농업의 경제성과 탄소저감 모두를 해결할 비밀병기[PADO]

토양 탄소포집 능력 ↑ 관행농업 환경오염 ↓
미국, 호주 등지에서 농업 스타트업 활황

[편집자주] 기후변화 대책을 이야기할 때 관련 산업으로 제조업을 떠올리기 쉽지만 의외로 농업도 연관이 큽니다. 세계 온실가스 배출량의 3분의 1이 농업에서 나온다고 하니까요. 친환경 농업에 대한 수요는 예전부터 있었지만 이제는 기후변화 대응 측면에서도 새롭게 각광을 받고 있습니다. 그중에서도 가장 각광받는 분야는 바로 미생물입니다. 토양의 탄소 흡수를 도와주고 건강한 작물을 더 많이 수확할 수 있게 미생물을 활용하는 방법을 개발하기 위해 전세계 농업계가 골몰하고 있습니다. 한국의 국가정책에서 농업은 늘 홀대받는 편이었는데 기후변화 대응 측면에서도 의미 있는 진전을 찾기가 어렵고 오히려 최근에는 그에 역행하는 듯한 움직임마저 보입니다. 파이낸셜타임스의 3월 19일자 기사는 서구 농업계의 미생물 연구개발 동향을 상세히 전하는데 시각을 바꾸면 농업도 첨단산업이 될 수 있다는 점, 한국 농업계에도 새로운 자극이 될 수 있길 바라며 해당 기사를 요약 소개합니다.

/그래픽=PADO /사진제공=Loam Bio

기후위기보다 더 큰 문제는 드물다. 하지만 기후위기를 해결할 가능성이 있는 대책 중 하나는 너무 작아서 육안으로는 보이지 않는다. 바로 미생물이다.

호주 오지 깊은 곳의 농장에서 자라 목장을 운영했던 테건 녹(32)은 토양과 작물에 사용하는 미생물 기술로 지난 수십 년간 산업형 농업이 지구 생태계에 미친 영향을 완화시킬 수 있다고 확신한다.

2019년 농업 스타트업 '롬바이오'를 공동 창업한 녹은 균류 미생물 제제(製劑)를 개발했는데 흙에 투입하면 토양의 질이 개선될 뿐 아니라 탄소 저장 능력도 크게 향상시킨다.

미생물 제제가 성공하면 두 가지 이점이 생긴다. 가뭄, 홍수, 이상기온 등 점차 예측이 어려워지는 날씨 변화로 기후위기에 직면하고 있는 농부들에게 도움이 된다. 또한 세계 온실가스 배출량의 3분의 1을 차지하는 식량 생산체계의 환경 영향도 줄인다. 농업은 토양침식, 해양 데드존, 생태다양성 손실 같은 환경파괴의 원인으로 지목돼 왔다.

1980년대와 1990년대에 보다 친환경적인 방식으로 전환한 다른 호주 농부들과 마찬가지로 녹과 그의 가족은 무경운, 돌려짓기, 토양 강화를 위한 피복작물 키우기 등의 보존·재생농법을 사용해 수확량 증대를 꾀했다.

녹의 가족은 호주 남동부 뉴사우스웨일스에 3000헥타르 규모의 농장을 갖고 있다. 자연스럽게 이 농장의 흙 속에 더 많은 탄소를 보관하는 법도 모색하게 됐다. "연구에 진척이 생기니까 도저히 손을 못 놓겠더라고요." 현재 롬바이오 최고제품책임자(CPO)인 녹의 말이다. "모든 농부들이 (이 정보와 기술을) 사용할 수 있게 만들고 싶었어요."

롬바이오 공동창업자이자 최고제품책임자인 테건 녹 /사진제공=Loam Bio

롬바이오의 미생물 제제는 일반적인 재생농업에 비해 토양이 탄소를 두 배 이상 보관할 수 있게 도와준다. 게다가 건강한 토양은 수분과 다른 영양분을 더 많이 함유하기 때문에 생산량도 늘어난다. 또한 롬바이오는 농부가 기업에 탄소배출권을 팔 수 있도록 돕는다. "윈윈이죠."

롬바이오는 호주 정부의 청정에너지금융공사(CEFC), 홍콩 부호 리카싱의 호라이즌벤처스 으로부터 1억 달러 이상의 투자를 유치했다. 호주에 제품을 출시했고 현재 미국에서 제품 시험 중이다.

