[수요일엔 바다 톡톡] [해양 광합성 생물의인류 환경과 건강 지킴이로서의 역할 (주)에코파이코텍 김미경 해양수산부, 한국해양재단, DGWISE] 우리가 몰랐던 바다이야기 수요일에 바다톡톡 본강연 시작하도록 하겠습니다 오늘 강연해 주실 우리 주식회사 에코파이텍 대표 김미경 대표님 모셔보도록 하겠습니다 반갑습니다 반갑습니다 (박수) 오늘 어떤 강연해 주실지 간단하게 소개 부탁드릴게요 오늘은 우리가 육상에서 해보는 식물에서 하는 광합성이 우리 바다에 있는 생물들도 광합성하는 게 있어서 그 부분에 대해서 오늘 같이 공부하고자 합니다 네, 그러면 강연 준비해 주시면 될 것 같고요 저희 강연 끝나면 질의응답 시간 마련되어 있습니다 들으시면서 궁금한 점 있으시면 메모해 두셨다가 질의응답 시간 활용해 주시면 되겠습니다 그럼 박수로 저희 강연 한번 들어볼까요? (박수) [해양 광합성 생물의인류 환경과 건강 지킴이로서의 역할 (주)에코파이코텍 김미경 해양수산부, 한국해양재단, DGWISE] 네 반갑습니다 오늘 입동이고 날씨도 추운데 이렇게 많이 왕림해주셔서 너무 감사드리고요 저는 영남대학교에 있다가 창업을 했습니다 그래서 지금 현재는 물속에 있는 여러 해조류라든지 이러한 천연자원을 이용해서 사업하는 쪽으로 하고 있습니다 그런데 오늘 공부할 내용은 식물에서 하는 광합성이 바다 혹은 이 모든 물에서 일어나는 그 생물들도 광합성을 해서 우리한테 어떤 영향을 주고 있는지 이러한 내용들을 보도록 하겠습니다 [1. 해양 광합성 생물은? 2. 광합성의 역할은? 3. 인류의 먹거리는? 4.해양생태계와 이산화탄소?] 그래서 그 핵심 단어는 해양 광합성 생물은 어떤 거냐 하는 것이고 그러면 과연 광합성이 우리 인류에게 혹은 환경에 어떤 영향을 미치느냐 그리고 우리에게 어떤 먹거리를 제공하는지 그리고 이게 해양 생태계에 요즘 이야기되고 있는 기후이상 있죠 온실효과라고도 하는데 이렇게 대기가 더워지는 부분에 이산화탄소를 어떻게 그거를 흡수하고 제거하느냐는 쪽으로 말씀을 드리겠습니다[기능과 구조에 따라 구분된 생물 계통 5개 중에 해양 광합성 생물의 위치 / 생물화석 기반 생물의 집단화: 생물의 그룹화 5개( 출처 : 네이버)] 지금 보통 우리가 지구상에서 하는 모든 생물은 식물 분류 혹은 동물 분류학적으로 이렇게 다섯 그룹으로 지금 현재 나눠집니다 그 다섯 그룹 중에 동물계 사람을 포함한 동물계 하고 균계 그리고 박테리아 일부를 제외하고는 사실상 전부 바로 광합성이라는 것을 합니다 그래서 우리는 육상에서 일어나는 모든 식물들은 광합성을 한다는 걸 대부분이 많이 알고 계시고요 지금 물속에도 특히 해조류 그리고 미세조류 혹은 식물 프랑크톤이라고 하는 이러한 생물들도 역시 마찬가지로 광합성을 합니다 그래서 그러면 광합성을 하는 그룹이 이렇게 세 가지로 나눠지는데 오늘 여러분께 말씀드리고자 하는 부분은 이렇게 파란 선[원핵생물계 남세균 / 원생생물계 ]이 그어져 있는 부분입니다 특히 그러면 같은 물속에 있는 생물인데 왜 이렇게 두 그룹으로 나눠졌지 하는 의문을 가지실 텐데요 여기하고 여기하고는 안에 세포의 발달 정도가 굉장히 다릅니다 광합성을 하지만 박테리아 세균과 같이 생겼다고 하는 부분인데 반면에 식물처럼 광합성을 합니다 그래서 이렇게 남조류라고 하고 그 세포라는 세포기관이 별도로 발달이 안 되어 있음에도 불구하고 광합성을 합니다 반면에 이 부분은 진액이라고 하죠 그래서 진액 세포를 갖고 있으면서 하나의 세포가 단일 세포로 되어 있는 그룹을 원생 생물계라고 하고 여러 가지 다세포로 되어 있는 해조류는 또 우리가 일반적으로 이러한 해조류 그룹 광합성 생물이라고 이야기를 합니다 [거대조류 : Macroalgea(해조류) 갈조류, 홍조류(다시마, 미역, 모자반)(김, Chondrus, gigartina, Gelidium)(갈파래, Enteromorpha, 청각) 염상체, 끈이 발달됨 / 미세조류: Microalgae 1.식물플랑크톤: chlorella,spirufrna, Dunaliella, Nannochloropis 2. 