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서 론
유엔식량농업기구(FAO)가 발표한 ‘2022년 세계 수산 및 양식 동향 보고서’에 따르면, 새우 양식은 지난 30년간 전 세계적으로 급속하게 발전한 산업이며 해마다 꾸준한 증가 추세를 보여왔다. 특히 흰다리새우(Litopenaeus vannamei)는 전 세계 새우 양식 생산량의 85% 이상을 차지하며 핵심적인 역할을 하고 있다. 한국해양수산개발원(KMI) 해외수산정보포털에 따르면, 흰다리새우의 상위 5대 생산국은 에콰도르, 중국, 인도, 베트남, 인도네시아 순이다. 전 세계 양식 생산량은 1980년대 8,000톤에서 1998년 194,000톤으로 꾸준히 증가했으나, 흰반점병(white spot syndrome virus, WSD)의 출현으로 2000년대에는 감소하였다. 그러나 최근 아시아의 양식 생산량 증가에 힘입어 2005년 160만 톤, 2019년 540만 톤, 2023년에는 560만 톤으로 다시 증가하였다(FAO, 2022).
국내 새우 양식은 과거 주요 양식종이었던 대하(Penaeus chinensis)가 2000년대 초반 흰반점병(WSD)으로 인해 대량 폐사하면서 큰 위기를 맞았다. 이후 대체 품종으로 도입된 흰다리새우가 주요 양식 품종으로 자리 잡으며 지난 15년간 비약적으로 발전했다. 이러한 발전을 통해 국내 새우 양식 생산량은 2006년 600톤에서 2022년 약 9,504톤으로 약 15.8배 증가하였다(KOSIS, 2024).
국내 새우 양식에서 주로 발생하는 병원성 질병은 흰반점병 (WSD), 간췌장파보바이러스병(hepatopancreatic parvovirus disease, HPVD). 급성간췌장괴사병(acute hepatopancreatic necrosis disease, AHPND), 간췌장미포자충병(hepatopancreatic microsporidiosis, HPM) 등이 있다(NFQS, 2023). 특히 국내에서 급성간췌장괴사병(AHPND)의 경우 2021년에 2건, 2022년에 0건, 2023년에 15건의 가장 높은 발병 건수를 기록했으며, 이로 인해 새우 양식 생산량은 2021년 9,545톤에서 2022년 9,504톤, 2023년 7,047톤으로 크게 감소하였다(Table 1, KOSIS, 2024). 이처럼 질병 발생으로 인한 생산성 저하를 방지하기 위해 효과적인 질병 관리가 요구된다.
한편, 국내 흰다리새우 양식 방법은 축제식 85%, 바이오플락 13%, 저염분 바이오플락이 2%를 차지한다. 특히 바이오플락 기술(Biofloc Technology, BFT)은 사육생물의 배설물, 사료 찌꺼기 등을 미생물이 이용해 암모니아 같은 유해 물질을 정화하고, 이 미생물 응집체(floc)가 다시 새우의 먹이가 되는 방식이다. 무환수 양식이 가능하다는 이점 덕분에 BFT를 도입하는 양식장은 매년 증가하고 있다(Kim et al., 2014). 2000년대 초반까지 국내 주요 양식 품종이었던 대하와 달리, 흰다리새우는 WSD에 상대적으로 강한 내성을 가지며, 빠른 성장, 낮은 사료 단백질 요구량, 낮은 공식률, 넓은 환경 내성 및 무병 종자(Specific Pathogen Free, SPF) 생산이 가능하다는 장점이 있다(Lotz, 1997;Briggs et al., 2004;Lightner et al., 2009). 하지만 현재 국내 흰다리새우 양식은 과거의 단편적인 기술과 경험에 의존해 왔으며, 산업은 성장의 정체에 직면하고 있다. 따라서 지속 가능한 발전을 위해서는 양식 표준화를 위한 기초 자료 축적이 시급하다.
이에 본 연구에서는 흰다리새우의 주요 양식 방법인 축제식과 BFT에 따른 양식 환경, 성장, 생존율 등을 비교 분석하여 흰다리새우의 양식기술을 표준화하기 위한 기초자료 제공하고자 한다. 또한, 흰다리새우의 대표적인 질병인 바이러스성 질병, 세균성 질병, 기생충성 질병으로 WSD, HPVD, AHPND, HPM 에 대한 병원체 모니터링을 실시하였다.