농업이 시작된 이래 환경친화적인 생물비료와 살충제는 줄곧 사용돼 왔다. 그러나 세계에 만연했던 기아를 감소시키고 인구 급증 상황에서 식량 수요를 지탱할 수 있도록 대규모, 집약 농업을 가능케 한 것은 화학비료와 살충제였다. 그러나 화학비료와 살충제가 환경, 인체, 생태다양성에 비치는 부정적인 영향은 근래 들어 더욱 극심해졌다.

농장의 유익한 미생물은 그 대안이 될 수 있다. 그러나 인체와 장내 미생물의 관계와 마찬가지로, 토양 미생물의 가능성은 최근에서야 심도 있는 이해가 이루어졌다. 데이터 처리부터 인공지능에 이르는 각종 연구 기술이 보다 저렴해지면서 가능해진 것이다.

미국의 농업 전문 기업 코르테바의 프레드릭 뷔도는 농업용 미생물 제품의 "황금기"가 가까워졌다고 한다. 그는 또한 "토양 건강과 토양 속 미생물의 관계"를 비롯해 "유익한 미생물에 대한 전반적인 인식이 크게 상승했다"고 덧붙였다. "작물의 건강에 미생물이 매우 큰 역할을 한다는 걸 더 분명히 알게 되고 있습니다."

과거 재생농업 도입에 소극적이었던 나라들도 이젠 적극적이다. 탄소 배출량 감소 등의 기후 목표를 달성해야 하기 때문이다. 새로운 농업 정책과 화학제제 규제 강화로 보다 자연친화적인 수확량 증대 및 병해충 예방 수단의 수요가 늘어날 전망이다. 이런 맥락에서 업계 관계자들은 미생물 기술이 막대한 기회가 될 수 있다고 말한다.

코르테바의 뷔도는 유럽에서 수십억 달러 규모 기성 제품의 사용이 금지될 것이라고 한다. "(새로운 규제가) 혁신을 자극하고 있습니다."

하지만 많은 농민들은 아직까지 미생물의 효능에 대해 확신하지 못한다. 미생물의 효과는 기후와 토양에 따라 크게 달라지며 비용이 많이 드는 경우도 있다. 게다가 토양의 질을 제대로 바꾸는 데는 수 년 이상 걸릴 수 있다. 녹이 꿈꾸는 혁명은 아직 가까워 오지 않을 수도 있다.

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친환경이지만 경제적으로도 이득

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미생물 사용을 옹호하는 이들은 미생물 기술을 적극 수용해야 하는 두 가지 이유가 있다고 주장한다.

첫째로 화석연료를 관행농업에서 주로 사용하는 질소(식물이 생장하는 데 필요한 세 가지 핵심 원소 중 하나) 비료로 변환시키는 행위는 메탄, 이산화탄소 등의 온실가스를 생성할 뿐만 아니라, 다른 두 가지 핵심 원소인 인산과 칼륨을 채취하면서 생태다양성의 손실로 이어진다.

연구에 따르면 작물에 시비하는 질소 비료의 3분의 2와 인산염 비료의 절반 가량이 흙에서 빠져나간다. 대부분은 강과 바다로 흘러나가 해양 생물을 질식시키고 데드존을 만든다.

그러나 농부들이 미생물 비료를 찾게 만드는 주된 이유는 비용 문제다. 러시아가 우크라이나를 침공하면서 질소 비료의 핵심 원료인 천연가스 가격이 역대 최고가를 경신하자 비료 가격도 덩달아 치솟았다. 이후 가스 가격은 떨어졌지만 원료 가격의 변화가 완제품 가격에 반영되는 데는 어느 정도 시차가 있기 때문에 농부들은 여전히 화학비료를 비싸게 구매하고 있다.

/그래픽=Financial Times, PADO

미생물 비료는 보다 저렴할 뿐만 아니라 효능도 더 오래 지속된다. 질소를 생성하는 미생물이 작물의 뿌리에 부착하게 되면 투입한 비료가 흘러나가는 양이 최소화된다. 다시 말해 농부들이 화학비료를 덜 투입해도 된다는 것이다. 미생물은 한번 투입되면 계속 작물과 공생하며, 화학비료의 양분과는 달리 철이 바뀐다고 해서 추가로 투입할 필요가 없다.

