84 BIOSAFETY Vol.8 No.3

김도 , 심동환, 박지포항공과대학교 생명과학과 연구팀dozero@postech.ac.kr

이 숙 교수포항공과대학교 생명과학과

[동향분석]·Ⅲ

식물을 이용한환경정화기술(Phytoremediation) 개 발

식물을 이용하여 토양이나 수자원, 공기 중으로부터 오염물질을 제거하거

나 유해하지 않도록 처리하는 방법을 식물이용 환경정화기술(phytoreme

diation)이라고한다. 어떤특정식물들은방어기작의일환으로유해물질을

체내에흡수하여식물의액포(vacuole)에저장함으로써, 스스로는그독성

을피하고다른생물에게먹혔을때그생물에서독성이나타나도록한다.

식물을이용한환경정화는이러한식물의특성을이용하여환경으로부터

각종 오염물질을 제거하거나 무독화 시키는 것을 의미한다. 최근 환경에

대한 관심이 크게 증가하여 1990년대 이후부터 식물이용 환경정화기술

에대한연구가활발하게이루어지고있으며, 각각의오염물질에대해정

화기능을 가지는 식물체의 선별 및 정화 능력을 극대화하기 위한 연구,

그리고 오염 현장에 대한 적용가능성 등에 대해 국내 및 선진국 등에서

활발하게 연구가 진행되고 있다. 생태계에 존재하는 다양한 오염물질을

효과적으로제거하기위해서는오염물질의종류나오염정도, 오염지역의

자연환경 등을 고려하여 그에 적합한 방법이나 식물을 사용하는

것이필요하다.

환경정화용 식물 개발의

현황과전망

85KBCH

해바라기 및 인디언 겨자를 이용한 환경정화 적용사례

토양이나 지하수로부터 오염물질을 제거하는 능력을 가진 식물을 실제

환경정화에사용한대표적인예는해바라기이며, 체르노빌원자력발전소

방사능 유출 지역을 정화하는데 해바라기가 이용됐다. 1986년 우크라이

나의체르노빌에서일어난방사능유출사고때문에최대반경 100km 지

역이 오염되었을 것으로 추정되었다. 요오드와 방사성 세슘, 방사성 스

트론튬, 플루토늄 등이 이 지역의 토양과 지하수뿐 아니라 동·식물에서

도 발견되었고, 방사능 오염지역의 범위가 너무 방대했기 때문에 토양을

수거한 후 소각하거나 화학처리 하는 기존의 처리방법을 적용하기에는

무리가 있었다. 미국 뉴저지의 식물 조정작업 회사인 Phytotech社는 해

바라기가 금속을 잘 흡수하는 점을 이용해서 식물을 이용한 추출(phy

toextraction) 방법으로 넓은 오염지역을 효과적으로 정화할 수 있는 가

능성을 제시하 다. 해바라기를 방사성 물질로 오염된 연못에서 12일 동

안 키웠을 때, 해바라기의 줄기에는 연못 물에 비해 8,000배나 높은 양

의 방사성 스트론튬(Sr)이, 그리고 뿌리에는 2,000배에 달하는 방사성

세슘(Cs)이 저장되었다. 이러한 해바라기의 특성을 이용해 체르노빌 인

근의 오염된 연못에 해바라기를 띄워 약 2~3주간 키우면서 방사성 물질

을뿌리에많이흡수하도록한뒤수거하여방사성쓰레기로처리하 다.

같은 지역에 반복적으로 새로운 해바라기를 도입하여 연못 내의 방사성

물질을제거하 을뿐아니라, 주변토양의오염물질도지하수를통해이

동시켜 정화할 수 있었다(http://www.sciencenews.org). 전체 토양을

수거하여 정화할 필요가 없이 상대적으로 부피가 작은 식물만 수거하여

처리하면 되기 때문에 다른 방법보다 훨씬 저렴하고 적용 방법이 간단하

며, 광범위한오염지역을정화하는데큰도움이되었다.

