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서 론
가금 산업은 가금육 생산량 및 소비량이 증가함에 따라 전 세계적으로 꾸준히 성장하고 있다. 유엔식량농업기구(Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO)의 자료에 따르면 2020년 육류 생산량은 2억 3,874만 톤에서 3억 3,718만 톤으로 상승했으며, 닭고기 비율은 25%에서 35%까지 증가하였다[1]. 가금 산업은 축산 분야에서 중요한 역할을 맡고 있으며 여러 측면에서 그 중요성을 보이고 있다. 가금류는 인간에게 단백질 제공 원천인 닭고기와 계란을 제공하고 있으며, 다른 농장 동물보다 성장 속도가 비교적 빠르고 한정된 공간에서 효율적으로 생산할 수 있다[2].
기후변화는 지구의 평균 온도를 증가시키고 있으며, 이로 인해 가축 및 농작물은 부정적인 영향을 받고 있다[3]. 평균 기온 상승은 가축이 느끼는 체감 온도를 상승시켜 고온 스트레스를 유발하고, 여름철 가금류의 고온 스트레스로 인한 부정적인 효과에 의해 생산성을 감소시키고 있다. 고온 스트레스는 가금류의 생산성 및 건강을 하락시키고 가금육 및 계란의 품질을 감소시킨다[4-6]. 이로 인해, 가금류 산업은 연간 1억 2,800만 달러에서 1억 6,500만 달러 사이의 경제적 손실이 발생했으며, 고온 스트레스로 인한 미국 축산업 전체의 연간 경제적 손실은 16억 9,000만 달러에서 23억 6,000억 달러로 추정되었다[7]. 이러한 이유로 고온 스트레스로 인해 매년 발생하는 경제적 손실을 줄이기 위한 방안의 모색이 필요한 실정이며, 이를 해결하기 위한 기술 및 전략의 개발은 가금류의 고온 스트레스로 인한 피해를 줄이고, 미래 가금 산업 발전에 크게 기여할 수 있을 것이다. 따라서, 본 리뷰의 목적은 기후변화에 따른 고온 스트레스에 의한 부정적인 영향과 완화 기술 및 전략들에 대한 효과를 조사하고, 가금류의 생산성 및 건강을 향상시키는 방안을 확인하는 것이다.
고온 스트레스에 의한 가금류의 행동 반응
‘Cooling behavior’은 고온 스트레스로 인하여 가금류에게 나타나는 가장 두드러진 행동 변화이다[8]. 이러한 비정상적인 행동은 가금류 스스로 체온을 낮추어 정상체온으로 회복하기 위해 발생된다. 가금류는 체열 손실을 용이하게 하는 땀샘이 없을 뿐만 아니라 깃털이 없는 체표면이 상대적으로 제한되어 있어 전도, 복사, 대류 및 증발을 통해 체온 손실을 효과적으로 일으킬 수 없다고 알려져 있다[4,9]. 주변 온도가 상승함에 따라 체표면과 주변 온도 사이의 열교환은 감소하게 되며, 고온 스트레스를 겪는 가금류는 호흡수를 증가시켜 호흡기를 통한 수분 증발을 유도한다[10]. 만약 고온 스트레스가 지속되면 탈수로 이어질 수 있는 열성 과호흡이라고 불리는 헐떡임 현상이 지속되게 된다[11]. 헐떡임은 결국 가금류의 체내 CO2 손실을 촉진하여 혈액내 산-염기 불균형으로 인한 호흡성 알칼리증을 발생시킬 수 있다[12–15]. 고온 스트레스에 노출된 가금류는 날개를 들어 올려 깃털로 가려져 있는 신체 부위를 노출시켜 체온을 낮추는 행동을 보이게 된다[8]. 날개를 펴는 빈도가 증가할수록 상처 또는 멍이 생기게 되거나 건조한 삼출성의 가금육이 생산될 수 있다[16]. 주변온도가 높을 때, 가금류는 축사에서 가장 시원한 곳을 찾으려고 하는 경향이 있으며, 주로 바닥의 깔짚을 파헤쳐 체온을 낮추려는 시도를 한다[17]. 또한 땅에 쪼그려 앉아있는 시간이 많아지게 되며, 걷거나 움직이는 시간이 감소한다[18]. 이러한 행동 변화는 발바닥 질병 발생률을 증가시킬 수 있다[19]. 고온 스트레스에 노출된 가금류는 점점 무기력해지며, 이는 결국 사료섭취량과 골격 건강에 악영향을 끼친다. 또한 사료 섭취로 인한 소화, 흡수 및 영양소 이용 과정에서 생산되는 열을 줄이기 위해 사료섭취량이 감소하게 된다[20]. 이와 반대로 닭의 음수량은 증가하는 양상을 보인다. 1 mL의 수분이 증발할 때마다 540 kcal의 에너지를 잃게 되기 때문에 가금류는 음수를 통해 체열을 낮추며 에너지 손실을 방지하는 것으로 알려져 있다[21]. 고온 스트레스로 인해 물 소비량과 체내대사율은 증가하지만 사료섭취량 감소로 설사가 유발되며 체중이 크게 감소한다[7]. 또한, Zepp et al.은 조류에서 발생하는 공격적인 행동이나 깃털을 쪼는 행동의 주요 원인은 고온 스트레스이며, 심할 경우 깃털을 쪼아 다른 동물에게 부상을 입히고 폐사에 이를 수 있다고 보고하였다[22]. 이러한 가금류의 공격성은 사료요구율을 증가시켜 경제적 손실을 초래할 수 있다[23]. Altan et al.은 육계를 대상으로 한 연구에서 고온 스트레스가 강직성 부동화에 상당한 영향을 끼치며, 강직성 부동화의 지속 시간을 증가시켜 가금류가 두려움을 느끼는 경향이 더 높아진다고 보고하였다[24].
고온 스트레스에 의한 가금류의 생리적 반응 및 생산성 변화
고온 스트레스는 가금류의 행동 반응뿐만 아니라 체내 생리적 반응 및 생산성에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 고온 스트레스로 인한 사료섭취량 변화 및 생리적 반응은 가금류의 생산성 저하에 직접적으로 관여한다. 고온 스트레스는 혈액 내 Na+, Ka+, Cl− 농도 및 이산화탄소 분압을 감소시키고 HCO3의 농도를 증가시킨다[25]. 이러한 변화는 미네랄 균형을 무너뜨리며 결국 가금류의 생산성을 감소시킨다. 또한 체내 미토콘드리아에서 활성산소(reactive oxygen species, ROS)의 생성이 증가하게 되고 단백질, 지질 및 DNA에 산화적 손상이 발생하여 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate, ATP) 합성이 감소하게 된다[26]. 이는 가금류의 세포 투과성이 감소하고 세포 내 항상성 장애를 일으켜 세포 사멸 및 괴사로 이어지게 한다[26]. Mujahid et al.은 고온 스트레스에 노출된 가금류는 ROS에 의한 산화 정도를 측정하는 지표인 혈장 및 미토콘드리아 내 말론디알데하이드(malondialdehyde, MDA)의 농도가 증가했다고 보고하였다[27].