캘리포니아 버클리에서는 미생물 비료를 생산하는 스타트업 '피벗바이오'가 늘어난 수요를 만끽하고 있다. 2018년 시범사업을 시작한 이래, 작년 피벗바이오 제품을 사용한 미국 옥수수 농장의 면적은 300만 에이커 이상으로 2021년 대비 세 배가 늘었다. 이는 전체 옥수수 재배 면적의 4%에 해당한다.

아이오와 북부의 농부 리사 피터슨은 2019년 피벗바이오의 제품을 사용하기 시작했는데 그 결과에 크게 감명받아 피벗바이오의 영업사원이 됐다. "질소 비료 1파운드 어치를 사면 바로 그만큼의 질소 그대로를 우리 작물에 줄 수 있어요. 흙 속에 너무 깊이 들어가지도 않고 침출되지도 않아요." 현재 가격 수준에서 피벗바이오 제품은 화학비료보다 40% 더 저렴하다고 그는 덧붙였다.

삼대째 농장을 경영하고 있는 피터슨은 흙에 대한 책무 또한 경제성 못지 않게 중요하다고 덧붙였다. "때가 되면 제 다음 세대가 우리 농장을 이어나갔으면 해요. 그러려면 우리의 흙을 잘 보살펴야 합니다."

피벗바이오의 공동창업자이자 CEO인 카스턴 템은 회사의 전망에 대해 긍정적이다. "5년 전 첫 제품을 출시한 이래 매우 탄탄한 성장을 거듭했습니다."

수요를 맞추기 위해 피벗바이오는 올해 미주리 세인트루이스에 설비를 증설해 생산능력을 두 배로 늘렸고 네브라스카 오마하에 물류센터를 신설했다. 피벗바이오는 생산능력 증대로 올해 미국 옥수수 재배 면적의 10%에 자사 미생물 양분을 사용할 수 있길 희망한다. 또한 브라질, 케냐, 캐나다 등 해외 시장 공략에도 나섰다.

피벗바이오 소속 과학자가 실험실에서 제제 처리를 한 옥수수 씨앗을 담고 있다 /사진제공=Pivot Bio

농부들은 미생물 살균제도 실험하고 있다. 아칸소에서는 2000에이커 규모의 농장을 경영하는 윌 팁튼이 보스턴 소재의 스타트업 인디고애그리컬처가 만든 제품을 사용하고 있다. 이 미생물은 작물의 뿌리와 여타 병원균 사이에 방어벽을 형성한다. "종자 처리와는 다른 접근법이죠. 나쁜 미생물 대신에 유익한 미생물을 더하는 겁니다."

인디고애그리컬처의 미생물 제품에는 양분은 물론이고 작물을 가뭄과 폭염으로부터 보호하는 것도 들어있어 기상이변이 점차 일반화되고 있는 요즘에 보다 유용할 수 있다.

"미생물 제품은 (농부가 겪는) 흙의 여정 전반에 큰 도움이 됩니다." 인디고애그리컬처의 CEO 론 홉스피언이다. "농부라면 다들 흙을 잘 보살펴야 한다는 걸 압니다. 그러니까 흙에 뭘 사용할지 고를 때 더 깐깐해져야 하죠."

팁튼도 인디고애그리컬처의 토양 탄소 사업에 참가하고 있다. 이 사업은 토양이 더 많은 탄소를 붙잡아둘 수 있도록 재생농업을 도입한 농부들에게 탄소배출권을 준다. 작년 12월 탄소배출권 하나에 30달러를 지급했는데 참여한 농부 450명 가량이 총 370만 달러(약 48억 원)를 받았다. 이는 2021년 대비 상당한 증가폭으로, 당시에는 탄소배출권 하나에 15달러를 지급했고 농부 267명이 총 100만 달러 남짓을 받았다. 롬바이오와 마찬가지로 인디고애그리컬처도 이렇게 모은 탄소배출권을 기업에 판매한다.

"우리는 가진 경운기를 모두 창고에 박아놓고 쳐다 보지도 않았어요. 일을 덜한 대가로 돈을 받는데 올바른 일을 해서 번 돈이죠." 팁튼은 작년에 탄소배출권으로 인디고애그리컬처로부터 1만 달러(약 1300만 원) 이상을 받았다.

