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RDA Interrobang (113호)

인터넷(www.rda.go.kr)에서

컬러판으로 보실 수 있습니다.

집필: 홍승범 박사(031-299-1866)

석순자, 김정준, 권순우, 김완규,

신현동

나는 분해한다, 고로 존재한다

- 생물자원으로서 곰팡이의 역할과 가치 -

2013. 11. 20. (제113호)

요약

Ⅰ. 하늘이 내린 재주 ···································1

Ⅱ. 곰팡이의 가치 ·······································8

Ⅲ. 시사점 ·····················································19

목 차

RDA Interrobang (No. 113)

Fungi as decomposer

Hong Seung-Beom ․ Seok Sun-Ja ․ Kim Jeong-Jun ․ Kwon Soon-Wo ․ Kim Wan-Gyu ․ Shin Hyeon-Dong

Rural Development Administration

홍승범 농촌진흥청 국립농업과학원 funguy@korea.kr

석순자 농촌진흥청 국립농업과학원 myena@korea.kr

김정준 농촌진흥청 국립농업과학원 jjkim66@korea.kr

권순우 농촌진흥청 국립농업과학원 swkwon1203@korea.kr

김완규 농촌진흥청 국립농업과학원 kimwg5121@korea.kr

신현동 고려대학교 환경생태공학부 hdshin@korea.ac.kr

RDA 인테러뱅 제113호 나는 분해한다, 고로 존재한다 2013. 11. 20. 발간

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≪ 요 약 ≫

1. 하늘이 내린 재주

곰팡이란 곰삭히는 작은 생물체로, 넓게는 효모, 버섯, 사상균 등을 포함한다.

매우 큰 생물군으로 약 10만종이 알려져 있으나 미발견종을 합쳐 150만종 정도가

될 것으로 추정되는 지구의 세 번째 생물그룹이다. 곰팡이의 가장 큰 역할은 물질을

분해하여 토양으로 되돌리는 자연의 청소부이며, 이를 위해 어떤 곳이든 자리를

잡을 수 있는 균사와 먹이를 분해하는 효소를 분비하는 특성을 가지고 있다. 이들의

생육에 가장 알맞은 곳은 ‘눅눅한’ 곳으로 중요한 서식 조건이 습도와 온도이며,

포자를 이용하여 종족을 퍼뜨리는 생존 전략을 가지고 있다.

2. 곰팡이의 가치

자연의 시각에서 보면, 분해자라는 자신의 임무에 충실한 생물일 뿐이지만 보통

사람의 입장에서 보면 곰팡이는 그저 귀찮은 생물로 취급된다. 농작물에 발생하는

곰팡이는 식량의 생산량에 큰 피해를 입히기도 하고 식품에 발생하는 경우는

혐오감을 주는 존재이며, 집안의 내장재를 분해하여 불결한 주거 환경을 만들기도

하고, 피부진균증, 겨울철 호흡기 질환, 아토피 등이나 중요한 감염 질환의 원인이

되기도 한다. 하지만 자연과의 공존이라는 측면에서 보면 매우 소중한 미래의

생물자원으로서 (1) 먹이를 지키기 위하여 분비하는 항생 물질은 사람의 소중한

목숨을 구하는 의약소재로서 높은 가치가 있는 것으로 평가되고 있으며, (2) 정신적

육체적으로 지친 현대인에게 건강을 돌려주는 건강기능성 식품의 주인공으로, (3)

친환경 농약의 소재로 부상하고 있으며, (4) 고갈되는 화석연료를 대체하는 바이오

에탄올 생산의 중요한 역할을 담당하고 있으며, (5) 곰팡이가 만드는 천연 효소는

전통적인 산업 공정에서 사용되던 기존의 화학 촉매를 대체하며 많은 비용을 절감

하는 데 기여하고 있다.

3. 시사점

인간 중심의 시각으로 곰팡이의 가치를 폄하하지 말고 먼저 자연계의 일부로

인정하는 시각이 필요하며, 이의 특성과 역할을 직시할 때 막대한 이익을 줄 수

있는 물질, 그리고 신소재 개발의 실마리가 될 수 있다는 점을 인식하여야 한다.

이러한 막대한 경제적 가치의 창출 등 기회가 많은 만큼 지금부터의 연구 투자가

중요하다. 또한, 연구의 결과가 친환경농업, 전통식품 등에 바로 적용될 수 있도록

특허, 상품화 등에 대한 법․제도적 지원이 필요하다.

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Ⅰ. 하늘이 내린 재주

곰팡이란?

□ 곰팡이란 곰삭히는1) 작은 생물체라는 뜻을 가진 순 우리말로

영어로는 fungus(복수일 때는 fungi)라 불리는 생물

○ 넓게는 효모, 버섯, 사상균 등을 포함하는 매우 큰 생물군이나

보통은 사상균만을 부르는 이름

- 사상균(絲狀菌)이란 이름은 본체인 균사가 실모양이기 때문에

붙은 것으로, 우리가 흔히 곰팡이라 하면 사상균을 의미

- 효모는 하나의 세포이면서 공 또는 계란 모양의 곰팡이로, 빵,

술 등의 발효에 이용

- 버섯도 독특한 모양과 색을 가진 갓과 대 (자루 )가 식물과

비슷한 느낌을 주지만 실제로는 곰팡이의 한 종류

사상균(絲狀菌) 효모(酵母) 버섯

□ 지구상의 모든 생물을 나누는 기준에서도 곰팡이는 별도 분류할

정도로 많은 종이 존재하는 생명체

○ 알려진 것은 약 10만종(동물 약 150만종, 식물 약 30만종)이나

미발견종을 합쳐 150만종 정도가 될 것으로 추정하기도 함

1) 1. 옷 따위가 오래되어서 올이 삭고 질이 약해지다. 2. 젓갈 따위가 오래되어서 푹 삭다. 3. 풀, 나뭇

가지 따위가 썩거나 오래되어 푸슬푸슬해지다.

