들이 있다.

토양 및 토양성분에 의한 문제점이 전혀 없게 하는데 이는 적지선정이 필요 없게 하는 한 예이기도 하다. 수확 후에도 바닥에 남아있는 슬러지나 유기 퇴적물이 거의 없어 씻어내는 것이 용이하여 6일 이내에 다시 양식을 시작할 수 있는 장점이 있다. 아울러 바닥을 건조시킬 필요도 그리고 석회처리도 필요 없다. 일광에 의하여 바닥을 소독시킨 후 지난번 양식에서 사용하였던 용수를 다시 채워 넣는다. 이러한 용수에는 퇴적물이 없으며 영양염류가 풍부하여 시비의 필요성도 아울러 없다.

6.바이오 플록 기술의 발전

Harvey Persyn씨와의 회견: 2001년 8월 온두라스에서 열리었던 6차중앙아메리카양식심포지엄에서 필자는 새우양식 컨설턴트이며 컬럼비아, 브라질, 베네수엘라 등지에서 새우 양식개발에 주도적인 임무를 수행하였던 Harvey Persyn 씨와 초집약식이며 저환수법에 의한 새우양식 체계에 관한 그의 경험과 관련된 사항에 대한 회견을 하였다. 1975년 플로리다의 Crystal River에 있는 Ralston Purina의 연구시설에서 일하는 동안 그는 박테리아에 기반을 둔 생물반응수조(bioreactor)에서 새우를 키웠다. 그는 솜나부랑이와 같이 응집된 미생물에서의 단백질 함량이 35%임을 규명하였으며 박테리아에는 설탕을 먹이며, 저단백질 사료를 사용하며, 충분한 기폭을 가하여 수조의 모든 것이 부상상태를 유지하게 하며, 모든 영양염류의 수조 내에서의 순환을 규명하고, 모든 수질의 요인들을 분석하면서 18 g인 새우를 2.7 kg/m2을 생산하였다. 그의 실험 중 한 수조에 2.5 인치 간격으로 기질을 설치한 것에서는 30 kg/m2이 생산되기도 하였다. 텍사스 A&M대학교 교수인 Addison Lawrence 박사는 Purina가 상기의 시설을 폐쇄할 때인 1981년 10월까지 상기 사업을 자문하였다.

Shrimp News: Persyn 씨가 상기에서와 같은 생산성이 높은 체계를 알고 있는데도 그는 왜 라틴아메리카 국가들에서 그렇게 많은 반집약식 양식장을 건설하였는지 의문이 된다.

Harvey Persyn: 세계와 투자자들이 상기와 같은생물반응수조 (bioreactor)을 알고 이해하지 못하였기 때문이다. 투자자들은 모두 기술적인 세부내역을 알기를 원하며 실제 양식인들은 타인이 하여본 결과를 확인하기를 바란다. 당시에는 대형 반집약식 양식장들이 잘 나가고 있었으며 현 상태의 유지를 원하였다. 아마도 바이호-플록 체계에서 성공한 Belize Aquaculture는 기존의 모든 개념을 바꾸게 할 것이며 이제는 새로운 양식체계를 바다 들일 준비가 되었다 하겠다.

7.Steven Serfling 씨와의 회견:

2002년 1월 캘리포니아의 샌디에이고에서 개최되었던 세계양식학회(WAS, World Aquaculture Society)에서 필자는 주로 순환여과 양식체계를 전문적으로 자문하는 Sunwater Technologies의 사장인 Steven Serfling 씨와 회견을 하였다. 1970년 후반에서 1980년대 초반 Serfling 씨는 캘리포니아의 Encinitas에 소재한 그의 Solar Aquafarms에서 그의 독창적인 바이오-플록 체계하에서 새우를 집약식으로 양식하였다.

Shrimp News: Serfling 씨는 1970년대 말 폐쇄체계하에서 수행한 그의 선구자적인 새우 양식법을 좀 구체적으로 설명하여 주십시오.

Steven Serfling:

1974년에서 1984년의 Solar Aquafarm의 초기 단계에서 목적은 폐쇄체계, 환경의 인위적인 조절 및 생태학에 기분을 둔 새우 및 어류 양식체계를 개발하는데 있었다. 당시 미국과 같이 추운 계절이 있는 곳에서 년 중 새우 양식을 위한 상이한 유형의 저비용 비닐하우스 및 원형수조들이 개발되어 있었다. 양식체계에서 많은 투자비를 상쇄키 위해 보다 높은 생산량을 달성하기 위하여 여러 유형의 기폭 및 생불학적 여과방법을 실험하였다. 처음에는 담수산 새우인 로센버그징거미새우(Macrobrachium rosenbergii)로 실험을 하였으며 1970년대 중반에는 틸라피아로 실험을 하였다.

Shrimp News: 해산새우는 어떤 종으로 실험하였는지요?

Steven Serfling: 당시에는 어느 누구도 해산 새우를 상업적인 크기로 양식할 수 없었으며 또한 순환여과수 종에서 종묘생산을 할 수 없었습니다. 당시 로센버그징거미새우에서 밀도와 공식의 문제점을 해결할 수 있으면 대단위 양식의 잠재력이 매우 높았었습니다. 본 새우의 서식지를 호지 내에서 수평 및 수직으로 만들어 줌으로써 10,000 파운드/에이커/년에 해당하는 생산량을 달성할 수 있었으나 이러한 생산량으로서는 상업성이 별로 없었다. 이러한 상업적인 문제점 때문에 담수산 새우에서 흰다리새우(Penaeus vannamei)로 전환하였다. 당시 우리는 흰다리새우의 생산량이 20,000 파운드/에이커/년(년 3회의 양식에서 각 회에 6,000~7,000 파운드)을 달성하여 팔 수 있다면 상업적인 가치가 있다고 생각하였다.

