젖소의 열 스트레스에 대한 과소평가된 요소

우리나라도 기후온난화로 여름철 폭염과 열대야가 심해짐에 따라 홀스타인종의 산유량이 감소되어 낙농가의 피해가 점차 심해지는 상황에 있습니다. 특히 건유소와 관련하여 피해가 더욱 심화되는 점과 기술적인 예방방법을 해외소식지를 통해 소개하고자 합니다.

젖소는 적정 온도 범위(5°~25°C) 사이에서 가장 편안함을 느낄 수 있습니다. 이에 비해 사람은 26°C까지 편안함을 느끼기 때문에, 기온이 상승함에 따라 젖소가 받을 수 있는 열 스트레스를 종종 과소평가합니다. 기후온난화로 인해 폭염이 더욱 심화됨에 따라, 열 스트레스 관리는 지속 가능한 낙농업의 핵심 요소가 되었습니다.

고온 스트레스는 적정온도를 넘어서면 젖소의 행동과 신진대사에 급격한 변화를 일으킵니다. 대사열 발생을 줄이기 위해 사료섭취량이 감소하고, 이는 곧 반추활동 저하와 불안정, 그리고 우유생산량 감소로 이어집니다. 호르몬 불균형, 배아 발달약화, 수정률 저하로 인해 번식능력 또한 저하되며, 이러한 문제는 수개월 동안 지속될 수 있습니다. 열 스트레스로 인한 면역기능 저하, 스트레스 지속, 염증수치 증가 등은 생산량을 더욱 감소시키고 질병발생 위험을 높입니다. 신진대사, 행동, 면역, 번식능력에 대한 영향은 복합적으로 작용하여 전반적인 생산성에 심각한 위협이 됩니다.

□ 열 스트레스의 숨겨진 비용

열 스트레스가 우유 생산량에 미치는 즉각적인 영향도 있지만, 경제성 분석에 따르면 그 부담은 훨씬 더 크게 나타납니다. 미국에서 실시된 모델링 연구에 따르면, 열 스트레스는 그 수준에 따라 낙농업계에 연간 8억9천7백만 달러에서 15억 달러(약 1조3천억 원~2조2천억 원)에 이르는 손실을 초래하는 것으로 나타났습니다. 이러한 손실은 유대수입 감소, 성장 지연, 폐사율 증가, 번식률 저하, 유방염 발생률 증가, 조기 도태 및 진료비용 등 비용증가와 수익감소를 동반합니다.

최근 연구는 열 스트레스로 인한 숨겨진 비용이 많다는 점을 밝혀냈습니다. 건유기 젖소가 착유소만큼의 냉방을 받지 못하는 경우가 존재하며, 이 시기에 발생하는 열 스트레스로 인해 건유소의 유선 재발달에 영향을 미쳐 유분비 세포수를 감소시키고 다음 수유기의 우유생산량 감소로 이어집니다.

열 스트레스를 받은 건유기 젖소는 우유생산량이 줄어들 뿐만 아니라 그 송아지에게도 영향을 미칩니다. 열 스트레스를 받은 어미소로부터 태어난 송아지는 처음부터 불리한 조건에 놓이게 되며, 생산성을 최대한 발휘하는 데 어려움을 겪습니다. 이러한 송아지는 일반적으로 체구가 작고 성장이 느리며 면역력이 저하된 징후를 보입니다. 차후 유선 발달에도 문제가 발생하여 평생동안 유량이 감소하는 경향이 있습니다. 또한, 생산수명은 5개월 더 짧아 도태가 더 빨리 이루어지고 교체시기도 더 빠르게 나타났습니다.

더욱 중요한 점은 열 스트레스 영향이 3세대까지 미친다는 점입니다. 태아상태의 암소에서 발달한 난자에서 태어난 그 다음 송아지 세대도 영향을 받습니다. 이러한 유선의 생리적 변화가 나타나며, 이는 다시 유량감소와 관련이 있습니다. 실제로 연구진은 열 스트레스를 받은 암소의 송아지가 열 스트레스 영향을 적게 받은(적절한 냉방) 받은 암소의 송아지보다 첫 수유기에 하루에 1.3kg 더 적은 유량을 생산했다고 보고했습니다. 또한, 열 스트레스 영향을 더 많이 받은 송아지는 더 일찍 도태되어 수명이 32% 단축되었습니다. 이는 건유기 젖소가 겪는 열 스트레스가 여러 세대에 걸쳐 영향을 미쳐, 어미 소가 임신한 송아지뿐 아니라 그 송아지의 미래 자손에게까지 영향을 미친다는 것을 의미합니다.