식물을 이용한 환경정화 및 국내 적용사례

식물을 이용한 환경정화 방법은 위에서 언급한 방사성 물질이나 납 이외

에도 다른 중금속과 유기 오염물질로 오염된 토양과 지하수의 정화에도

적용되고있다. 미국은오염이심각한지역을슈퍼펀드(Super fund) 지역

으로지정하고, 식물을이용하여환경을정화하려는시도를하고있다. 이들

지역에서는 각각의 오염물질과 오염지역의 특성에 따라 다양한 종류의

식물을 이용하여 오염물질을 제거하려는 노력을 하고 있다. 예를 들어,

포플러 나무는 뿌리가 땅속 40~50피트 깊이까지 파고들어 지하수 속의

식물을 이용한환 경 정 화적 용 사 례

동향분석 ｜ 환경정화용 식물 개발의 현황과 전망

트리클로로에틸렌(TCE)을 흡수하는데 유리하다는 것

이 알려져 있다. 이러한 특성을 살려 미국 메릴랜드의

에버딘(Aberden) 무기시험장 지역과 텍사스의 카스웰

(Carswell) 지역등지에서TCE로오염된지하수를정화

하는데포플러나무를사용하 다. 인디언겨자(Indian

mustard)는 납과 같은 중금속을 효과적으로 흡수하는

과축적식물로알려져있어미국트윈시티(Twin cities)

군사지역의정화에사용되었다(EPA 2000).

국내의 경우에는 국립산림과학원에서 식물을 이용한

환경정화를 시도하고 있다. 축산폐수를 포플러를 이

용하여 정화하거나, 심각한 토양오염으로 신음하고

있는 강원도 정선, 태백이나 경북 봉화 등 폐광지의

중금속 오염토양(그림 1)에 박달나무를 심어 정화할

계획이지만, 아직까지 시험단계에 머무르고 있는 실

정이다(http://www.kfri.go.kr). 또한, 고려대학교

김정규 교수팀은 쑥을 이용하여 중금속으로 오염된

토양을 정화하려는 연구를 하고 있는데, 품종 개량을

통해서 중금속 내성이 강화된‘고려 쑥’을 이용해 중

금속으로오염된토양을정화하는기술을개발했다.

고려 쑥을 오염된 토양에 심어두면 쑥이 카드뮴 등의

중금속을 흡수하여 다른 생물에 독성이 옮겨가지 않도

록할뿐만아니라, 오염된흙알갱이가빗물등의물리

적자극에씻겨내려가는것을막게될것으로전망된

다(http://home.freechal.com/lemonkim/).

그림 1·금정광산(경북 봉화군 춘양면 우구지리) 주변의 토양 및 수질오염 현황

86 BIOSAFETY Vol.8 No.3

식 물 이 용환경정화기술연 구 현 황

중금속 오염토양뿐만 아니라 쓰레기 침출수나 축산폐수를 정화하기 위

해 식물을 이용하는 기술에 대한 연구도 진행 중이다. 국립산림과학원

구 본 박사팀은 포플러를 이용하여 축산폐수 및 쓰레기 침출수를 정화

하는 연구를 하고 있다. 포플러 한 그루가 하루 50리터 이상의 쓰레기

침출수를 처리할 수 있으며, 500그루 정도의 포플러는 젖소 200마리에

서 발생하는 축산폐수를 처리할 수 있기 때문에, 실제 구박사팀은 경기

도 인근 축산 농가에 포플러를 이용한 축산폐수 정화림을 조성해 실용

화 실험을 진행 중이다(http://www.lgscience.co.kr/inform/

sciencenews/).

그리고 서울대 생명과학부 이은주 교수팀은 갈대를 이용해 침출수를 정

화하는연구를진행중이다. 갈대는성장이빠를뿐아니라수생식물로서

침출수나하천을정화하는데유용하게이용될수있다. 그리고이은주교

수팀이전국에서수집한갈대로침출수정화력을시험한결과, 일반갈대

는 질소 및 인을 80% 이상 제거하는 것으로 나타났으며, 우수한 품종의

경우에는 일반 갈대에 비해 정화력이 2배 이상 우수한 것으로 나타났다

(http://www.nakos.co.kr).