Shrimp News: 어떻게 하여 새로운 수질처리법인 “미생물 수푸(microbial soup)”법을 개발하게 되었는지요?

Steven Serfling: 우리는 당시 용수에서 고형물질을 제거하며, 장화하며 소독을 하는 것과 관련된 점적여과 (trickling filters), 수중 바이오 필름(biofilms), 저속압력 모래여과, 정화제(clarifer), 자외선 및 오존 등과 같은 당시의 모든 장비 및 수질처리법에 대한 실험을 하였다. 당시 에콰도르와 코스타리카를 방문하였을 때 흰다리새우의 생산성이 높은 하구와 양식호지 모두에는 부유조류와 데트리터스(detritus) 함량이 높은 것을 발견하였다. 따라서 우리는 여과기, 정화제 및 멸균장치들을 모두 없애고 용수를 하구 생태계와 유사하게 만들어 주었다. 이를 ODAS라 불렀는데 이는 유기잔재조류스푸(Organic Detrital Algae Soup)의 머리글자를 따온 것으로 수백 종의 상이한 미세조류, 유용박테리아, 실과 같은 상태의 잔재물, 원생동물 및 동물플랑크톤이 다 혼합된 형태로 모두가 새우의 배설물을 먹이로 하는 생물체들이다.

Shrimp News: 미생물 플록으로 새우 사료를 만들 계획은 있는지요?

Steven Serfling: 계획은 없으며 상기와 같은 사실은 우연한 발견이었다. 흰다리새우는 저밀도인 경우 배합 사료 없이도 호지의 자연먹이만으로도 잘 성장하는 것으로 알고 있다. 타 새우류와는 달리 흰다리새우의 특이한 먹이 습성에 호기심이 생기어 홍다리리얼룩새우, P. stylirostris 및 흰다리새우에의 사료에 관한 실험을 수행하였다. 우리는 본 실험에서 흰다리새우는 타 새우류가 전혀 먹지 않는 것들도 먹음을 발견하였다.

Shrimp News: 흰다리새우가 물에서 조류를 직접 여과하여 먹는 것을 어떻게 규명하였는지요?

Steven Serfling: 당시 우리는 조류의 일종인 Spirulina을 연구 및 상업적인 목적으로 배양하고 있었다. 어린 흰다리새우가 있는 수조에 산 Spirulina를 넣었더니 놀랍게도 이를 찾아 먹기를 시작하였다. 5분 내에 넣어준 spirulina를 모두 여과하여 먹어 치워 위가 초록색으로 변하였으며 아울러 spirulina가 소화기를 통하여 나려 가는 것을 육안으로도 관찰이 가능하였다. 그러나 spirulina를 새우의 먹이로 사용하기에는 너무 고가이어 타 값싼 조류를 찾아야만 하였다. 우리는 조류의 크기에는 관계없이 이들 조류가 유기잔재 플록에 부착 또는 들어가 있거나, 부유상태 또는 바닥에 있거나, 수조내의 기질이나 수조의 바닥에 있어도 새우들이 여과나 직접 집어 먹음을 알게 되었다. 조류를 수조에 넣어 주면 조류를 찾아 다니면서 먹거나 바닥에 가만히 않아 이들을 긁어 모아 입으로 먹는다.

Shrimp News: 필자는 당시 당신의 시설을 방문하였었는데 당신이 용수 자체가 여과기라고 하였는데 기억 하고 계시는지요. 당시 필자는 당신이 미친 사람이라고 생각하였는데요.

Steven Serfling: 우리가 미친 사람들이라고 생각한 것은 당신만이 안이었다. 우리가 사람들에 “생물학적 여과기(biofilter) ”을 보여주었을 때 그린하우스 내에 보여주지 않는 정교한 기타 장치가 있는 것으로 사람들은 생각하였다. 우리들은 과거 담수산 로센버그징거미새우 양식에서 고안되었던 수평 및 수직 기질이 현재 “AquaMats”란 상표로 제작되어 판매하고 있는 것과 동일한 기질을 실험하였다. 실제 우리는 바이오필름(biofilm)을 수직으로 매달아 놓은 방식에 의만 용수처리 장치의 특허를 갖고도 있다. 그러나 당시 목표이었던 흰다리새우의 7,000 파운드/에이커 /회(년 3히 양식 중 한 회)을 달성하기에는 기질법이 별 혜택이 없었다. 아마도 기질법은 고밀도에서 도움이 될 수는 있을 것이다.

Shrimp News: 기폭은 어떻게 하시었는지요?

Steven Serfling: 바닥에 설치한 기폭기와 때로는 수차도 사용하였다. 초기 우리가 배운 한 가지 사실은 용수가 계속 혼합되게 하고 용수 중에 있는 고형물질들이 계속 부유상태로 유지되도록 기폭을 가하여야 하는 것이었다. 상기와 같은 기폭을 가하지 않으면 협기성박테리아와 황화수소가 새우를 죽게 할 수도 있었다. 당시에는 새우를 양식하는데 기폭을 가한 다는 것은 너무나 고가인 것으로 생각들을 하고 있었으나 당시 우리의 계산으로는 기폭에 소요되는 에너지 비용은 불과 새우 1 파운드에 0.06 $ 밖에 더 추가되지 않았었다.

Shrimp News: 염분도는 얼마이었는지요?

Steven Serfling: 우리가 실험한 염분도는 3~10‰이며 염분도가 3~5‰에서도 10‰에서와 동일하게 잘 성장 하였다. 오늘날에는 흰다리새우가 매우 낮은 염분도에서도 문제가 없음이 잘 알려지었으나 당시 우리는 담수상태에서는 매우 위험한 것으로 생각하고 있었다. 폐쇠체계였기 때문에 염분도를 3~5‰로 유지하는데 드는 소금 비용은 그리 크지 않았었다.