부착 미세조류 , Diatorms etc 크기는 수 에서 수백까지 다양하며 종류도 다양한 속 에 약 20만 ~ 30만종 이 존재] 그런데 이제 우리가 보통 해조류 하면 바다에서 나오는 이러한 조류라고 인식이 되어 있는데 보통 날아다니는 새하고 또 이렇게 물속에 있는 생물을 연구하는 조류학하고 한국말이 같기 때문에 상당히 혼선이 있는데도 이 부분에 대해서 좀 정리를 하자면 우리가 흔히 밥상에서 올라오는 이러한 먹거리, 다시마, 김, 미역 이러한 부분을 우리가 눈에 띄고 하기 때문에 이걸 macroalgae라고 합니다 거대 조류라고 하고요 혹은 해조류라고 합니다 그리고 대부분 이렇게 크기가 있는 이러한 조류들은 담수에는 그렇게 많지 않습니다 대부분 바다에 많이 서식하고 있고요 그리고 크기가 굉장히 작습니다 마이크로미터 단위에서 이러한 플랑크톤이라는 형태로 있는 부분하고 그리고 바위에 부착되어 있는 이러한 규조류 이걸 다 합쳐서 미세조류라고 합니다 보통 플랑크톤 하면 물의 흐름을 역류할 수 없어 헤엄쳐 갈 수 없는 물의 흐름에 따라 흘러가 버리는 생물을 플랑크톤이라고 하는데 그 안에서 또 동물 식물 플랑크톤으로 구분이 되는데 지금 미세조류는 바로 광합성을 하는 식물 플랑크톤으로 구분이 됩니다 그래서 여기에 식물과 미세조류 이거를 보통 이거는 저서라고 하죠 이거는 떠다닌다고 해서 식물 프랑크톤이라고 이거는 저서 미세조류라고 합니다 그래서 용어가 상당히 조금 여러 가지로 복잡한데요 그렇지만 여기 갈조류 같은 갈조류를 비판한 홍조류, 녹조류는 모양은 식물처럼 비슷하게 생겼지만 지난번에 변경숙 교수님이 강의에서도 말씀을 하셨지만 육상식물처럼 잎, 줄기, 뿔이 분명한 구분이 없습니다 그래서 이제 우리는 분명히 이거를 해조류라고 하는데요 [수생태계의 구성 소비자(3차 소비자(메기, 가물치 등 큰 물고기), 2차 소비자(송사리, 둥어 등 작은 물고기), 1차 소비자(유충, 물벼륙, 달팽이) 생산자(생산자(조류, 단세표 생물)) 분해자 (분해자(박테리아) 순서대로 동식물사체 ] 그래서 얘들은 광합성을 하기 때문에 결국은 우리가 물 생태계 내에서 인간을 포함한 여러 가지 포유동물 등등 고등한 동물에까지 에너지 영양분을 제공해주는 역할은 바로 이 광합성을 하는 조류가 그 역할을 한다는 거죠 그래서 생산자라고 이야기합니다 그래서 해조류 내지는 단세포 생물에서 아까 말씀드렸던 식물 플랑크톤 이러한 것들입니다 그런데 보통 우리가 생태계 하면 항상 이렇게 안전한 피라미드 형태로 나타내는 이유가 위로 갈수록 개체수는 작아지지만 만약에 이게 역피라미드로 했을 경우에는 생태계가 다 파괴가 된다는 거죠 1차 생산에 에너지가 풍부해야지 이걸 먹이로 또 다시 동물 플랑크톤이 먹거나 또 어류가 먹거나 이런 식으로 넘어간다는 겁니다 그래서 수생태계의 가장 기본은 이러한 피라미드 형태로 이루어져 줘야만 됩니다 그래서 생물에 대한 종 다양성이라든지 아니면 개체수라든지 에너지라든지 영양이라든지 이러한 것들은 가장 생산자가 필요하고 많은 에너지를 쉼 없이 해줘야만 나중에 동물과 우리 인간에게 먹거리로 제공이 된다는 거죠 그래서 이거는 바다에서 똑같은 현상들이 이렇게 일어나는데요 그래서 우리가 보통 생태계 하면 에코시스템 생태계라는 용어를 많이 쓰는데 결국은 빛에너지가 하나의 먹거리로 바뀌는 영양에너지로 바뀌는 것을 광합성이라고 하는데 그 광합성 역할을 하는 그 그룹들, 생물들을 전부 생산자라고 합니다 그런데 인간은 불행히도 이 광합성을 하는 클로로필이라는 염록소 그게 없기 때문에 바로 밥을 통해서 음식을 통해서 얘들이 열심히 생산해내는 탄수화물, 지방 이런 단백질을 우리가 영양원으로 섭취를 해줘야만 살아갈 수가 있다는 거죠 그래서 이제 그렇게 생산자, 소비자 구분이 되고 분해자라는 것이 어떤 역할을 하느냐 하면 모든 생물은 언젠가 되면 죽어야 되잖아요 죽고 나면 이게 사체로 남아 있으면 만약에 분해자 역할을 하는 미생물이 없다면 45억 년 전에 지구가 생기고 수많은 사체덩머리로 쌓여있을 텐데 다행히도 분해자라는 박테리아 미생물들이 유기물질을 분해하기 때문에 이게 흙 속으로 혹은 물속으로 녹아 들어가기 때문에 우리의 정상적인 생태계가 이렇게 돌아간다는 거죠 그래서 생태계라면 바로 이러한 생물 환경을 이야기하고 그리고 플러스해서 무생물 환경을 합쳐서 생태계라는 용어를 합니다 그런데 요즘 산업화 이후에 너무 많은 오염물을 우리가 인간이 냄으로 인해서 모든 이러한 사설관계가 끊어지기 때문에 일어나는 현상이 환경오염이라는 말을 씁니다 그러면 앞에서 광합성하는 중에 가장 하등한 원생생물계 중에 바로 남세균 혹은 남조류라는 게 있네요 똑같은 말입니다 그런데 얘들은 여기서 보듯이 특별히 핵 안에 세포 