고온 스트레스는 가금류의 영양소 소화 및 대사에 부정적인 영향을 미치며 대표적인 영양소인 탄수화물, 단백질 및 지방의 소화율을 감소시킬 수 있다[28]. 여러 연구에 따르면 고온 스트레스를 받은 가금류는 지질 대사의 지표인 비에스테르화 유리 지방산이 점진적으로 감소하여 체내에 저장되어 있는 지방 사용이 감소했다[29,30]. 따라서 고온 스트레스를 받은 가금류는 체내 지방 사용 저하로 인하여 복부, 피하 및 근육 내에 지방이 더욱 많이 축적되는 것으로 밝혀졌다. 지방 축적으로 인하여 신체 말단 부위에 지질 보유량이 많아지면 체열 방출에 어려움을 겪으며 더욱 심한 고온 스트레스로 이어질 수 있다[11]. 고온 스트레스로부터 기인된 우울감은 가금류의 단백질 신진대사에 영향을 끼쳐 체내 단백질 합성을 저하시킨다는 연구 결과가 있다[31]. 고온 스트레스를 받은 산란계는 사료섭취량 감소로 인해 영양소 이용성 및 혈장내 단백질 농도가 감소해 작은 크기의 계란을 생산한다[32]. 또한 고온 스트레스로 인한 호흡성 알칼리증이 발생하게 되면 혈중 이온화 칼슘 수치가 감소하여 칼슘 이용성이 감소하게 된다[33,34]. 이로 인해 난각 두께가 감소하고 금이 가거나 깨진 계란의 수가 증가할 수 있다[35]. 또한 고온 스트레스는 난황색, 난각 무게, 난각 강도, 호우유닛, 계란의 영양소 및 유통기한 등에 부정적인 영향을 끼친다는 연구가 보고되었다[36,37].
고온 스트레스는 육계의 도체에도 영향을 준다. 고온 스트레스를 받은 육계는 도체율이 감소하며, 특히 닭가슴살의 품질 및 육량이 감소되는 것으로 보고되었다[38,39]. 고온 스트레스를 받은 가금류는 계육의 육즙 손실과 조리 시 영양분 손실로 인해 고기의 부드러움이 감소한다는 연구 결과가 있다[31]. Petracci et al.은 고온 스트레스는 미토콘드리아 기능을 손상시켜 근육에서 글리코겐이 포도당으로 분해되는 것을 촉진하고 근육의 에너지 저장 능력을 감소시키며, 생화학적 변화를 가속화하여 pH 감소 속도가 증가하고 결과적으로 육계에서 하얗고 창백한 삼출성 육질을 생성한다[40]. 또한 단백질은 계육의 수분 결합 능력에 관여하기 때문에 높은 도체 온도로 인한 단백질 손상은 단백질의 수분 결합 능력을 방해하여 더 높은 수분 손실에 기여한다고 알려져 있다[41].
고온 스트레스에 노출된 가금류는 시상하부-뇌하수체-부신피질 축이 활성화되어 코르티코스테론의 분비가 활발해지며, 가금류에서 높은 수준의 코르티코스테론은 생산성을 감소시키고 골격근에서의 단백질 분해를 유도하며, 지방 축적을 증가시키고, 장벽기능과 심장에 악영향을 미치는 것으로 밝혀졌다[42]. 또한, Quinteiro-Filho et al.은 코르티코스테론혈증이 면역 억제 작용을 일으키기 때문에 고온 스트레스에 노출된 가금류는 면역 능력이 저하되고 콕시듐증과 같은 전염병에 걸리기 쉽다고 보고하였다[43]. 코르티코스테론뿐만 아니라 티록신의 감소도 고온 스트레스에 노출된 가금류에서 관찰된 바가 있다[44]. 티록신의 저하로 인한 갑상선 기능 저하는 가금류의 생산성 저하, 도체 지방 증가 및 난품질 저하를 일으킬 수 있다. 특히, Rozenboim et al.은 고온 스트레스가 산란계 체내의 프로게스테론, 프로락틴 및 에스트로겐의 감소를 유발하여 산란계의 산란율에 부정적인 영향을 미친다고 보고하였다[36]. 고온 스트레스에 노출된 가금류의 trans-epithelial electrical resistance(TEER)은 고온 스트레스로 인하여 감소하며, 낮은 TEER은 장세포의 투과성을 증가시켜 장벽 기능이 악화된 것을 나타낸다[45]. Smith et al.은 고온 스트레스에 노출된 육계는 장내 내독소(lipopolysaccharide, LPS)와 염증성 사이토카인이 증가하여 장 점막에서 국소 염증 반응이 일어나 육계에서 경미한 다발성 장염이 일어난다고 보고하였다[46]. 심할 경우 LPS가 혈류 전체로 확산되어 내독소혈증을 일으킬 수 있다. 내독소혈증은 다발성 장기부전과 치명적인 패혈성 쇼크를 일으킨다[47]. 또한 고온 스트레스는 장내 미생물 균총의 균형을 무너뜨리며, Salmonella Enteritidis 와 Clostridium perfrigens와 같은 병원균의 확산을 촉진시킨다[48]. 고온 스트레스는 림프기관의 무게를 감소시키며 혈청 내 항체 농도를 낮추기 때문에 면역력을 저하시켜 가금류의 폐사율을 증가시킨다[7]. 고온 스트레스로 인하여 폐사하게 되는 가금류에서는 건조하고 끈적한 근육, 점성 혈액 및 오그라든 다리 등의 사후현상을 볼 수 있다.
사료 내 기능성 물질 첨가에 따른 가금류의 고온 스트레스 저감
글루타민은 근육 조직 및 혈장에서 많이 발견되는 중성 유리 아미노산으로, 아미노산, 뉴클레오타이드, 핵산, 단백질 등을 합성하는 역할을 한다[49]. 글루타민은 글루타메이트와 뉴클레오타이드를 합성하는 전구체로, 특히 여러 세포 및 조직에서 중요한 역할을 하는 글루타치온의 합성을 위한 전구체이다[50]. 육계 및 산란계 사료 내 글루타민 첨가는 생산성, 육질, 도체율, 산란율 및 면역 능력을 향상시킬 수 있으며, 고온 스트레스에 의한 부정적인 영향을 감소시킬 수 있다[51–53]. 고온 스트레스에 노출된 육계에게 글루타민 첨가 사료를 급이하였을 때 체중, 사료섭취량이 향상됐으며, 사료요구율이 감소하였다[54,55]. 또한, 닭가슴살의 pH, superoxide dismutase(SOD) 및 총항산화능이 증가하고 지방산패도는 감소하였으며, 다리살 내 Nrf2의 mRNA 발현량이 증가하였다[50,56,57]. 또한, 장내 융모 높이 및 융모 높이:음와 깊이 비율이 상승했으며, 장내 밀착연접 관련 유전자인 ZO-1, claudin-1 및 occludin의 mRNA 발현량이 증가하였다[58]. 따라서, 가금류의 사료 내 글루타민 첨가는 생산성, 면역력 및 장 건강을 향상시켜 고온 스트레스로 인한 부정적인 영향을 감소시킬 수 있다.
