• 식품과학과 산업
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• 제55권2호
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• pp.188-202
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• 2022

최근 곤충산업은 애완곤충, 천적 등 산업에서 사료, 식용, 약용곤충으로 그 활용범위가 확대되면서 곤충 원료의 품질관리에 대한 요구가 커지고 곤충 제품의 안전성 확보에 관심이 높아지고 있다. 전세계 곤충산업 시장은 많은 소규모 농가형 기업과 소수의 대기업으로 구성되어 있으며 전통적인 수작업 사육에서 고도로 자동화되고 기술적으로 진보된 플랜트형 사육 등 다양한 기술 수준의 사육형태가 존재한다. 산업규모가 확대되는 과정에서 사육환경의 설계는 온습도, 공기질 조절과 병원체 및 기타 오염 물질의 전파를 방지하는 것은 중요한 성공 요인이 되며 사육에서 부화, 사육, 가공에 이르기까지 생산의 안전성을 유지하기 위해서 통일된 운영시스템 아래 통제된 환경이 필요하다. 따라서 곤충의 생육과 사육환경의 빅데이터화 된 데이터베이스를 기반으로 외부 환경 변화에도 안정적인 사육환경 유지가 가능하고 곤충성장에 맞추어 사육환경을 제어하며 노동력 감소와 생산성 향상을 이루기 위한 ICT 기반 곤충 스마트팩토리팜의 설계 및 운용알고리즘을 개발하는 것은 곤충산업 발전의 필수 선결조건이 되고 있다. 특히 유럽 상업용 곤충사육시설은 상당한 투자자의 관심을 받아 곤충 회사가 대규모 생산시설로 건설하고 있는데 이는 EU가 2017년 7월 물고기양식 사료원료로 곤충 단백질의 사용을 승인한 후 가능해졌으며 이를 기반으로 곤충산업의 식용, 의료 등 다른 분야도 첨단기술을 접목하는 현상이 가속화되었다. 외국 곤충산업은 주로 전세계 식품 생산량의 30%에 이르는 소비 전 폐기물이라고 불리는 식품회사의 생산과잉 원료 등을 업사이클링을 통해 재활용생태계를 형성하는데 반해 우리나라는 가정 및 가게에서 발생하는 음식물폐기물 또는 농산물 가공부산물을 주로 이용한다는 점에서 사료 수집과 영양성분 유지, 위생 등 지속가능한 산업생태계를 이루는 데 어려움을 겪고 있다. 또한, 각 곤충 종은 고유하고 특정 사육기술을 요구하고 있다는 점을 감안할 때 곤충사육자는 각기 다른 종별 접근 방식을 채택해야 하는데 대부분의 곤충기업은 여전히 소규모로 운영되며 특히 농가형 기업의 경우 지식과 경험이 도제식으로 전승되는 경우가 많아 표준화되고 규격화된 사육기술이 유지되기 어려운 반면, 일부 곤충 기업은 대규모 사육시설에 스마트 통합 제어시스템을 도입하여 먹이주기, 물주기, 취급, 수확, 청소 시스템, 가공, 품질관리, 포장 및 보관과 같은 곤충 생산과 관련된 요소가 최적화된 사육 환경과 사육프로세스로 표준화되어가는 모습을 보이고 있으며 심지어 일부 유럽기업은 AI기술로 구동되는 완전 자율 모듈식 곤충시스템으로 사육 유지관리를 하고 있는 사례도 등장하기 시작하였다. 향후 전세계 곤충산업은 공급업체로부터 알이나 작은 유충을 구입하고 곤충을 성숙시키기까지 애벌레의 비육 즉 생산원료에 중점을 두는 시스템과 알을 낳고 수확하고 유충의 초기 전처리에 이르기까지 전체 생산 과정을 다루는 시스템, 곤충 유충 생산의 모든 단계와 제분, 지방 제거 및 단백질 또는 지방 분획 등 추가 가공 단계를 다루는 대규모 생산시스템 등으로 점점 세분화할 것으로 본다. 우리나라에서도 인공지능 및 ICT 첨단기술을 활용한 곤충스마트팩토리팜 연구 및 개발 등이 가속화되고 있어 곤충이 기존 사료, 식품 뿐만 아니라 천연 플라스틱 또는 천연성형소재 등 2차산업의 탄소제로 소재로 활용할 수 있도록 특정 종 육종과정 단축이나 기능성 강화를 위한 사육제어가 가능하도록 곧 곤충 스마트팩토리팜 한국형 맞춤사육시스템이 등장할 수 있을 것으로 보이며, 특히 곤충 제품의 지속 가능성을 높이기 위해 사료 및 자원 사용에 대한 통합 소프트웨어 접근 방식을 개발하는 것에 중점을 두고 진행되고 있다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제13권2호