소기관이 따로 없고 광합성을 하는 틸라코이드만 이렇게 흩어져 있습니다 그래서 또 이렇게 정확한 핵막도 없고 핵의 역할을 하는 DNA나 이런 것들이 흩어져 있다는 거죠 그래서 이걸 원액이라고 하는데 그래서 어떤 학자들은 이 남세균을 질소고정까지 하기 때문에 이거는 미생물이라고 주장하는 사람이 있는 반면에 이거는 또 식물처럼 광합성을 하기 때문에 이거는 어디까지나 식물 영역에 포함되는 남조류다라고 주장을 하는 사람들이 많습니다 그래서 일단은 생태계 내에서는 우리 몸에 유익한 종이 있는 반면에 또 이 생태계를 교란시키는 유해한 생물이 있어요 그래서 이 남세균, 남조류 내에서도 마찬가지입니다 여러분 항상 보면 여름이나 가을쯤 되면 대청댐에 녹조 현상이 일어났다라는 뉴스를 많이 듣죠 그 녹조를 일으키는 게 바로 남조류입니다 남세균 특히 이제 마이크로시스티스 얘가 굉장히 많이 번식을 해서 이렇게 녹조현상을 났는데요 생태계가 건강하다 하면 많은 생물종들이 섞여서 살아야 되는데 유독 이렇게 오염된 이런 수계 안에는 딱 한 종만 이렇게 대량 번식해버립니다 그래서 이런 종류의 예를 들어서 마이코시스티스라는 남조류가 물속에 나타나면 물이 지금 심각하게 오염이 되었구나 등등해서 하나의 물의 상태를 알 수 있는 지표 생물 역할을 한다는 겁니다 그리고 반면에 우리의 굉장히 많은 단백질이나 영양원을 제공하는 이러한 여러분들 잘 아시듯이 스피루니라 가 똑같이 남조류, 남세균에 속합니다 그래서 이 남조류는 스피루리나는 굉장히 많이 알려져 있고 산업화가 많이 되어서 이거를 물속에서 배양해서 또 이거를 동결건조시켜서 파우더를 만들어서 건강식품으로 많이 개발이 돼서 나오고 있습니다 그러면 지금부터는 또 진액생물계입니다 반면에 조금 전에는 이게 구분이 잘 안 되었는데 지금은 얘들은 막이 구분이 되고 형성이 되어 있는데 이게 일동의 광합성을 하는 엽록체라고 합니다 그래서 엽록체 중에 틸라코이드라는 여기에 엽록소가 있어서 얘들이 매개가 되어서 강압성이 일어납니다 그래서 광합성의 결과로 결국은 얘들이 색소를 나름 이렇게 띄고 있죠 특히 위에 있는 종 같은 경우에는 대부분 바로 색소를 이용한다든지 해서 건강식품이나 여러 가지 화장품 원료로도 지금 활용하고 있고요 그리고 난노코러시스라든지 이러한 종들은 조금 전에 말씀드렸지만 물 속의 어류들이 어릴 때 부화할 때 어린 상태에서는 반드시 현장에 있던 식물 프랑크톤을 먹는 먹이 생물을 먹고 또 며칠 뒤에는 사료를 먹는 그 단계가 있습니다 짧은 시간에 개들이 먹는 게 주로 이러한 먹이 생물들이죠 그래서 수산 의류 양식의 이런 것들이 지금 상당히 대량 배양이 되어서 적용이 되어 있습니다 이 보트리오코커스 같은 종은 바다종은 아니지만 육상종이지만 이게 오일이 가만히 있어도 오일이 젖어 나올 정도로 굉장히 많은 오일을 생산해 내는데 문제는 또 이게 실제 배양하기가 쉽지 않다 하는 그런 또 문제점이 있습니다 그래서 지난번에 해조류에 대한 것은 변 교수님이 또 열심히 많이 하셨고 해서 지금은 미세조류에 대해서 제가 활용도에 대해서 언급을 드리자면 바로 비료로 이용된다든지 아니면 바이오 디젤 원료로 이용이 된다든지 식품, 의약품 원료로 이용이 되고 그다음에 사료 그리고 물속에 있는 지소인 이러한 오염물을 흡수하기 때문에 수질정화 쪽으로도 이용이 됩니다 그런데 이 부분인데 요즘 핫 이슈가 되고 있죠 그다음에 이게 지구를 덮게 하는 하나의 온실가스의 주범이 바로 이산화탄소입니다 그래서 이산화탄소가 얘들이 광합성하기 때문에 흡수를 하기 때문에 대기 중이나 수질에 있는 이러한 이산화탄소 패턴이 흡수되고 하는 그러한 원리를 활용을 해서 공기정화 쪽으로 지금 하기 위해서 블루카본 이야기가 나오는데요 그래서 어쨌든 그리고 이제 여기 보시면 요즘 3D 프린팅이라든지 바이오 프린팅 원리를 이용을 해서 크로렐라 이런 것들을 같이 섞어서 요즘 건축 재료로도 또 지금 활용하고 있는데 앞으로 계속 이러한 분야가 사용 범위가 넓어지고 있습니다 그리고 이거는 조류죠 해조류라고 하는 부분인데 같은 진액 그룹으로서 보통 홍조류, 녹조류, 갈조류 해서 그 종은 상당히 지역에 따라 다르게 많습니다 [세계은행, 2030년 해조류 시장 118억 달러 전망, 식품 넘어 미래 바이오 섬유, 제약 등 분야 성장 잠재력 커 ,2024년 2028년, 기능성 식품 대체 단백질 등 성장/ 세계은행(world bank)은 최근 발간한 2023년 글로벌 해조류 시장 보고서를 통해 탄소를 흡수하고 해양 생물다양성을 유지한느 데 도움을 주고 있는 해조류가 식품을 넘어 미래 바이오 섬유와 플라스틱 기능성 식품 제약 건축자재와 같은 분야에서 큰 성장 잠재력을 갖고 있따록 밝혔다. 