유기성폐기물은 경제성장과 국민생활의 향상에 발맞추어 해마다 증가하고 있다. 현재 유기성 폐기물 발생량은 3억톤 이상에 달하고 있다. 이런 유기성 폐기물은 주로 매립이나 소각으로 처리되고 있으며 재활용되어 다른 용도로 사용되는 경우는 미미한 실정이다.
우리 나라에서는 1991년을 기점으로 폐기물관리법을 개정하여 폐기물이 배출 원별 분류방법에서 특성별 분류 방법으로 전환하여 효율적인 자원 재활용을 위한 여건을 조성하였으며 1992년에는 폐기물 처리와 자원재활용 촉진하기 위하여 지렁이를 이용한 퇴비화 처리를 폐기물 처리기술의 하나로 고시하여 권장하게 되었다. 또한 1997년 7월에는 지렁이 양식이 환경부의 폐기물 처리시설로 인정되어 유기성 슬러지를 지렁이 먹이로 사용이 가능하게 되었다.
이러한 시대적 조류에 발맞추어 최근 유기성 슬러지를 생물학적으로 처리하여 토비화 또는 사료화 하는 방법들이 많이 연구되고 있다. 이러한 방법들 중 가축분, 하수슬러지, 음식찌꺼기, 제지슬러지 등과 같은 유기성 물질에 대하여 지렁이를 이용하여 처리하고 발생되는 분변토(지렁이 등) 및 지렁이를 재활용하는 방법이 현재 이용되고 있으며, 지렁이 활용도에 관하여 낚시용뿐만 아니라 양어장 사료, 식물생장 촉진제, 단백질 원료, 화장품 원료, 혈전용해제, 혈당치료제, 방광결석 치료제, 항암항균제, 간경화 완화제, 신물질 추출 등 학계에서 연구가 계속되고 있다.
그러나 유기성 슬러지의 경우에는 다양한 화학물질 등이 혼합되어 있고 그 종류도 매우 다양하므로 지렁이를 통하여 처리하기에는 적지 ?邦? 어려움이 있다. 슬러지 처리를 위한 지렁이의 활용은 최근에 들어서야 연구가 진행되는 관계로 이에 대한 기술수준은 매우 미비한 단계에 있다.
1. 지렁이의 분류
지렁이는 분류학적으로 환형동물문(Annelida) 빈모강(Oligochaeta)을 구성하는 동물이며, 원시빈모목(Archioligochaeta)과 신빈모목(Neoligochaeta)으로 대별된다.
수서(水捿) 지렁이가 원시빈모목(일명 지렁이목)에 속하며 육서(陸棲) 지렁이는 신빈모목에 속하며 신빈모목은 근생식아목(近生殖亞目:애지렁이)과 후생식아목(後生殖亞目:지렁이)으로 나뉘고 다시 과로 세분된다. 빈모강의 총 종수는 학자에 따라 다르나 전세계적으로 대략 739속 7254종 추정하고 있다.
우리가 흔히 지렁이라고 하는 것은 후생식아목에 속하는 것이며 후생식아목에 속하는 지렁이를 서식 장소에 따라 천층종(淺層種)과 심층종(深層種)으로 구분(분류학적 구분은 아님)하는데 보통의 지렁이는 천층종에 속하며 지표밑 15cm 이내에 서식하며 국내에서 자생하는 육서지렁이는 총 49종으로 알려져 있다.
2. 지렁이의 역사
"지렁이는 뿌리가 있는 모든 식물과 어린 싹의 생장을 매우 훌륭한 방법으로 도와주고 있다. 이들은 토양중의 유기물을 증가시키고 .. 등등, 지구의 역사를 통하여 비록 미물에 불과하지만 지렁이처럼 뜻깊은 역할을 하는 생물이 또 있겠는가? (Charles Darwin 1809~1882)" 다윈은 1881년 발간된 "지렁이의 기능에 의한 밭토양의 조성"이라는 그의 저서에서 지렁이의 소중함을 이렇게 극찬하고 있다.
이 때문에 다윈은 그의 과학원 동료들로부터 반박을 받기도 하고 심지어는 야유를 당하기도 했다. 그 당시만 해도 지렁이는 농업에 해로운 존재로 알려져 있었고 따라서 지렁이를 쫓아내는 방법을 기술한 문헌들이 적지 않았다.