알지닌은 가금류의 기본적인 제한 아미노산으로, 요소회로에 관여하는 효소들이 결핍되어 있어 자체적으로 알지닌을 합성하지 못하기 때문에 가금류의 생존에 중요한 역할을 한다[59]. 알지닌은 단백질과 대사에 중요한 역할을 하는 크레아틴, 산화질소, 글루타메이트, 폴리아민, 프롤린 및 글루타민을 합성한다[60,61]. 이 중 크레아틴은 근육세포에 에너지를 전달하고 ATP를 보충하는 기능이 있으며[62], 산화질소는 특정 신호를 전달하고 면역반응에 관여한다[63]. 육계 및 산란계 사료 내 알지닌 첨가는 생산성, 도체율, 혈장 내 산화질소, 소장 무게 및 길이를 증가시키고, 면역능력 및 사료요구율을 개선했다[63–66]. 고온 스트레스에 노출된 육계에게 알지닌 첨가 사료를 급이하였을 때, 증체량, 도체율 및 가슴살 면적이 증가하고, 사료요구율이 감소하였다[62,67]. 고온 스트레스에 노출된 산란계에게 알지닌 첨가 사료 급이는 난중을 증가시키고, 혈액 내 코르티코스테론, 글루코스, 크레아티닌, 중성지방 함량 및 산란계의 공격성을 감소시켰다[68,69]. 따라서, 알지닌은 고온 스트레스에 노출된 가금류의 생산성 및 면역력을 향상시키고 스트레스 호르몬을 감소시키는데 이용할 수 있다.
트레오닌은 가금류의 체내에서 거의 합성할 수 없는 제3 아미노산으로, 단백질, 뮤신, 면역글로불린 등을 합성한다[70,71]. 트레오닌은 뮤신 아미노산의 최대 11%를 구성하고 있으며, 뮤신은 트레오닌, 세린, 시스테인 같은 여러 아미노산과 단백질로 이루어져 있다[72]. 점막의 생성 및 유지 능력은 장 건강에 영향을 미치기 때문에 가금류의 트레오닌 섭취는 매우 중요하다. 육계 및 산란계 사료 내 트레오닌 첨가는 증체량, 산란율, 융모 높이 및 뉴캐슬병 항체가를 증가시키고, 사료요구율이 감소시켰다[73–76]. 고온 스트레스에 노출된 육계에게 트레오닌 첨가 사료 급이는 체중, 증체량, 융모 높이 및 뉴캐슬병 항체가가 증가하고, 사료요구율, 폐사율 및 heterophil: lymphocyte ratio(H:L ratio)를 개선하였다[70,77–80]. 고온 스트레스 조건에서 트레오닌 첨가 사료를 급이한 산란계에서는 산란율과 면역글로불린 및 간과 혈장내 SOD가 증가하며, 생산성이 개선되었다는 연구결과가 있다[81,82]. 그러므로 트레오닌의 긍정적인 효과들은 고온 스트레스에 노출된 가금류의 생산성, 장 건강, 면역력 및 항산화 능력을 향상시켜 고온 스트레스를 감소시킬 수 있다.
비타민 C는 가금류에서 합성될 수 있는 중요한 항산화제로, 산화된 분자에 전자를 공여하여 대사작용에 중요한 역할을 한다[83]. 비타민 C는 백혈구 생성 과정에 관련되어 있기 때문에 가금류의 면역력을 증가시킬 수 있다[84]. 그러나 고온 스트레스를 포함한 여러 악조건은 가금류의 비타민 C 합성을 감소시키고 이용률을 감소시킬 수 있다고 보고되었다[85,86]. 육계 및 산란계 사료 내 비타민 C 첨가는 체중, 단백질 및 지질소화율, 도체 품질 및 골격을 향상시키고 난중 및 산란율을 증가시켰다[87,88]. 고온 스트레스에 노출된 육계에게 비타민 C 첨가 사료를 급이하였을 때, 체중 및 사료요구율이 개선되고, 장기 무게, 융모 높이, 열충격단백질 70(Heat shock protein 70, HSP70), SOD 및 면역글로불린 함량이 증가하였다[89,90]. 고온 스트레스에 노출된 산란계에게 비타민 C 첨가 사료 급이는 산란양 및 생존율이 증가하고 난황색이 진해졌으며, 혈청내 칼슘의 농도가 향상되었다[91,92]. 따라서, 가금류의 비타민 C의 보충은 생산성, 장 건강, 면역력 및 항산화 능력을 향상시켜 고온 스트레스로 인한 피해를 저감시킬 수 있다.
비타민 E는 동물들에게 중요한 항산화제로 작용한다. 가금류는 체내 비타민 E 합성을 못하기 때문에 외부로부터 섭취해야 한다. 비타민 E는 단백질 키나제 C의 활동을 조절하고 민무늬근의 성장과 생산을 조절한다[93]. 또한, 림프구와 과립세포를 산화로부터 보호하고, 면역세포의 증식 및 기능을 향상시킨다[94]. 육계 및 산란계에게 비타민 E 첨가 사료를 급이하였을 때, 증체량, 산란율, 보수력, 뉴캐슬병 항체가 및 F-낭 무게가 증가하였고, 사료섭취량 및 복부지방 무게가 감소하였다[95–97]. 비타민 E를 첨가한 사료는 고온 스트레스에 노출된 육계의 체중, 도체율 및 융모 높이를 증가시키고, 사료요구율 및 간의 지방산패도를 감소시켰다[98–100]. 고온 스트레스에 노출된 산란계에게 비타민 E를 첨가한 사료의 급이는 산란계의 난관 및 난포 무게, 난중 및 갑상선 호르몬 분비량을 증가시켰다[92,101]. 그러므로 비타민 E는 고온 스트레스에 노출된 가금류의 생산성, 장 건강 및 면역력 능력을 향상시키는 데 사용할 수 있다.