재료 및 방법
1. 양식방법별 양식환경과 성장특성
양식방법별 양식환경과 성장특성을 조사하기 위하여 양식방법별(축제식, BFT) 및 지역별 인천 4개소(BFT 4), 경기 1개소(Pond 1), 충남 4개소(Pond 3, BFT 1), 전남 3개소(Pond 2, BFT 1)에 위치한 양식장을 선정하였다(Fig. 1). 조사 기간은 2024년 3월부터 9월까지였으며, 총 12개 양식장을 대상으로 월 1회 방문하여 양식 시설, 양식 방법, 입식량, 출하량, 사육 밀도 등 양식 현황을 조사하였다(Table 2). 양식방법별, 양식장마다 중간양성 및 본 양성기간이 다르기 때문에 본 연구에서는 양식장별 조사기간을 다르게 조사하였다(Table 4). 수집된 월별 데이터를 토대로 증체율(Weight Gain Rate, WGR), 일간성장률(Specific Growth Rate, SGR), 사료계수(Feed Conversion Ratio, FCR)를 다음의 식을 이용하여 계산하였다(Robertson et al., 2000;Felix and Sudharsan 2004;Venkat et al., 2004).
2. 병원체 분석
바이러스성 질병인 WSD와 HPVD, 세균성 질병인 AHPND, 미포자충성 질병인 HPM 분석을 위해 흰다리새우 9마리의 간췌장을 무균적으로 적출하였다. WSD 분석을 위해서는 근육과 부속지(가슴다리)를 무균적으로 채취하여 Lysing kit (Precellys, France)를 이용해 균질화하였다. 이후 PathoGene-spin DNA/ RNA Extraction Kit (Intron, Korea)를 사용하여 DNA를 추출한 후 PCR을 수행하였다. 특히 HPVD 검출은 7490F와 7490R(350bp) primer와 H441F와 H441R(441bp) primer 를 사용하였다. PCR primer 정보 및 조건은 Table 3에 명시했으며, PCR 산물의 유무 및 크기는 전기영동으로 확인하였다. 증폭된 산물은 염기서열 분석을 거친 뒤, MEGA X program을 이용하여 미국국립생물공학정보센터(National Center for Biotechnology Information, NCBI)의 Basic Local Alignment Search Tool (BLAST)로 기존에 등록된 유전자와의 상동성을 비교하였다.
결과 및 고찰
본 연구에서는 흰다리새우 입식 시기인 2024년 3월부터 출하 시기인 9월까지 인천, 경기, 충남, 전남 지역의 총 12개 양식장을 대상으로 양식 방법별 월별 환경(양식 밀도, 수온, DO, pH, 염분, 암모니아, 질산염)과 생물 정보(크기, 체중 등)를 조사하였다. 이를 바탕으로 일간성장률(SGR), 증체율(WGR), 사료계수(FCR), 생존율(Survival rate)을 분석하였으며, WSD, HPVD, AHPND, HPM에 대한 병원체 검출 현황도 조사하였다.
1. 양식방법별 양식환경과 성장특성
조사 결과, BFT 양식장의 경우 4개소(B,C,D,F)는 4~5월 중간 양성을 실시하여 8~9월에 출하하였으며, 1개소(A)는 3월에 중간 양성을 실시하고 5월에 본 양성 후 1차 출하 후 6월 중간양성 실시 후 9~10월 2차 출하를 하였다. 축제식 양식장은 3~4월에 중간양성시기를 지나 대부분 수온이 25℃ 전후가 되는 5월 초에 입식하여 11월 이전에 수확하는 패턴을 보였으며, 주 양성 기간은 5월 중순부터 9월 말까지 약 4~5개월 이상인 것으로 나타났다 (Table 4). 한편, 인천 강화에 위치한 BFT 육상양식장 A는 생산성 향상을 위해 연 2회 입식 및 출하를 반복하였다(Table 4). 이 방식은 초기 종자(체중 0.03~0.05g)를 약 1개월간 중간 육성한 뒤 본 양성 수조로 옮기고, 1차 수확 후 비어있는 본 양성 수조에 다시 2차로 중간 육성한 종자를 입식하는 방법이다. 이는 수온 조절이 가능한 실내 BFT 시스템이기에 가능하다(NIFS, 2018). 많은 양식장에서 종자의 환경 적응력과 초기 생존율을 높이기 위해 중간 육성을 자체적으로 실시하고 있었다. 중간 육성은 새우 후기 유생(Post-larvae, PL 10~12)을 20~40일간 사육하여 우량 종자를 선별한 후 본 양성장으로 이동시키는 방식으로, BFT와 축제식 양식장 모두에서 생산성 향상을 위해 널리 이용되고 있다(Sandifer et al., 1991;Samocha et al., 2002). 흰다리새우 양식 표준 매뉴얼에 따르면, 아열대 품종인 흰다리새우는 수온 23~32℃에서 서식 가능하며, 5~45 psu의 넓은 염분 범위에 적응할 수 있다. 적정 pH는 7.3~8.6이며, 7.0보다 낮아지면 활력이 감소하는 것으로 알려져 있다. 용존산소량(DO)은 4.0 mg/L 이상으로 유지하는 것이 권장된다(NIFS, 2018).