과축적 식물(hyperaccumulator) 및기존 식물을 이용한 환경정화

현재까지 보고된 바에 의하면 400종 이상의 중금속 과축적 식물이 발견

되었으며, 많은 연구기관과 회사에서 더 나은 과축적 식물을 찾기 위한

노력을 계속하고 있다. 그중 금속을 축적할 수 있는 식물의 경우 식물의

지상부에일정농도이상의금속을축적할수있는식물을과축적식물로

정의하고 있는데, 아연(Zn)과 망간(Mn)의 경우 식물 건중량(dry

weight) 1kg에 10,000mg의 금속을 축적하는 식물을, 코발트(Co)와 구

리(Cu), 니켈(Ni), 비소(As), 셀레늄(Se)은 1,000mg을 축적하며, 카드뮴

(Cd)의 경우는 100mg을 축적하는 식물을 과축적 식물이라고 말하고 있

다(McGrath et al., 2003). 또는지상부와뿌리에축적하는금속의비율

이 1이상되는식물을뜻하기도하는데, 이는뿌리로부터많은양의금속

을지상부로이동시킬수있는식물을의미한다.

과축적식물들은오염되지않은지역에서식하는일반식물들보다2~3배

이상 많은 양의 금속을 지상부에 축적할 수 있기 때문에 식물을 이용한

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동향분석 ｜ 환경정화용 식물 개발의 현황과 전망

88 BIOSAFETY Vol.8 No.3

특정 오염물질의 제거에 유용하게 사용되고 있다. 과

축적 식물 및 기존의 식물을 이용하여 환경정화에 응

용한사례는 (표 1)에제시되어있다(EPA, 2000).

이들중잘알려져있는과축적식물로는겨자(Brassica

juncea)로서 납이나 카드뮴, 구리, 니켈, 아연, 셀레

늄 등을 축적할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 식물

의가장큰특징은뿌리에서지상부로많은양의납을

이동시킬 수 있다는 것인데, 지상부 건중량의 1.8%

이상을 축적하는 것으로 보고되었다. 또한 알파인 페

니크래스(Thlaspi caerulescens)의 경우는 카드뮴과

아연과축적식물로알려져있으며, 인도겨자(Indian

mustard)와 유채(canola)는 셀레늄과 붕소를 축적하

는 것으로 보고되었다. 이들 외에도 비소나 카드뮴으

로 오염된 지역에 잡종 포플러(hybrid poplars)를 이

용하여 환경을 정화하기도 하며, 해바라기는 실제로

세슘(Cs), 스트론튬(Sr)을 제거하는데 사용되기도 하

다. 그리고 최근 발견된 양치식물인 Pteris vittata

는 식물 건중량 1kg에 비소를 22,000mg까지 축적하

는 것으로 보고되었다. 그리고 미국의 에덴스페이스

(http://www.edenspace.com)社에서는 에덴펀

(edenfern)이라는 양치식물을 비소를 정화하는데 사

용할 예정이다. 에덴펀은 잎에 최대 0.2%의 비소를

축적할 수 있는 것으로 나타났으며, 비소 농도가

200ug/L의 수용액에 에덴펀을 넣고 24시간이 지난

정화방법 과정목표 서식조건 오염물질 식물 상태

Contaminant Metals : Ag, Cd, Co, Indian mustard, Laboratory, pilot, Phytoextraction extraction Soil, sediment, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, pennycress, and field

and capture sludges Pb, Zn ; Radionuclides : alyssum sunflowers, applications90Sr, 137Cs, 239Pu, 238, 234U hybrid poplars

Contaminant Groundwater, Sunflowers, Indian Laboratory and Rhizofiltration extraction surface water Metals, radionuclides mustard, water pilot-scaleand capture hyacinth

Contaminant Soil, sediment, As, Cd, Cr, Cu, Indian mustard, FieldPhytostabilization containment sludges Hs, Pb, Zn hybrid poplars, applicationgrasses

Soil, sediment, Organic compounds Red mulberry, Rhizodegradation Contaminant sludges, (TPH, PAHs, pesticides grasses, hybrid poplar, Field

destruction groundwater Chlorinated solvents, cattail, rice applicationPCBs)

Soil, sediment, Organic compounds, Algae, stonework,

Phytodegradation Contaminant sludges, chlorinated solvents, hybrid poplar, Field destruction groundwater phenols, herbicides, black willow, demonstration

surface water munitions bald cypress

Contaminant Groundwater, chlorinated solvents, Poplars, alfalfaPhytovolatilization extraction from Soil, sediment, some inorganics black locust, Laboratory and

media and sludges (Se, Hg, and As) Indian mustard field applicationrelease to air