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곰팡이의 나이

□ 35억 년 전 원시생물이 나타난 후, 오랜 세월이 흘러 4.6억 년 전이

되어서야 최초의 곰팡이가 나타난 것으로 추정

○ 35억 년 전 나타난 최초의 생명체는 단일세포로 이루어진 원핵

생물로 매우 원시적인 형태

* 원핵생물이란 단세포이면서 생명물질인 DNA 등이 세포 내에 흩어져 있는

원시 생명체로 우리가 세균(細菌, 박테리아)이라 부르는 생물

○ 곰팡이의 출현 시기는 4.6억 년 전으로 6천만 년인 인류에 비해

오랜 생존의 역사가 있음

* 한문으로 세균과 곰팡이(菌類)는 같은 균이라는 글자를 사용하지만 사실

거의 관계없는 생물종

<생물의 발달과 분화과정을 제안한 미 생물학자(R. Whittaker)의 그림, 1969>

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자연이 부여한 곰팡이의 임무: (1) 자연의 청소부

□ 자연계에서 곰팡이의 가장 큰 역할은 나무, 곤충의 외골격 등

복잡한(고분자) 물질을 분해하여 토양으로 되돌리는 자연의 청소부

○ 지구 내의 물질 순환 과정에서 사용된 물질을 재활용 시키는

중요한 연결고리

- 에너지원은 태양으로부터 오지만 그 외의 자원은 식물이나 동물

모두 지구 내에 있는 물질을 계속 재활용하는 수밖에 없음

▷ 만약 한번 사용된 물질이 재순환되지 못한다면, 자원이 고갈되어 더 이상

새로운 생명이 탄생할 수 없는 사태가 일어남

○ 균류(곰팡이)는 사체(死體)를 분해하여 재순환시키는 생물권의

쓰레기 청소부로 자연계의 물질 순환에 필수적인 존재

- 분해가 어려운 나무, 낙엽(셀룰로오스, 리그난)이나 발톱(케라틴,

콜라겐) 등 식물과 동물의 복잡한 물질을 분해

* 이러한 화합물의 분해과정에서 생긴 이산화탄소, 암모니아, 질소, 인, 물

등을 자연계로 돌려보내 미생물이나 동식물이 이용할 수 있게 하는 역할

○ 분해하는 것이 생존 방법이자 존재 이유이기 때문에 먹이가

될 수 있는 것은 모두 먹어치워 자연계로 돌려보내는 것

- 빵, 과일, 머리카락, 피부, 뿔, 벽지, 필름 등 거의 모든 것이

먹이

곰팡이에 대한 오해는 동서고금이 같아!

▷ 생물을 3개의 분류체계로 연구했던 중세의 학자들은 균류를 광물계와 식물계에

양다리를 걸치고 있는 반쯤 죽은 생물체로 생각(’05, Lynn)

- 18세기 프랑스 식물학자인 S. 베이야르는 ‘곰팡이는 저주받은 종족이며, 신이

창조하고 남은 자연을 어지럽히기 위해 악마가 고안해낸 발명품’이라 발언할 정도

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자연이 부여한 곰팡이의 임무: (2) 식물과의 공생

□ 바다의 식물이 처음 육지로 올라올 때, 곰팡이는 자신 뿐 아니라

식물의 육지 적응이 가능하도록 도왔다는 설이 있음('05, Lynn)

○ 곰팡이는 바다에만 살던 조류(藻類, 김, 파래 따위)등과 공생관계를

맺고 조류가 성장할 수 있도록 양분과 수분을 공급

- 광합성으로 양분을 만드는 조류(藻類)와 토양의 양·수분을 공급

하는 균류의 능력을 겸비한 지의류(地衣類)가 탄생

* 지의류는 바위나 나무에 부착하여 접촉면을 분해시킴으로써 선태류(이끼류)나

고사리류가 자리 잡을 수 있는 환경조건을 만들어 주는 역할을 담당

- 이렇게 생겨난 지의류(地衣類)는 단단한 암석 등에 붙어 점차

암석을 부스러뜨려 흙으로 만들어 내는 역할도 수행

* 토양을 만들 뿐 아니라 토양에 질소와 인 등 양분을 돌려주는 역할을

했으며, 고산지대, 남극 등 극한 환경에서도 생존할 수 있는 생명력을 부여

○ 보다 진화하여 단독생활이 가능한 식물체가 출현한 이후에도

공생관계는 계속되어 현재에 이르고 있음

- 식물과 곰팡이의 공생체를 균근(菌根, Mycorrhizae)이라 하는데

한란, 소나무 뿌리 등에서 볼 수 있으며 식물성장에 크게 기여

* 식물은 광합성으로 생성된 양분을, 균류는 식물체가 토양으로부터 얻기

어려운 질소, 인 등을 공급하는 공생관계로 송이, 무당버섯도 이에 속함

녹조류 남극의 지의류 소나무 균근(미ARS) 송이(양양송이농협)