보고서에 따르면 현재 중국, 인도네시아, 한국, 필리핀 등 소수 아시아 국가에서 양식 해조류 98%가 생산되고 있으나 향후 전 세계적으로 확장 가능성이 크다 .특히, 유럽 연합에서는 해조류를 불루 바이오경제 전략 핵심축으로 고려하고 있으며 2022년 기준 미국, 유럽 호주, 뉴질랜드에서 약 200개 스타트업이 있다.] 특히 최근에 나온 뉴스 보도에 의하면 바로 세계은행은 2030년에 해조류 시장이 118억 달러로 전망을 한다고 했고 지금 또 이슈가 되고 있는 탄소흡수원으로서 지금 연구가 많이 되고 있습니다 그 외에 바이오플라스틱이라든지 기능성 식품, 제약 이런 쪽으로 접근이 되고 있고 특히 우리나라를 비롯해서 중국과 인도네시아, 이러한 필리핀 쪽에 세계 해조류의 98 %가 양식이 되고 있기 때문에 지금 세계 각국의 해조류에 관심이 있는 전문가들이 우리나라에 와서 양식 방법을 배우기 위해서 지금 많이 국제 교류가 또 일어나고 있습니다 [보고서는 친환경 제품에 대한 관심이 커지면서 기후와 환경적 이점이 있는 해조류 성장이 촉직될 것으로 전망했다. 해조류가 공급 물량, 품질 일관성등이 부족해 가용성이 떨어질 수 있다는 ㄴㅇ한계가 있을 수 있으나, 해조류 산업의 잠재력이 크다는 판단이다. 환경 사회 지배구조(ESG) 경영 전환이 가속화뎌며, 친환경 제품 선호도가 커져 많은 기업들이 수익 창출 차원에서 지속 가능한 해조류 프리미엄 제품 개발에 나설 것으로 예상했다. 아울러 세계은행은 해조류는 해양생태계를 활용하는 블루 카본(Blue carbon ; 바다와 습지등 해양생태계가 흡수하는 탄소)으로 가능성을 주목받고 있으며, 녹생 경제 성장 잠재력을 제고할 수 있다록 밝혔다.] 그래서 지금 해조류가 어쨌든 수온이 올라가고 해서 지구온난화 때문에 해조류 양식되는 과정에 있어서 물량 공급이라든지 이러한 생산이 순조롭지는 않지만 많은 연구가들이 연구를 해서 앞으로 해조류 잠재력은 계속 증가한다고 봅니다 그리고 요즘 ESG라는 용어를 많이 들어보셨죠 ESG 경영이라는 것은 모든 기업이 글로벌하게 스탠다드에 맞게 지구 환경에 우선적으로 신경을 쓰고 그리고 사회적으로 기여를 하고 그리고 투명한 경영을 하느냐 하는 이 세 가지 포인트를 갖고 그 기업의 가치를 설정하는 건데 그 안에 바로 이러한 탄소 문제가 지금 안에 들어 있습니다 그래서 탄소 배출권을 사고 파는 그러한 시스템이 있을 정도로 바로 ESG에 해당되는 탄소 흡수원이 바로 해조류에 속하기 때문에 고부가 프리미엄 제품 개발에 지금 앞서고 있고 그리고 블루 카본이라는 형태는 블루는 우리가 보통 석유나 이런 것들은 회색 글레이 카본 이런 말을 쓰지만 그리고 숲이나 나무에서는 그린 카본이라고 용어를 쓰지만 요즘 최근에는 바다에 관계되는 모든 생물들은 블루 카본이라는 용어를 씁니다 그래서 특히 바다, 섭지, 맹그로브 이런 쪽에 탄소 흡수율이 상당히 높기 때문에 여기에 대한 특히 지금은 해조류가 그 탄소원으로 아주 국제적으로 인정을 못 받았기 때문에 인정을 받기 위해서 상당히 지금 노력하고 있고 많은 프로젝트가 시작되고 있습니다 이거는 이제 여수에서 지난주에 우리가 한국조류학회 겸 국제심포지엄이 열렸는데 이분은 세계 야생동물을 그러니까 세계의 하나의 환경의 어떤 생태계를 살리고 하는 데에 기여하는 기금을 모으는 그런 큰 단체인데 거기에 대표분이 오셔서 지금 유럽에 혹은 알래스카라든지 모든 세계적으로 상당히 해조류를 많이 활용을 해서 지금 배양 양식 쪽에도 신경을 쓰고 있다는 겁니다 그래서 해조류에 대한 이용이 상당히 실질적으로 유럽 쪽에서도 영향을 미치고 있고 특히 우리나라는 해조류 중에서도 거의 97 %가 다시마, 김, 미역에 해당이 됩니다 그래서 많은 종들이 양식하기 위해서 노력을 하고 있고요 [해초 (seagraass) : 관다발, 현화식물, 속씨식물]반면에 바다에 광합성을 하는 생물 중에 바로 해초라는 게 있습니다 그래서 해조류하고 해초하고 항상 이렇게 혼돈되기 쉬운데 바로 이거는 영어로도 Sea grass라고 하죠 일종의 육상의 풀이라고 하는 그러한 잡초와 비슷하게 이거는 