배합사료란 유(乳), 난(卵), 육(肉) 등을 생산하기 위해 가축에게 급여하는 원자재로 정의할 수 있으며, 가축이 생산하는 이런 고급 동물성 단백질 식품은 가축에 의해 자가 합성되는 것이 아니고 배합사료 형태로 외부에서 공급되는 각종 영양소로부터 전변된다. 이런 배합사료는 통계가 조사되기 시작한 1962년 8천톤에 불과하던 것이 2013년 1천908만6천401톤으로 생산량이 비약적으로 증가했다.
이 50여년동안 배합사료는 생산량 증가와 함께 배합사료 설계의 기준이 되는 영양학적 기술도 끊임없이 발전했다. 왜냐하면 사료가 축산물 생산비에서 차지하는 비중이 60~80%를 차지하여, 각 사료의 품질과 가격이 축산물의 생산성과 사육농가의 수익성(경제성)에 미치는 영향이 크기 때문이다.
◆ 초기 배합기술, 일본 서적·미강 부산물 의존
우리나라의 사료산업은 1948~1965년 태동기를 거쳐 1966~1982년에 이르러 괄목할 만한 기반 구축을 이루었다.
사료산업 태동기던 1954년 이후 신품종의 닭들이 많이 수입되면서 이전 초식가축 보다는 배합사료 의존형 가축의 증식 현상이 뚜렷하게 나타나고, 비로서 배합사료의 필요성과 사양관리 및 배합사료 설계에 대한 새로운 이론과 기술이 보급되기 시작했다(한국영양사료산업 60년사).
우리나라 축산학의 발전을 견인하고 영양사료분야의 학술적 및 기술적 발전을 위하여 노력한 각 대학과 연구기관의 업적으로 사료산업 선진국에서 개발한 각종 이론과 기술이 도입되었으며, 이와 함께 우리나라의 환경을 고려한 연구가 활발히 진행됐다. 이를 기반으로 우리나라가 보유한 각종 가축의 품종과 환경에 맞는배합사료가 설계, 급여됨으로써 가축의 생산성을 향상시켜 국민건강과 식량자급률 향상에 기여할 수 있게 됐다.
초기 배합사료는 변변한 원료와 배합기술에 대한 정보가 없어 일본서적과 미강 등의 부산물에 의존하여 배합했다.
이후 미국에서 수입된 옥수수와 대두박을 주된 원료로 하여 수입 소맥으로부터 생산된 밀기울 같은 제분 부산물이 사용되었고, 유실류에서 기름을 짜고 난 부산물들(채종박, 호마박, 임자박 등)이 사용되기 시작하면서 이들 원료가 함유하는 항 영양인자에 대한 연구와 아울러 보다 정확히 원료를 평가할 수 있는 기술개발에 대한 관심이 높아지며 연구가 활발히 진행됐다.
배합사료를 설계하는 기술적인 측면에서 가장 중요하다고 여겨지는 것은 각 원료의 영양소를 어떻게 평가하느냐 하는 것이다.
영양소 중에서도 특히 에너지와 단백질(아미노산)은 사료영양분야에서 두 개의 기둥이며, 이 영양소들은 영양학의 발전에 맞추어 함께 발전되어왔다. 에너지성분은 사료에서 가장 많은 원료비 부분을 차지하기 때문에 사료의 에너지 함량을 측정(또는 계산)하여 결정하게 됨으로서 가축의 영양소 요구량을 충족시킬 수 있는 사료를 배합할 수 있을뿐 아니라 일반적으로 잘 사용하지 않은 대체원료를 어느 수준까지 사용할 수 있을 것인지 판단할 수 있는 근거를 제공할 수 있게 된다.
영양학 발전 초기에는 가소화에너지(DE, digestible energy)를 사용하였으나 이후 대사틀에서 직접 동물을 대상으로 대사시험을 한 후 결정한 대사에너지(ME, metabolizable energy)를 사용했다.
정미에너지(NE, net energy)는 대사에너지보다 한단계 더 나아간 에너지 단위인데, 가축을 호흡실에 수용하여 출입하는 가스와 체열발생량 등을 고려하여 결정한다. 현재 단위가축용 배합사료를 설계할 때 주로 사용하는 에너지 단위는 대사에너지(ME)와 정미에너지(NE)이다.
가금사료의 에너지 함량표시방법은 ME 단계에서 외관상대사에너지(AME)와 진정대사에너지(TME) 개념으로 세분화되었고, 여기에 사료 아미노산의 균형이 에너지 함량에 미치는영향을 반영한 질소보정 AME(nitrogen-corrected AME, AMEn)와 질소보정 TME(nitrogen-corrected TME,TMEn) 개념이 추가됐다(한국사양표준 가금편, 2012). 현재 반추가축에서는 TDN과 정미에너지(NE)를 함께 사용하고 있으나 점차 정미에너지(NE)로 전환되고 있는 추세로 판단된다.
프랑스는 대사에너지나 가소화에너지보다 정미에너지를 가장 최근에 채택한 나라이다. 네덜란드나 벨기에는 양돈용 사료에서 예전부터 NE를 사용했던 국가다. 대부분의 양돈사료에서 DE는 GE의 70~90% 정도이며 ME는 DE의 96%에 해당하고, NE는 약 71%에 해당된다. 그러나 각각의 경우에 따라 이러한 가치 평가에 대한 편차가 크다.
Dr. Noblet의 연구결과에 따르면 NE와 DE의 비율이 64%에서 76%까지 변이가 있다고 한다.