아연은 정상적인 성장, 뼈 발달, 깃털 형성 피부 질, 면역, 식이 조절 및 에너지 대사, 단백질 분해 및 합성, 핵산 합성 등과 관련된 300개 이상의 효소의 구조와 기능에 필요한 기본 요소이다[102]. 따라서 아연의 결핍은 가금류의 신체에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다[103]. 고온 스트레스를 받은 가금류는 아연 요구량이 증가하게 되며, 사료 내 아연을 첨가 및 급이를 통해 증가한 아연 요구량을 대처할 수 있다[104]. 고온 스트레스에 노출된 육계에게 아연 첨가 사료를 급이할 경우 증체량 및 사료섭취량이 증가하고, 사료요구율이 개선되었다[105]. 또한 면역과 관련된 비장, 흉선 및 F-낭의 무게가 증가하였으며, 림프샘의 무게도 증가한 연구 결과가 보고되었다[106]. 고온 환경에서의 육계에게 아연 첨가 사료 급이는 분뇨내 질소 함량을 크게 감소시켰으며, 생산성에 부정적인 영향을 미치지 않는다고 보고하였다[107]. 고온 스트레스로 인하여 발생하는 췌장 손상은 사료 내 아연 첨가를 통해 보호할 수 있으며, 췌장의 기능을 도와 영양소 소화율을 향상시킬 수 있다[108]. 그러나 사료 내 아연을 다량으로 첨가하게 되면 분뇨로 배설되어 환경 오염을 유발할 수 있다[109]. 특히 산화아연 등의 기존 아연 공급원은 생체이율률이 낮아 사료 내 고용량으로 급여해야 효과가 있으며, 체내에 흡수되지 않은 아연은 대부분 분뇨로 배설되어 토양 및 수질 오염을 유발한다. 하지만 나노입자 산화아연은 높은 생체이욜률을 가지고 있어 적은 양으로도 아연 요구량을 충족할 수 있다[109]. 나노입자 산화아연은 고용량 기존 아연 공급원의 문제점인 환경오염을 줄이면서도, 성장 촉진 및 면역 증진 등의 목적을 저용량으로 달성할 수 있는 지속가능한 아연 공급원이다[110]. 따라서 생체 이용성이 높은 나노입자 산화아연(ZnONPs) 또는 아연-메티오닌이 기존 아연 공급원의 좋은 대안이 된다[110]. 이전 연구들에 따르면 육계 사료에 나노입자 산화아연을 첨가하여 고온 스트레스에 의해 감소한 생산성과 사료요구율을 개선할 수 있다고 보고했다[111,112]. 또한 아연-메티오닌 첨가 사료를 고온 스트레스 환경의 산란계에게 급이할 경우 난각 무게 및 품질이 증가하는 것으로 나타났다[113]. 따라서, 아연의 긍정적인 효과들은 고온 스트레스에 노출된 가금류의 생산성 및 면역력을 향상시킨 것으로 사료된다.
크롬은 영양소 대사 과정에 관여하며, 인슐린 신호 전달 작용을 하는 크로모듈린의 필수 구성요소이다[114]. 또한 크롬은 고온 스트레스로 인한 지질 과산화를 방지하는 강력한 항산화 활성작용을 하기 때문에 가금류에게 필요한 주요 미네랄 중 하나이다[115]. 가금류에 대한 정확히 확립된 크롬 요구량은 부족하지만, 크롬 첨가 사료를 급이한 육계와 산란계에 대한 연구에서 생산성에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 현재는 무기 크롬의 형태보다 독성이 낮고 생체 이용률이 높은 유기 크롬 화합물을 많이 사용하며[116], Bahrami et al.은 사료 내 크롬 첨가는 고온 스트레스를 받는 육계 병아리의 코르티코스테론 수치를 감소시킨다고 보고하였다[117]. 또한 크롬은 육계의 생산성 및 닭가슴살 품질을 향상시킨다는 연구결과가 있다[118]. 고온 스트레스를 받는 산란계에게 크롬 첨가 사료를 급이할 경우 난황색 개선, 난각 강도 및 혈청내 칼슘 농도가 증가하였다[119]. 따라서, 가금류의 크롬 보충은 생산성을 개선하고 스트레스를 감소시킬 수 있다.
셀레늄은 가금류에서 다양한 생물학적 기능을 담당하는 필수 미량 원소이다[120]. 셀레늄은 글루타치온 퍼옥시다제(GSH-Px)를 포함한 30가지의 셀레늄함유단백질의 필수성분으로, GSH-Px는 스트레스 조건에서 ROS종으로부터 세포를 보호한다[121,122]. 고온 스트레스에 노출된 육계에게 셀레늄을 첨가한 사료의 급이는 육계의 체중, 면역글로불린, IL-2 및 IL-6를 증가시키고, 사료요구율, 지방산패도, 혈장내 중성지방 및 콜레스테롤 농도를 감소시켰다[123,124]. 사료 내 셀레늄 첨가는 고온 스트레스에 노출된 산란계의 산란율, 백혈구, T림프구 및 B림프구 수를 증가시키고, 지방산패도 및 코르티코스테론을 감소시켰다[125]. 그러므로 셀레늄은 고온 스트레스에 노출된 가금류의 생산성 및 면역력을 향상시키는 데 이용할 수 있다.
허브는 약용 및 방향성 특성으로 인해 가치가 높은 식물 부분으로 뿌리, 줄기, 구근, 나무껍질 등으로 분류된다[126]. 허브는 풍미, 맛, 분류학 또는 해당 식물의 일부에 따라 다양한 그룹으로 분류될 수 있다.
생강 뿌리에는 진저올, 쇼가올, 징기베렌 등의 활성 화학 성분이 포함되어 있어 소화불량, 항염증, 항산화, 진정 및 향균 효과가 있다[127]. 사료 내 생강 뿌리를 가루 형태와 오일 형태로 첨가하였을 때, 고온 스트레스에 노출된 육계의 총항산화능이 증가하였고, 지질과산화 수치가 감소하였다[128]. 따라서, 생강 뿌리는 고온 스트레스에 노출된 육계의 항산화 능력을 개선시키는데 사용할 수 있다.
개사철쑥은 일년생 잡초식물로 전 세계적으로 많은 나라에 분포되어 있다[129]. 개사철쑥은 아르테미시닌이 함유되어있어 가금류에서 항기생충 및 항콕시듐제로 사용된다[130]. 최근 육계 사료에 공급되는 개사철쑥은 플라보노이드 및 페놀릭과 같은 항산화 화합물이 많이 함유되어 있어 항산화 능력 및 면역 기능을 향상시킬 수 있다[131–133]. 고온 스트레스 환경에서 육계사료 내 개사철쑥을 첨가하였을 때, 증체량, 사료섭취량, 융모 높이:음와 깊이 비율, 총항산화능, 공장의 리파제 및 트립신 활성, Nrf2 및 ZO-1 이 증가하였고, IL-6, IL-10, IL-1β, IFN-γ, HSP 70 및 MDA가 감소하였다[134,135]. 그러므로 개사철쑥의 긍정적인 효과들은 고온 스트레스에 노출된 육계의 생산성, 항산화 능력 및 장건강을 향상시켜 고온 스트레스를 저감시킬 수 있다.