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• pp.153-170
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• 1970

1. Amylase 생산세균(生産細菌)의 분리(分離) 및 동정(同定) 다수(多數)의 amylase 생산세균(生産細菌)을 검색(檢索)하여 공기(空氣) 및 토양(士壞)에서 강력균주(强力菌株) A-12 및 S-8를 얻었다. 이들 균(菌)의 균학적(菌學的) 성질(性質)을 검토(檢討)한 결과(結果) 균주(菌株) A-12 및 S-8의 모든 특성(特性)은 Bergey's manual의 Bac. subtilis와 비슷하나 몇가지 탄수화물(炭水化物)로부터의 산생성(酸生成)과 구연산 이용성(利用性)이 달랐다. 즉(卽) A-12는 구연산을 이용(利用)하지 않고 arabinose와 xylose에서 산(酸)을 생성(生成)하지 않았으며 S-8는 xylose에서 산(酸)을 생성(生成)하지 않았다. 2. 액체배양(液體培養)에 의(依)한 Amylase 생산(生産) 정치배양(靜置培養)에 있어서 균주(菌株) A-12의 amylase 생산(生産)에 관(關)한 제반조건(諸般條件)을 검토(檢討)한 결과(結果)는 다음과 같다. (1) 최적조건(最適條件)은 배양온도(培養溫度) $35^{\circ}C$, 초발(初發) PH $6.5{\sim}7.0$, 배양기간(培養期間) $3{\sim}4$일(日)의 조건(條件)이었다. (2) 전배양(前培養)한 균(菌)의 보존기간(保存期間)는 amylase 생성(生成)에 영향(影響)을 주지 않았다. (3) amylase 생산(生産)에 있어서 각종(各種)의 고형원료중(固形原料中) 탈지대두박(脫脂大豆粕)이 가장 좋았다. 그러나 탈지대두박(脫脂大豆粕)을 alkali 처리(處理)한 것은 유채박(油菜粕)의 경우와는 반대(反對)로 그대로 사용(使用)하는 것보다 효과(效果)가 적었다. 대두박(大豆粕) alkali 침출액(浸出液)에 가용성(可溶性) 전분(澱粉)을 첨가(添加)한 배지(培地)는 amylase 생성(生成)을 뚜렷이 증가(增加)시켰다. (4) 탄소원(炭素源)이 부족(不足)한 배지(培地)에서는 1%의 ethanol의 첨가(添加)는 amylase 생성(生成)을 증가(增加)시켰으나 탄소원(炭素源)이 풍부(豊富)한 배지(培地)에서는 효과(效果)가 없었다. (5) 저렴(低廉)하게 구(求)할 수 있는 밀기울에 10%의 탈지대두박(脫脂大豆粕)을 혼합(混合)할 때에는 amylase 생성(生成)이 밀기울만의 경우의 2.5배(倍)로 증가(增加)되었다. (6) 탈지분유(脫脂粉乳)의 단용배지(單用培地)에서는 amylase 생성(生成)이 극(極)히 불량(不良)하였으나 탈지분유(脫脂粉乳)에 20%의 밀기울을 혼합(混合) 할때에는 amylase 생산(生産)이 월등(越等)히 증대(增大)되었다. 그 역가(力價)는 10% 농도배지(濃度培地)에서 $D^{40^{\circ}}_{30'}$ 7,000(L.S.V. 1,800)이었다. (7) 각종(各種) 무기염류(無機鹽類)의 첨가효과(添加效果)는 인정(認定)되지 않았다. 3. 