본 연구 결과, BFT 양식은 연중 실내 사육으로 평균 최저 수온은 27.8℃의 일정한 수온 유지가 가능했으며, DO는 5.0~9.4 mg/L, pH는 6.9~7.7로 매우 안정적인 환경을 보였다. 일부 양식장에서 9월 한달 6.85의 낮은 값이 관찰되었지만 큰 피해는 없었다. 반면 축제식 양식장은 자연환경의 영향으로 수온이 5월 25.7℃에서 시작하여 8월에는 32.2℃까지 상승하였다. DO는 5.1~8.0 mg/L, pH는 7.5~8.4로 안정적인 범위를 유지했다(Fig. 2). 암모니아(NH₃)와 질산염(NO₃-) 농도는 적정 범위(<0.16 mg/L, <200 mg/L) 내에서 관리되었다(data not shown). 양식방법별 본 양성시기인 5월부터 9월까지의 성장데이터를 분석한 결과, 증체량(Weight Gain, WG)은 축제식과 BFT 모두 사육 일수가 지남에 따라 감소하여 새우가 성장할수록 증체율(WGR)이 감소됨을 알 수 있었다(Fig. 3A). 본 연구결과에서 BFT에서 양성 초기에 가파른 감소가 보이는데, 축제식의 경우 입식시 수온이 평균 25.7℃였고, 평균 체중은 0.28g인 반면 BFT의 경우 중간양성 후 본 양성시 평균 수온은 27.8℃, 평균 체증은 1g이었다. 즉, BFT 양성시 축제식 양식방법에 비해 평균 수온과 체중이 높아 초기 양성시 가파른 증체율의 추세선의 감소가 관찰된다고 사료된다. 일간성장률(SGR)의 두 방식 모두 양성 일수가 증가할수록 상승했으나, 축제식(Fig. 3B-1)의 추세선이 BFT(Fig. 3B-2)보다 더 가파른 증가세를 보였다. 또한 사료계수(FCR)는 BFT가 축제식에 비해서 추세선이 가파르게 증가하였다(Fig. 3C). BFT가 축제식에 비해서 초기 양성시 (30~60일) 증체율의 추세선이 가파르게 감소되었고 성장률이 축제식에 비해 완만한 추세선이 관찰되었다. 이러한 결과는 BFT가 축제식에 비해 초기양성기간에 체중증가가 효율적이지 못하기 때문에, BFT의 사료계수가 양성기간이 증가할수록 증가했다고 사료된다. 양식현장에서는 사료계수가 높으면 사료를 섭취해도 체중으로 효율적으로 전환하지 못한다는 신호로 사료의 품질, 양식환경, 사료공급량 등의 개선이 필요하다 사료된다. 또한 밀도별 성장률(SGR)은 50~100마리/m2 와 100~150마 리/m2의 2개 구간으로 나누어 분석하였다. 흰다리새우 양식 표준 매뉴얼에 따르면 흰다리새우는 축제식 양식에서 일반적으로 60~150마리/m2의 높은 입식 밀도로 BFT 양식방법으로는 400 마리/m2의 높은 밀도에서 양식이 가능하다. 본 연구에서는 50~100마리/m2 밀도구간은 BFT 1개소 및 축제식 5개소였으며, 100~150마리/m2 밀도구간은 BFT 5개소 및 축제식 1개소였다(Table 2). BFT 양식방법은 고밀도 및 집약적 생산이 가능하기 때문에 축제식에 비해 고밀도로 사육하는 양식장이 많았다. 한편, 양식방법별(축제식 및 BFT) 생존율은 두 방식 모두 큰 차이는 없었다(Table 2).