시트룰러스 콜로신티스는 사막에서 자라는 일년생 식물로, 과육, 종자, 잎, 뿌리 등 모두 약용 특성을 가지고 있다[136]. 시트룰러스 콜로신티스는 당뇨병 위험을 줄이고 항암, 항산화, 항균 및 항염증 효과가 있다[136–139]. 고온 스트레스 환경에서 육계사료 내 시트룰러스 콜로신티스 씨앗을 첨가하였을 때, 증체량 및 총항산화능이 증가하였고, 사료요구율, 코르티코스테론, MDA, H:L ratio, HSP70, 아스파테이트 아미노전이효소(aspartate aminotransferase, AST) 및 알라닌 아미노전달효소(alanine aminotransferase, ALT)가 감소하였다[140]. 따라서, 육계의 시트룰러스 콜로신티스의 첨가는 생산성, 항산화 능력 증진 및 스트레스를 줄일 수 있다.
두충은 잎과 나무껍질에서 리그난, 이리도이드, 페놀, 스테로이드, 플라보노이드 등 약 112종의 화합물이 함유되어 있다[141]. 두충에는 주요 생체 활성 성분 중 하나로 간주되는 수용성 페놀 화합물인 클로로겐산이 많이 함유되어 있다[142]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 두충을 첨가하였을 때, 일당증체량, SOD, Nrf2, catalase(CAT) 및 가슴살 내 polyunsaturated fatty acid:saturated fatty acid(PUFA:SFA) 비율이 증가하였고 사료요구율, 육즙 손실, 조리 손실 및 MDA가 감소하였다[143]. 따라서, 두충은 고온 스트레스에 노출된 육계의 육질 및 항산화능력을 개선시킬 수 있다.
노니는 인도 뽕나무라고도 불리며, 식물성화학물질과 항산화 물질을 풍부하게 함유하고 있어 상처치료, 항산화, 항염증 및 뼈 보호 역할을 한다[144–146]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 노니를 첨가하였을 때, HSP90, HSF 1, HSF 2 및 HSF 4가 감소하였다[147]. 그러므로 노니의 긍정적인 효과들은 육계의 고온 스트레스를 감소시킬 수 있다.
식물 추출물은 잎, 과일, 껍질, 씨앗, 꽃, 뿌리, 나무껍질 등에서 추출된 물질을 말한다. 각 추출물에는 수백 가지의 서로 다른 화학 물질이 포함될 수 있고, 복잡한 혼합물 내에서 개별 화학 물질은 비슷한 농도에서도 분리했을 때에도 다양한 특성을 가질 수 있다[148]. 커큐민은 천연 색소로써 심황에서 추출되며, 강한 항산화작용을 한다[149,150]. ROS 소거를 통해 세포 소기관의 안정성을 유지하는 지질 과산화 과정에 대한 보호 효과로 항염증, 항산화 및 항균 반응이 나타난다[151–154]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 커큐민을 첨가하였을 때, 일당 사료섭취량, 가슴살, GSH-Px 및 Nrf2가 증가하였고, 사료요구율, 복부 지방, ROS, 코르티코스테론, MDA 및 HSP70이 감소하였다[155–157]. 고온 스트레스에 노출된 산란계에게 커큐민을 급이하였을 때 산란율, 난각 두께, 난각 강도, 난백 높이, GSH-Px, IgA, IgM 및 IgG가 증가하였고, 사료요구율 및 코르티코스테론이 감소하였다[158]. 그러므로 커큐민은 고온 스트레스에 노출된 육계의 생산성, 항산화 능력 및 면역력을 향상시킬 수 있다.
올리브 나무는 오일, 과일 및 잎에 페놀릭 물질 및 파이토케미컬이 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있으며[159], 올레우로페인, 아글리콘, 하이드록시티로솔 및 티로솔의 항산화 분자 성분으로 산화작용을 방지한다[160,161]. 사료 내 올리브 잎 추출물의 첨가는 고온 스트레스에 노출된 육계의 에너지, 회분, 칼슘, 인 소화율 및 GSH-Px가 증가하였고, 혈액 내 콜레스테롤, 요산, 중성지방 및 MDA가 감소하였다[162]. 따라서, 육계의 올리브 잎 추출물 급이는 생산성, 소화율 및 항산화 능력을 향상시킬 수 있다.
페퍼민트는 방부제, 진정제, 소화제, 항균제 및 가벼운 강장제 역할을 한다[163,164]. 또한, 유제놀, 카페익산, 로즈마린산, 플라보노이드 및 알파-토코페롤이 함유되어 있어 항산화 작용 및 항암제 효과를 기대할 수 있다[165,166]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 페퍼민트 알코올 추출물을 첨가하였을 때 혈액 내 총단백질 함량, high density lipoprotein(HDL) 농도 및 F-낭의 무게가 증가하였으며, 사료요구율, 콜레스테롤 및 low protein lipoprotein(LDL)이 감소하였다[167]. 페퍼민트 추출물의 긍정적인 효과들은 고온 스트레스에 노출된 육계의 생산성 및 항산화 능력을 증가시킬 수 있다.
포도는 플라보노이드와 폴리페놀의 공급원이며, 플라보노이드는 대부분 소장에서 쉽게 흡수되고, 나머지는 결장에서 페놀산으로 대사된다[168]. 이전 연구에서 포도씨 추출물이 육계의 장내 Clostridium과 같은 잠재적 병원성 박테리아의 수를 감소시키고 장내구균(Enterococcus)과 같은 유익한 박테리아 수를 증가시킨다고 보고되었다[169]. 또한, 콕시듐증 원충에 감염된 육계의 체중을 개선하고 항산화 능력을 향상시킬 수 있다[170]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 포도씨 추출물을 첨가하였을 때, 증체량, 사료섭취량 및 뉴캐슬병 바이러스에 대한 항체 수치가 증가하였고, 사료요구율 및 MDA가 감소하였다[171]. 껍질과 씨앗에서 추출한 포도 찌꺼기 가루는 단백질, 지질, 탄수화물과 비타민 및 페놀 화합물과 함께 ROS종에 대한 항산화 활성을 가져 항종양, 노화방지, 항균 및 항염증 역할을 한다[172–174]. 그러므로 육계 사료 내 포도 첨가는 고온 스트레스에 노출된 육계의 생산성, 항산화 능력 향상 및 질병 발생율을 감소시킬 것으로 판단된다.
식물에는 자연적으로 폴리페놀이 함유되어 있으며, 이 화합물은 매우 다양하고 복잡한 구조를 가지고 있으며, 페놀 고리의 강도에 따라 페놀산, 플라보노이드, 리그난 등으로 나뉜다. 식물성 식품에서 생물학적 활성을 가진 폴리페놀은 인간의 건강을 보호하는데 관여하는 식물화학물질로써 작용한다[175].