밀기울 고체배양(固體培養)에 있어서 균주(菌株) A-12의 amylase 생산(生産)에 관(關)한 제반조건(諸般條件)을 검토(檢討)한 결과(結果)는 다음과 같다. (1) 최적배양조건(最適培養條件)은 배양온도(培養溫度) $33^{\circ}C$, 기간(其間) 2일간(日間) 첨수량(添水量) $150{\sim}175%$, 배지(培地)의 두께 1.5cm의 조건(條件)이었다. 최적조건(最適條件)에서의 amylase 역가(力價)는 $D^{40^{\circ}}_{30'}$ 36,000 (L.S.V. 15,000)이었다. (2) 각종(各種) 유기자원(有機資源) 및 무기물질(無機物質)의 첨가효과(添加?果)는 인정(認定)되지 않았다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제46권2호
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• pp.261-272
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• 2004

본 연구는 돈분과 팽연왕겨를 6:4로 혼합하여 함량을 65% 정도로 조절한 후 에스컬레이트식 축분교반기로 교반하면서 바닥에서 강제 송풍이 이루어진 대단위 퇴비화 시설에서 수행하였으며 본 시설을 이용한 축분 퇴비화중 퇴적더미의 온도는 15일령에 가장 높은 76$^{\circ}C$까지 상승한 후 25일령까지는 62$^{\circ}C$ 이상에서 온도가 유지되었으며 그 후 온도가 서서히 감소하여 완숙퇴비 단계에는 20$^{\circ}C$까지 떨어졌다. 수분 함량의 변화는 1일령부터 25일령까지 약 20%가 줄었으며 15일령부터 후발효 단계까지 급격하게 수분의 감소가 있었고 후발효 이후 수분 함량은 30%${\sim}$40% 사이로 유지되었다. 완숙퇴비의 안정성에 주된 인자로 알려진 퇴적더미내의 미생물상의 조사 결과 중온성 세균은 $10^8$-$10^10$ $CFUg^{-1}$, 사상균은 $10^3$-$10^4$, 방사선은 $10^6$-$10^8$의 범위에 상존하는 것으로 밝혀져 퇴비화 최종단계(퇴비화 45일령)에서는 축분퇴비의 안정성이 있는 것으로 사료되었으며 공정단계별 부숙도에 영향을 미치는 요인의 특성 변화를 구명하고자 실시한 결과는 다음과 같다. 1) 암모니아태 질소 함량은 퇴비화되면서 퇴비화 초기인 1일령에 최고치인 421.87mg/kg에서 점차 감소하여 완숙에는 104.89mg/kg으로 낮아졌다. 암모니아태 질수와 질산태 질소의 비율은 퇴비화 초기에는 11이상이었으며 퇴비화 45일령(완제품 단계)에서는 2 이하로 감소되었다. 2) 종자 발아지수는 퇴비내 독성물질과 영양소에 크게 좌우되었으며 퇴비화 전반기에는 무희석처리구의 수치로 볼 때 독성물질에 의한 저해로 간주가 되며 25일 이후 작물의 양적 영양소에 따라 발아지수가 달라졌다. 45일의 발효완료 단계에서의 발아지수는 80 이상을 나타내었다. 3) Humic acid의 E4:E6는 퇴비화 기간 중 25일 이전에는 E4:E6 ratio가 8.86에서 6.76 범위에서 감소하는 경향을 나타내었으며 25일 이후 완제품까지는 6.76에서 4.67의 범위에서 감소하였으며 이때의 퇴비화 전기간의 $r^2$ 값은 0.96이였다. 4) 수용성 탄소는 퇴비화 전반기에 0.54%에서 0.78%로 증가하였으며 그 이후는 0.42%까지 감소하는 경향을 나타냈다. 수용성 질소의 경우는 퇴비화 15일령까지 0.22%에서 0.32로 증가하다가 퇴비화 15일령 이후는 지속적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 결과적으로 수용성 탄소와 수용성 질소간의 상관계수는 퇴비화 25일령까지인 전반기에 0.12인 반면 퇴비화 25일령 이후에는 0.5로 나타났다.