8.John Ogle과의 회견:

 2004년 3월 1~5일 사이 미국 하와이에서 개최되었던 “Aquaculture 2004”에서 필자는 초집약식 박테리아에 기반을 둔 새우 양식법의 역사에 관하여 John Ogle씨와 회견을 하였다. John 씨는 Southern Mississppi의 Gulf Coast Research Lab에서 어류 및 새우 양식분야의 연구원이었다.

Gulf Research Lab는 미국에 경제적으로 유익한 내륙지역 및 실내에서의 새우양식에 대한 연구를 목적으로 설립되었다. John은 2005년 태풍 카트리나에 의해 피해를 입어 복구한 미시시피의 Ocean Springs에 소재한 새로운 새우연구 시설에서 곧 새우 양식에 관한 실험을 시작할 것이다.

Shrimp News: 새우양식에서 미생물 플록법에 관한 첫 경험은 무엇이었는지요?

John Ogle: 1989년 우리는 거의 모든 종류의 용수여과 체계에 대한 실험을 수행 중이었으나 모든 종류에서 만족을 하지 못하였다. 이러한 좌절에서 벗어나 1989년 11월 아무런 용수의 여과체계 없이 흰다리새우를 레이스웨이에 입식시키어 도대체 어떻게 될지를 보기로 하였다. 우리는 레이스웨이의 중간에 기폭장치를 설치하고 운영하였던 봐 30일 내에 박테리아 플록이 생기었다. 우리는 이러한 것이 하수처리 석호에서 생기기 때문에 이것이 무엇인지를 알고 있었다. 우리는 흰다리새우가 염분도가 5‰이며 기폭상태의 하수처리 석호(lagoon)에서 자라며 성장한다는 것을 알게 되었다. 우리의 레이스웨이에서도 플록이 생기었다.

플록이 생기는 데는 약 30일이 걸리었다. 조류가 대량 번식 후에는 죽어 서로 엉키게 되고 난 후에는 플록으로 됨을 볼 수 있었다. 플록으로 되었을 때는 새우들이 즉각적으로 이를 먹으며 이를 먹어 사료량이 줄어 들어 경비를 다소는 절감할 수 있었다. 이러한 일이 를럭의 여과기능에 대한 첫 경험이며 이후 계속 이러한 방법을 거의 계속 사용하였다. 이러한 플록의 장점을 이용하기 위하여 새로운 건물을 설계하여 건설하였다. 실제 우리는 어떤 종류의 여과기를 사용치 않았다. 이러한 플록은 유생양육 단계에서도 사용 하였다.

Shrimp News: 첫 실험단계에서 기폭은 얼마나 사용하였는가>

John Ogle: 우리는 1 인치 파이프에 구멍을 뚫고 작은 Sweetwater L-20 블러워(blower)에 연결하여 사용하였다. 용존산소량은 비교적 높은 상태로 유지되었는데 그 변화범위는 4~12 ppm이었으며 평균은 대략 6 ppm이었다. 생산밀도에서 본 기폭체계는 약 12주 동안 안정적으로 유지되었으나 새우가 성장함에 따라 용존산소량은 저하되어 성장률이 둔화되었다. 22주가 경과되어 25 g의 새우가 있던 한 수조에서 폐사가 일어났는데 이는 새우가 너무 많아 용존산소 부족에 기인하였다. 우리는 1년 동안 무환수 상태에서 플록여과(floc-filter) 체계를 운영하기도 하였으며 본 체계에서 아직도 새우가 활발하게 활동 및 성장하고 있었다. 플록이 너무나 진하게 되어 어망으로도 건저 낼 수도 있었다. 현재 우리는 어느 정도의 풀록량이 새우 양식에 이상적인지를 규명하려고 노력하고 있으며 규명이 되는대로 이에 의한 장점을 활용한 새로운 체계를 개발하려고 한다.

9.대만과 태국:

1980년대 후반 대만의 수백 개에 달하는 소규모 새우 양식장들은 만일 강력한 기폭을 가하고, 많은 환수조치를 취하며, 양질의 사료를 먹인다면 매회 헥타르당 10 톤의 새우 생산이 가능함을 깨닫게 되었다. 상기와 같은 방법에 의하여 대만은 년 100,000 톤의 새우를 생산하였다. 그리고 나서 질병이 닥치었으며 질병으로부터 회복하는데 수십 년이 걸리기도 하였다. 1990년대 초반 태국도 대만과 같은 방향으로 발전하는 듯 하였으나 흰반점증후군바이러스가 만연되면서 태국은 대만의 기술에 자신의 아이디어 즉 저수지, 침전호지, 여과, 용수처리, 폐기물의 적정처리 및 무환수 체계 등을 도입하여 1990년대 및 2000년대 초반까지 생산량을 계속 증대 시킬 수 있었다.

Stephen Hopkin:

미국 South Carolina의 Beaufort에 소재한 Waddel Mariculture Cener의 지배인이었으며 현재는 하와이에서 열대어를 양식하고 있는 Stephen Hopkin 씨는 바이오-플록 새우양식호지에서 연구결과를 처음으로 출판하였다. 그는 1980년대에 대만에 있는 집약식 새우 양시장을 방문하고 1990년대 초반 그와 그의 동료이었던 Paul Sandifer, Al Stokes 및 Craig Browdy와 더불어 바이오-플록 체계하에서 초집약식 생산에 대한 양식을 시작하였다. 이들의 연구결과는 세계양식학회(World Aquaculture Society)의 출판물로 출판되었다.

미국 및 라틴아메리카: 미국의 과학자들과 라틴아메리카의 새우 부화장 및 양식장들은 다음과 같은 사항에 공헌을 하였다.