Hydraulic control Contaminant Groundwater, Water-soluble organics Hybrid poplar, Field(plume control) degradation or surface water and inorganics cottonwood, willow demonstrationcontainment

Vegetative cover Contaminant Soil, sludge, Organic and inorganic Field (evapotranspiration containment, sediments compounds Poplars, grasses applicationcover) erosion control

Riparian corridors Contaminant Surface water, Water-soluble organics Field (non-point source destruction groundwater and inorganics Poplars applicationcontrol)

* 출처 : EPA/600-R99-2000, Introduction to phytoremediation

표 1·기존의 과축적 식물을 이용한 환경정화

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뒤 측정한 결과, 그 농도가 10ug/L 이하로 감소한 것

을확인하 다(그림2).

환경정화를 위한 GM식물 개발의 필요성

기존의 과축적 식물(hyperaccumulator)이 가지는

단점을 보완하거나 저항성 및 축적성을 보다 증가시

키기 위해서 최근 형질전환 식물체를 이용한 환경정

화 기술개발이 활발히 연구되고 있다. 기존의 과축적

식물은 생체량이 적으며(low biomass) 성장 속도가

느릴 뿐만 아니라, 현재 오염물질 중 가장 문제가 되

고 있는 카드뮴(Cd), 납(Pb), 비소(As), 우라늄(U)과

같은 동위원소(radionuclides) 등을 과축적 하는 식

물이 적기 때문에(Salt et al: 1995, 1998), 중금속 및

오염물질에 대해 저항성을 가지는 유전자를 찾고 식

물에 도입하여 보다 많은 양의 오염물질을 빠른 시간

에제거하기위한노력이시도되고있다.

중금속 저항성 유전자 선별 및GM식물 개발 연구

전체 게놈 서열이 밝혀진 박테리아나 효모, 애기장대

등을 모델로 사용하여 중금속이나 유기 화학물질과

같은 오염물질에 대해 저항성을 가지는 유전자를 선

별하여 식물에 도입하고, 그 저항성을 시험하는 연구

가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 과축적 식물에서

저항성을 부여하는 유전자를 찾는 연구도 함께 진행

되고있다(표 2, Kramer, 2005). 대표적인예로는박

* 출처 : http://www.edenspace.com

유전자 유래 목표식물 결과 및 효과 참고

Pentaerythritol Bacteria Tobacco Degradation of nitrate French et al.,(1999)tetranitrate reductase ester and nitroaromatic explosives

Mercuric reductase and Bacteria Arabidopsis Detoxification of Bizily et al.,(2000)organomercurial lyase organomercurials

Nitroreductase Bacteria Tobacco Extract and detoxify Hannink et al.,(2001)2,4,6-Trinitrotoluene

Arsenic reductase and Arsenic tolerance gamma-glutamylcysteine Bacteria Arabidopsis and accumulation Dhankher et al.,(2002)synthetase

AtPgp1 and apyrase Arabidopsis Arabidopsis Multiherbicide tolerance Windsor et al.,(2003)

YCF1 Yeast Arabidopsis Tolerance to Cd and Pb Song et al.,(2003)

Secretory laccase Cotton Arabidopsis Resistance to phenolic Wang et al.,(2004)allelochemicals and TCP

HMA4 Arabidopsis Arabidopsis Increased uptake of Zn Verret et al.,(2004)

Selenocysteine Astragalus Arabidopsis, Increased selenium

methyltransferase bisulcatus Indian mustard tolerance and Leduc et al., (2004)accumulation

* 출처 : Kramer., 2005

표 2·환경오염물질 저항성 유전자 발굴 및 GM식물 개발

그림 2·에덴스페이스社에서 발견한 에덴펀(Edenfern)

동향분석 ｜ 환경정화용 식물 개발의 현황과 전망

테리아의 merA(mercuric ion reductase)와 merB

(organomercurial lyase) 유전자를고등식물인애기

장대와 담배, 그리고 포플러에 도입하여 수은에 대한

저항성을 향상시킨 것인데, 이들 유전자로 형질전환

된 식물은 수은에 대한 저항성이 증가했을 뿐만 아니

라, 수은제거능력이크게향상된것으로보고되었다

(Bizily et al., 2000). 또한, 박테리아의 ArsC

(arsenate reductase)와 gamma-ECS(gamma-

glutamylcysteine synthetase) 유전자를 함께 도입

한애기장대는비소에대한저항성및축적성이크게증

가하 으며, 지상부에일반식물의2~3배이상의비소

가축적된것으로보고되었다(Dhankher et al., 2002).

