[국립생물자원관] 고세균 온실가스 발생촉진 원리 최초 규명
고세균이 산성화된 토양서 온실가스인 아산화질소 발생 증가시키는 것으로 확인

환경부 소속 국립생물자원관(관장 배연재)은 국내 토양에서 분리한 고세균 연구를 통해 토양이 산성화됨에 따라 심각한 온실가스(이산화질소, 메탄, 아산화질소)중 하나인 아산화질소(N2O, Nitrous oxide)의 발생을 증가시킨다고 밝혔다.

토양산성화는 토양이 산성비와 공해 물질의 유입 등으로 산성화되어 수도이온농도(pH)가 정상치  보다 떨어지는 것이다.

아산화질소는 미생물에 의해 발생하며 지구 온난화를 악화시키는 물질로 알려져 있다.

국립생물자원관은 2016년부터 2018년까지 이성근 충북대학교 교수, 비엔나 대학의 미카엘 바그너(Michael Wagner) 교수 등 국내외 공동 연구진과 함께 특수환경 미생물자원 발굴 및 특성분석 연구사업을 수행했다.

연구진은 산성 조건에서 질산화 과정이 억제됨에 따라 고세균(Archaea, 국내 토양에서 분리한 신종 이용)이 온실가스인 아산화질소를 발생시키는 것을 규명하였다. 아산화질소 발생량은 산성화 정도에 따라 증가했다.

질산화(Nitrification)는 유기물질의 분해 과정에서 최종적으로 발생하는 암모니아가 질산으로 전환되는 과정(식물에게 질소원을 제공해주는 중요한 과정)이다.

연구진은 이번 연구를 통해 산성환경이 질산화를 억제시키고, 산소를 이용하지 않는 조건에서는 고세균이 아산화질소 가스를 만든다는 것을 확인했다.

탈질(Denitrification)은 미생물의 작용으로 토양 속의 암모니아내 질소가 질산 또는 아질산이 되어 이것이 질소가스가 되어 방출되는 일이다.

연구진은 지난 6월 네이처(Nature) 자매지인 국제미생물생태학회 저널(The ISME Journal; impact factor 9.5)에 관련 연구 결과를 실었다.

지구는 전체 경작가능 토양의 50%가 강한 산성환경이며, 산성토양에서 질소 순환 미생물인 질산화 고세균에 의한 아산화질소 온실가스 발생에 대한 연구는 진행된 바가 없었다. 이번 연구로 미생물과 기후변화 대응관련 후속 연구의 필요성이 제기됐다.

고세균은 토양 및 해양에서의 핵심적인 질산화 미생물로 밝혀져 있으며 선행연구를 통하여 실제로 전국 각지의 토양에 광범위하게 존재하고 있음을 알게 되었다. 

배연재 국립생물자원관장은 "새로운 자생 생물자원은 산업자원으로 활용될 수 있을 뿐만이 아니라, 전 세계적인 기후 변화 대응을 위한 원천적인 원리를 밝혀내는 데에도 중요한 기여를 할 수 있다"라며, "환경 보전을 위한 생물자원의 발굴과 활용가치 증진은 국립생물자원관의 가장 큰 임무"라고 말했다.