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곰팡이의 비밀무기

□ 자연계의 청소부로 활약하는 곰팡이의 비밀무기는 균사와 먹이

분해물질의 분비

○ 곰팡이 특유의 하얀 실모양의 균사(菌絲, 팡이실)는 어떤 곳이든

자리를 잡을 수 있는 비결

- 균사 한 가닥의 굵기는 눈으로 볼 수 없을 만큼 가늘며, 우리가

볼 수 있는 균사는 사실 여러 가닥이 합쳐진 균사체

- 균사는 곰팡이의 본체로 ① 먹이에 달라붙고 ② 분해하여

③ 얻어진 양분을 흡수하고 다른 곳으로 보내는 모든 일을 담당

○ 또 다른 비밀무기는 나무나 단백질 등 복잡한 물질(고분자)을

단순하게 만들기(저분자) 위해 분비하는 분해효소

- 균사의 끝 부분에서 효소를 분비하고 전진하면, 뒤따르는 균사

체가 이를 흡수

* 균사는 큰 물질(고분자)을 흡수할 수 없기 때문에 잘게 부수어 흡수하는

전략으로 먹이를 섭취하며 이를 위해 다양한 효소를 분비

< 곰팡이의 생존 전략>

- 뿐 만 아니라 애써 잘게 부수어 놓은 물질(먹이)을 다른 생물

(세균 등)이 가로채지 못하도록 다양한 물질을 분비

* 먹이를 지키기 위해 내놓는 물질은 항생기능 등이 있어 의약소재로 활용

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임무에 맞게 진화한 곰팡이의 생존 방식

□ 생물의 잔재물을 처리하기 위해서는 엄청난 숫자의 포자를 이용

하여 종족을 퍼뜨리는 일도 매우 중요

○ 곰팡이는 포자라는 일종의 알을 퍼뜨려 번식하는데 이를 위해

균사가 자리를 잡으면 포자과(胞子果)를 형성

- 세부적인 종류에 따라 포자과의 모양과 이름은 서로 다르지만

공통적인 점은 많은 수의 포자를 만든다는 점

* 사상균은 여러 가지 모양의 포자과에, 버섯은 갓이라 부르는 자실체에 담고

있는데 100원 동전 정도 크기에 최대 2억 개의 포자가 형성되기도 함

○ 흰색, 회색, 주황색 등 고유의 색은 포자과의 색깔인 경우가

많으며 곰팡이를 구분하는 중요한 단서

* 균사(균사체)는 대부분 흰색이나 포자과는 검정, 초록, 노랑, 주황, 빨강

등 대사과정에 생성되는 물질의 색에 따라 다양

□ 생육에 가장 알맞은 곳은 ‘눅눅한’ 곳으로 가장 중요한 조건은 습도

이며 그 다음이 온도

○ 보통 습도가 높은 곳을 좋아하는 편이지만 물기가 지나치게 많은

곳은 잘 살지 못하며 대신 세균이 주로 번식

○ 생육적온은 20～30℃정도이지만 종류에 따라 냉장고처럼 낮은

온도에서 자라거나 사막처럼 높은 온도에서 견디는 것도 있음

균사체 포자과(사상균) 포자과(버섯) 주황색곰팡이

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분해자 곰팡이의 활동 유형

□ 살아있는 동식물과 얽힌 관계는 주로 공생 또는 기생

○ 식물, 동물과는 어떤 측면에서는 도움을 주기도 하고 또 다른

측면에서는 해가 되는 경우도 있는 모호한 관계

- 식물은 균근과 같은 공생관계도 있으나 중요한 식물병해를

일으키는 원인으로 애증이 교차하는 관계로 볼 수 있음

- 동물, 사람의 경우는 면역력이 떨어지는 경우나 곤충의 껍질,

털, 물고기 비늘, 각질 등 생명력이 없는 부위에서 병을 일으킴

□ 무생물인 물체에 발생하는 곰팡이는 목재, 가옥, 곡물 등에 발생

하는 부생(腐生)