● 흰다리새우와 같이 세균을 먹이로 먹을 수 있으며 질병이 없고 유전적으로 육종된 새우의 개발,

● 무환수 체계의 호지양식의 개발,

● 호지의 생태학적 특성을 감안한 새로운 먹이 전략 개발

● 바이오-플록 체계의 시험 및 상업적인 새우양식 시작

10.Ken Leber, Gary Pruder 및 Shaun Moss:

1988년 하와이에 소재한 Oceanic Institute의 연구원이었던 Leber와 Pruder는 집약식인 양식체계하에서 유기물질이 풍부한 호지에서 배지(medium) 또는 고품질의 사료를 먹이며 키우는 유하는 동일사료를 먹이나 해정에서 취수한 깨끗한 용수에서 키우는 것 보다 성장률을 월등함을 입증하였다. 이와 같은 우수한 성장률은 호지에서 생성되는 유기부유물질를 먹어 동화(assimilate)한데 기인한 것으로 사료된다. 현재 Oceanic Institute의 새우관련업무의 총 책임자인 Shaun Moss는 용수 중의 영양물질에 의한 혜택을 계속 연구하고 있다.

Russ Allen:

새우 양식분야의 컨설탄트인 Allen은 1994년 실험규모의 소형 바이오-플록체계의 양식시설을 그의 집에 만들었고 이어서 1998년에는 그의 창고에 500,000 $을 투자하여 보다 큰 시설을 만들었다. 그에 의하면 바이오-플록체계는 기존 호지의 관리체계와는 완전히 상이하다고 하였다. 즉 기존의 양식체계에서는 호지에서 조류의 밀도를 관리하고 용존산소는 환수에 의존하나 바이오-플록체계에서는 전 양식기간을 통하여 전혀 환수치 않는다. 수질은 강력한 기폭, 사료 투여율과 용수의 비옥함으로 관리가 된다. 본 체계는 비록 투자비(기폭기, 전기장치, 연료대 및 종묘)가 많이 드는 단점이 있으나 단위면적 당 생산량은 현저하게 높다고 하였다. Allen 씨는 현재 본 체계에 의한 상업적인 양식이 성공한 Belize Aquaculture Ltd의 1단계 시설을 설계하고 건립하기도 하였다.

The Global Aquaculture Advocate(www.galliance.org):

세계양식연맹(Global Aquaculture Alliance)의 격월지인 “Advocate”는 어떤 양식관련 잡지들 보다 바이오-플록 체계하에서의 새우 양식에 관한 기사를 많이 다루고 있다. 세계양식연맹의 회장인 George Chamberlain과 Belize Aquaculture사의 전 지배인이었던 Robins McIntosch 씨는 바이로-플록 체계하에서의 새우 양식기술 보급의 크게 기여하였다 하겠다.

Robin McIntosh:

McIntosh 씨는 The Advocate 지의 1999년 8/9월 호에 다음과 같은 기사를 실었다: 바이오-플록체계의 기본은 매우 불안정한 식물플랑크톤에 의존하지 않고 생태학적으로 매우 안정한 박테리아에 의존하는 체계이다. 호지에는 양식 시작부터 새우들이 먹는 양보다 많은 비율로 사료와 유기 혼합물을 투여하는데 이는 박테리아가 번성하게 하여 마치 커다란 야외의 생물반응 장치로 만드는 것인데 이는 하수처리장의 산화시키는 호지와도 동일한 개념이다. 양식호지에 먼저 식풀플랑크톤이 번성하게 하는 것으로 시작하나 약 8~10주간의 양식기간이 경과되면 번성하였던 식물플랑크톤은 미생물 플록으로 바뀌게 된다. 이러한 변화는 단계별로 쉽게 구분 및 관찰이 가능하다. 초기에 녹색이 되며 표층에 다량의 거품이 생길 것이다. 다시 시간이 경과되면 갈색 또는 검은색으로 변하면서 표면의 거품이 없어진다. 시간이 경과된 호지에는 많은 유기물질 및 미생물 플록이 주류가 되면서 용수의 순환을 중지시키면 빠르게 정착된다. 호지의 용수가 본 단계에 도달하면 매우 안정이 되며 다량의 투여하는 유기물질(사료)은 모두 동화시킬 수 있다. 이때 암모니아 농도는 2 ppm이하이며, 수소이온농도는 7.0~7.5 그리고 용존산소량은 4.0~6.0 mg/l이다. 사료 투여량을 450 kg/헥타르/일 높여도 아무 문제점이 없다.

McIntosh: 

The Advocate의 2000년 2월호의 기사에서 McIntosh 씨는 다음과 같이 밝히고 있다; 무환수 집약식 양식체계에서는 고형성분이 가능한 한 현탁상태(suspension)을 유지시켜 주는 것이 매우 중요하다. 본 체계에서의 호지 내의 유기물질의 양은 500 kg의 사료/헥타르/일도 문제점이 없다. Belize Aquaculture 사는 4각형 형태의 호지에 수류를 생성하기 위하여 수차를 사용한다. 수류의 속도가 빠른 호지의 주변에는 잔재물과 기타 유기물질이 현탁상태로 있다. 호지 수류의 속도가 호지의 중앙을 향하면서 저하되면서 크고 무거운 입자들은 가라 않게 된다. 일반적으로 유기물질이 현탁상태를 유지케 하기 위하여서는 수류의 속도를 6.0~12 m/분을 유지시키어야 한다. 호지의 중간 부위에서의 유속은 6.0 m/분 이하로 나려 가면서 고형물질은 현탁상태에서 가라 않게 된다.

