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동물학적 작용 원리
원적외선의 정의와 동물학적 작용 원리
- (원적외선) 전자기 스펙트럼 중 파장 3μm~1000μm 범위의 적외선으로, 특히 6~11μm 파장대는 물 분자가 잘 흡수하여 “생명의 빛”으로 불립니다.
- (흡수와 열작용) FIR은 물체에 흡수되면 온열 효과를 일으키며, 피부 표면에서 약 수 센티미터 깊이까지 침투해 조직을 데우는 심부 온열 작용이 있으며, 인체나 동물체에 흡수되어 온화한 복사열로 작용합니다
- (분자 진동 증가) FIR 노출은 직접적으로는 분자 진동 에너지의 증가, 간접적으로는 조직 온도 상승과 생체수분 구조 변화 등을 통해 생물체에 영향을 줍니다. FIR는 단순 가열 이상의 생물학적 반응(세포 활력 증가, 국소 혈액순환 개선 등)을 일으켜 치료나 활력 증진에 이용될 수 있습니다.
기축 생리계통에 미치는 영향
(소화기계) FIR은 소화기관의 혈류량을 늘려 소화액 분비와 효소 활성을 높이고 영양소 흡수를 촉진시키며, 장내 미생물 환경도 개선됩니다. 산란계 FIR 조명을 사용한 실험에서 분변 내 유해균(대장균, 살모넬라) 수가 유의하게 감소하여 장 건강이 개선된 것으로 보고되었습니다. FIR로 처리한 물은 물 분자가 미세화되어 장벽 투과가 용이해지고 영양소 용해도가 증가함으로써 장내 흡수율을 높여 사료 소화율이 좋아집니다.
(면역계) FIR은 가축의 면역능력을 향상시키는 효과가 보고되고 있습니다. FIR 조사 시 면역글로불린(IgA, IgG, IgM) 등의 항체 수치가 증가하여 humor 면역이 강화되고 백신에 대한 항체 형성률이 높아지는 등 면역반응 효율이 개선된 사례가 있습니다. 실제로 자돈을 FIR 난방하에서 사육한 실험에서 백신 접종 후 항체가가 대조군보다 유의하게 높게 나타나 면역반응이 향상되었고 FIR 노출이 면역세포의 활성과 사이토카인(NO) 생성 경로를 자극하여 방어능력을 높였다는 분자생물학적 분석도 보고 되었습니다.
(내분비계 및 대사계) FIR에 의한 온열 자극은 스트레스 호르몬(예: 코르티솔) 분비를 억제하고 대사 관련 호르몬의 균형을 도와 항스트레스 작용을 할 가능성이 있습니다. FIR 조사된 가축에서 혈중 대사성 지표의 개선이 관찰되는데, 산란계의 혈청 콜레스테롤, 중성지방 수치가 유의하게 낮아지는 등 지질대사에 긍정적 변화가 나타났습니다. FIR 노출로 조직의 산소와 영양소 공급이 늘고, 간기능 지표(AST) 감소와 알부민 상승 등 대사능력 향상의 징후가 보고되어 전반적인 물질대사가 촉진되고 생리적 항상성이 향상된다고 볼 수 있습니다.
(신경계 스트레스 반응) FIR의 온열 효과는 동물의 자율신경계 조절에 영향을 미쳐 긴장 완화와 안정을 가져오며 불안 또는 공격 행동 감소, 수면 시간 증가, 수면 패턴 안정 등의 신경계 조절 효과가 확인된 바 있습니다. 축산 현장에서 FIR 복사난방을 적용하면 추위나 환경변화로 인한 스트레스성 발정지연, 식욕부진 등이 완화되고, 동물들이 편안하게 휴식·수면을 취함으로써 지질대사에 긍정적으로 나타났습니다.
FIR 적용 시 가축에서 기대되는 효과
(성장 촉진) FIR은 체중 증가량이 유의적으로 높게 나타납니다. 육계의 경우 증체속도가 향상되고 사료 요구율(FCR)이 개선되어 성장 일수가 3~4일 정도 단축 되었다는 보고가 있습니다. FIR 에 노출된 실험쥐에서 체중과 성장률이 증가하는 효과가 1980년대 연구에서 관찰되었으며, 돼지 자돈은 8주 후 체중이 대조군보다 유의하게 증가 함을 확인했습니다. FIR이 대사 활성 증진, 식욕 증대 및 소화율 향상을 통해 성장에 필요한 영양소 이용을 높인 결과로 해석됩니다.
(소화 효율 향상) FIR 적용은 사료소화율과 영양소 이용률을 높여 사육 효율을 개선합니다. FIR 처리된 음용수를 급여한 가축은 소화기 내 미생물 균총이 안정되고 유해균 억제 효과로 설사 예방 및 장 건강 증진이 보고되었습니다. FIR 첨가제를 급여한 돼지에서 건물 소화율, 질소·무기질 소화율 개선 경향이 확인되어 같은 양의 사료를 먹여도 체중증가 당 사료 소모량이 감소하여 경제성이 향상됩니다.