○ 자연의 청소부인 곰팡이는 성실하게 생물의 잔재물을 분해하면서

퇴비를 만들기도 하지만 가옥이나 의복을 망치기도 하는 존재

○ 쌀, 보리, 콩 등의 농산물을 먹이로 하는 경우와 버섯처럼 유익한

음식물을 제공하는 역할을 하기도 함

- 포도주, 전통주 등 중요한 술의 발효과정과 서양의 치즈나 동양의

장(醬)류 문화 발달의 일등 공신

물고기 곰팡이병 곰팡이병에 대한 경고 위스키 전통 간장

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Ⅱ. 곰팡이의 가치

곰팡이 본연의 임무를 그대로 인정하기

□ 자연의 시각에서 보면, 자신의 임무에 충실한 생물일 뿐이지만

보통 사람의 입장에서 곰팡이는 그저 귀찮은 생물

○ 농작물과 식품에 발생하는 곰팡이는 식량의 생산량에 큰 피해를

입히기도 하고 식품에 발생하는 경우는 혐오감을 주는 존재

○ 최근 인간의 거주환경이 면역력을 약화시키면서 겨울철 호흡기

질환, 아토피 등이나 중요한 질환의 원인이 되고 있음

□ 생활 측면에서 현재로서는 매우 곤란한 생물임에 틀림없지만

자연과의 공존이라는 측면에서 볼 때 매우 소중한 미래의 자원

○ 먹이를 지키기 위하여 분비하는 저해 물질은 사람의 소중한

목숨을 구하는 의약소재로서 높은 가치가 있는 것으로 평가

○ 정신적 육체적으로 지친 현대인에게 건강을 돌려주는 발효식품의

주인공이자 친환경 농산물 생산의 필수 요소로 부상

○ 고갈되는 화석연료를 대신하는 바이오에탄올 생산의 핵심이며,

탄소배출 없는 친환경 산업소재의 마르지 않는 공급원

곰팡이를 보는 두 가지 시각

인간 중심의 시각 자연과 공존하자는 시각

◦ 더럽고 추한 생물 ◦ 자연생태순환의 수호자

◦ 비위생적이고 해가 되는 생물 ◦ 가치가 높은 미래의 자원

◦ 만병의 원인(농업, 인간) ◦ 지속가능한 삶의 동반자

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청소부 곰팡이 농작물, 식품, 가옥, 인체도 분해 대상

첫 번째, 농작물을 분해하는 곰팡이

□ 식물 특히, 농작물에 일어나는 병의 원인은 세균, 바이러스 등

매우 다양하나 곰팡이가 발병원인의 70%정도로는 곰팡이

○ 곰팡이에 의한 작물 병은 종류도 많고 피해도 큰 편으로, 세계

4대 작물인 벼, 밀, 옥수수, 감자의 주요 병원균도 곰팡이

- 세계적인 식량위기를 일으켰던 벼의 도열병균, 밀의 줄기녹병균,

옥수수의 깨씨무늬병균, 감자 역병균이 대표적인 병원균

○ 수목(樹木)병의 원인도 대부분 곰팡이이며 경제적으로 피해가

증가 추세로 느릅나무 마름병, 밤나무 줄기마름병 등 그 것

* 최근 서울 근교에 발생해 참나무를 말려 죽인 시들음병은 곰팡이가 원인

으로 곰팡이가 자라면서 물관을 막아 참나무가 빨갛게 말라죽었음

□ 병의 발생은 이에 대한 인간의 도전을 촉발하여 현재는 다양한

품종, 농약, 재배기법 등의 기술로 극복하고 있는 중

○ 세계 각국에서 각종 병에 강한 품종개발과 농약, 방제기법 등에

대한 연구가 진전되면서 단일 병에 대한 피해는 대부분 극복

* 미국의 노먼볼로그 박사는 밀 줄기녹병균에 강할 뿐 아니라 수확량이 많은

밀을 개발하여 녹색혁명에 기여한 공로로 노벨평화상(1970)을 수상

곰팡이가 야기한 역사와 문화의 변화!

▷ 초기 미국의 인구증가 원인을 제공한 감자 역병균

- 1800년대 중반 아일랜드에 감자역병이 대발생하여 800만이던 아일랜드 인이

400만으로 감소, 이중 150만 명 이상이 북미로 이주하여 서부 개척시대의 문을 엶

▷ 영국의 홍차 문화를 가져온 커피 녹병균

- 영국인들은 1870년 이전까지 실론 섬에서 재배한 커피를 주로 마셨으나, 커피

녹병으로 커피를 재배하지 못해, 대신 차나무를 재배하여 홍차를 마시게 됨

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두 번째, 식품을 분해하는 곰팡이

□ 빵, 장류 등에 곰팡이가 피는 경우는 먹는 식품이라는 이유로 상당한

불쾌감과 위기감을 주지만 이 또한 보관불량이라는 표시

○ 과일은 특히 당분과 수분이 많아, 세균과 곰팡이가 탐내는 영양

원으로 보존이 조금만 잘못되어도 발생하기 쉬움

* 과일은 곰팡이가 좋아하는 먹이이며, 채소는 세균이 좋아하는 먹이

○ 밥은 수분이 많으면 세균이 번식하여 쉬게 되고, 수분이 적으면

곰팡이가 발생

○ 빵은 밥보다 수분이 훨씬 적어 곰팡이 발생이 적으며, 파운드

케이크 등 당도가 높은 것이 발생률이 낮은 편

□ 식품에 피는 곰팡이의 위험성은 일반인의 상식과 의사들의 권고가

크게 다르므로 잘 알아둘 필요가 있음

○ 의사들이 경고하는 식품곰팡이의 위험성은 특정 종의 곰팡이가

생산하는 곰팡이 독소 때문

- 옥수수, 견과류, 건조 과실류, 향신료 등에 발생하는 맹독성

곰팡이 독소인 ‘아플라톡신’은 세계적으로도 위험물질로 분류

잘 알아둘 필요가 있는 곰팡이 독소!