• 한국수산과학회지
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• 제10권2호
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• pp.97-114
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• 1977

1. Macrobrachium rosenbergi(de Man)의 효율적인 종묘생산의 방안을 모색하기 위한 연구의 일환으로 염분량이 유생에 미치는 영향을 조사하기 위하여 부화직후의 Zoea유생을 (1) 염분량 별로 9실험구:담수, $3.48\~4.42\%_{\circ}Cl,\;5.26\~6.45\%_{\circ}Cl,\;7.63\~8.23\%_{\circ}Cl,\;9.76\~10.52\%_{\circ}Cl,\;11.27\~11.94\%_{\circ}C1,\;13.12\~14.08\%_{\circ}Cl,\;16.13\~16.88\%_{\circ}Cl$ 및 $18.04\~18.92\%_{\circ}Cl$로 구분한 사육수에서 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$ 및 여과유속 0.6l/min.로 고정한 순환식 수조(용량 25l)내에서 Artemia salina nauplii 투이하며 post-larva령기까지 변태되는 온도별 성장 속도와 그 변태율을 비교하여 본 유생의 생육여과도를 조사하였고, (2) 각 령기별유생의 각종 염분량에 대한 적응도와 선택기호성을 조사하기 위하여 1l 용량의 코니칼 비커속에 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, aeration (3-4기포/sec)을 약하게 유지한 12실험구 ; 담수, $2.21\~2.76\%_{\circ}Cl,\;4.12\~4.47\%_{\circ}Cl,\;5.58\~5.98\%_{\circ}Cl,\;8.23\~8.64\%_{\circ}Cl,\;10.11\~10.56\%_{\circ}Cl,\;11.85\~12.42\%_{\circ}Cl,\;13.05\~14.51\%_{\circ},\;14.75\~15.38\%_{\circ}Cl,\;16.86\~17.72\%_{\circ}Cl\;18.54\~19.08\%_{\circ}Cl$ 및 해수$(19.38\%_{\circ}Cl)$로 구분한 사육수에 제 1 Zoea 령기, 제 4 Zoea 령기, 제 6 Zoea 령기, 제 8 Zoea 령기, 제 10 Zoea령기 및 제 11 Zoea령기를 급격한 염도변화에 조우당함을 피하기 위하여 일정한 염도에 순화시킨 후 각각 이주시켜 Artemia salina nauplii를 투이하고 2일간격으로 실험구의 사육수를 치환하며 6일간을 사육한 후 각실험구별의 생잔유생수를 서로 비교하였다. (3) 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$를 유지시키고 염도가 상이한 3종의 사육조 ; $3.82\~4.68\%_{\circ}Cl,\;7.14\~7.85\%_{\circ}Cl$ 및 $10.22\~11.05\%_{\circ}Cl$에서 사육, 성장시킨 제 2 Zoea, 제 4 Zoea, 제 6 Zoea 및 제 8 Zoea 령기의 유생을 별도로 염분별로 3실험구 : $3.68\~4.34\%_{\circ}Cl,\;7.42\~8.28\%_{\circ}Cl$ 및 $10.71\~11.53\%_{\circ}Cl$로 구분한 150 l 용량의 여과실험조에 서로 염도가 상이한 간격간을 이주 (Fig. 4)시켜 12일간을 Artemia salina nauplii를 투이하고 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$을 유지시키며 사육한 후 이주시킨 유생의 령기별 및 사육도중에 이주한 염도의 간격차에 대한 생잔율을 서로 비교하여 사육도중에 조우하는 변동된 염도에 대한 각 령기별 유생의 적응도를 조사하였으며 이 실험을 위하여 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, 염분량 $5.28\%_{\circ}Cl$에서 갓 부화된 유생을 각사육조에 분양시켜 사육하였다. (4) post-larvarl 및 Juvenile의 염분량에 대한 성장률 및 서식적염도를 조사하기 위하여 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, 여과유속 $0.6\~0.8l\~min$를 유지시키며 염분별로 6실험구 ; 담수 $3.61\~4.25\%_{\circ}Cl$ 및 $16.87\~17.13\%_{\circ}Cl$로 구분하여 각실험별로 40일, 60일 및 120일의 성장도 및 그 생잔율을 상호 비교하였다. qs 실험기간중 투여한 이료는 반숙절편한 반지락을 사용하였다. 