국내에서도 중금속 내성을 증가시킨 형질전환 식물이

개발되었는데, 포항공대 생명과학과 이 숙 교수 연

구실에서는 효모의 카드뮴 저항성 유전자인 YCF1

(yeast cadmium factor 1)을 애기장대에 도입하여

카드뮴및납에대한저항성을시험한결과, 형질전환

된 애기장대가 야생종에 비해 카드뮴과 납에 대한 저

항성 및 축적성이 크게 증가한다는 것을 알아냈다(그

림 3, Song et al., 2003). 이 형질전환 식물은 체내

에 들어온 카드뮴과 납을 액포에 저장하여 이들 중금

속을 무독화 시키는 능력이 크게 향상된 것으로 나타

났으며, 현재는 YCF1 유전자를 실제 오염지역에 응

용이 가능한 포플러에 도입하여 저항성을 평가하는

단계에있다.

식물이용 환경정화기술(Phytoremediation) 특허 현황

미국에서는 식물이용 환경정화기술(phytoremedia

tion)과관련한특허가약70건정도등록된상태이다

(http://www.wips.co.kr). 현재 등록된 특허는 자생

하는 식물을 이용한 환경정화 방법뿐만 아니라, 공생

하는 미생물과의 상호작용을 이용한 환경정화 방법,

그리고 각종 오염물질에 대한 저항성 유전자들과 이

들을 도입한 형질전환 식물체를 이용한 환경정화 방

법 등이다. 그리고 국내의 경우에는 자생하는 식물을

이용한 환경정화에 대한 특허가 6건이 등록되어 있으

며, 이외에도 포항공대 생명과학과 이 숙 교수 연

구실에서는 중금속 및 제초제 저항성 유

* 출처 : Song et al., 2003

그림 3·YCF1으로 형질전환시킨 애기장대의 카드뮴 및 납에 대한 저항성과 축적성

1 3 54PBI

1mM Pb(Ⅱ) 50μM Cd(Ⅱ)

1mM Pb(Ⅱ)

wt YCF 1-5 wt YCF 1-6

wt enYCF 1-1

C

PBI : 빈 벡터만을 넣은 애기장대

1, 3, 4, 5 : YCF1 유전자를 과발현시킨애기장대

wt : 야생종, YCF1-5, 1-6 : YCF1 유전자를 과발현시킨애기장대

enYCF1-1 : 35S enhancer-promoter를사용하여 YCF1을 과발현시킨애기장대

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전자들과 이들로 형질전환한 식물체에 대한 특허를 6건 출원 및 등록한

상태이다. 전 세계적으로도 저항성 유전자 및 이를 도입한 식물에 대한

특허가 점점 증가하고 있는 만큼 국내에서도 보다 적극적으로 저항성 유

전자를 찾고, 이들에 대한 국내 및 국제특허를 획득하여 식물을 이용한

환경정화시장에서국제경쟁력에뒤처지지않도록해야할것이다.