▷ 아플라톡신, 오크라톡신, 파툴린, 맥류알칼로이드, 버섯의 곰팜이 독소 등은

식품업계에서 매우 중요한 문제로 관심을 받고 있음

- 커피원두, 건조과일 등에서 검출되는 오크라톡신, 사과주스 등에서 검출되는

파툴린, 밀, 보리 등에서 발견되는 맥류알칼로이드 등은 농작물 유래 곰팡이 독소

- 독버섯 피해도 곰팡이 독소 때문으로 광대버섯류의 아마톡신, 붉은사슴뿔버섯의

트리코테신, 곰보버섯류, 게딱지버섯의 지로미트린은 주의를 요함

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세 번째, 집안의 내장재를 분해하는 곰팡이

□ 공기 중에 포함된 포자가 적절한 습도와 먹이가 될 수 있는 벽면의

벽지나 실리콘 등을 만나게 되면 곰팡이가 자리를 잡게 됨

○ 가장 발생빈도가 높은 경우는 바깥쪽 창과 인접한 벽, 천정 면으로

내외부의 온도차에 의해 벽면에 결로현상이 생기기 때문

- 단열이 제대로 되지 않아 물방울이 맺히거나 건물 내부에서 물이

새는 경우에 곰팡이가 서식하기 좋은 조건이 형성

새집증후군만 있는 것이 아니다!

▷ 최근에는 헌집증후군이라 하여 의학계에서 건물질병 증후군으로 분류하는

증상이 대두되고 있는데 오래된 건축물에 서식하는 곰팡이가 원인

- 주로 휘발성 유기화합물로 인해 발생되는 새집증후군과 구별하기 위해 헌집

증후군으로 명명 (원인균은 스타키보트리스(Stachybotrys chartarum)로 추정)

- 곰팡이가 성장하면서 계속 대기 중으로 방출하는 곰팡이 포자가 원인으로 지목

되는데 두통, 피로, 불안감 증상을 수반하는 것이 특징

○ 의류나 신발에서 자라는 곰팡이의 경우, 식물성 섬유나 동물성

섬유를 먹이로 삼음

* 구두, 장갑의 가죽에 자라는 곰팡이는 동물성 섬유를 공격하는 곰팡이와 동종

- 종이에서 자라는 곰팡이는 도서관, 고서적 보관에 있어서 최대의

적으로 책 보관을 위한 제습설비가 필요한 것은 이 때문

○ 화장실, 욕실 등의 벽면이나 실리콘 위에 피는 곰팡이는 높은

습도를 좋아하는 특성이 가장 잘 나타난 예

* 실리콘에 핀 곰팡이는 락스를 묻힌 키친 타올을 곰팡이가 발생한 부위에

밤새 붙여 두고 다음날 솔 등으로 문질러 닦으면 쉽게 제거

▷ 집안에 피는 곰팡이는 원인을 따져보면 과습, 통기불량 등이 주원인으로

좀 귀찮더라도 집안환경을 개선해야 한다는 자연의 경고로 볼 수 있음

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네 번째, 인체에 달라붙는 곰팡이

□ 곰팡이 감염에 의하여 발생하는 병으로는 무좀 등의 진균증(眞菌

症)과 포자에 의한 알레르기 질환이 대표적

○ 피부진균증이란 피부에 곰팡이가 기생하여 생기는 병으로 백선증,

칸디다증, 어루러기 등이 대부분을 차지

- 무좀은 적절한 온도, 습도가 갖추어진 피부각질, 손발톱, 털에

기생하면서 발생

* 비듬은 머리의 피부가 재생 시 떨어져 나온 각질로 소량은 발생되는 것이

정상이나 곰팡이에 감염된 경우에는 과도하게 형성

○ 실내에 곰팡이 포자가 많을 경우에 비염, 기관지천식, 아토피

피부염과 같은 알레르기 질환이 유발될 수 있다는 연구결과가 보고

- 실내의 곰팡이가 서식할 수 있는 환경(에어컨이나 공기청정기

필터, 환풍구 등)을 잘 관리하면 발생을 감소시킬 수 있다고 함

* 아토피피부염 환자의 가정은 공기 중 곰팡이의 밀도가 일반가정보다 높게

조사되었으며, 미국에서는 ‘천식 유발 인자’로도 규정(‘04, 미국의학연구원)