12.바이오-플록에 관한 토론회(workshop)

2006년 2월 15일 미국 네바다의 라스 베가스에서 개최된 세계양식학회의 한 특별 토론회에는 전 세계에서 모인 과학자들이 바이오-플록 새우양식체계에 대한 토론을 하였다. 본 토론회에서는 바이오-플록 체계에 대한 관계자들 간의 의견교환을 촉진하고, 본 양식방법을 정식으로 바이오-플록으로 정하며 이를 주관하기 위한 집행위원회(working group)을 만들었으며 농공학회(Agricultural Engineering Society)의 웹싸이트(www. aesweb.org/starter.htm)을 창구로 정하였다.

본 특별 토론회는 버지니아공과대학의 토목 및 환경공학과이 교수인 Greg Boardman 박사와 Yoram Avnimelech 박사가 공동으로 사회를 맡았다. 발표된 논문은 모두 14편이었으며 논문에 따라 시간은 20~40분이었다. 발표된 논문들은 농공학회의 학회지에 수록될 것이다. 세계양식학회의 전임 회장이며 현재는 세계양식연맹의 회장인 George Chamberlain 박사는 오전 및 오후의 정식 토론 후에도 개별적인 토론을 유도하였다.

Yoram Avnimelech 박사:

 Avnimelech 박사는 바이오-플록 양식체계 분야에서 주도적인 역할을 하고 있다. 그는 Sea of Galilee Water Shed Research Unit의 책임자이며, Isaeli Ministry of the Environment의 선임과학자이며 아울러 Technion의 농공학과의 과장이기도 하다. 그는 이스라엘, 미국, 남미, 오스트레일리아 및 태국에서 새우 양식에 관한 자문업무를 수행하기도 하였으며 벨기에, 미국, 오스트레일리아 및 네덜란드를 포함한 많은 국가에서 초빙교수의 경력도 가지고 있다. 그는 백여 편의 논문을 발표하였으며 4권의 책을 출판 하였고 많은 대학원 학생을 배출하기도 하였다.

오전 발표회

Lytha Conques(하와이 Oceanic Institute의 수산사료 및 영양 담당관)

플록이란 무엇인가? 이를 다른 말로 표현하면 식물플랑크톤, 균류, 규조류, 아메바 및 선충류를 지칭하는데 이들 모두는 새우가 특히 좋아하고 크기가 커 잡아먹기에 용이하여 호지에서 빨리 없어진다. 플록은 또한 배설물, 죽은 플랑크톤 및 입자상태의 사료 등과 같은 유기잔재물(organic detritus)들이 이에 잘 부착하게 하거나 이들을 감싸기도 한다. 새우에 먹이는 사료 중 상당량이 미섭이 상태로 남는다. 이들 모든 유기잔재물이 축적되어 플록으로 되어 자연먹이사슬이 생기게 하고 호지를 비옥하게 한다. 플록에는 또한 단당류와 같은 용해될 수 있는 유기물질의 양도 많다.

현재 Oceanic Institute가 수행하고 있는 연구 중에는 플록을 수거하여 각종 액성 또는 고형성분을 추출하여 새우사료로 만드는 사업도 있다. 2006년 4월에는 이러한 사료가 청수양식체계에서 성장율의 촉진여부에 관한 실험을 시작하였다.

David Brune 박사(Natural Resources Engineering의 Carter Newman Endowed Chair이며 South Carolina에 소재한 Clemson University의 생물공학과 교수)

Clemson University에서는 과거 20여 년 동안 부유미생물 배양체계에 대하여 연구를 하여 오고 있다. 현재 구획된 양식체계를 사용하고 있는데 이는 용수처리, 틸라피아 및 새우의 모듈(modules)로 되어 있다. 2005년에는 틸라피아가 본 체계의 33%을 점유하고 있다. 이들 체계의 조류들은 암모니아를 동화시키며 틸라피아는 이들 조류을 먹으며 용수는 다시 새우 수조로 되돌아 간다.

2005년에는 가능한 한 많은 양의 슬러지를 농축하기 위하여 소형 활성 슬러지 반응장치를 설치하였다. 슬러지에 1 ppm의 산소로 기폭을 가하고 이후 새우에는 3~4 ppm으로 기폭을 가하였다. 1 ppm으로 기폭를 가하여도 충부한데 3~4 ppm으로 기폭 함으로써 에너지이의 낭비는 필요 없었다. 이러한 개념은 새우모듈 박의 슬러지의 호흡 요구량을 산출하는데 있었다. 슬러지 방은장치는 놀라울 정도로 성공적이었다. 우리는 적은 실린더 내에 고형 박테리아를 1,000 ppm의 농도로 농축할 수 있었다. 2005년과 2006년에는 체계에 아무런 변화를 주지 않았으며 에이커 당 새우의 양식양은 35,000 파운드이었다. 용수도 계속 동일용수 이었으며 슬러지도 전혀 없었다. 용수 중에는 아질산염의 축적도 없었으며 아울러 전 체계에 질소성분이 없었다.

Craig Browdy 박사(South Carolina 소재 Waddell Mariculture Center의 수석해양과학자)

우리 연구의 목표는 미국에서 상업적으로 적용이 될 수 있는 새우양식 체계를 개발하는데 있다. 우리는 천연염(sea salts)을 인공염(artificial salts)로 대치시키기 위한 많은 연구를 수행 중에 있다. 새우 양식실험에서 유하 양육단계에 치중하고 있으며 사료는 사료틀(feed tray)을 이용하여 먹이며 고단백의 Zeigler 회사제품을 사용하고 있다. 입식밀도를 높임에 따라 기존의 기폭 대신에 액산을 주입하였는데 현재는 액산만을 주입 하며 동계에는 열교환기를 활용한다. 모든 슬러지를 수거한 후 수분을 제거하는데 현재 수거한 슬러지의 양을 줄이는 방법을 연구하고 있다. 모든 용수는 다시 사용한다. 현재 재활용하는 용수를 이용하여 3회의 양식새우가 수확예정이다. 우리는 생산량을 6.7~6.8 kg/m2까지 증가시키었다. 한 실험에서 우리는 4 g인 유하를 입식시키었으며 59일간의 양식에서 16.5 g으로 자라게 하였는데 주당 성장률은 1.47 g이며 생존율은 84%이었다. 양식체계에서 일단 미생물군집이 안정적으로 정착이 되면 조류의 대량 번성 후 폐사에 따른 다시 양식을 시작하여야 하는 기존 방식에서의 문제점이 없기 때문에 용수를 그대로 다시 활용하는 장점이 있다.