일반 식물하고 거의 같다고 보면 됩니다 여기 해초도 이산화탄소 흡수원으로 이미 인정을 받았기 때문에 지금 인공어초에 이걸 인위적으로 심어서 바다목장화 사업을 지금 하고 있습니다 그래서 이거를 잘피거머리말이라고 하는데요 그래서 이렇게 해서 바다에 광합성을 하는 생물들이 이렇게 정리가 됩니다 그래서 다시 정리하자면 원액 생물의 남조류, 남세균 그리고 진액 핵을 갖고 있으면서 이러한 미세조류, 해조류, 해초류 이렇게 해서 태양광합성 생물은 네 가지로 구분이 된다라는 거 이렇게 요약 정리를 하고 다음 넘어가겠습니다 그러면 계속 앞에서 광합성, 광합성이라고 했는데 광합성은 어떤 기능인가라는 의문이 생기겠죠 특히 우리가 생물이 대발생되기 이전에, 캄브리아기 이전에 광합성을 하기 시작했다 합니다 여기가 바로 이 부분인데요 이때 나타나는 생물이 바로 남세균 남조류입니다 그래서 이때는 핵막이 없이 그냥 아주 세균에 가까운 하등한 생물이지만 광합성을 해서 산소를 발생했다는 거죠 그래서 이 산소가 대기 중에 나왔다는 말은 결국은 다른 생물들이 호흡하는데 꼭 필요한 원이 된다는 거죠 그래서 그걸 이용해서 시간이 지날수록 생물이 더 진화해서 바로 플랜트가 식물이 발생이 되면서 이 시기에 폭발적으로 생물들이 많이 증가가 됐다는 거죠 그래서 여기까지는 남세균, 남조류와 같은 단세포가 많았다면 여기서부터는 세포가 많이 모여있는 다세포들이 출발이 되었는데요 그래서 여기서도 우리가 생물이 진화되는 과정에서도 그 전환기가 바로 광합성을 했느냐 안 했느냐의 영역이라는 거죠 그러면 이제 광합성이라는 것은 뭐냐 하면 이산화탄소가 꼭 있어야 됩니다 [광하성효율 : 가지광선의 파장과 미세조류 고유의 천연색소 함량과의 하모니 좌우 / 광합서을 통한 생물의 에너지 흐름 : 빛에너지가 생화학에너지로 변화] 이때 이산화탄소는 엄밀히 이야기하면 CO2로서 탄소가 한계가 있는 그런 상태하고 물하고 합쳐지는데 반드시 아까 말씀드렸지만 광합성을 하는 특별한 색소가 있어줘야 된다는 거죠 이 색소가 바로 초록색입니다 보통 우리 보면 육상식물에서도 잎이 푸르잖아요 그런데 이것도 하나의 어떤 섭리, 자연의 섭리라고 할까요 빛을 흡수를 해서 이 빛이 나중에 글루코스가 만들어지는 영양이 만들어지는데 이 빛을 어떻게 하면 흡수를 많이 하겠느냐는 거죠 그래서 그걸 많이 하기 위해서 생물이 진화되어 왔다는 겁니다 완전 흰색이면 빛을 반사하겠죠 그리고 완전 검은색이면 또 이게 너무 과잉 현상이 일어나서 되지 않는다는 거죠 그래서 이제 보면 광합성이 일어나는 영역은 가시광선 내에서 일어납니다 가시광선 파장에서 350에서 한 750 정도, 730 이게 빨주노초파란보라는 거죠 그런데 그중에서도 얘들이 초록색을 갖고 있는 클로로필 엽록소가 광합성 효율을 높이려면 어떤 빛이 많이 흡수될까요? 바로 보색 단계라고 볼 수 있죠 이 색의 반대의 색깔 그러니까 주로 이 밴드하고 여기 붉은 밴드 특히 여기 피크가 생기죠 여기 피크가 생기는 여기에서 빛의 흡수가 가장 높습니다 그런데 최근에 LED가 파장별로 색깔별로 나오고 있죠 그게 좋은 점은 바로 이러한 특정한 필요 없는 파장은 없애버리고 필요한 파장만 이용을 해서 광합성을 인위적으로 돌릴 수 있는 그런 여건이 된다는 거죠 그래서 보통 우리가 이런 미세 조류나 이런 해조류를 실내에서 배양을 할 때 지금까지는 형광등을 많이 썼지만 최근에는 이제 이러한 블루 혹은 레드의 파장을 갖고 있는 LED를 많이 이용을 합니다 그래서 그런 특징이 있고 그래서 이제 생화학에너지로 바뀌는 계기는 결국 빛 에너지가 바로 이러한 클로로필이라는 색소가 있는 여기서 광합성이 일어난다는 거죠 그래서 광합성이 일어나면 여기서 빛 에너지를 받은 에너지가 형태가 전자라든지 이런 걸 바뀌어서 에이티피라든지 형태로 바뀌어서 나중에 한 개의 탄소가 6개의 탄소로 합성이 됩니다 이렇게 해서 C6 이렇게 해서 합성이 되는 이게 바로 글루코스가 어떻게 보면 단백질이 되든 지방이 되든 모든 영양물질에 출발이 된다는 거죠 그래서 광합성 을 어떻게 보면 에너지 변화에 가장 기본이 되는 현상이라고 합니다 그래서 만약에 우리 인간도 이런 클로로필 엽록소의 피부에 있다면 노동하지 않아도 햇빛이 앉아 있어도 영양이 만들어지니까 모든 인간의 생활 패턴이 달라지겠죠 그런데 우리는 그렇지 않고 먹거리를 제공받기 위해서 우리는 노동을 해야 되고 거기에 대한 