○ 드문 경우이나 노인, AIDS 환자, 장기이식 환자 등 면역력이 약화된

사람들의 피부, 폐 등에 자리 잡아 위험한 병증의 원인이 되기도 함

사람의 질병을 일으키는 곰팡이도 가치 있는 생물자원

▷ 사람의 질병을 일으키는 효모나 곰팡이도 다른 사람들을 위험으로부터

구하는 가치 있는 자원으로 이를 전문적으로 수집하는 의진균자원은행이 운영

- 건양대학교 한국의진균자원은행 (KCMF)은 인체 유래 효모, 곰팡이 등 약 1,600

개 균주를 보유하고 있으며, 이를 임상진단, 신약 평가 연구 등에 활용

* 일본 치바대학 진균의학연구센터 의진균자원센터 (IFM)는 세계 각지의 환자와

환경으로부터 분리한 의진균 17,000여개의 균주를 보유

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생물자원 곰팡이 곰팡이에게 잠재된 가치들

첫 번째, 다양한 항생물질을 공급

□ 현재 의료용으로 이용되는 항생물질의 대부분은 곰팡이와 일부

세균에서 유래한 물질

○ 푸른곰팡이에서 최초로 발견된 항생물질 ‘페니실린’은 2차 세계

대전 중에 수백만 병사의 목숨을 구함

* 페니실린은 세균의 생장을 억제하는 기능이 있어 인간과 가축을 매독,

뇌막염, 폐렴과 같은 치명적인 전염병의 공포로부터 해방

○ 세팔로스포린은 항생제에 내성이 생긴 균으로 인한 질병치료에

새로운 희망을 안겨준 존재

* 항생제는 전체 의약품 시장의 약 17%를 차지하고 있으며, 세팔로스포린은

100억불 이상이 판매되며 현재 항생제 시장의 40%를 차지

폐수에서 찾아낸 항생물질, 세팔로스포린

▷ 도시의 폐수에 있는 병원균이 정화되지 않고 바다로 흘러

들어가는 것을 우려하여 하수 근처의 바닷물을 관찰하던 중

폐수에 병원균이 적은 것을 발견하고 원인물질을 추적

- 이탈리아의 주세페 브로추(Giuseppe Brotzu)가 발견하였으며,

동물실험에 적용한 결과 실제로 항균력이 높음을 입증

- 이후 뉴턴(Newton)과 에이브러험(Abraham)이 진균을 배양

하고 다시 다양한 항생물질로 분리하는데 성공 주세페 브로추

○ 최근에는 곰팡이의 대사물질을 이용한 고지혈증 치료제, 면역

억제제 등 다양한 질환 치료제도 개발

- 로바스타틴은 콜레스테롤 합성을 저해하는 고지혈증 치료제이며,

면역억제제 사이클로스포린은 연간 10억 달러 이상이 판매

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두 번째, 발효와 대체식품의 주인공

□ 버섯, 효모 등은 그 자체가 훌륭한 식품일 뿐 아니라 최근에는

건강기능성 식품 소재로도 각광

○ 식용 버섯은 독특한 향과 맛을 갖고 있어 세계인이 사랑하는

식재료이자 고단백 저칼로리 식품

- 식이섬유, 비타민, 아연 등 무기질이 풍부하며, 항암, 항당뇨,

면역증강, 혈압강하 등의 효능이 알려짐

○ 효모는 전통식품 제조에 필요한 동반자이자 그 자체로도 단백질

함량이 높고(약 50%) 비타민 B가 풍부한 식품

- 효모 자체를 대량 배양하거나 맥주의 부산물을 활용한 건강

식품이나 효모추출물이 원기소 등 기능성 식품소재로 이용

○ 영국의 식품회사 말로우푸드 (Marlow Foods)는 곰팡이 균사

덩어리를 이용한 고단백 대체 육류를 개발하여 인기몰이

- 퀀(Quorn)은 곰팡이의 균사덩어리로 만든 단백질 식품으로

식감이 콩 등 다른 식물성 재료보다 우수한 것으로 평가

* 단백질 함량은 높고(58%), 지방은 낮으며(1%), 식이섬유가 풍부하여 채식

주의자들과 다이어트중인 사람들에게 높은 인기

커다란 곰팡이, 버섯은 언제부터 먹었을까?

▷ 고고학계에 의하면, 인류가 야생의 버섯을 먹기

시작한 것은 수천 년 전 부터로 추정

- 칠레에서는 13,000년 전부터(’95, Rojas), 중국은 기원전

수백 년 전(’00, Aaronson)에 이른다는 학계의 보고

- 고대 그리스와 로마시대에는 농민들보다 귀족층들이

더 즐겨 먹었다고도 기록(1914, Buller)

* 달걀버섯(Amanita caesarea)을 네로황제에게 바치면

무게와 동일한 황금을 주었다는 이야기도 전함 달걀 버섯

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□ 거의 모든 나라에서 전통식품들을 만드는 데 발효 곰팡이의 존재는

절대적이며 국가마다 전통 균주 확보에 앞장설 정도

○ 곡주는 누룩곰팡이가 전분을 포도당으로 분해하고, 다시 효모에

의해 알코올 발효되어 만들어진 제품

- 누룩은 곡물을 빻아 뭉쳐 만든 전통의 떡누룩(병국)과 곡물을

쪄서 낟알 째로 사용하는 산업용의 낟알누룩(입국)으로 나뉨

* 입국은 청주용(황국균), 막걸리와 약주용(백국균), 그리고 전통 소주용

(흑국균) 등으로 구분하여 사용(’12, 식품의약품안전처)

○ 장류에서 곰팡이는 콩 단백질 등의 거대분자를 저분자로 분해하고

대사물질을 분비하여 항돌연변이, 항암, 항산화 등의 기능을 높임

- 우리나라 메주는 지역의 다양한 곰팡이가 복합적으로 작용

하나 일본의 미소(된장)와 소유(간장)는 황국균을 인공 접종

메주 곰팡이도 국가 생명자원으로 보존!