피벗바이오의 미생물 제제를 사용하는 아이오와 농민 /사진제공=Pivot Bio

인디고애그리컬처는 토양 탄소 사업과 미생물 제품 사업을 별도로 운영하지만 홉스피언은 둘 다 재생농업의 범주에 들어간다고 한다. 미생물을 사용해 흙의 탄소 저장 능력을 증대시키는 것은 재생농업에서 자연스러운 발전이라는 것이다. 재생농업의 목표는 관행농법으로 인해 소실되고 있는 자연 생태계를 복원하고 궁극적으로는 보다 지속가능한 방식으로 식량을 생산하는 것이기 때문이다.

토양의 탄소 함량이 1% 증가할 때마다 1에이커(약 4000㎡, 1200평)의 땅은 2만5000갤런(약 9만5000리터)의 물을 추가로 함유할 수 있어 생산성과 작물 건강 증대에 도움이 된다고 홉스피언은 말한다. "이 부분들을 서로 연결시키는 데 가장 많은 노력을 기울이고 있습니다."

유럽과 아시아에서 재생농업의 도입은 더뎠다. 그러나 그밖의 지역에서는 많은 진척을 보였다. 호주와 뉴질랜드의 경우 대부분의 농부들이 지속가능한 농법을 채용해 전체 농경지의 4분의 3이 이를 사용한다.

호주 빅토리아주 중부에서 6대째 8500에이커 규모의 가족농장을 운영하는 그랜트 심스는 2021년부터 롬바이오의 미생물 제품 시범사업에 참여해왔다. 심스의 아버지와 삼촌은 1980년대 초 무경운 농법을 도입했고 심스는 2008년부터 화학비료와 살충제 사용을 줄였다. 그 대신 생물학적으로 만든 액체 비료를 써서 작물을 보다 튼실하게 키우기 시작했다.

그는 흙이 더 많은 탄소를 포집할 수 있게끔 농법을 전환하는 데 아무런 고민도 하지 않았다고 한다. 탄소배출권을 팔아 얻는 수입도 중요하지만 작황 및 환경 개선의 이익이 훨씬 클 것이라고 한다.

"특히 호주는 기후가 극단적이죠. 하루는 가뭄으로 고생하다가 다음날은 홍수를 만난다니까요. 흙이 갖고 있던 탄소를 많이 잃어버리니까 이런 극단적인 환경을 완충할 수 있는 능력이 떨어졌어요."

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마지못해 시작되는 혁명

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미생물을 사용한 농법에 점점 힘이 실리고 있는 추세이긴 하지만 많은 농민들에게 관행농업을 탈피하는 것은 여전히 리스크가 높은 선택이다. 농사를 망치면 그 해는 수입을 기대할 수 없거나 생산비용을 상쇄할 수가 없다.

농민 대부분은 여전히 미생물 제품에 대한 회의적인 시각을 갖고 있는데 특히 화학비료와는 달리 미생물 제제는 토양의 유형이나 기후, 날씨 등에 따라 그 효과가 들쭉날쭉한 편이기 때문이다.

"생물제제는 효능이 뛰어난 화학 화학제제를 대체할 수 있다는 점 때문에 많은 촉망을 받았죠." 농업 벤처캐피탈 시버스의 앨러스테어 쿠퍼다. "하지만 현실은 농사를 짓는 곳마다 기후와 토양 유형, 산도(pH)가 각기 다르다는 겁니다. 기온도 다르고 날씨도 다르고 키우는 작물도 다르죠."

정부 입장에서는 어떤 종류건 재생농업으로 전환을 추진할 경우, 뭔가 잘못되면 식량 확보에 적신호가 들어올 수 있다는 리스크가 있다. 최근 스리랑카가 급진적으로 농법을 전환했다가 경제 위기를 맞은 사례는 갑작스러운 변화의 위험성을 잘 보여준다.

농민이 피벗바이오의 미생물 제제를 옥수수 씨앗에 투입하고 있다 /사진제공=Pivot Bio

유럽연합 집행위원회는 농업이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 농업 분야에 대한 보다 강력한 규제를 추진하고 있으며 6월 발의 예정인 '토양건강법'에서 미생물 제제의 사용을 장려하고자 한다.