이상의 결과를 정리하면, 우리나라 서해안 흰다리새우 양식장 12개소를 대상으로 월 1회 양식방법별 수질환경(DO, 염분, 수온, pH 등) 및 성장률(SGR), 증체율(WGR), 사료효율(FCR) 등을 조사한 결과, 양식방법별 증체율의 경우 축제식에 비해 BFT양식에서 초기양성시 가파른 감소가 관찰되었고, 또한 사료 계수는 BFT가 축제식에 비해 높게 나타났으며, 성장률은 축제 식에 비해 BFT가 완만한 추세선이 관찰되었다(Fig. 3). 한편, 생존율의 경우 양식방법별 큰 차이가 관찰되지 않았다(Table 2). 즉, BFT 양식이 축제식 양식에 비해 사료효율이 떨어진다고 사료되며 양식환경에서는 이를 개선하기 위해 사료의 품질, 양식환경, 사료공급량 등의 점검이 필요하다고 사료된다.
2. 병원체 분석
월 1회 실시한 병원체 조사 결과, HPVD가 종자 입식 초기인 3~5월에 다수 검출되었으나, 성장함에 따라 검출률이 감소하여 출하 시기인 9월에는 검출되지 않았다(Table 4). HPVD는 국내에서 2008년에 처음 보고되었으며(Jang et al., 2008), 주로 초기 유생의 폐사와 성장 저하를 유발하는 것으로 알려져 있다 (Lightner et al., 1993;Limsuwan et al., 1999;Spann et al., 1997). 하지만 본 연구에서는 HPVD가 검출된 개체에서 뚜렷한 성장 저하와 같은 임상 증상은 관찰되지 않았으며, 오히려 새우가 성장할수록 HPVD 검출률이 낮아지는 결과를 보였다(Fig. 5). WSD는 주로 7월에 축제식 양식장 2개소에서, AHPND 는 5~8월 축제식 양식장에서 검출되었으며 HPM은 5월 BFT양 식장에서 1회 검출되었다. 한편, 충남 태안에 위치한 G 축제식 양식장에서는 입식 초기에 세균성 질병인 AHPND와 바이러스성 질병인 HPVD 및 WSD가 복합적으로 검출되면서 대량 폐사가 발생하여 양식을 중단하는 사례가 있었다(Table 4). 다른 양식장들에서도 다양한 병원체가 검출되었으나, 대부분 사료 공급량 조절 및 환수량 증가 등 신속한 사육 관리를 통해 피해를 최소화할 수 있었다. 이상의 결과를 종합하면, 본 연구에서 WSD, HPVD, AHPND가 검출되었고 매년 국내 흰다리새우에 피해를 입히는 질병 건수가 증가하고 있으며, 국외에서도 투명휴 기유생병(Transluscent Post-larvae disease, TPD) 및 십각류무지개바이러스병(Decapod Iridescent virus 1 disease, DIV1) 등의 신종질병도 발병하여 전 세계적으로 새우 양식산업에 큰 피해를 입히고 있다. 따라서 추후에도 지속적인 질병 모니터링을 통하여 질병에 의한 새우의 피해를 최소화하고자 한다(NFQS, Status of Infectious diseases in aqua animals organisms at domestic and international). 또한 본 연구는 양식 방법별 흰다리새우의 양식 환경 및 병원체 모니터링을 통해 국내 양식 현장의 환경 특성과 병원체 검출 현황을 파악했다는 점에서 의의가 있다. 2024년 한해 BFT와 축제식 양식장 총 12개소를 대상으로 축제식 양식과 BFT 양식방법에 따른 증체율, 성장률, 사료계수, 생존율과 양식환경 등을 살펴보았지만, 국내 새우 양식의 생산성 향상과 표준화를 위한 기초자료를 마련하기에는 미흡하다고 사료되며, 양식환경과 질병 발생에 대한 상관관계를 밝히지 않았지만 추후에는 양식환경과 병원체의 지속적인 모니터링을 통해 양식 환경과 질병 발생의 상관관계를 규명하고, 이를 통해 국내 새우 양식의 생산성 향상과 표준화를 위한 기초 자료를 꾸준히 마련하고자 한다.
