어항 수질 안정화, 미생물 군집 변화로 완성하는 방법

어항을 안정적으로 운영하려면, 단순히 물고기와 수초만 관리해서는 부족합니다. 보이지 않는 세계, 즉 여과기 내 미생물 군집의 변화, 이른바 "천이(succession)" 과정을 이해해야 합니다. 특히 생물학적 여과는 미생물 군집이 어떻게 변하고 정착하느냐에 따라 그 성능이 크게 달라집니다.

이번 글에서는 Shedd Aquarium의 연구를 기반으로, 어항 내 미생물 군집 천이의 과학적 원리와 실제 적용법을 깊이 있게 소개합니다.

---

어항 내 미생물 군집이란 무엇인가?

미생물 군집(microbial community)은 다양한 종류의 박테리아, 고세균(archaea), 곰팡이류(fungi) 등으로 구성된 생물들의 집합입니다.
어항 내 여과재, 바닥재, 수면, 그리고 수초 표면에는 이러한 미생물들이 빽빽하게 서식하고 있습니다.

특히 여과기 내부에서는

• 암모니아 산화균(Nitrosomonas)
• 아질산염 산화균(Nitrobacter)
  이 주된 역할을 담당하며, 질소순환(암모니아 → 아질산염 → 질산염)을 통해 어항 생물들의 생존을 돕습니다.

---

미생물 군집의 '천이'란 무엇인가?

자연은 모두 천이의 과정을 거친다.

"천이(succession)"는 시간에 따라 미생물 군집의 구성과 구조가 자연스럽게 변화하는 과정을 의미합니다.

Shedd Aquarium 연구에 따르면,
어항이 설치된 후 초기 2~6개월 동안 여과기 내부의 미생물 군집은 다음과 같은 단계를 거칩니다.

1. 초기 단계(0~1개월)

• 급격히 환경에 적응할 수 있는 **선구균종(pioneer species)**이 빠르게 증식합니다.
• 주로 암모니아를 산화하는 박테리아가 먼저 자리잡습니다.
• 수질이 불안정하고, 암모니아와 아질산 수치가 일시적으로 상승할 수 있습니다.

2. 중간 단계(1~3개월)

• 다양한 박테리아 종이 유입되고, 경쟁과 교체가 일어납니다.
• 아질산염을 산화해 질산염으로 바꾸는 Nitrobacter가 증식합니다.
• 수질이 점차 안정되지만, 외부 충격에 여전히 민감합니다.

3. 성숙 단계(3~6개월 이후)

• 미생물 다양성이 증가하여 안정된 균형을 이룹니다.
• 질소 순환이 활발해져 암모니아, 아질산염 농도가 거의 검출되지 않습니다.
• 필터는 최적의 생물학적 여과 능력을 발휘합니다.

요약: 시간이 지날수록 미생물 군집이 더 복잡하고 안정적인 구조로 변화하면서 생물학적 여과도 강력해진다.

[새 어항 설치]

↓

[선구균종 정착] (0~1개월) - Nitrosomonas 주도 - 암모니아 산화 시작 - 수질 불안정 (암모니아↑ 아질산염↑)

↓

[다양성 증가] (1~3개월) - Nitrobacter 등장 - 아질산염 → 질산염 전환 - 수질 점진적 안정화

↓

[군집 성숙] (3~6개월) - 다양한 미생물 종 공존 - 질소순환 체계 완성 - 암모니아·아질산염 거의 0

↓

[안정기] (6개월 이후) - 외부 충격에도 복원력 ↑ - 생물학적 여과 최적화 - 어항 생태계 안정

 

---

어항에서 미생물 천이가 중요한 이유

1. 질소 순환 시스템 구축

미생물 군집 천이는 질소 순환 과정의 핵심입니다. 초기에는 암모니아 제거가 불완전하지만, 군집이 성숙하면 질소 제거 효율이 높아집니다.

2. 수질 안정성 향상

성숙한 군집은 외부 변화(환수, 급격한 급여량 변화 등)에 대한 복원력이 높습니다.
결과적으로 어항 내 수질 변동이 줄어들어 생물 스트레스가 감소합니다.

3. 여과 실패 예방

미생물 천이를 이해하지 못하면,

• 여과재를 과도하게 세척하거나
• 큰 환수를 자주 하면
  필터 내 박테리아 군집이 붕괴되어 여과 기능이 급격히 저하될 수 있습니다.

천이는 '자연적인 과정'이며, 조급함은 오히려 어항을 망칩니다.

---

미생물 천이를 촉진하는 방법

1. 초기 사이클링 과정 철저히 진행

• 암모니아 소스(어분, 상업용 암모니아 등)를 투입하여 질화균 정착을 유도합니다.
• 충분한 시간을 두고 질소 수치 변화를 관찰해야 합니다.

2. 박테리아 스타터제 활용

• 상업용 박테리아 스타터를 사용하면 초기 사이클링을 빠르게 완료할 수 있습니다.
• 단, 효과는 환경에 따라 다를 수 있으므로 맹신은 금물입니다.

3. 안정적인 수질과 온도 유지

• pH 7.0~8.0, 수온 24~28℃가 미생물 군집 활성에 가장 적합합니다.
• 급격한 온도/수질 변화는 천이를 지연시킵니다.

4. 과도한 청소와 환수 지양

• 초기 3개월 동안은 여과재를 가급적 세척하지 않습니다.
• 환수는 주 1회 20~30% 부분 환수 정도로 제한합니다.

5. 산소 공급 강화

• 질화 반응은 산소 소비 반응입니다.
• 에어스톤 설치나 수면 교반을 통해 산소 농도를 높이면 미생물 활동이 촉진됩니다.

 

---

어항 천이 과정에서 흔히 저지르는 실수

• 여과재를 수돗물로 세척해 박테리아 제거
• 과급여로 인해 암모니아 폭등
• 대량 환수로 박테리아 충격
• 사이클링이 완료되기도 전에 물고기 과다 입식

"생물학적 여과 강화는 미생물 군집의 자연스러운 천이를 이해하고 기다리는 것에서 시작됩니다."

---

결론: 어항의 숨은 힘, 미생물 군집

어항 관리의 진정한 고수는 물고기만 보는 것이 아니라
물속의 보이지 않는 미생물 군집의 상태를 이해하고 관리할 수 있는 사람입니다.

성급함을 버리고, 미생물 천이를 존중하며, 안정적인 환경을 제공하는 것 —
그것이 바로 생물학적 여과를 강화하고, 아름답고 건강한 어항을 만드는 최선의 방법입니다.