유럽의회 농업위원회의 클라라 아길레라(스페인 사회노동당)는 미생물 제제 사용 장려가 "유럽연합이 비료 가격을 더 잘 통제할 수 있게 만들어 농민들에게 이익이 될 것"이라 한다.

그러나 유럽연합의 강력한 농업 규제 때문에 농민과의 갈등이 점점 커지고 있는 상황이다. 과거에도 비료 등의 사용을 규제하려는 시도가 있었지만 비용 등의 이유로 2007년 유럽연합 회원국들이 이를 거부한 바 있다.

유럽 환경단체들의 연합인 유럽환경사무소의 농업·식량정책담당관 셀리아 니슨스는 정책 담당자들에게는 농민들이 농법을 전환할 수 있을 정도로 충분한 보조금을 지원하는 게 관건이라고 말한다. "거창한 조치보다 그렇지 않은 조치가 더 좋은 효과를 거두는 경우도 종종 있습니다."

유럽 농민을 대표하는 유럽농업협동조합연합회는 자연의 보존과 관리를 전적으로 지지한다면서도 이렇게 덧붙였다. "하지만 집행위원회가 추진하는 법안에는 농법 전환을 지원하고 유지하기 위한 일관적이고 구체적인 재정적 지원이 없습니다."

니슨스는 일부 농민들이 미생물을 단기 처방으로 오해할 것을 우려한다. "미생물을 사용하면서도 과도하게 경운을 하고 집약적으로 경작을 계속하는 식으로 관행농법을 계속하면 문제는 해결되지 않아요."

토양의 질을 변화시키는 것은 기존의 토질, 사용하는 농법과 제품에 따라 수 년이 걸릴 수도 있다. 경운을 줄이면 잡초가 늘어나게 되고 그로 인해 제초제 사용이 늘어날 수 있다는 게 유기농 농부와 재생농법 회의론자의 설명이다. 제초제가 환경과 인체에 미치는 리스크는 살충제와 큰 차이가 없는 게 이들의 주장이다.

/사진제공=Pivot Bio

개발도상국 농민에게는 더 큰 난관이 기다린다. 아프리카 사하라 이남 지역의 경우, 판매처를 찾기도 어렵고 가격이 비싸 제초제 사용이 불가능한 경우가 잦다. 그렇다고 직접 제초를 하면 노동을 더 많이 해야 한다는 게 카트리엔 드시마커 네덜란드 바헤닝언대학 교수의 설명이다.

소규모 농가는 유통망이 없어 돌려짓기나 피복작물을 키우기가 어렵고, 재생농업에서 권장하는 멀칭은 수확하고 남은 작물을 가축 먹이로 사용하는 곳에서는 적용하기가 힘들다고 그는 덧붙였다.

코르테바의 뷔도는 미생물·생물제제의 효과가 변동성이 크다는 점이 지난 30년 간 가장 큰 난관이었다고 인정한다. "궁극적으로 미생물 제제 도입을 촉진시키려면 이런 변동성에 대해 농민들에게 제대로 설명하고 적절한 시기에 적절한 제품을 선택할 수 있도록 도와야 합니다."

그는 재생농법 전환이 '모 아니면 도'의 문제는 아니며 서로 바꿔가며 사용할 수 있는 것이라고 본다.

"작물들이 받는 스트레스가 높아지고 병해충이 통제가 불가능할 정도로 늘면 갖은 화학제제를 동원해야 할 겁니다. 저희는 재생농업을 지극히 상호보완적인 것으로 봐요." 뷔도는 이렇게 덧붙였다."풍년이면 농민도 화학제제의 사용을 상당히 줄일 수 있을 겁니다. 만일 이듬해에 계속 비가 내리고 병이 극심해지면 살균제에 좀 더 의존해야 되겠죠."

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이 글은 국제시사·문예 버티컬 PADO의 '미생물 농업으로 기후변화를 해결할 수 있을까?'를 요약한 것입니다. PADO는 통찰과 깊이가 담긴 롱리드(long read) 스토리와 문예 작품으로 우리 사회의 창조적 기풍을 자극하고, 급변하는 세상의 조망을 돕는 작은 선물이 되고자 합니다.

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김수빈 PADO 매니징 에디터 subin.kim@mt.co.kr