(면역력 강화) FIR은 가축의 면역계 반응을 활성화하여 질병 저항성을 높이는 효과가 있습니다. FIR 조사 환경의 가금류에서 혈중 면역글로불린 (IgG, IgA 등) 수치 상승이 관찰되었고 돼지의 경우 백신 접종 후 항체 형성능이 향상되어 질병에 대한 방어력이 높아졌습니다. 또한, 세포에서 면역조절 물질인 NO 산화질소 생성 경로(iNOS)가 자극되어 선천 면역 활성이 높아짐을 보였는데 이는 FIR이 면역세포의 대사와 기능을 증진시킨 결과로 풀이됩니다. FIR 기반 사료첨가제를 급여한 육계에서 폐사율 감소와 질병 발생 감소가 보고되어, 항생제 저감 사육에 활용 가능성이 주목되고 있으며 FIR은 체액성·세포성 면역을 모두 강화하여 가축이 질병에 잘 걸리지 않고 걸리더라도 빠르게 회복하도록 돕는 역할을 합니다.
(스트레스 저항성 증가) FIR은 환경 스트레스에 대한 가축의 저항성을 높여 악조건 속에서도 생산성을 유지하도록 돕습니다. 한여름 폭염 속에서도 FIR 적용 축사는 산란계 산란율을 80% 이상 유지하여 더위 스트레스로 인한 생산성 저하를 방지한 바 있습니다. FIR의 온열 효과가 체온유지에 기여하여 추위·더위로 인한 생리적 스트레스를 완화하고, 그 결과 행동적 불편감 감소 및 사료 섭취량 유지 등의 효과가 나타납니다. 또한 FIR 조사 시 혈중 AST(간손상 및 스트레스 지표) 수치 감소와 알부민 상승이 확인되어, FIR 환경이 대사 스트레스를 줄이고 동물의 항상성을 높여주는 것을 시사합니다.
(폐사율 감소) 성장촉진과 면역강화, 스트레스 저감으로 사육 단계별 폐사율 감소도 FIR의 중요한 효과입니다. 특히 신생 자돈이나 병아리와 같은 초기 생애 단계에서 FIR 보조난방을 활용하면 저체온 스트레스로 인한 폐사를 크게 줄일 수 있으며, 육계 비육후기에는 FIR 적용 시 군집 스트레스가 완화되어 도태 및 폐사가 현저히 감소한 사례가 보고되었습니다. 한 육계 시험에서 FIR 첨가제를 사용한 군은 대조군 대비 폐사율이 24.5%p 낮아졌고 출하두수가 그만큼 증가하여 농가 수익이 향상되었습니다.
적용 방식에 따른 효과 차이
(FIR 음수) FIR 처리수란 FIR을 방출하는 세라믹이나 광물을 이용해 물에 에너지를 부여한 것으로, 흔히 활성수로 불린다. 음용수를 FIR로 처리하면 물 분자의 클러스터 구조가 작아지고 용해도가 높아져 동물의 세포로의 침투와 흡수가 용이해집니다. 이를 통해 체내 수분대사 촉진, 노폐물 배출 및 해독 효과를 기대할 수 있으며 FIR 처리수를 마신 가축은 소화효소 활성 증가와 장내 미생물 균형 개선으로 소화율 향상 및 질병 저항성 증가 효과가 보고되었습니다. 음수 처리 방식은 기존 급수 시스템에 적용하기 비교적 간편하며, 모든 사육 개체에게 지속적이고 균등한 FIR 효과를 줄 수 있다는 장점이 있습니다.
- (FIR 분무) 분무 방식은 FIR로 활성화시킨 물이나 미네랄 용액을 축사 내에 안개 분사하여 공기 정화와 피부 자극을 노리는 방법입니다. 분무된 미세 물방울들이 공기 중 먼지와 악취 물질을 흡착하고, FIR 에너지가 함유되어 있다면 암모니아 등 유해가스 저감 효과를 높일 수 있습니다. 또한 동물 피부에 직접 닿아 피부 온도를 낮추지 않으면서 수분을 공급해주어, 여름철 더위 해소에 도움이 되고 피부 질환 예방에도 일부 기여할 수 있습니다. 분무 방식의 장점은 축사 환경 전체를 개선한다는 점으로, 밀집사육 환경의 악취 감소, 미생물 부하 감소 등에 유용합니다.
FIR 처리스를 사료에 혼합하여 급여하는 방법이다. 이러한 첨가제는 사료 내에서 지속적으로 FIR을 방출하거나, 미네랄 공급원으로 작용하면서 체내 대사에 이중 효과를 낼 수 있습니다. 사료에 소량 첨가 시 항균·항기생충 작용, 세포조직 활성화 및 생체 이용률 증가 효과를 나타냅니다. FIR 사료첨가의 효과로 성장촉진, 면역력 향상, 사료효율 개선, 육질 개선 등이 다양한 축종에서 보고되고 있으며, 특히 항생제 대체제로서의 잠재력이 강조됩니다. 사료첨가 방식은 별도 장치 없이 사료 배합으로 적용 가능하고 지속성이 높다는 장점이 있지만, 과량 투여 시 사료 기호성 저하나 미네랄 불균형 우려도 있으므로, 권장량을 준수해야 합니다.