대가로 그걸 또 받아들여야 되는 경제가 일어나는 그런 패턴을 이루고 있다는 겁니다 그래서 광합성이 에너지 흐름에서 빛에너지가 생화학에너지로 바뀌는 계기가 되고 또 하나 광합성이 중요한 것은 바로 이 CO2를 요즘에는 온실가스가 너무너무 많기 때문에 이러한 생물들이 흡수함으로 인해서 생태계의 균형을 잡아주는 역할을 하고 있다는 겁니다 그래서 그 빛이 색이 달라짐에 따라 특히 중요한 것은 뭐냐 하면 이런 해조류 같은 경우에는 보통 조간대라고 하죠 그 보면 제일 가쪽에 보면 바닷가 쟁아 쪽에 보면 파래들이 많이 때를 지어서 있습니다 그리고 조금 더 들어가면 미역다시마라는 갈조구류가 있고 그다음에 홍조류는 김 같은 경우에 이렇게 더 깊게 하는데 요즘은 또 인위적으로 배양을 하기 때문에 양식을 하기 때문에 그건 또 기술이 차별화되지만 어쨌든 그 이유가 바로 뭐냐 하면 이 녹조 적색광이 파장이 지금 현재 길죠 그러니까 빛이 속도가 느리기 때문에 자연적 적색광의 보색인 녹조류가 서식하게 된다는 겁니다 그리고 황색의 보색에 가까운 갈조류, 청색의 보색에 가까운 홍조류가 서식하게 되는 자연적인 현상이 일어난다는 겁니다 그래서 하나의 벨트를 이루고 있다 하는 것이 바로 광합성의 원리에 의해서 빛의 성격에 따라서 바로 해조류가 적응해 나가는 살아남기 위한 하나의 생태계에서의 하나의 생리적인 현상이라고 보면 됩니다 그래서 여기 보면 조간대라고 하죠 보통 바닷가에 이런 식으로 패턴을 조수가만의 차에 의해서 해조류가 이렇게 벨트를 이루고 있습니다 그리고 또 바다가 보통 굉장히 깊지만 바로 최고 200M까지 보통 태양에 빛이 닿기 때문에 이 층을 우리가 유광층이라고 합니다 여기서 식물 플랑크톤이나 이러한 여러 가지 광합성을 하는 생물들이 서식을 합니다 [해조류 서식 밴드형성 해양은 수직적인 화경요인(빛의 양, 수온, 수압 등)의 변동에 따라 수심별로 특징적인 환경특성을 가짐 해양 광합성 생물은 수심 200m의 유광층에 분포] 그 밑으로 내려가면 심해에는 빛이 없기 때문에 이러한 광합성을 할 수가 없다 하는 것이 특징적입니다 [광합성의 모식도 : 명반응과 암반응 - 동물과 인간을 포함한 생태계의 에너지원, ]그래서 조금 더 상세히 말씀드리면 이건 조금 어렵겠지만 아까 말씀드린 것과 같이 바로 빛 에너지하고 물하고 이산화탄소를 이용해서 이쪽은 산소가 발생하고 여기서 만들어낸 에너지가 바로 에이티피 에너지라는 물질은 결국은 우리가 밥이 되는 영양원을 만들기 위한 하나의 암반응이라고 합니다 빛이 필요해서 한 경우에 명반응, 이거는 암반응이라고 하죠 그래서 우리는 영양분을 만들기 위해서는 반드시 빛이 있어줘야 된다는 겁니다 빛이 없으면 이 지구의 모든 생물은 특히 살아가는데 생태계가 위기에 오고 살아갈 수가 없다는 겁니다 그래서 이러한 현상은 바로 이렇게 여기 보면 이제 예를 들자면 미세조류가 지방, 여러 가지 단백질, 탄수화물에 대한 1차 영향이 있다면 이 우유에 2차 대사산물이 이렇게 연결이 됩니다 그런데 식물하고 달리 이 미세조류의 좋은 점은 뭐냐 하면 특정한 생물이 있다면 이 생물의 실험실 내에 혹은 배양의 조건에 따라서 우리가 원하는 특정 물질을 유도할 수가 있습니다 그게 식물하고 달라요 그리고 앞에서 봤던 스피루리나 역시 바로 이러한 광합성 결과 유익한 물질들이 그리고 이름은 명명은 어렵기 때문에 그냥 이런 게 생긴다는 정도 말씀드리고 싶습니다 그래서 광합성의 역할이라는 것은 빛을 이용해서 에너지로 만들 때 반드시 엽록소라는 특수기관이 있어줘야 되기 때문에 그게 강압성 생물에 반드시 존재한다는 겁니다[01 명반응 빛 에너지 ->생화학 에너지 (ATP) 02. 암반응 이산화탄소->포도당 합성 <인류의 먹거리 해결> 암반응 이산화탄소->탄소중립원(블루카본)<이상기후변화 대응>] 그다음에 암반응은 바로 이산화탄소를 이용해서 포도당이 합성이 되면 결국은 바로 인류의 먹거리의 영향을 해결해주는 그런 결과를 낳는다는 겁니다 그다음에 이산화탄소 역시 바로 블루카본으로 해서 탄소중립원에 하나의 원이 되기 때문에 우리가 문제가 되고 있는 이상기후의 변화에 대응할 수 있는 하나의 장치 생물이라고 볼 수가 있다는 거죠 [광합성 결과 생합성된 생화학 물질의 활성, 이용률 및 생체 접근성이 높음]그래서 구체적으로 보면 바로 인류의 먹거리는 우리가 약을 먹는다 이럴 경우에는 화학물질이기 때문에 또 부작용이라는 사이드 이펙트가 있는데 바로 방금 이러한 해조류나 이러한 미세조류에서 출출되어 있는 여러 가지 폴리페놀이라든지 1차, 2차, 대사산물 이러한 것들은 식품이라는 형태로 우리가 인간이 먹는다고 했지 않습니까? 