식물을 이용한 환경정화 비용

미국내 벤처 회사인 Phytotech社는 기존의 물리, 화학적 방법을 이용한

환경정화 비용과 식물을 이용한 환경정화 비용을 비교하여 발표하 는

데, 식물을이용할경우 50% 이상의비용을절감할수있는 것으로나타

났다(EPA, 2000). 이 보고서에 따르면 납으로 오염된 1에이커의 토양을

정화하는데드는비용이땅을파내거나매립하는경우50만달러가드는

반면, 식물을 이용할 경우 15만~25만 달러 정도로 50% 이상의 비용절

감 효과를 볼 수 있는 것으로 나타났다고 한다. 또한, 지하수 2.5에이커

에 오염된 유기용매를 정화할 때에는 물을 퍼내서 처리하는데 필요한 비

용이 70만달러인데비해식물을이용할경우 20만달러정도이며, 토양

1에이커에 오염된 석유계 총 탄화수소(TPH)를 정화하는 데에도 식물을

이용할 경우 기존의 방법에 비해 50~80% 이상의 비용을 절감하는 것으

로 나타났다. 경제적으로 비용절감 효과가 있으며 환경친화적인 방법이

기 때문에 선진국에서는 정부가 나서서 국민들에게 이 분야를 홍보하고

있다. 미국 환경보호청(EPA)은 식물을 이용한 환경정화가 어떻게 작용

하고 그 효과가 무엇인가를 알기 쉽게 설명한 자료를 배포한 결과, 일반

시민들도 환경정화용으로 개발된 포플러를 구입해 집 주변에 심는 등 식

물을이용한환경정화가점차자리를잡아가고있는상태이다.

국제 및 국내 환경정화 시장의 규모

■ 미국 및 유럽 시장규모

미국내 식물이용 환경정화기술(phytoremediation)시장은 1998년

3,000만~4,900만달러에서 1999년 5,000만~8,600만달러까지약 2배

의 성장을 기록하 다. 2005년 현재의 시장규모는 2억 3,500만~4억 달

시장규모 및향 후 전 망

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동향분석 ｜ 환경정화용 식물 개발의 현황과 전망

92 BIOSAFETY Vol.8 No.3

러로 1998년에 비해서 7년 동안 약 10배 증가된 성장

을보 다. 1998년부터 2001까지는 50% 정도의성장

율을, 2001년 이후부터 현재까지는 30%의 성장율을

지속적으로 보이고 있다. 식물이용 환경정화기술

(Phytoremediation)의 각 분야 중에서는‘지하수에

서유기오염물질을정화’하는부문이가장큰비율을

차지하고 있고, ‘지하수와 침출수로부터 비금속 무기

물을 정화’하는 부문도 상당한 비율을 차지한다. 그리

고‘흙에서 금속을 정화’하는 부문은 1999년부터

2005년도까지 약 20배 이상 증가하 다(표 3, EPA

2000). 따라서나무를이용하여‘흙에서금속을정화’

하는 부문은 상당히 전망이 좋다. 캐나다의 식물이용

환경정화기술(phytoremediation) 시장도 서서히 증

가하는 추세이며, 캐나다에서는 10개 정도의 회사가

기름과중금속을제거하는데식물을이용하고있다.

현재 서유럽에는 오염된 지역이 40만곳에 해당하며,

앞으로 20~25년간 유럽인들은 600조원 이상의 경비

를 들여 이 오염된 지역을 정화할 것으로 보인다. 실

제로 유럽에서는 현재 매년 5조원 정도의 경비를 들

여 환경정화를 하고 있다. 또한 네덜란드와 스웨덴,

국에서는 오염 생산자가 정화비용을 부담해야 한다

는법률이시행되고있다. 유럽연합의환경지침에따

라다른여러나라도역시앞으로이러한원칙을적용

하게 될 것으로 보이며, 따라서 유럽의 시장은 더 커

질가능성이있다.