새우들은 플록을 매우 좋아하여 뒤집힌 상태로 표층에 떠 있는 플록을 먹은 것을 쉽게 볼 수 있다. 현재 과도한 플록의 밀도를 저하시키기 위한 여과법에 대한 연구를 수행하고 있다. 타 연구에서도 플록을 다소 수거하면 생존율과 성장률이 증가되는 것으로 판명되었다. 우리는 흰다리새우가 좋아하는 당류를 생성하는 조류에 그늘이 지지 않게 하기 위하여 다소의 플록을 수거한다.

오전 발표회 후의 토론

Rod McNeil 박사:

흰다리새우 이외의 타 종도 고려하여 보아야 할 가치가 있다. 본인은 오스트레일리아 에서 Penaeus esculentus로 실험을 수행하였었는데 본 종은 플록을 마치 진공청소기와 같이 먹어 치웠다. 본 종의 비교 질소동화효율은 흰다리새우에 비하여 약 15%가 높은데 왜 흰다리새우의 양식만을 고집할 필요가 있을 까요?

Steven Serfling:

바이오-플록체계 양식에서 조류는 영양보강의 중요한 역할을 하는 것이 규명되었다. 많은 사람들이 과거 20~30년 동안 이를 알지 못하고 있었으나 현재는 식물의 색소체인 베타-카로테논(beta-carotene) 뿐만 안이라 기타의 카로테노이드(carotenoids)와 기타의 광화학물질(photochemicals)들에는 틸라피아, 새우와 아울러 바이오-풀록체계 내의 동물플랑크톤에도 유익한 놀랄만한 영양성분이 있음이 규명되었다. 이들은 여과섭식방법에 의하여 섭식된다. 새우는 플록에 부착되거나 감싸여 진 형태로 이들 조류를 섭식한다.

바이오-플록체계를 사용한 양식에서는 질병예방의 기능도 언급하지 않은 수 없다. 본 체계를 활용한 과거 28년간의 어류양식에서 우리는 어종에 관계없이 질병의 문제점이 전혀 없었다. 무수한 미생물들이 어류를 감싸서 보호하여 주었다. 우리는 그 누구도 수조에 손을 담구지 못하게 하지 않았다. 수조 등에 당분이나 기타 탄소기원 물질을 넣어 주면 수시간 내에 암모니아 함량이 현저하게 저하된다. 이러한 현상이 조류에 의하여 달성되려면 수온에 따라 상이하기는 하나 30~60일이 경과되어야만 나타날 것이다.

오후의 토론회

Nyan Taw 박사: (인도네시아 스마트라에 소재한 거대 새우양식장인 PT Central Pertiwi Bahari에서 근무하였으며 본 양식장의 일부에서는 바이오-플록 기술을 도입하여 양식하고 있다): 현재는 PT Central Pertiwi Bahari을 소유하고 Charoen Pokphand Foods에 근무하고 있는 Robins McIntosh 씨가 3년 전에 내 양식장을 방문하였으며 그의 충고에 따라 초집약식 양식사업을 시작하였다. 우리는 밀도에 따라 대만제 수차를 헥타르 당 20~28 마력을 설치하였다. 입식밀도가 높을수록 생존율은 저조하였다. 슬러지와 플록의 양이 너무나 많으면 슬러지를 사이펀으로 배출시키거나 배수 또는 용수를 추가하기도 하였다.

본 체계를 활용한 첫 상업적인 양식을 26 개 호지에서 실시하였으며 체중이 16~18 g인 새우를 22 톤/헥타르/회 수확하였다. 사료전환율은 1.1에서 1.2이었다. 재래식 호지에서의 사료전환율은 1.5에서 1.6에 비하여 현저하게 효율이 높았다. 낮은 사료 전환율에 의하여 생산비는 기존의 생산비에 비하여 15~20%가 저하되었다.

Shaun Moss 박사: (하와이의 Oceanic Institute의 연구원으로서 미국해산새우양식사업의 사업국장). 현재까지 미국의 최대 양식새우 생산량은 8.9 kg/m2이다. San Diego의 Scripps Institution of Ocenography의 Christine Beardsley 씨가 Oceanic Institue을 방문하여 새우 배설물 중의 단백질 함량을 규명하였다. 새우가 배설할 때 배설물 중의 단백질 함량은 고단백 펠렛사료 중 단백질 함량의 15%에 불과하다.

배설물이 용수에서 12 시간이 경과되면 단백질 함량이 40%로 증가하고 하루가 경과되면 80%로 증가한다. 따라서 시간이 경과됨에 따라 배설물 중의 단백질 함량은 증가한다. 그러면 이렇게 증가하는 단백질은 어디에서 오는 것일까? 배설물이 시간이 경과되면서 배설물에 박테리아 수가 증가되는데 이는 놀라울 정도로 높은 증가율을 보여주었다. 이러한 배설물은 박테리아들이 군집을 이루는데 매우 중요한 기질로서의 역할을 수행하는데 이는 추후 새우의 먹이가 된다. 우리는 질소의 활용을 계속 논의하고 있는데 질소 활용의 기작이 바로 이것이라 하겠다. 즉 박테리아들은 용수 중에서 유기 또는 무기질소를 섭취하여 이를 단백질로 변환시킨다. 새우 배설물에 번식하는 박테리아 종은 수중에 생성되는 플록을 만드는 종과는 상이하다.