레스베라트롤은 자연에서 얻을 수 있는 폴리페놀이며 강한 항산화 작용을 하고 항염증, 노화 방지, 비만 방지 및 항암제 역할을 한다[176,177]. 육계에게 레스베라트롤 첨가 사료 급이는 고온 스트레스 저감, 면역 및 염증 반응을 활성화할 수 있다[178]. 고온 스트레스에 노출된 육계에게 사료 내 레스베라트롤을 첨가하였을 때, 사료섭취량, 증체량, 면역 기관 무게, 융모 높이:음와 깊이 비율, GSH-Px, 총항산화능, claudin-1 및 Occludin이 증가하였고, 사료요구율, MDA, ALT, AST 및 코르티코스테론이 감소하였다[179–182]. 따라서, 레스베라트롤의 긍정적인 효과들은 고온 스트레스에 노출된 육계의 생산성, 면역력, 장 건강을 향상시키고 스트레스를 줄일 수 있다.
엘라그산은 과일, 야채, 견과류 등에 함유된 폴리페놀의 일종으로 산화적 손상, 염증, 병원체 감염 등을 방지하는 역할을 한다. 고온 환경에 노출된 육계에게 엘라그산을 사료에 첨가하였을 때, 체중, ZO-1, claudin-1, SOD, GSH-Px, CAT 및 장내 락토바실러스가 증가하였고, 혈액
내 코르티코스테론, LPS, 디아민 산화효소 및 MDA가 감소하였다[183]. 따라서, 엘라그산은 고온 스트레스에 노출된 육계의 생산성, 항산화 능력, 장 건강을 및 스트레스를 개선시킬 수 있다.
플로레틴은 사과, 배 및 복숭아 등 과일, 잎, 나무 및 채소에서 추출되는 플라보노이드의 한 종류이다[184,185]. 플로레틴은 항산화, 저혈당, 혈관 보호, 면역력 향산, 항종양 등 많은 기능을 한다[186–188]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 플로레틴을 첨가하였을 때, 증체량, GSH-Px, Nrf2 및 총항산화능이 증가하였고, 사료요구율, MDA 및 HSP70이 감소하였다[189]. 따라서, 플로레틴의 긍정적인 효과들은 고온 스트레스에 노출된 육계의 생산성 및 상산화 능력을 증진시킬 수 있다.
비테인은 수소와 탄소로 이루어진 탄화수소이며, 글라이신 아미노산의 아미노기를 통해 결합된 3개의 메틸기가 부착된 아미드기를 포함한다. 비테인은 다수의 식물 및 동물로부터 합성되거나 자연적으로 발생한다[190]. 비테인 첨가 사료를 섭취한 육계는 고온 스트레스 환경에서 체중과 사료섭취량이 향상되었으며, 육계의 체온이 감소하였다[191,192]. 또한, 육계 사료 내 비테인 첨가는 고온 스트레스에 노출된 육계의 일당증체량, 사료섭취량, 도체 중량, SOD, GSH-Px, 닭가슴살의 수분 함량 및 융모 높이를 증가시켰으며, 코르티코스테론, H:L ratio, IL-1β 및 HSP70 수치를 감소시켰다[193–197]. 고온 스트레스 환경에서 산란계 사료 내 비테인을 첨가하였을 때, 체중, 생존율, 산란양, 사료섭취량, 조단백질 소화율이 증가하였고, 사료요구율이 감소하였다[92]. 따라서, 가금류 사료 내 비테인의 첨가는 생산성, 항산화 능력을 증진시키고 스트레스를 저감시켜 고온 스트레스를 줄일 수 있다.
프로바이오틱스는 육계의 장 건강 및 고온 스트레스 상황에서 생산성을 촉진시킬 수 있으며, Bacillus subtilis는 가금류를 포함한 농장 동물을 위한 상업용 프로바이오틱스 제품에 사용되는 일반적인 박테리아 종이다[8,198–201]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 B. subtilis 첨가하였을 때, 체중, 증체량, 도체 중량, 가슴살, 허벅지살, 융모 높이 및 유익균(lactobacillus, bifidobacterium)이 증가하였으며, 사료요구율, 폐사율, 콜레스테롤, 복부지방 및 유해균(Clostridium, Coliforms)이 감소하였다[202,203]. 고온 스트레스에 노출된 산란계에게 프로바이오틱스(Enterococcus faecium 및 B. subtilis) 첨가 사료 급이는 산란율, 난각 두께, 난각 강도, 난백 높이 및 occludin, ZO-1이 증가시키고, 장내 Escherichia coli 및 간 내 HSP이 감소시켰다[204].
키토산 올리고사카라이드는 기능성 올리고당으로 글루코사민의 천연 알칼리성 중합체로서 키토산의 화학적 및 효소적 가수분해로 얻을 수 있으며, 축산에서 항생제 대안으로 사용되는 프리바이오틱스이다[205,206]. 여러 환경에서 육계에게 사료 내 키토산 올리고사카라이드 첨가는 생산성, 항산화 작용, 장 형태학, 장벽 기능 및 면역을 향상시켰다[207,208]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 키토산 올리고사카라이드를 첨가하였을 때, 일당증체량, 흉선, F-낭, 간 무게, 근육 내 글리코겐 함량, GSH-Px 함량 및 융모 높이가 증가하였고, 코르티코스테론, ALT, 조리 손실 및 MDA가 감소하였다[209,210]. 따라서, 고온 스트레스에 노출된 가금류에게 프로바이오틱스 및 프리바이오틱스 첨가 사료 급이는 생산성, 면역력, 장 건강, 항산화 능력을 개선시켜 스트레스를 감소시킬 수 있다.
남조류는 지속가능한 에너지원으로 전 세계적으로 상업적 이용이 가능하다. 남조류는 단백질(65%), 탄수화물(25%), 필수 지방산(18%), 비타민 및 미네랄 등이 풍부할 뿐만 아니라 베타-카로틴, 페놀산, 플라보노이드, 알칼로이드 및 탄닌 등 기능성 생리활성 화합물 또한 풍부하여 인간 및 동물의 건강과 관련되어 ROS 제거 및 병원성 세균 억제 등과 같은 역할을 한다[211–215]. 고온 스트레스 환경에서 육계 사료 내 남조류의 첨가는 일당증체량, 도체중 및 닭가슴살 무게, 체중, 헤모글로빈 수, HDL, 총항산화능, 융모 높이, SOD 및 글루타치온 농도를 향상시키고 사료요구율, MDA, 콜레스테롤 및 코르티코스테론을 감소시켰으며, 장내 미생물 균총을 개선시켰다[216–218]. 그러므로 고온 스트레스 환경에서 사료 내 남조류의 첨가는 육계의 생산성, 장 건강, 항산화 능력을 향상시키고, 스트레스를 저감시킬 수 있다.
급수 관리 방법에 따른 가금류의 고온 스트레스 저감
가금류는 고온 스트레스 상황에서 효과적인 체온 관리를 위해 호흡기를 통한 높은 수분 손실을 유도한다. 효율적인 체온관리를 달성하기 위해 증발냉각을 통해 체온 항상성을 유지한다[219]. 고온 스트레스 상황에서 심각한 수분 손실은 가금류의 체온 조절 균형에 현저한 변화를 야기하며 폐사까지 초래할 수 있다[219]. 물은 다른 동물에 비해 가금류의 온도 조절에 더 중요하며, 특히 고온 조건에서 더 중요하다[220].