2. 본유생의 post-larva로 변태하기 위해서는 반드시 일정량의 염분량이 요하고 기호, 선택하는 염분량은 각령기에 따라 다소상이하나 대체로 염분량 $7.63\%_{\circ}Cl$에서 $14.42\%_{\circ}Cl$의 범위가 적염도로 생각되며 이 범위내에서는 염분량에 따른 변태속도의 차이는 거의 볼 수 없으나 염분량 $4.42\%_{\circ}Cl$이상의 보다 높은 염도에서는 현저한 지연현상이 나타나며 더욱이 높은 염도에 비하여 저염도인 경우가 더욱 늦어지는 경향을 보인다. 3. 각 Zeoa 령기별의 염분량에 대한 적응도는 대체로 염분량 $8.28\~12.42\%_{\circ}Cl$ 사이가 가장 크나 령기가 기호, 선택하는 염분량에 차이가 있으므로 그 적응도도 서로 상이하다. 보편적으로 전령기를 통하여 제8 Zoea기를 전환점으로 하여 이 보다 어린 령기의 유생일수록 비교적 높은 염도에 대한 적응도가 높은데 반하여 령기가 진전되어 post-larva 기로 근접해 갈수록 점차적으로 저염도에 대한 기호, 선택성이 커지는 경향을 보인다. 4. Post-larva기에 대한 서식적염도는 염분량 $8.08\%_{\circ}Cl$ 담수의 범위로서 Zoea 령기에 비하여 저염성을 나타내고 더우기 적정범위는 염분량 $4.25\%_{\circ}Cl$로서 담수에 가까울수록 그 성장도는 높다. 따라서 Zoea유생은 담수에서 보다 성장률이 높다. 한편 post-larva는 령기 의 개체가 해수($19.38\%_{\circ}Cl$ 이상)에서 1일이상을 생존치 못하는데 비하여 Zoea 유생은 6일이사을 적응할 수가 있다. 5. Zoea 유생은 염분량에 대한 특성이 령기의 진전에 따라 고염성으로부터 저염성으로 그 특성이 조금씩 이행됨은 제8 Zoea 령기를 지나므로써 post-larva 기가 가지고 제 특성으로 점차 이행되기 때문으로 생각되며 이같은 현상을 뒷받침하는 것은 형태적으로 제 8 령기를 전후하여 종전의 유생에 제1, 제2 보각에 협지가 형성됨과 동시에 유영피도 거의 완성되어 post-larve 기의 형태로 이행됨을 볼 수 있고 또한 생태적으로도 제10-제11령기에 이르러서는 종전의 유영층에서 점차로 저변으로 이행하여 유영동작도 훨씰 둔화되어 post-larvarl로 전환되는 과도기의 특성을 관찰할 수가 있다. 따라서 이같은 점을 결부하여 제 8 령기를 지남으로써 염분량에 대한 특성 및 적응도가 종전의 유생기와 상이해 짐을 이해할 수 있다. 6. 령기별 Zoea유생을 사육도중에 염분량 $3.68\~11.53\%_{\circ}Cl$ 범위내에서 고, 저염도간을 갑자기 이주시켜 조우한 염도변화에 대한 적응도를 조사하니 제 8 Zoea 령기를 전환점으로 하여 어린 령기일수록 저염도에서 높은 염도로 이주했을 때의 적응도가 크고, 령기가 진전되어 post-larva 기에 가까워 질수록 반대로 높은 온도에서 저염도로 이주했을 때의 적응도가 점차로 커져가는 경향을 보였다. 또한 특의한 현상은 상이한 두 염도간을 가역방향으로 이주시켰을 때의 적응도는 각각 상이하고 이같은 경우에도 제 8 Zoea 령기를 경계로 하여 이동된 염분량에 대한 령기별 유생의 적응도도 전환되는 현상을 나타내었다. 7. Zoea 유생을 사육하는 동안 사육수의 염분함유량에 비례하여 유생의 체표에 산재하는 색소포가 팽창되어 주로 붉은색을 나타내게 됨으로 염분함유량과 색소포의 확장과는 어떤 관계가 있는 듯 생각된다. 8. 령기별 Zoea 유생 및 post-larva 기의 염분량에 대한 기호, 선택성과 치하 및 성하의 서식분포역을 고려할 때 자연서식역의 하천에서는 왕부하는 생활사를 취하는 듯 생각된다. 9. 본종의 종묘생산을 효율적으로 영위하기 위해는 유생의 염분량에 대한 특성을 고려하여 제 8 Zoea 령기를 경계로 해서 어린 유생기에서는 대략 염분량 $8\%_{\circ}Cl$에서 $12\%_{\circ}Cl$를 유지시켜 사육하다가 제 8령기 이후 부터는 점차로 담수를 첨가시켜 염분량이 령기의 진전에 따라 $7\%_{\circ}Cl$에서 $4\%_{\circ}Cl$로 이행되게 하는 것이 능률적이며 또한 효과적인 사육법의 하나로써 Green water를 사용할 때도 사육환경의 변동에 민감한 어린 유생기에 단세포 녹조류를 충분히 번식시켜 사육수내이 생물학적 평형상태를 유지시켜 주는 것이 중요함으로 어린 령기에는 가능한 염도를 높여 Green water의 보존도 효과적으로 하는 것이 전망된다.