오히려 고대 사람들이 땅을 파고 다니는 지렁이의 가치를 더 잘 알고 있었다고 할 수 있다. 심지어 이집트에서는 지렁이를 신성한 동물이라고 일컫기까지 했다고 한다. 지렁이는 민간요법에서 빼놓을 수 없는 약재로 사용되었으며 이미 기원전 수천년 전에는 말린 지렁이를 모든 통증의 치료에 썼다고 한다.
근세에는 미신적이긴 하지만 사격의 명중률을 보장하기 위하여 말린 지렁이 가루를 총탄의 화약에 섞어 쓰기도 했으며 머리털의 탈모방지제로서, 또는 임신감정의 시약으로 사용하기도 하였다. 뉴질랜드의 마오리족은 자연에 사는 지렁이를 별미로 먹는 원주민들도 있다.
학자들에 의하면 지렁이는 약 2억년전에 발생하였다고 한다. 지렁이는 토양 속에 사는 무척추 동물 중에서 가장 큰 동물이며 그 중에서도 오스트릴리아에 서식하는 Megascolides australis는 길이가 3m로 가장 크다. 지렁이는 지구상의 거의 모든 토양에서 살며 해발 3,000m 고지에서도 서식한다.
3. 지렁이의 일생
성체 지렁이는 알을 낳는 것이 아니라 난포(Cocoon)를 땅에 낳고 새끼들에게 그들의 운명을 맡겨 버린다. 종에 따라 다르나 하나의 알집 안에는 여러 개의 알들이 들어 있다. 예를 들어 줄지렁이(Eisenia fetida)는 평균 3~4개가 들어 있다.
그러나 여타 자생종들은 알집 하나에 한 개씩 들어 있는 것이 보통이다. 알집은 그 자체가 알이 아니라 일종의 알주머니로서 액체로 채워져 있으며 새끼가 껍질을 벗고 나올 때까지의 양분이 된다. 알집에서 새끼가 나오기까지의 기간은 종류와 토양온도에 따라 다르다.
따뜻한 온도를 좋아하는 작은 지렁이 종류는 2주일이 걸리며, 줄지렁이(Eisenia fetida)는 25℃에서 16일이 소요된다. 커다란 이슬지렁이(Lumbricus terrestris)는 12℃ 정도의 발생온도를 필요로 하며 90일까지 걸린다. 새끼가 태어난 지 4~7주가 되면 지렁이의 어린 시절은 끝나고 성숙이 된다.
성숙 여부는 맨눈으로도 쉽게 알아볼 수 있는데 이 시기가 되면 몸체의 1/3 전반부에 환대(Clitellum)이라고 하는 옅은 색깔의 환대가 형성되기 때문이다. 이 환대는 여러 개의 부풀어 오른 연한 색의 고리마디로 이루어져 있으며 고리마디들에는 교미와 난포 낳기에 중요한 역할을 하는 분비선들이 있다.
지렁이가 번식을 위하여 서로 배우자를 찾는데는 별 어려움이 없다. 왜냐하면 지렁이는 예외 없이 수놈도 될 수 있고 암놈도 될 수 있는 자응동체이기 때문이다. 교미후 환경조건이 좋으면 어느 정도 시간이 경과되면서 환대를 둘러싼 점막 층이 서서히 굳어지고 지렁이가 후진운동을 하므로써 굳어진 환대를 앞쪽으로 밀어낸다. 이때 양쪽 끝이 오므라들면서 막히게 되어 전형적인 유자모양의 지렁이 알집이 된다. 지렁이 새끼가 껍질을 벗고 나오는 중점적인 시기는 봄, 가을이다.
줄지렁이(Eisenia fetida)는 조건만 좋으면 일년에 4세대를 번식하기도 하며 반면에 이슬지렁이(Lumbricus terrestris)는 일년에 단 한번 번식하는데 이들은 매우 돌아다니기를 좋아하는 특성이 있고 알집을 퇴비더미에 즐겨 낳는다. 대부분의 지렁이 속들은 아주 가까운 지표부근에 살지만 속에 따라서는 퇴비나 구비더미 등 따뜻한 곳을 좋아하는 종류도 있다.