물의 중요성을 고려하여 가금 산업에서는 물 활용의 효율성을 극대화하기 위해 노력해왔다. 가금류가 일반적으로 사용하는 급수기는 니플형 급수기와 종형 급수기가 있다. 고온 스트레스 환경에서 육계는 급수기 사용빈도가 니플형이 종형보다 약 3배 높았던 반면, 총 음수량은 종형이 니플형보다 10배 높아, 결과적으로 급수기 사용빈도에 따른 총 음수량은 종형이 니플형보다 약 40배 높았다[220]. 니플형 급수기의 경우, 육계는 음수를 하기 위해 일어나 있어야 하는데 고온 스트레스 상황에서는 가금류가 이 행동을 비교적 힘들어하여 종형 급수기에 비해 음수량이 낮은 것으로 판단된다[220]. 또한, 컵형과 종형 급수기를 비교하였을 때, 사료섭취량 및 음수량이 종형에서 더 높은 결과를 나타냈다[221].
고온 스트레스 환경에서 육계에게 시원한 물에 서 있도록 하거나 따뜻한 음수를 피하는 것과 같은 노력들이 고온 스트레스를 상쇄시키기 위해 제안되어 왔다[222]. 일반적으로 가금류는 고온 환경에서 음수량은 증가하게 되지만, 음수의 온도가 상승하게 되면 음수량 저하 및 생산성에 심각한 영향을 미친다[223]. 따라서, 음수의 온도를 감소시키면 음수의 온도와 체온의 차이가 커짐에 따라 열 방출이 용이해져 냉음수 섭취는 가금류의 고온 스트레스를 완화시킨다[224]. Fox는 고온 스트레스 환경에서 냉음수를 공급한 육계는 폐사율이 감소되었다고 보고하였다[225]. Harris et al.은 육계에게 17.8°C–40.6°C 범위의 음수를 나누어 공급했는데, 40.6°C의 음수를 섭취한 육계는 사료섭취량 및 증체량이 감소하였다[226]. 고온 스트레스에 노출된 산란계에게 냉음수를 공급하였을 때, 산란율, 난중, 사료섭취량, 산란양, 난백 높이, 호우유닛, 난각 강도, 난각 두께 및 HDL이 증가하였고, 혈액 내 트리글리세라이드 및 콜레스테롤이 감소하였다[227].
가금류는 비타민 C를 체내에서 합성하는 능력이 있지만, 스트레스 환경에서는 적용되지 않는다. 따라서, 고온 스트레스 환경에 노출된 가금류에서 비타민 C의 급이는 체온과 혈액 내 코르티코스테론 함량을 조절하는 효과가 있으며 ROS를 억제하는 제1방어선으로 항산화제 역할을 한다[228–230]. 고온 스트레스 상황에서 음수 내 비타민 C를 150 mg을 첨가하였을 때, 대조구에 비해 4주 및 6주령 육계의 체온이 약 1°C 감소하였다[231]. 또한, 비타민 C가 풍부한 레몬즙을 음수 내 첨가하였을 때, 혈액 내 트리글리세라이드가 감소하였다[232]. Satureja khuzistanica는 페놀릭 식물로, 항산화 및 항균 효과가 있다[233]. 고온 스트레스 환경에서 음수 내 S. khuzistanica extract oil을 300 또는 500 mg/L 첨가하였을 때 육계의 증체량이 증가하였다[234].
고온 스트레스로 인하여 혈중 이산화탄소 농도가 감소한 닭에게 이산화탄소를 보충하기 위해 고온 스트레스에 노출된 육계에게 탄산수를 급수한 연구에서는 탄산수가 육계의 생산성 및 사료요구율이 개선되었다고 보고하였다[235,236]. 이온을 보충하기 위해 고온 스트레스에 노출된 산란계의 이온수 급수는 산란율, 난중, 사료섭취량, 산란양, 난백 높이, 호우유닛, 난각 두께 및 HDL을 증가시켰다[227]. 고온 스트레스 환경에서 육계의 음수 내 올리브 잎 추출물을 5 또는 15 mL/L 첨가한 실험에서는 육계의 무게, 증체량, 사료섭취량 및 SOD가 증가하고 사료요구율 및 MDA가 감소하였다[237].
사육 시설 및 환경 관리에 따른 가금류의 고온 스트레스 저감
사료 제한 및 습식 사료와 같은 급이 방식은 가금류의 고온 스트레스를 완화할 수 있다고 보고되었다[15]. Saeed et al.에 따르면 고온에 노출된 닭에게 제한 사료 급이는 열 생산량을 줄이고 폐사율을 줄일 수 있다고 보고하였다[238]. 또한, 제한 사료 급이는 영양소 소화, 흡수 및 대사와 같은 열 발생을 감소시켜 고온에 노출된 닭의 경우 온도에 의한 영향을 완화할 수 있다고 시사하였다[239]. 이전 연구 결과에 따르면 사료 제한 환경에 노출된 산란계는 사료섭취량, 체중, 산란율이 증가하였으며, 음수 섭취량이 감소하였다[240].
고온에 노출된 육계에게 펠렛 형태의 사료를 급이하였을 때, 섭취 시간과 에너지를 소비가 감소하여 가루 사료에 비해 스트레스가 완화되었다[241].
습식사료 또한 고온 스트레스 저감에 도움이 될 수 있다. Kutlu는 습식 사료 급이 시 고온에 노출된 육계의 증체량, 사료섭취량 및 도체중이 향상했다고 보고하였다[242]. 다른 연구에서도 습식 사료 급이는 육계의 체중, 일당증체량이 향상시키고 추가적인 수분 섭취를 도와주며, 이는 육계의 호흡과정에서 증발하여 체내 열 감소에 도움을 줄 수 있다고 시사하였다[243,244].
닭은 땀샘이 없어 체온조절이 어려운 가축이기 때문에 사육온도는 중요한 환경적 요인 중 하나이다[245]. 농장에서는 가금류의 체온을 낮추기 위해 팬-증발냉각패드, 안개분무시스템, 스프링클러, 냉각횃대와 같은 쿨링 시스템을 적용하여 계사 및 닭의 체온을 줄이고 있다.
팬-증발냉각패드는 팬과 증발냉각패드를 혼합한 시스템이다. 패드를 통해 유입된 외기가 빠르게 흘러갈 수 있도록 패드와 팬을 같이 사용한다[246]. 증발냉각패드를 육계사에 적용하였을 때 일당증체량, 생체중 및 사료섭취량이 증가하였으며, 사료요구율이 개선되었다고 보고되었다[247]. 산란계사의 경우 증발냉각패드 활용이 산란계의 스트레스를 완화시켰으며[248], Vipin et al.은 쿨링패드를 계사에 적용 시 사료섭취량 증가 및 헐떡거림이 감소했다고 보고하였다[249].