그래서 그게 좋은 이유가 바로 생리활성의 역할이 높고 그다음에 이용률이라든지 그리고 생태의 접근성이 상당히 좋기 때문에 부작용이 없다는 거죠 그래서 우리는 먹거리 밥이라는 형태로 먹어야 되고 또 이러한 것들이 결국은 여러 가지 산업화에 이용이 된다는 겁니다 섬유라든지 화장품이라든지 오일이라든지 등등해서 이용이 되고 그다음에 수질정화 등등에 이용이 된다는 이야기죠 [해조류에서 추출한 아미노산 복합체(ACOM-S)를 ㅏ용하여 대체육 개발 성공. 해조류에는 아미노산 복합체 분자의 종류와 양이 많고, 콩에 함유된 아미노산 복합체는 약 2~5종에 불과하지만, 다시마 미역 등의 해조류에서는 약 40종의 아미노산 복합체를 추출할 수 있다.]그래서 지금 최근에 해조류를 이용을 해서 대체육 개발을 많이 합니다 그래서 요즘 비건 이야기를 많이 들었죠 그래서 식물을 이용해서 이제 그 육류에 많은 단백질을 대체하려는 건데 이 해조류가 바로 일반 콩에 비해서 상당히 많은 아미노산을 복합체로 갖고 있다는 거죠 그래서 이거는 미세조류가 산업화할 경우에 고부가 가치가 아주 높은 것 그다음 중간 낮은 것 이런 식으로 분리를 해놨습니다 그리고 이제 미세조류가 생산정도나 산업적 등등 해서 이렇게 지금 이런 분자가 있다는 걸 말씀드리겠고요 그리고 이러한 원료들을 산업화하려면 문제는 그 안에 세포에 좋은 유용물이 있다 하더라도 양식이나 배양이 잘 안 되면 산업화가 힘들다는 겁니다 그래서 일단 생물을 잘 배양해서 그 안에 또 좋은 물질이 있다면 추출 공정을 어떻게 하느냐 그런 여러 가지 난제들이 있기 때문에 끊임없이 각 기업에서 연구 개발을 하고 있습니다 [01 해조류 양식(건강기능식품, 화장품 바이오, 플라스틱 섬유, 건축자재 등) 02미세조류 대량배양기술(고부가 공정 기술) 03 Well Being,Well Aging,Well Dying] 그래서 정리를 하자면 해조류는 여러 가지 우리가 건강 먹거리뿐만 아니라 미세조류도 마찬가지 상당히 항산화, 항염, 항암 등등의 원료로도 많이 쓰이지만 결국은 우리는 잘 살고 노후를 맞이하고 죽음을 잘하기 위한 여러한 세 개의 단계를 갖기 위해서는 우리가 이러한 해조류나 이러한 것들 미세조류를 원료로 해서 우리 건강에 기여를 할 수 있는 여러 가지 방법적인 기술을 찾아야 된다는 겁니다 그리고 마지막으로 이산화탄소가 지금 상당히 문제가 많죠 그래서 이산화탄소가 어떻게 흐름을 이어가느냐 하면 그래서 이러한 이산화탄소를 식물들이 광합성하는 데 이용하게끔 하고 또 일부는 바로 물 속에 있는 해조류나 미세조류 등등 아까봤는 해초류 이런 것들이 흡수가 되어서 바로 저장이 되도록 한다든지 아니면 여기서 호흡 결과 생긴 일부는 또 나가겠죠 그래서 서로 순환관계를 이루면서 우리가 이러한 건강한 해양 생태계를 이루어야 되는데 우리가 지난번에 코로나 시기 때는 이산화탄소가 발생률이 조금 떨어졌지만 이게 다시 또 증가하고 있습니다 그래서 여기 보면 여러 가지 축산이라든지 농업 쪽이라든지 여러 가지 교통이라든지 이런 산업 중에서 이산화탄소가 끝없이 생산되고 있다는 이야기죠 [현재까지 정부간기후변화패널(IPCC)에서 블루카본으로 인정하는것은 맹그로브, 염습지, 그리고 해초숲(잘피숲), 해조류 바다숲 탄소 흡수력 조사 결과 바다숲 1ha당 연간 약 3.4t의 이산화탄소롤 흡수한다는 결과 .블루카본 흡수원으로 설정해 탄소 흡수 목표 달성을 추진 (출저 : 데일리안, 포스텍 이기택)]그래서 아깨 말씀드렸지만 바로 이산화탄소 흡수원으로는 열대지방의 맹그로브라든지 갯벌 염습지, 해초류 이러한 것들은 여기 보시면 정부간기후변화 패널이라는 국제기구에서 다 인정이 되었습니다 그런데 지금 현재로는 바로 해조류가 아직 인정이 안 되었기 때문에 그것을 인정받기 위해서 블루카본 프로젝트라 해서 지금 우리나라의 많은 대학과 기관이 지금 올인을 하고 있습니다 그래서 이산화탄소를 캡쳐, 없애고 혹은 흡수하고 하는 방법은 생물학적, 물리적인, 또 화학적인, 지질학적인 여러 방법들이 있는데 해조류나 미세조류를 이용하면 이용하는 이러한 이게 결국은 미세조류가 됩니다 그래서 생물학적인 방법으로 우리는 충분히 