이슬지렁이(Lumbricus terrestris) 처럼 몸집이 큰 종류는 땅속 깊은 곳까지 통로를 만들고 생활하는데 수직으로 된 통로의 깊이가 사질토양에서는 3m, 점질 토양에서는 8m까지 달하며 지렁이는 자신의 똥으로 통로의 벽을 도배하여 안정시키고 계속 보수작업을 해서 피난처로의 통로를 확보한다.
지렁이는 일반적으로 밤 또는 흐린 날만 지면 위로 나오는데 그 이유는 대부분 배우자를 찾기 위해서다. 지렁이는 자신의 온도를 스스로 조절할 수 없기 때문에 주변의 기상조건에 생활의 리듬을 맞추어야 한다. 겨울철 땅이 얼면 통로의 깊은 곳으로 내려가서 서식처를 틀고 체중이 감소한 상태로 몸이 굳어져서 동면상태로 들어가며 환경이 좋아지면 다시 깨어난다.
여름철 가뭄과 무더위가 지속되는 시기에는 지렁이가 건조되어 죽을 위험이 있어서 오히려 추운 겨울철보다 강우에 따라서는 더 큰 피해를 입는다. 지렁이 생활 활동과 번식은 기상조건에 맞추어 진행되며 야외에서 서식하는 지렁이 속의 적정온도는 대개가 10~14℃이다. 그러나 퇴비더미에 사는 지렁이는 그들의 서식환경에 맞게 20~27℃의 범위를 가장 좋아한다.
지렁이는 어느 정도의 온도범위 내에서는 생존이 가능하며 서릿발이 서는 정도의 온도에서도 짧은 기간은 살 수 있다. 그러나 적정온도를 크게 벗어나면 모든 활동을 중지한다. 몸집이 큰 지렁이 속들은 수명이 최고 10년까지도 살 수 있으며 몸집이 작은 종류들은 최고 2~3년밖에 살지 못한다. 그러나 지렁이가 자연적인 수명을 다하여 죽는 경우는 드물며 거의가 천적에 의하여 희생된다.
지렁이의 천적은 그 종류가 매우 많은데 새, 두더지, 고슴도치, 들쥐, 두꺼비, 개구리, 뱀, 개미, 노린재, 딱정벌레 등이 있고 심지어는 응애도 어린 지렁이에 기생한다. 지렁이들은 이러한 자연적인 천적들과 힘겨운 싸움을 치루어가며 살아야 하는 험난한 운명으로 타고났다. 새들이 지렁이를 쪼아먹는 것을 흔히 볼 수 있는데 그렇다고 생태계의 균형이 깨어질 정도로 지렁이가 희생되는 예는 드물다.
새가 쪼을 때 지렁이는 땅속 통로안에 들어 있는 몸통을 강한 힘으로 팽창시키고 동시에 강모로 버티면서 비록 몸이 끊길지언정 몸통전체를 뽑아내지 못하게 되므로써 생명을 지킨다. 지렁이의 몸이 두 동강으로 잘라지면 두 마리의 독립된 지렁이가 되는 것으로 흔히 오해하기도 하지만 이는 잘못된 생각이다.
지렁이가 몸이 잘리면 오로지 몸의 앞부분만 계속 생명을 유지할 수 있으며 뒷부분은 비록 얼마 동안은 움직이지만 결국은 죽고 만다.앞부분 역시 너무 짧게 잘라지거나 잘린 상처가 감염되면 죽는 경우가 많다. 지렁이가 위협을 받으면 분비물을 분비하는데 예를 들어 어떤 지렁이는 고약한 냄새를 풍기는 분비물을 분비하므로써 천적의 입맛을 잃게 하여 자신을 보호한다.
지렁이가 배워서 습득하는 능력이 있는가를 시험하기 위하여 여러 개의 통로중 하나에 전기 충격을 주었던 바 전기 충격을 주었던 통로로는 다른 지렁이들도 들어가지 않는 것으로 보아 지렁이의 분비물에는 또한 위험을 경고해 주는 물질도 함유되어 있는 것을 알 수 있다.