에너지와 마찬가지로 영양학 발전초기에는 단백질(아미노산)요구량에 대한 정보와 원료평가 방법이 확립되어 있지 않아 가축의 영양소 요구량을 정확하게 충족시킬 수 있는 사료제조가 쉽지 않았다. 그러나 점차 아미노산 분석법과 실험을 통한 단백질(아미노산)요구량이 구명됨으로써 보다 정확한 사료설계가 가능하게 됐다.
◆ 아미노산 고려 설계기술 향상…최적성장 유도
초기에는 사료의 총 아미노산(Total amino acid)을 고려하여 사료를 설계했다. 이후 에너지와 동일한 개념으로, 분속에 함유된 아미노산을 분석하여 사료에 포함된 총 아미노산에서 공제한 가소화 아미노산(Digestible amino acid) 개념을 도입했다. 그러나 대장에 서식하는 미생물이 배설되는 분속에 포함되어 사료의 소화율을 과소평가하게 됨에 따라 회장에 캐눌라를 설치하여 계산한 가소화 회장아미노산(Digestible ileal amino acid) 개념으로 발전했다.
이후 계속된 연구를 통하여 회장을 통과하는 내용물 중에 소장에서 유래된 소장상피세포 및 분비되는 소화효소 등에 포함된 질소가 역시 회장소화율을 과소평가하게 한다는 것이 인식되면서 이들 내생질소량을 보정한 진정 가소화 회장 아미노산(Standardized ileal amino acid) 을 사료 설계에 반영할 정도로까지 발전했다.
사료의 아미노산 함량이 낮으면 소장에서 유래하는 내생질소의 비율이 높아져 소화율이 더 낮게 평가된다.
현재는 많은 연구결과 각 원료에 따른 내생질소량이 제시되어 있어 보다 정확하게 아미노산 요구량을 충족시킬 수 있는 사료설계가 가능해졌다.
아미노산 연구에서 주요한 다른 분야는 각 아미노산과의 비율, 즉 이상단백질(Ideal protein 또는 amino acids)분야이다. 이 분야는 1990년도 초반 Dr. Baker와 그의 제자 및 함께 연구한 연구자들에 의하여 발전되었다.
각 축종에 따라 필수아미노산 요구량과 종류가 다르며 이들 각각의 필수아미노산은 제 1 제한 아미노산 대비 필요량이 정해져 있어서 그 비율이 맞지 않을 경우 최적성장이 이루어질 수 없다는 것이다. 필수 아미노산에 대한 연구와 함께 비필수 아미노산으로 분류되었던 아미노산들에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
대표적인 아미노산으로 아르지닌과 발린을 들 수 있으며, 필수아미노산 모두와 이들 아미노산들이 미생물 발효 공법 또는 화학적으로 합성되어 사료에 첨가되고 있다.
NIR spectroscopy를 이용하여 배합사료 완제품 또는 원료들의 일반성분을 분석하고 그 결과를 활용하는 기술은 오래 전부터 사료회사에서 많이 활용하고 있다. 일반성분만이 아니라 전분, 아미노산, 지방산 등의 분석에서도 활용하는 방안은 매우 다양하며, 최근에는 분석한 일반 화학성분을 활용하여 다양한 에너지함량까지 추정, 계산하여 제공하는 서비스까지 상품화 되고 있는 실정이다. 뿐만 아니라 연속 생산공정 중에 설치되어 비파괴 방식으로 생산되는 제품의 수분, 단백질, 지방 등을 연속적으로 모니터링 하여 제품의 품질을 관리할 수 있는 방법도 실용화되고 있다.
NIR spectroscopy를 이용하여 일반 화학성분을 분석할 경우 분석시간이 짧고 분석비용이 저렴한 장점이 있으나 신뢰할 만한 분석결과를 구하기 위해서는 사전에 수많은 샘플을 분석한 데이터가 축적되어 있어야 하지만 앞으로 응용 가능성과 분적용야가 무한하다고 생각된다.
◆ 배합프로그램 전산화 발전도 뒷받침
배합사료와 관련된 또 하나의 발전사에서 컴퓨터 배합프로그램의 발달을 언급하지 않을 수 없다.
과거 필자가 업계에서 처음 배합비율표를 작성했을 때, 잠시 사용했었던 원시적인(?) 프로그램을 생각하면 지금 여러 사료제조업체에서 사용되는 프로그램은 그 기능과 응용측면에서 가히 혁신이랄 수 있을 것이다(물론 컴퓨터 세대인 신 세대가 생각할 때는 당연하다 생각하겠지만 다양한 작업을 하는데 2시간씩 걸리던 경험을 가진 사람들은 동의 할 것이다). 아쉬운 점이 있다면 지금 사용되는 프로그램의 대표격인 포멧과 브릴이 모두 외국제품이라는 것이다. 우리나라 실정에 맞는 프로그램으로 국산화되는 날을 기대한다.
배합사료의 발달은 우리나라 국력의 발달과 함께하여왔다고 해도 과언이 아니다.
지난 60여 년 동안 우리나라 배합사료 시장은 괄목할 만한 성장을 하였고 이와 함께 배합사료 영양분야도 함께 발전했다. 이 과정에서 많은 노력을 기울인 학계와 연구소 연구원들에게 감사와 존경을 표한다.
동물성 단백질을 생산하는 축산은 우리나라 농업경제에서 없어서는 안될 주요산업이지만 앞으로 해결해야 할 문제들도 동시에 안고 있다. 우선FTA를 체결한 세계 여러 나라의 생산성과 견주어 경쟁할 수 있어야 하고, 민원을 줄이기 위한 친환경 축산도 이룩해야 할 것이다.
이를 위해 학계, 연구소 그리고 축산농가의 젊은 후계자들이 함께 연구하고 노력하여 지속 가능한 축산의 틀을 만들어주길 기대한다.