Michael Mogollon: (플로리다의 내륙에서 저염도에서 유기 및 바이오-플록 새우 양식장인 OceanBoy Farms의 생산담당 전직 부사장).

오늘 본인이 이야기 하려는 내용은 양식장에서 사용하고 있는 박테리아와 조류 체계입니다. 우리는 용수를 1,000 feet의 지하에서 끌어 올려 사용한다. 본 용수는 양식에 적절한 염분도와 아울러 필요한 이온의 농도도 아울러 양식에 적절하다. 경도는 높으며 알칼리도는 적정이며 이온의 균형도 아울러 적합하다. 또한 중요한 것은 용수 중에 살충제나 오염원이 없는 청수이어 유기양식의 인증을 받기도 하였다. 최신의 지하수 양수 기술을 가지고 있으며 수질검사는 자체 실험실에서 한다. 부화장에서 어미새우를 성숙시키는데 바이오-플록의 기술을 사용하기 때문에 결코 용수를 배출시켜 버리지 않는다. 부화장에서는 조에아 유생에서 치하 10기가 되게 키우는 과정에서도 한번도 환수를 하지 않는다.

상기와 같은 체계에서 어미새우의 성장율은 매우 우수하여 주당 2.1 g이 성장한다. 유생양육 수조에서는 용수 중의 고형물질들을 제거키 위하여 여과기를 사용하기도 한다. 유생은 양식호지에 입식하기 전 양육 호지에 30일간 양육시키는데 사료전환율은 1:1이다. 양육 호지의 입식밀도는 5,000~8,000 미/m2이며 생존율은 매우 높아 90% 이상이다. 양식호지에는 헥타르당 25 마력의 수차를 운영한다. 양식호지의 평균입식밀도는 110 미/m2이다. 양시기간은 115일 간이다. 생존율은 65%이나 점진적으로 높아가고 있다. 수확시의 무게는 20~24 g이다. 주 당 성자율은 0.9 g을 약간 상회한다. 사료전환율이 2.0인 상황에서 수확량은 헥타르 당 10 톤이다. 사료전환율은 불량한 편이다. 양식호지에서 고형물질은 인위적으로 제거하기 때문에 급격한 아질산염의 함량 증가는 없다. 저염분도에서는 아질산염의 함량이 치명적일 수도 있다. 당밀을 첨가하며 양식환경은 매우 안정적이다. 현재 까지는 큰 재난은 거의 없었다.

Rod McNeil 박사: (전세계적으로 여러 바이오-플록 새우양식장 설립을 자문한 새우양식 전문 컨설턴트).

OceanBoy사에서 근무하면서 바이오-플록 새우양식장에서도 근무하였었습니다. 여러 국가들의 새우 양식장을 방문하였었으며 많은 자료를 수집함과 아울러 미생물상이 양식장 별로 상이함도 보았습니다. 밤과 낮 동안에 생기의 플록의 영양가치를 본다면 밤에 생기는 플록에서의 지방산 함량이 현저하게 낮으나 단백질 함량은 현저하게 높습니다. 또한 플록에는 칼시움, 마그네슘 및 규소의 함량이 매우 많이 농축되어 있습니다.

오후 발표회 후의 토론

George Chamberlain 박사:

미생물 플록 새우양식에 관한 집행위원회 구성이 많은 사람들에 도움이 될 것이며 본 위원회는 바이오-플록에 관한 모든 사항을 수집하며 아울러 정보교환의 역할도 할 것입니다.

13.바이오-플록체계의 새우 양식장

2003년 2월 18~23일 Kentucky의 Louisville에서 개최되었던 “Aquaculture America 2003”에서 당시 태국의 National Center for Genetic Engineering and Biotchnology에서 근무하였으며 현재는 천연사료첨가제를 판매하고 있는 Alltech Biotechnology, Inc.사의 지역양식기술 지배인으로 근무하고 있는 Dan Fegan 씨는 태국의 새우 양식에 관하여 발표하였다. 질의 응답시간에 Shrimp News는 그에게 태국에도 Belize Aquaculture 사와 같이 바이오-플록체계의 초집약식 모텔을 채택하고 있는 양식장이 있는지를 질문하였다. Fegan 씨는 바이오-플록에 대하여서는 많은 관심이 있었으나 태국인들은 너무나 복잡한 체계로 생각하였다고 하였다. Pokhand 사는 많은 관심을 가지고 있었으나 그들의 태도는 실패 시 복귀에 어려움이 있다고 생각하였는데 이는 당시 태국의 기존 양식체계가 제대로 운영되어 있었음을 의미한다 하겠다. 에너지 비용, 바닥을 덮지 않은 호지, 기술수준 등의 이유 때문에 Belize식 모델이 태국에는 적용될 수 없었을 것이다. 현재 얼마나 많은 양식장들이 바이오-플록 기술을 채택하고 있는지 정확히 알 수 없다. 바이오-플록의 기술을 채택하여 운영하고 있는 대표적인 회사들로서는 Belize의 Belize Aquaculture, Ltd, 미국 플로리다의 OceanBoy 양식장과 인도네시아의 PT Central Pertiwi Bahari 양식장이다.

부화장, 사료공장, 발전소, 실험실, 가공공장, 냉동공장, 컨테이너 운반선 가지고 있으며 직접 양식장을 운영하는 Central Pertiwi Bahari 사는 거대 새우 양식기업으로서 2004년 인도네시아의 Pampung과 남부 스마트라에서의 새우 생산량은 35,000 톤에 달하였다. 태국 CP 그룹의 방계회사로서 1/2 헥타르 크기의 호지가 무려 3,500되며 년 2회 생산을 한다. 이에 추가하여 상이한 크기의 130 여 개의 집약식 실험호지를 가지고 있으며 이들 호지에서 상업적인 양식을 시작하기 전에 바이오-플록 양시체계를 실험하였다.