낙농가들은 이러한 세대 간 영향을 즉시 알아차리기 어렵기 때문에 건유기의 중요성을 간과하는 경우가 많습니다. 겉으로는 안정되어 보일 수 있지만, 내부적으로는 지속적인 손상이 진행되고 있으며, 이는 몇 달 또는 몇 년 후에 유량감소와 송아지의 성장지연으로 나타납니다. 이러한 영향은 열 스트레스와 관련된 경제적 손실을 더욱 가중시킵니다. 미국에서만 자궁 내 열 스트레스로 인한 연간 손실액이 최대 5억9천5백만 달러(약 8천9백억 원)에 달합니다. 전 세계 낙농가들에게 이러한 연구결과는 건유기 소를 열 스트레스로부터 보호하는 것이 얼마나 큰 경제적 이익을 가져다주는지 보여줍니다.

□ 열 스트레스 회복전략

냉방시설은 필수적이지만, 영양 또한 젖소가 고온 스트레스를 이겨내는 데 중요한 역할을 합니다. 필수영양소를 전략적으로 보충하면 고온환경에서도 신진대사 균형을 유지하고 면역력을 강화하며 유선조직을 보호할 수 있습니다.

< 간 기능 및 유단백질 함량 증가 > 아디세오(Adisseo)의 연구팀에 따르면, 특히 메티오닌(Met)을 비롯한 아미노산 균형을 적절하게 유지하면 고온 스트레스 상황에서도 유지방과 단백질 함량을 유지하는 데 도움이 됩니다. 또한 메티오닌은 고온 스트레스가 유지되는 기간동안 간 기능 효율을 높이고 면역대사를 개선하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 고온 스트레스 상황에서 메티오닌을 보충하는 것이 착유소와 송아지의 생산성 및 건강증진에 도움이 될 수 있는지에 대한 연구결과는 열 스트레스를 가한 후 메티오닌을 보충하지 않은 젖소들에 비해 보충했던 개체들에게서는 우유단백질 함량이 0.18% 증가함을 확인했습니다.

또한 메티오닌을 급여한 젖소는 대조군 사료(농후사료)를 급여한 젖소보다 분만 후 직장 체온이 낮았고 간 기능이 개선된 것으로 나타났습니다. 이는 메티오닌 보충이 젖소가 열 스트레스의 영향을 더 잘 견딜 수 있도록 도와준다는 것을 의미합니다.

< 유선세포 개선 > 열 스트레스는 유선 분비구조(유즙이 생성되는 유선세포수 감소)에 악영향을 미쳤지만 메티오닌 보충은 이러한 영향을 완화했습니다. 이러한 유선의 생리·대사 개선은 메티오닌 보충을 받은 소의 유단백질 합성 증가에 기여했을 가능성이 높습니다.

< 송아지 성장 촉진 > 임신후기 열 스트레스 기간 동안 어미 소에게 메티오닌을 보충한 결과, 출생 시 송아지의 키가 더 크고 직장 체온이 더 낮았습니다. 이는 메티오닌을 보충하지 않은 어미 소에서 태어난 송아지에 비해 태반 크기가 더 크고 아미노산 전달이 더 활발했기 때문입니다. 이러한 결과들을 종합해 보면, 맞춤형 영양공급과 효과적인 냉방조치를 하는 것이 우유생산량 감소를 예방하고 미래세대의 회복력을 강화할 수 있음을 시사합니다.

□ 열 스트레스 대응도구

열 스트레스로 인한 경제적 영향은 눈에 보이는 여름철 우유생산량 감소보다 훨씬 큽니다. 건유기에 열 스트레스에 노출되면 어미 소, 송아지, 심지어 후손에게까지 장기적인 영향을 미치는 숨겨진 손실이 발생합니다. 하지만 철저한 열 스트레스 완화, 메티오닌 보충과 같은 영양보충, 그리고 건유기 소에 대한 관리를 통해 낙농가들은 젖소를 보호하고 생산성을 안정화할 수 있습니다.

※ (첨부) 참고자료 : 열 스트레스 완화에 미치는 기술적 역할

※ 출처 : Dairy G	lobal

※ 제공 : 낙농정책연구소

<참고> 열 스트레스 완화에 미치는 기술적 역할

온난화로 인해 열 스트레스가 심화됨에 따라 생산성과 젖소의 건강 모두 위협받고 있습니다. 열 스트레스가 점점 더 시급한 문제로 대두됨에 따라, 효과적인 해결책을 찾기 위해 기술 활용이 필수적입니다.

□ 열 스트레스 지표

열 스트레스는 주변 온도로 인해 가축의 최대 열 발산 능력을 초과하여 체온 조절 기능이 저하될 때 발생하는 전신적인 생리적 장애입니다. 주요 평가지표는 가축더위스트레스지수(THI)를 사용하여 분류할 수 있습니다.

1) 양호단계(THI < 72)에서는 젖소가 정상적인 생리기능과 대사안정성을 유지합니다.

2) 주의단계(THI 72~77)는 호흡률 증가, 타액분비 증가, 체온상승 및 유량감소와 같은 생리적 변화를 초래합니다. 경고단계(THI 78~85)에서는 심각한 스트레스로 인해 체온과 호흡이 더욱 증가하고 호르몬 불균형 및 유성분 교란되는 등 체온조절 기능에 심각한 과부하가 발생합니다.