■ 일본 및 아시아 시장규모

일본에서 발행하는 바이오전문지 바이오인더스트리

(2002년 1월 특집호)의“지구환경과 바이오테크놀러

지”에 따르면 일본에서 환경정화에 투자한 자금이

2000년에는 1.8억엔 규모 으나, 2005년에는 8억엔

이상이 지출될 것이라고 예상한다. 현재 일본에는 21

만7천개지역이오염되어정화를필요로하고있는데,

이지역들을기존의물리화학적방법으로정화할경우

에는 22조 4,000억엔이라는 천문학적인 금액이 소요

될 것이라고 추정되고 있어, 이보다 경제적인 식물

을 이용한 정화방법이 각광을 받고 있다

관련시장 1999 2000 2002 2005

Organics in groundwater 7-12 11-22 21-42 40-80

Organics in soil 5-7 7.5-10.5 10-15 20-30

Inorganics in groundwater 2-3 3-6 6-8.5 12-20

Metals in groundwater 1-2 2-3 3-6 7-12

Metals in soil 4.5-6 9-14 28-40 75-110

Radionuclides 0.5-1 2-4 6-12 20-40

Landfill leachate 5-8 7.5-12 13.5-21.5 23-35

Organics in wastewater 1-2 2-3 3-5 5-10

Inorganics in wastewater 2-4 2.5-5 3.5-7 6-12

Metals in wastewater 0.1-0.2 0.2-0.4 0.3-0.6 1-2

Other 1.9-3.8 3.3-6.1 5.7-12.4 26-49

합계 30-49 50-86 100-170 235-400

* 출처 : EPA/600-R99-2000, Introduction to phytoremediation.

표 3·미국내 식물이용 환경정화기술 시장 규모

(단위 = 백만 달러)

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(http://biozine.kribb.re.kr). 또한McIlvaine社의보

고서 Site Remediation World Market 1998-

2002(www.mcilvainecompany.com)에 따르면,

1997년도아시아에서식물을이용한환경정화에지출

된 비용은 2억 달러에 불과하 으나, 2002년에는 3

억 달러 이상이 투자되었다고 한다. 이는 최근 일본,

대만 등의 아시아 국가에서도 식물을 이용한 환경정

화에 대한 관심이 높아지고 있는 것을 반 한 결과라

고볼수있다.

■ 국내 환경정화 사업 현황

우리나라는 식물을 이용한 환경정화가 아직 미비한

상태이다. 관련된 기업도 몇 개 되지 않으며, 토양오

염 대책도 일시적 눈 가리기에 그쳐 근본적인 지원과

대책이 필요하다. 정부는 1995년도에 경기도 광명시

가학광산에 38억원을 투입하여 시범사업으로 광미유

실 방지시설 설치, 하천 저질토의 준설, 농경지에 대

한 객토, 토양개량제 시용, 오염된 토양의 개선 및 오

염 농경지에 화훼단지를 조성하 고, 이 사업지역은

해당 지방자치 단체에서 폐기물 처리시설(소각시설,

재활용 분리 장소 등)을 설치하 다. 또한, 1995년 이

후 2003년까지 폐금속 광산 토양오염 방지사업 추진

실적은 25개 광산에 대해 총사업비 360억원을 투자

하 다. 환경부에서는 1995년부터 2003년까지 25개

소에 총 178억원(국비 50%)을 지원하 고, 산업자원

부에서는 1995년부터 2004년까지 32개 광산에 총

206억원(국비 70~100%)을 지원하여 광해방지 사업

을하 다(산업자원부, 2005).

우리나라의 전체적 환경기술의 수준은 선진국 대비

30~60% 수준에 그치고 있으며, 그간 비교적 투자가

많이된 사후처리 기술 분야도 전반적으로 30~70%

수준으로 평가되고 있다. 특히, 사전오염예방 저감기

술이나 환경복원기술 등은 1996년「토양환경보전법」

의 시행을 전후하여 시작되었기 때문에 상대적 후진

성을 면하지 못하고 있는 실정이다. 국내의 경우에는

이같이 막대한 비용이 토양오염 방지사업으로 쓰 으

나, 오염원의 근본적인 처리는 이루어지지 않고 있다.

따라서 식물학적 또는 미생물학적 토양 환경복원기

술, 물리화학적 토양 환경복원기술에 대한 각종 국내

외 기술의 현황과 기술적 장단점 및 사회경제적 효과

분석을 통한 국내 환경에 알맞은 방법을 선택하고 더

이상 피해가 확산되지 않도록 근본적인 복원 정책을

수립하는것이필요하다.

환경정화용 GM식물의 안전성 및 향후 전망

■ 환경정화용 GM식물의 안전성

GM식물은 생태계의 다른 생물과 인간에게 위해할 수

있다는 우려가 있다. 그러나 GM식물의 환경정화 효

율이 매우 높고, 이로 인한 경제적 이점이 매우 많으

며, 앞으로 과학적인 근거들이 축적됨에 따라 GM 식

물에 관한 부정적인 인식도 줄어들 것으로 보인다. 현

재우리나라의유전자재조합식품의안전성평가는식

품의약품안전청에서 2003년 개정한‘유전자재조합

식품의안전성평가심사등에관한규정(식품의약품안

전청고시제2003-37호, 2003년9월)’에의해이루어

지고 있다. 그러나 현 시점에서는 작물이나 식품에 해

당하지않는환경을위한 GM식물에대한안전성평가

방안과 환경위해성 평가 지침은 완비되어 있지 않은

상황이다. 따라서 환경정화용 GM식물이 실제로 오염

지역에사용되기에앞서이들식물의안전성을확립할

수있는관련규정이제정되어야할것이다.

