전남대 김태호 교수팀, 기후변화 대응 유수식 스마트양식 핵심 기술 개발
AI로 육상 양식장 병원체 위험 예측, 생존율 22%p 높여
▲ 사진 왼쪽부터 김태호 교수, 최현수 박사, 신수미 박사, 정성주 교수, 이성훈 교수
전남대 김태호 교수(해양생산관리학과) 연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 병원체 증식 가능성을 사전에 예측하고, 수질을 선제적으로 제어할 수 있는 스마트양식 핵심 기술을 개발했다.
이번 연구는 고수온과 집중호우 등 기후변화로 인한 극한 기상 현상이 일상화된 상황에서, 육상 양식장의 병원체 발생 위험을 획기적으로 낮출 수 있는 대안이 될 것으로 기대된다.
최근 기후변화에 따른 수온 상승, 집중호우, 탁도 증가가 반복되면서 육상 유수식 양식장은 비브리오균 등 세균성 질병의 위협에 노출됐지만 기존 양식 현장은 병원체 발생 후 약품을 쓰거나 사후 대응하는 방식에 의존해, 대량 폐사를 막는 데는 구조적 한계가 뚜렷했다.
이에 연구팀은 전남과 제주 지역 넙치 양식장에서 축적한 방대한 기후·환경·수질 데이터를 토대로 병원체 증식 가능성을 예측하는 'AI 다층퍼셉트론(MLP) 기반 모델'을 구축했다. 이 모델은 수온, 강우량, 탁도, 암모니아성 질소 등 환경 변수를 종합 분석해 위험 수준을 예보함으로써, 양식 어가가 선제적으로 대응할 수 있는 '골든타임'을 제공한다.
연구팀은 예측에만 그치지 않고, 이를 물리적으로 제어할 하드웨어 솔루션도 내놓았다. 총부유물질(TSS) 제거, 자외선(UV) 살균, 용존산소 공급 기능을 결합한 '모듈형 총부유물질?병원체 제거 시스템(TSS-PRS)'을 개발했다.
전남 해남의 유수식 스마트양식 테스트베드에서 실증한 결과, 총부유물질(TSS)은 평균 80.6%(최대 91.5%) 감소했으며, 총암모니아성질소(TAN)와 탁도 역시 각각 48.7%, 75.8% 저감됐다. 특히 비브리오균 등 치명적인 세균성 병원체는 실험 조건에서 100% 제거되는 성과를 보였다.
수질 개선은 곧 생산성 향상으로 이어졌다. TSS-PRS 시스템을 적용한 수조의 넙치 생존율은 85.1%로, 일반 수조(대조구 63%) 대비 약 22%포인트(p) 향상됐다. 6개월 사육 후 개체당 평균 체중 증가량에서도 유의미한 차이를 보였다.
이 성과는 물 재이용 효율을 극대화하면서 질병 위험을 원천 차단하는 기술로, 유엔 지속가능개발목표(SDGs)와 FAO(식량농업기구) 등 국제기준에도 부합해 기술 수출을 가능성도 높다.
김태호 교수는 "AI 기반 예측과 정밀한 수질 제어가 결합된 이 기술은 기후 위기 시대, 우리 양식업이 생존하고 나아가 스마트화로 전환하는 핵심 기반이 될 것"이라며 "현장 보급을 서둘러 대한민국 스마트양식 기술의 경쟁력을 입증하겠다"고 밝혔다.
한편, 이번 연구 성과는 수자원 분야의 권위 있는 국제 학술지인 네이처 포트폴리오 저널‘npj Clean Water’(영향력지수 11.4, JCR 상위 1.9%))에 2026년 1월 7일 자로 게재됐다. (논문명: Scalable predictive x-x-x-framework for environmental pathogen control in land-based aquaculture)
이 연구는 전남대 김태호 교수가 교신저자로 총괄했으며, 최현수·신수미 박사가 공동 제1저자, 정성주·이성훈 교수가 공저자로 참여해 AI와 수산공학의 융합을 성공적으로 이끌어냈다는 평가를 받는다. 연구비는 해양수산부의 유수식 스마트양식 관련 과제 지원을 받아 진행됐다.