2002년 중반에서 2004년 초까지 상이한 크기, 형태 및 호지의 내면을 폴리푸로필렌 재질로 덥은 호지와 덥지 않은 토양으로 된 호지에서 바이오-플록 체제에 의한 양식 실험을 수행하였다. 실험결과에 의하면 토양으로 된 호지에서는 바이오-플록 양식이 용이하지 않았다. 호지의 내면을 덮은 호지에서는 결과가 양호하였는데 본 호지에서는 흰다리새우의 입식밀도를 치하 300 미/m2까지 높일 수 있었다. 내면을 덮은 0.2 헥타르의 호지에서의 헥타르 당 무려 30 톤에 달하기도 하여 대형 호지에서의 20 톤에 비하여 생산성이 매우 높았다. 이와 같은 소형 호지에서의 높은 생산성은 박테리아의 플록의 관리가 용이하였기 때문이다. 최고의 생산량은 헥타르 당 49.7 톤으로서 내면을 덮은 소형원형 호지(900 m2)에서 입식밀도를 치하 280 미/m2으로 하였을 때였다.

OceanBoy Farms, Inc.:

2004년 11월 Belize에서 개최되었던 “제1차국제집약식양식심포지엄(First International Intensive Shrimp Culture Symposium)”에서 생산담당 부사장인 Michael Mogollon 씨는 OceanBoy 사는 어미새우의 성숙, 레이스웨이에서의 유생양육 및 양식호지 모두에서 바이오-플록 체계를 도입한 회사로서 미국 플로리다의 내륙에 위치하며 담수를 사용하여 양식하고 있다고 하였다. 그의 발표 내용의 요점은 다음과 같다;

어미새우, 부화장, 유생양육 및 양식은 모두가 순환여과체계에서 수행된다. 양식장에서 사용하는 모든 용수는 4년이나 되었으며 여지까지 8회의 모든 양식에서 계속 재사용되었다. 3월 중순과 7월 중순 년 2회 입식을 시키기 위해서는 치하 양육장에서의 양육이 매우 중요하다. 양식호지에서 4월부터 11월까지 년 2 회 양식을 하는데 입식밀도는 매우 높으며 아울러 수확량도 매우 높다. 입식을 위하여 1 내지 2 개월간 양육을 한다. 양육장은 양식호지에 입식 시키기 전 순치를 시키며 대량의 입식 유생을 확보하기 위한 데 목적이 있다. 양육 중에는 강력한 기폭과 지속적으로 다량의 먹이를 먹인다. 지속적으로 먹이를 먹이고 용수가 혼합되게 하는 것은 공식을 방지하기 위한 것이다. 먹이를 지속적으로 먹이고 강력한 기폭을 가한다면 본 30일간의 양육기간 중 생존율은 90%를 상회한다.

치하양육장에서 약 30일이 경과된 후 유생은 양식호지에 옮겨 대략 120일간 양식하는데 이때의 기폭량은 대략 헥타르당 25 마력으로 대부분 수차를 이용하나 호지의 중앙부위에는 흡입식기폭기(aspirators)을 설치 하기도 한다. 용존산소량이 급격하게 저하되는 야간에는 호지에 액산을 주입하기도 한다. 양식호지의 입식밀도는 100 미/m2이며 120일 간 씩 2회 양식한다. 양식호지에서의 생존율은 65%이다. 수확시의 체중은 20~25 g이며 큰 새우를 원하는 고객들을 위해서는 일부 호지에서 양식기간을 다소 연장하기도 한다.

양식호지에서의 성장율은 약 1 g/주이다. 매우 건실하며, 활력이 우수하고 크기가 클 뿐만 안이라 결격 사유가 없는 치하들이 부화장에서 생산된다. 우리는 과거 수년간 높고 급격하게 변하는 수소이온농도, 아질산염의 독성 등과 같은 많은 수질상의 문제점을 해결하는 방법을 터득하였다. 새우에 안정된 한경을 조성키 위하여 호지의 수질을 조류와 박테리아로서 조절을 한다. 이미 지적하였던 것과 같이 바이오-플록체계에 의한 양식을 원한다면 박테리아의 관리를 제대로 한다면 성공을 할 수 있을 것이다. 즉 조류와 박테리아의 관리가 성공의 열쇠이디. 이러한 2 요건이 갖추어진다면 새우 성장의 잠재력이 모두 갖추어진 것이다. 우리는 과거 4년간 동안의 양식기간 중 어떠한 바이러스 질병의 문제도 없었다. 2005년에는 16개 호지를 추가로 만들어 총 양식면적이 80 헥타르가 되게 할 것이다.

질문: 헥타르 당 비용은 얼마나 들었는지요?

Michael Mogollon: 호지을 만드는 비용은 매우 높아 헥타르 당 대략 120,000 $이 들었습니다.

질문: 용수처리 호지의 비율은 얼마나 되는지요?

Michael Mogollon: 약 12%입니다.

질문: 사료 중 단백질의 함량은 얼마나 되는지요?

Michael Mogollon: 치하 양육장 사료 중 단백질 함량은 55%이며 서서히 함량을 저하시키어 양식호지 에서는 31%가 되게 합니다. 단백질 함량을 낮추어야 하는데 단백질 함량이 높으면 암모니아 발생율이 높아지고 새우에 스트레스가 될 수 있기 때문입니다. 계속 단백질을 함량을 22%까지 내릴 것입니다.

질문: 양식은 언제 시작하며 기간은 얼마나 되는지요?

Michael Mogollon: 3월 15일에 양식호지에 입식을 하며 2회째의 최종수확은 12월 첫째 주에 합니다.