이거를 제거할 수 있다는 거죠 그런데 지금 수온이 올라가고 하니까 동해안 쪽에 특히 울릉도 독도도 마찬가지입니다 탄산칼슘이 침척이 되어서 바로 바위가 석회질로 둘러싸여 있는 것을 우리가 갯녹음 현상 혹은 바다사막화고라고 하는데 이것도 역시 수온이 높아짐으로써 그런 현상이 있는데 이걸 이제 대체하기 위해서는 우리 체계적으로 해양수산부에서 바다 목장화산업을 하고 있습니다 [바다숲 조성->잘피장 조성->조성지 환경개선-> 천연해조장 보전 바다숲 조성 과정 한국수산자원관리공단]그래서 여기 보면 갯노음이 지금 우리 동해안 북부까지 그리고 울릉도 독도까지 지금 진전이 되어 있습니다 그래서 이제 이러한 인공 어초 콘크리트가 될지 철근이 될지 이런 것들은 모형을 아주 만들어서 이걸 기반으로 여기에 이제 해조류나 이러한 잘피류가 서식할 수 있도록 그 공간을 만들어 줍니다 [탁월한 해조류 co2제거율 /열대우림:31.7 / 개도박 150]그러면 이산화탄소 제거율로 따져봤을 때 열대우림에 비해서 사실은 갈조류라고 하는 이 개도박이라는 것은 더 이산화탄소 제거율이 무려 5배나 높더라 하는 이러한 연구 결과가 오래전에 있어 왔습니다 [미세조류 바이오디젤의 원료로서 미세조류의 장점 높은 생장속도, 높은 토지이용률, 높은 지질 함량, 친화경적 패러다임 미세조류 1g 생산 시 co2 1.8g 감축효과-co2흡수량: 연간 79.57톤.ha(목질계의 8배 -저에너지 소비공정(Lignin-free process)]특히 미세소류 같은 경우에는 우리가 보통 1세대 바이오맥스를 식량에서 찾는다면 에너지원으로 이걸 하면 우리가 또 인류 식량량에 문제가 있기 때문에 목질계로 접근을 한때 했는데 2세대 그런데 여기에서는 리그린이라는 물질이 있어서 그걸 분해하는 데 상당히 난제라는 거죠 그래서 요즘은 바이오매스의 확보에 바로 조류에 포커스를 맞추고 있고 특히 그중에서도 미세조류가 바로 일반 여러 가지 옥수수, 콩, 야자수에 비해서 굉장히 생장속도 여러 가지 토지를 차지하는 이용률도 낮고 또 높은 지지를 내고 한다는 거죠 공장에서 나오는 이산화탄소를 흡수해서 여기 지금 흘러가고 있는 게 전부 다가 배양액 내에 미세조류가 지금 흐르고 있죠 배양되고 있습니다 여기서 이산화탄소를 많이 흡수한다는 겁니다 그래서 이 하나가 연결이 돼서 엄청나게 많이 사막 같은 데는 인위적으로 이걸 만들고 있다는 거죠 그래서 이산화탄소 흡수하면 여기서 배양이 되는 생체 바이오맥스는 건강식품이나 여러 가지 비료나 에너지 쪽으로 재활용이 가능하다는 거죠 그래서 일거양득 환경도 살리고 또 인간에게 유익한 물질로 제공이 된다는 겁니다 [최종정리:조류(algae) 고효율 광합성 환경 조성, 욕상 식물을 대체할 건강한 먹거리, 온실 가스 흡수원 공기 정화]그래서 최종 정리를 하자면 바로 광합성을 잘 이루어지기 위해서는 우리는 가급적 적당한 조건들이 수분이라든지 여러 가지 영양원 그리고 미네랄이라든지 이런 것을 만들어주기 위해서는 결국은 여기서는 이야기가 식물이 살아남고 해조류가 살아남고 미세조류가 살아나야 그 밑바닥에 있는 1차 생산자가 결국은 인간까지 건강한 먹거리를 제공해주기 때문에 우리가 환경을 무시할 수가 없다는 겁니다 그래서 결국은 또 우리 인간도 그 환경에 포함된다는 이야기이기 때문에 환경 문제 중에서도 광합성 생물의 역할이 상당히 중요하다는 거죠 그래서 육상식물에 대처하거나 혹은 육류까지 대처할 수 있는 건강한 먹거리를 생산할 수 있고 또 온실가스 흡수원으로서 공기정화하는 기능을 할 수가 있다는 겁니다 그래서 이거는 이제 제주도에서 한국조류학회에서 이 다시마를 이용해서 이렇게 의상으로 해놨는데 실제 섬유를 개발하고 있는 회사들이 있습니다 그래서 여기 용도가 상당히 많고요 그리고 이거는 뭐냐 하면 멕시코에 똑같이 배양기에 미세조류를 넣어서 이산화탄소 흡수하고 산소를 내는 쪽으로 해서 저녁에는 LED 설정을 해서 볼거리도 제공하고 이렇게 해서 이제 이런 기술들이 굉장히 증가하고 있습니다 네, 이상입니다 네, 오늘 김미경 대표님 다시 한 번 감사드리고요 말씀해 주신 것처럼 수요일에 바다톡톡 2023년 강연은 모두 마무리가 됩니다 저희는 2024년 내년에도 좋은 강연으로 함께 할 테니까요 그때도 함께해 주시면 감사하겠고요 조금 일찍 미리 연말 인사드리도록 하겠습니다 건강하게 모두 2023년 마무리 잘 하시기를 바랍니다 고맙습니다 고맙습니다