안개분무시스템은 노즐을 이용하여 계사에 온도 저감 효과를 불러일으키는 시스템이다. 안개분무시스템을 계사에 적용 시 가금류의 사료섭취량이 증가하고 헐떡거림이 감소하였다[249]. 또한 Kamel et al.은 가금류의 증체량 및 사료섭취량 증가와 사료요구율 및 체온 감소에 효과적이라고 시사하였다[250]. 안개분무시스템을 팬-증발냉각패드를 비교했을 때 안개분무시템이 계사의 온도를 저감시키는데 더욱 효과가 있다는 연구결과가 보고되었다[251].
스프링클러는 안개분무시스템과 달리, 닭의 체표에 직접 물을 분사하여 체온을 낮추는 시스템이다. 스프링클러는 안개분무시스템에 비해 물을 적게 사용할 수 있으며, 계사에 스프링클러 적용 시 심부 온도 및 HSP70이 감소하고 증체량 및 사료섭취량이 증가하는 효과가 나타났다[252,253].
고온 환경에서 냉각횃대를 육계사에 적용했을 때, Fidan et al.은 육계의 체중이 증가한다고 보고하였다[254]. 또한, 다른 연구에서는 냉각횃대의 사용이 육계의 증체량 및 사료요구율을 개선했으며, 허벅지살 증가, 복부지방 감소 및 헐떡거림을 감소시켰다고 보고하였다[255,256]. 산란계사는 냉각횃대 설치가 HSP70 발현 및 산란계의 직장 온도를 감소시키고 산란율을 향상시켰다[257,258].
환기시스템을 계사에 적용하면 개방식 환기에 비해 육계의 체중, 일당증체량 및 사료섭취량이 증가하는 효과가 있다고 보고되었다[259]. 터널환기방식은 공기 속도를 증가시켜 강한 풍속으로 사육시설의 공기를 순환시키는 시스템이다. 터널환기식 계사는 일반적으로 120 m/min의 공기 속도로 운영된다[260]. 몇몇 연구에서 터널환기식 계사는 육계의 체중이 증가했다고 시사하였다[260,261]. 또한, 개방형과 달리 터널환기방식은 계사의 온도 및 습도가 저감되고 성장성에 긍정적인 영향을 주었다고 보고하였다[262].
여름철 계사에 과도하게 집적된 열 에너지를 효과적으로 제거하기 위해 증발냉각패드와 환기 터널환기방식을 같이 사용하는 경우가 많다[246]. 두 개의 시스템을 같이 사용하게 되면 냉각 공기의 분포가 크게 일어나 계사 내의 온도가 개선되는 효과를 가질 수 있기 때문이다[263].
이처럼 환기 시스템은 고온기 축사 환경에 효과적이나, 제대로 구축되어 있지 않으면 오히려 온도 감소의 효과가 없기에 먼지 제거 및 보수 작업이 필요한 실정이다[246].
축사 내에서의 온도를 저감하기 위한 방법으로 쿨링 시스템인 팬-증발냉각패드, 안개분무시스템, 스프링클러, 냉각횃대와 먼지 및 암모니아 제거를 위한 환기 방식 등의 시설 및 환경을 통한 방법이 사용되고 있다. 시설 및 환경을 통한 온도 저감은 일시적으로 계사내의 온도가 저감되는 효과를 불러일으키지만 외부 환경에 영향을 많이 받기에 온도 저감이 아닌 상승 및 사고 발생과 같은 악영향을 가져올 수 있다[264]. 이와 같은 부분을 해결하기 위해 최근 새로운 동물 사양 시스템인 ICT(information and communication technology) 기반 스마트 축산이 부상하고 있다[265]. 국내외적으로 스마트팜 시장은 매년 늘어나고 있는 추세이지만, 국내 스마트팜 기술은 선진국에 비해 발전이 느린 상태이다[266]. 현재 국내에서는 1세대 원격 시설 제어, 2세대 정밀관리, 3세대 전주기 지능 및 자동 관리 환경 제어로 스마트팜을 1–3세대로 구분하였다[267].
하지만 가금 분야는 온도 및 습도 조절 등 환경 모니터링, 사료 및 물 공급 원격 제어와 같은 하드웨어 중심의 스마트팜 1세대에 머물러 있는 상황이다[268]. 가금의 생체 정보 및 데이터 기반을 통한 정밀 사양관리인 스마트팜 2세대 시스템 적용을 위해서는 현재 기술력으로는 한계가 있으며, ICT 보급과 종사자 간의 네트워크 형성을 통해 2세대 기술의 상용화가 요구된다[269].
국외에서는 국내와는 달리 기후변화에 대응하기 위해 온도, 습도 및 암모니아 제어 등과 같은 모니터링 시스템에 대한 연구결과 및 개발이 진행이 되고 있는 상황이다[270,271]. 또한, 전파식별 안테나(radio-frequency identification, RFID)를 통한 사료 섭취 행동 데이터 수집, 발성음을 이용한 건강상태 분석, 모이 쪼는 소리를 통한 사료섭취량 분석과 같은 개체별 데이터 분석 및 수집을 이용한 연구가 진행되고 있는 상황이다[272].
국내에서는 기후변화 대응을 위해 국내 농장 환경 및 지역별 여건에 맞춰 가금류의 데이터 수집 및 분석 연구, 데이터를 이용한 ICT 기술, ICT를 응용하기 위한 전문가 양성 및 종사자와의 네트워크 형성이 필요한 실정이다.
결 론
지구온난화로 인한 평균 온도는 매년 상승하고 있으며, 이로 인해 고온 스트레스로 인한 가금 산업의 피해는 증가하고 있다. 고온 스트레스는 가금류의 성장 능력을 지연시키고 가금류의 생산성 및 난품질을 저하시켜 경제적인 손실을 불러 일으킨다. 고온 환경에서 가금류는 스스로 체내 열을 감소시키기 위한 행동을 보이지만 지속될 경우 생리적으로 부정적인 영향을 미치게 된다. 또한 체내 산화 스트레스가 발생하여 중요한 체내 대사에 영향을 받아 결국 가금류의 생산성 및 건강을 감소시키는 결과를 초래한다. 따라서, 여름철 고온 스트레스에 노출된 가금류의 스트레스를 저감시키는 방법이 필요하다. 가금류의 스트레스를 저감 시킬 수 있는 방법으로 사료 내 기능성 물질 첨가, 급수 방식 및 음수 온도 조절, 여름철 사료 급이 방식, 계사내 다양한 쿨링 및 환기 시스템 및 스마트팜의 적용은 고온 스트레스로 인한 가금류의 피해를 저감시킬 수 있는 기술 및 전략으로 활용할 수 있을 것이다.