4. 번식과 온도와의 관계
○ 최적온도 : 15℃~25℃ (최적의 온도에서 최고의 번식률을 나타냄)
○ 동 면 : 0℃~5℃ ○ 동 사 : 0℃이하
○ 도망감 : 40℃이상
5. 지렁이 산업(Vermiculture)의 개요
(1) 지렁이 산업의 역사
○ 이집트 시대의 파라오 시대에 '국가를 풍요롭게 하는 하느님의 사신'으로 보호를 명하였다고 지렁이의 유용 성에 대한 최초의 기록.
○ 미국 : 50~60년의 역사를 갖고 있으며 전문잡지가 출판되고 있을 정도이며 지렁이 산업으로 224개 회사가 등록되어 있으며 등록되지 않은 것을 합하면 2,000여개 이상이 있으며 농업으로 분리되어 보호를 받고 있음.
○ 한국, 일본 : 15~20년의 역사를 갖고 있음.
(2) 지렁이 산업의 종류
○ 양식용 종자 지렁이, 낚시 미끼용 지렁이, 동물용 사료, 의약품 원료.
○ 지렁이 분립의 판매
○ 지렁이에 의한 폐기물 처리산업
○ 지렁이 양식에 필요한 양식장 재료, 지렁이와 분립 선별기계의 제조
(3) 지렁이 이용방안
○ 의약품 : 강정제, 강장제, 양모제, 이뇨제, 황달과 치질 약, 화장품 원료.
○ 지렁이 분립 : 탈취제, 닭, 돼지사료의 첨가제, 토양개량제.
○ 산업쓰레기 처리 : 제지공장 찌꺼기, 헌 신문, 단볼 상자, 식품공업의 폐기물, 인 분뇨 처리후의 활성오니, 동물의 똥.
(4) 지렁이가 먹을 수 있는 물질
○ 탄소계 : 식물성을 말한다 (밀기울, 등겨, 톱밥, 당밀 등).
○ 질소계 : 동물성을 말한다 (분뇨, 인분, 활성오니, 식육가공 폐기물, 동물의 찌꺼기 등).
○ 무기계 : 소화흡수를 돕는 역할과 미네랄 보급 (산흙, 점토, 폐백토, 규조토, 제오라이트 등).
(5) 지렁이가 먹을 수 없는 물질
○ 독성이 있는 것
○ pH를 이상적으로 높이거나 내리게 하는 물질
○ 산화성 물질, 환원성 물질, 무기염 농도가 높은 것, 에탄올, 메탄올, 기름 등이 다량 함유된 물질은 부적합
(6) 사료의 기호성
○ 섬유질이 높은 먹이를 좋아한다. (종이박스, 말똥, 토끼똥 등)
○ 단백질 함유량, 당분 함유량이 많은 것을 좋아한다.
○ 탄닌과 염분이 많으면 싫어한다.
6. 지렁이의 이용
(1) 지렁이의 농업적 이용
○ 지렁이의 분립의 화학비료도 산성화된 토양을 중화시키고 토양의 배수성, 통기성
- 보습성이 증가되며, 분립의 유기질 비료의 효과로 토양의 개량제 역할을 한다.
○ 토양 속의 유기물 분쇄 및 물리적, 화학적 개량작용과 비옥화 작용을 한다.
- 가정원예용 (화분) 거름사용
- 골프장, 채소, 관엽식물재배
- 인삼과 동양난에 이용
- 사료로 이용
(2) 환경문제의 생물학적 해결 (지렁사육으로 처리 가능한 산업폐기물)
- 동물계 사료제조시설
- 분쇄, 제조, 제재, 도정시설
- 음식료품 제조, 가공시설
- 섬유공업시설 및 펄프제지공업
- 도시, 쓰레기, 인, 분뇨, 분뇨처리로 얻어지는 활성오니, 하수오니, 축산폐기물, 농산 폐기물, 식육가공 찌꺼기, 생선창자 및 찌꺼기
(3) 기타 용도
- 탈취제로서의 지렁이 분립
- 낚시미끼 사용
- 일부 의약품으로 사용
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그림 1. 지렁이가 우분을 먹고 있는 장면
그림 2. 양식에 이용되는 줄지렁이(Elsenia fetida)
그림 3. 40배로 확대한 지렁이 난포
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