▷ 전국의 맛집, 농가, 장류 생산업체 등에서 323개의 전통

메주를 조사하여 69종의 메주 곰팡이 1,508균주를 분리,

그 중 431균주를 국가 생명자원으로 등록(농촌진흥청)

- 농업미생물은행(KACC)에 영구 보존하면서 장류 연구 및

종균 개발을 위하여 산업체와 학계에 공급할 계획 메주 곰팡이

○ 중국의 보이차, 일본의 가쯔오부시, 이탈리아의 살라미, 유럽의

치즈, 동남아의 콩 발효식품 등도 곰팡이 전통발효식품

▷ 곰팡이와 사람의 하모니가 만든 세계적인 식품들

- 보이차(흑국균과 유로티움), 가쯔오부시(유로티움), 살라미(푸른곰팡이), 까망베르

치즈(푸른곰팡이), 고르곤졸라 치즈(푸른곰팡이), 인도네시아 템페(뿌리곰팡이),

온쫌(붉은빵곰팡이) 등은 모두 곰팡이가 수고한 결과물

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세 번째, 미래 농업의 파수꾼

□ 환경에 해가 없이 안전한 농산물을 생산하는 데 친환경 농약은

필요불가결한 요소로서, 곰팡이는 이의 좋은 소재

○ 해충에 침입하여 양분을 이용하고 독소를 분비하여 해충을

죽이는 곰팡이는 750여 종으로 현재 상용화 된 것은 12종정도

* 곤충의 몸에 풀처럼 자라 약용으로 쓰이는 동충하초, 올가미 형태의 포획

장치로 선충을 먹이로 하는 선충 포식 곰팡이 등

○ 병원성 곰팡이를 먹이로 하는 곰팡이류를 중복기생균이라 하며,

숙주를 죽여 양분으로 삼거나 기생하며 생장을 억제

* 국내기술로 개발된 큐팩트 등 4종이, 외국에서는 28종의 제품이 판매되고

있으며 15종의 중복기생 곰팡이가 친환경 농약의 개발에 이용

진딧물 감염 곰팡이 동충하초 중복기생균 균근

□ 곰팡이가 식물에 해를 주지 않으며 오히려 도움을 주는 경우도

있는데, 균근과 내생균은 비료와 농약을 대체(’01, ARS)

○ 균근(菌根)은 식물 뿌리와 이와 공생하는 곰팡이를 함께 말하며,

균근이 있는 식물은 일반적으로 병과 환경 스트레스에 강한 편

○ 내생균(內生菌)은 식물생장을 촉진하고 병과 환경에 대한 스트

레스에 대한 저항성이 증가

* 내생균이란 식물에 뚜렷한 영향을 미치지 않으면서 일정기간 이상 식물체

(지상부, 균근은 뿌리) 안에서 살아가는 곰팡이

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네 번째, 바이오에탄올 생산의 핵심

□ 화석연료의 고갈과 지구온난화 해결 방안의 하나로 각광받고

있는 바이오 에너지의 개발에서도 중요한 역할을 담당

○ 바이오 에탄올의 생산과정은 전처리, 당화, 알코올 발효의 3단계로

구성되는데 당화와 알코올 발효에서 곰팡이의 역할은 필수

- 탄수화물을 분해하는 효소를 대량으로 분비하여 볏짚, 나무 등의

셀룰로오스를 당(糖)으로 변환

- 이를 다시 알코올로 변화시키는 발효 과정에서는 술을 만드는

효모가 산업용으로 개량되어 사용되고 있는 중

○ 바이오 에탄올의 시장이 지속적으로 커짐에 따라 효율 높은

곰팡이의 수요도 상승할 전망(MarketResearch-Analyst.com 등)

- ‘08년 바이오 에탄올 시장은 275억 달러 규모이며, 원료로서의

당화효소 시장은 2억 달러 규모

- ‘30년 바이오 에탄올은 1,400억 달러까지 연평균 10%씩 증가하고,

당화효소는 18억 달러까지 해마다 20%씩 늘어날 전망

억새로 만드는 바이오 에너지 공장이 있다?!

▷ 농촌진흥청에서 개발한 바이오에너지용 억새 ‘거대 1호’에서 바이오 에너지

원료를 대량으로 확보하고 바이오에탄올을 생산하는 시험공장이 완공

- 억새를 키우는 시범단지 148ha가 완성되었고, 내년 말부터는 에너지화가 가능한

수확물을 해마다 3천∼4천 톤 공급할 수 있을 것으로 기대

- 원료로 공급되는 물량이 만들 수 있는 바이오에탄올의 양은 해마다 약 60만에서

80만 리터, 12억에서 16억 원 규모

- 향후 재배면적을 5천ha로 확대하면, 자동차 4천대(50리터/일)가 최소 100일 이상

운행이 가능할 정도('13.10.24, 한국일보)