환경정화용 GM식물은 유전자재조합 식품과는 달리

사람들이 직접 섭취하는 것이 아니기 때문에 식품에

비해서 안전성 조사가 상대적으로 더 용이할 것으로

동향분석 ｜ 환경정화용 식물 개발의 현황과 전망

예상된다. 아직 GM식물에 관한 우려가 있는 현 상황

에서 환경정화용 GM식물을 안전하고 효과적으로 이

용하기 위해서는 GM식물을 오염지에 식재한 다음에

도 울타리 설치, 오염물질을 흡수한 식물의 수확 및

처리 등 모든 단계를 적극적으로 관리하여 환경정화

용 GM식물이 생태계를 교란할지도 모른다는 우려를

예방하면서, 오염된 환경을 안전하게 정화할 수 있도

록하는방안을마련해야할것이다.

■ 향후 전망

식물을 이용한 환경정화 시장의 규모는 계속 확대되

고 있는 실정이다. 국가의 정책적인 지원이 이루어지

고 있을 뿐만 아니라, 연구소 및 회사 등에서도 과축

적 식물을 찾는 연구와 함께 저항성 유전자를 찾아서

LMO연구개발을활발하게진행하고있다. 또한전세

계적으로환경오염이큰문제가되고있고, 이러한문

제를 가장 효과적으로 해결할 수 있는 기술로 식물을

이용한 환경정화기술이 주목받고 있다. 현재까지 식

물을 이용한 환경정화는 대부분 자연적으로 존재하는

과축적 식물을 이용하여 오염된 토양 및 수자원을 정

화하는 것이다. 하지만 이들 과축적 식물의 경우에는

앞에서언급한바와같이생체량이적고, 성장이느리

다는 단점 때문에 GM식물 개발을 통한 환경정화의

필요성이 최근에 크게 대두되고 있는 실정이다. 식물

의 저항성, 축적성 능력을 향상시키기 위해서 식물뿐

만 아니라 박테리아나 효모로부터 중금속 및 환경오

염물질에 대해 저항성을 나타내는 유전자들을 찾고,

이를 이용해 식물을 형질전환하여 환경을 정화하는데

이용하려는연구가꾸준히진행되고있다.

현재까지 환경정화용 GM식물이 상업적으로 이용된

경우는전세계적으로보고된바가없다. 대부분저항

성 유전자나 단백질에 대한 특허출원이나 기술이전

등의 사업화를 통해서 상업화 추진 단계에 있는 실정

이다. 본 연구실(포항공대 생명과학과 이 숙 교수 연

구실)의 경우, 중금속 저항성 유전자인 ZntA 및

YCF1 등 여러 저항성 유전자들에 대한 국내 및 국제

특허출원을취득및추진하고있으며, 최근국내환경

회사인화이젠과기술이전계약을체결하 다.

앞으로 환경정화 시장은 과축적 식물을 이용한 시장

과더불어환경정화용GM식물을이용한보다적극적

인환경정화시장이크게성장할전망이다. 현재우리

가 보유하고 있는 식물을 이용한 환경정화기술도 선

진국에비해크게뒤지지않기때문에앞으로보다많

은연구와정책적인지원, 그리고적극적인사업화및

상업화 계획이 수립되고 실천되어야 할 것이다. 더불

어현재까지개발한환경정화용GM식물을실제오염

지또는오염지와유사한환경에식재하여GM식물의

환경정화 능력에 대한 실질적인 평가를 하루 빨리 실

시해야만 이 분야가 국제 경쟁에서 뒤떨어지지 않고

선두를차지할수있을것이다.

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동향분석 ｜ 환경정화용 식물 개발의 현황과 전망