3) 위험단계(THI가 85~91)일 경우 젖소는 극심한 스트레스를 받게 되며, 91 이상시(심각단계) 폐사까지 초래할 수 있습니다. 이는 유선조직에 영구적인 손상을 일으키고 번식능력에 부정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 자손발달에도 장기적인 영향을 줄 수 있습니다.

□ 번식에 미치는 영향

열 스트레스는 난자 발달, 호르몬 균형 및 자궁 환경을 교란시켜 수정률 감소, 배아 생존율 저하, 심지어는 세대를 거쳐 생식기능 손상으로 이어질 수 있습니다. 태아 유선 발달을 저해하고, 결과적으로 송아지의 미래 우유생산량을 8~12% 상대적으로 감소시킵니다.

□ 우유 생산에 미치는 영향

생산성 측면에서 열 스트레스는 사료 섭취량을 감소시키고, 유선 기능을 저하시키며, 우유생산량과 유질을 크게 떨어뜨리고, 후성유전학적 기전을 통해 자손의 장기적인 생산 잠재력에 영향을 끼칩니다. 열 스트레스는 반추위 기능을 저해하여 장내 및 영양 대사조절을 방해합니다. 사료 또는 건물섭취량 감소는 수유에 필요한 에너지 공급을 감소시켜 우유생산량과 품질을 더욱 악화시키고, 낙농가의 경제적 지속가능성에 심각한 문제를 야기합니다.

□ 열 스트레스 완화 전략

젖소의 열 스트레스 관리에는 단기, 중기, 장기적인 대책을 종합적으로 시행하고, 실시간 조기경보 시스템을 활용하여 생산 효율을 향상시키고 경제적 손실을 줄여야 합니다.

▪지능형 모니터링 및 조기 경보 시스템

적외선 열화상 장비는 젖소의 귀, 입, 코, 눈 주위의 미세혈관 확장 신호를 ±0.05°C의 온도 감도로 감지하여 92%의 정확도로 2~3시간 전에 열 스트레스를 조기에 경보할 수 있습니다.  SMARTBOW 귀표 시스템은 개별 소의 체온과 활동량 데이터를 10분마다 업로드하고, 데이터를 통해 분만 후 100일 미만의 초기 수유기 젖소와 일일 우유생산량이 35kg 이상인 고산유량 소를 우선적으로 냉방구역으로 배정합니다. 이 시스템은 여름철 민감한 그룹의 일일 우유생산량 변동 계수를 ±15%에서 ±5%로 줄여주며 주로 대규모 목초지에 적합합니다.

▪환경 최적화 및 물리적 냉각

적절한 환기 및 차광시설을 제공하고 분무시스템 및 팬과 같은 냉각장비를 사용하여 환경온도와 습도를 낮출 수 있습니다. 축사 환경 최적화를 위해 환기와 고압분무를 결합한 냉각시스템은 과도한 습도를 방지하면서 효과적인 냉방을 제공합니다. 또한 몇몇 장비는 실시간 데이터와 THI 데이터를 통합하여 분무 및 환풍장비를 자동으로 작동시키는 실시간 조기경보 시스템을 통해 젖소의 열 스트레스 영향을 효과적으로 관리할 수 있습니다. 기존연구에 따르면 지능형 분무장비와 환기시스템을 결합하면 우유생산량이 19.8% 증가하는 것으로 나타났습니다.

▪3차원 영양관리

영양관리는 젖소의 열 스트레스를 완화하는 데 중요한 역할을 합니다. 항산화제, 에너지, 단백질, 미네랄 함량을 높이고 적절한 비타민을 보충하는 사료배합을 통해 열 스트레스 저항성을 향상시킬 수 있습니다. 항산화, 에너지대사 최적화, 단백질 항상성 조절로 구성된 3차원 영양관리 시스템은 젖소의 생리적 기능 보호와 생산성 유지라는 두 가지 목표를 동시에 달성할 수 있습니다.

▪유전 육종

낙농업에서는 생산성을 유지하면서 열 스트레스 저항성을 향상시키는 유전적 개량을 확보하는 것이 중요합니다. 최근 유전자 기술의 발전으로 유전적 개량은 더 이상 특정 품종 내에 의존하지 않습니다. 예를 들어, 유전자가위(CRISPR-Cas9) 기술을 이용하여 젖소 품종에 내열성이나 질병 저항성에 유리한 대립유전자를 도입하면 기존 육종 프로그램을 통해 달성했던 열 스트레스 저항력을 유지하거나 증가시킬 수 있습니다.

□ 완화 전략의 결합

연구진은 예를 들어, 적외선 열화상 카메라 및 귀표장비와 같은 지능형 모니터링 시스템을 환경최적화 및 영양관리와 연계하는 다양한 열 스트레스 완화전략을 결합하면 상호보완을 통해 효과가 크다고 강조했습니다.

※ 출처 : Dairy G	lobal

※ 제공 : 낙농정책연구소