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다섯 번째, 친환경적 산업소재의 화수분

□ 곰팡이가 만드는 천연 효소는 전통적인 산업 공정에서 사용되던

기존의 화학 촉매를 대체하며 많은 비용을 절감

○ 우리가 매일 섭취하는 과일주스, 치즈, 아이스크림뿐만 아니라

세제, 청바지의 탈색과정에도 곰팡이가 만든 효소를 사용

- 과일주스에는 과일의 껍질 등을 제거하는데, 치즈를 만들 때는

굳히는 과정에서 단백질을 응고하는 효소가 일익을 담당

* 아이스크림 제조에서도 곰팡이가 만든 젖당분해효소는 우유의 젖당을

분해하여 소화를 돕고 단맛을 강하게 하는 공정에 사용

- 유럽에서 개발된 친환경 세탁세제(바이오텍스)는 곰팡이에서

추출한 단백질, 지질, 전분 분해효소가 주성분

- 청바지의 낡고 물이 빠진 효과를 내기 위해서 자연스럽게 섬유

표면을 삭히는 곰팡이의 분해효소를 이용

○ 과즙음료, 청량음료의 새콤한 맛을 내는 구연산은 과거 오렌지

등에서 얻어왔으나 현재는 곰팡이로부터 생산

- 친환경 선도보존제로 식품에 첨가되는 글루콘산(Gluconic acid)도

곰팡이를 이용해서 생산

서양 전통주의 맥아 vs 우리 전통주의 누룩

▷ 맥아(麥芽, malt, 엿기름)란 발아한 보리 싹으로 전분 분해효소인 아밀라아제가

다량 함유되어 있어 전분을 간단한 당으로 나누는 역할

- 서양의 맥주, 위스키, 보드카 등과 우리나라의 식혜, 물엿 등은 맥아의 당화

효소를 잘 이용한 사례

▷ 서양에서 주류 제조용 곡류의 전분을 분해하기 위하여 맥아의 아밀라아제를

사용하였다면 동양에서는 누룩곰팡이(Aspergillus spp.)를 이용

- 우리 선조들은 엿기름도 이용했지만 훨씬 효율이 높은 누룩을 찾아 이용하여

왔으며, 그 효율의 차이는 현재 상업화된 당화효소(아밀라아제)가 대부분 누룩

곰팡이로 만들어진다는 것으로도 증명

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Ⅲ. 시사점

곰팡이를 자연계의 일부로 받아 들여야

□ 인간 중심의 시각으로 곰팡이 등의 미생물의 가치를 폄하하지 말고

자연계의 일부로 인정하는 시각이 필요

○ 곰팡이가 피는 것을 위생적으로 좋지 않다고만 볼 것이 아니라

환경이 좋지 않다는 신호로 받아들이는 것이 옳은 시각

- 곰팡이가 피는 것은 서식에 적합한, 즉 인간에게는 일부 부적절

할 수 있는 환경이라는 일종의 경고로 받아들이는 것이 현명

* 욕실에 곰팡이가 피는 것은 환기가 잘 안되거나 습도가 너무 높게 유지

된다는 뜻이므로 원인을 제거하여 쾌적하게 만드는 것이 중요

○ 특성을 인정하고 역할을 직시할 때 막대한 이익을 줄 수 있는

물질, 신소재 개발의 실마리가 된다는 긍정적 인식도 중요

- 항생제의 60%이상이 곰팡이 유래 물질이며, 발효과정에는

반드시 효모가 관여한다는 점을 염두에 둘 필요가 있음

기회가 많은 만큼 지금부터의 연구투자가 중요

□ 곰팡이 자원의 선점이 막대한 경제적 가치와 연결될 수 있다는

점을 고려할 때 투자의 집중이 필요한 시기

○ 항생제 개발, 인체 질환의 치료, 바이오에너지, 전통식품 복원

등 점차 적용범위가 늘어나면서 시장도 확대 추세

* 친환경 산업소재, 건축, 면역억제제 등 새로운 분야가 계속 늘고 있는 실정

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□ 80년대까지만 해도 상당한 수준이었던 연구기반이 지속적인 투자가

부족하여 점차 뒤떨어지고 있다는 점도 감안

○ 새로운 종의 수집이 향후 지적재산권 확보에서 우위를 점할 수

있는 분야이지만 전문 인력이 부족하고 연구시설도 노후한 실정

○ 의약 등 관련연구가 뒷받침 될 경우 고부가가치 산업과 시장이

창출될 가능성도 높음

- 신약개발, 친환경 농약, 바이오센서, 설비가 필요 없는 생체공장,

생체모방(Biomimetics) 등의 신 시장 창출 및 선점도 가능

* 전통 누룩, 메주로부터 우리의 술맛, 장맛을 내는 곰팡이를 발굴하고 개발

하여 산업재산권을 확보하는 것도 중요한 전략

농업미생물 유전자원 책임 기관, 농업미생물은행(KACC)

▷ 농촌진흥청 농업미생물은행은 농업미생물의 다양성 보전, 연구 및 교육용

미생물 분양 등의 서비스 제공, 미생물의 분류와 보존 연구 등을 수행

- 세균, 효모, 사상균, 버섯 등 6,880종 18,357균주의 미생물을 보유하여 국가

생물자원의 주권을 수호

- 플레밍의 페니실린 발견 균주, 메주 발효 황국균주, 막걸리제조 누룩곰팡이 균주,

흰가루병 방제 균주 등 교육과 연구에 의미있는 균주를 보유하고 분양도 함

연구와 시장 활성화를 위한 법·제도의 지원도 중요

□ 연구의 결과가 친환경농업, 전통식품 등에 바로 적용될 수 있도록

특허, 상품화 등에 대한 법․제도적 지원이 필요

○ 전문 인력 양성, 제품화 등은 결국 전문기업의 창업, 시장 활성화

등 양질의 일자리가 창출되어야 순환 고리가 완성

- 소규모 창업, 농촌 현장과의 협업, 전통식품의 인증 등 다양한

정책적 지원이 뒷받침 될 때 진정한 활성화가 가능

○ 나고야의정서에 대비한 연구를 지원하는 정책 검토도 시급

* 생물자원의 이용과 이익공유에 관한 국제협약으로 ‘10년 채택, ’14년 발효될 예정

RDA 인테러뱅

INTERROBANG 2011. 1. 12. 창간

발행인: 이양호

편집인: 이병서, 조우석, 강방훈, 이동현

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