Ewha magazine Vol.136

“오늘은 맛있는 거 먹고 힘내자!” 이 말을 들었을 때 대부분의 사람들이 떠올리는 가장 맛있는 음식은 무엇일까. 아마도 많은 이들이 ‘고기’를 외칠 것이다. 하지만 고기는 경제적 부담과 함께 환경적인 측면에서도 축산 과정에서의 온실가스 배출의 문제를 야기한다. 후쿠시마 오염수 방류로 인한 해산물의 안전에 대한 우려는 또 어떠한가. 한 걸음 더 나아가 지구촌 곳곳에서는 식량 부족으로 기아에 허덕이는 인구가 얼마나 많은가. 식량 문제에 대한 이러한 여러 가지 이슈를 해결할 수 있는 하나의 솔루션으로 ‘대체육’이 세계적으로 많은 관심을 받고 있다.

Q ⸻

대체육과 배양육의 정의는 무엇이며, 배양육 산업 현황은 어떠한지?

대체육은 전통적인 축산 산업, 즉 사육에 의해 얻은 동물의 성체를 재료로 제공하는 ‘고기’를 대체할 수 있는 모든 식품을 포괄하는 용어다. 크게 두 가지로 나뉘는데, 하나는 식물성 식품소재로 만든 ‘식물성 대체육’, 또 하나는 동물의 세포를 배양해 만드는 ‘배양육’이다. 배양육은 실제 동물 세포에서 유래한 고기이기 때문에, 식물성 대체육과 달리 진짜 고기의 조직과 영양을 재현할 수 있다는 점에서 차별화된다. 즉, 대체육이라는 큰 범주 안에 배양육이 포함되어 있다.

2020년 싱가포르가 세계 최초로 ‘Eat Just’에게 배양육 시판을 승인한 이후, 미국과 이스라엘 등에서 상업적 판매가 시작되었다. 미국에서는 ‘Upside Foods’가 FDA와 USDA로부터 배양육의 안전성 심사를 통과한 제품을 등장시켰고, ‘Memphis Meats’, ‘Eat Just’, ‘Miso Meats’가 상업화 단계에 도달해 있다. 이스라엘 기업인 ‘Future Meat Technologies’와 ‘Aleph Farms’은 스테이크 형태의 배양육까지 상용화에 성공했다. 유럽, 중국, 일본 등도 연구와 규제 정비에 속도를 내고 있다. 국내에서는 아직 제도적 기반이 마련되는 단계이지만, 연구 개발과 시제품 생산이 활발히 이루어지고 있다.

Q ⸻

배양육 연구에 뛰어들게 된 계기는?

지속가능한 식량 생산이 인류의 미래를 좌우할 중요한 과제라는 문제의식에서 출발했다. 전통 축산업은 막대한 온실가스와 자원 소모, 동물 복지 문제를 동반한다. 인구 증가와 기후위기 속에서, 환경 부담을 줄이면서도 영양적으로 우수한 단백질 공급원이 필요하다고 판단했다. 그런데, 대체재는 언제나 원제품과의 비교 대상이 되며 시장으로의 진출은 물론이고 소구력으로의 연결성에 있어서도 어려움을 겪는 경우가 다분하다. 여러 이유가 있겠지만, 우리가 식품을 인지하고 이에 대한 값어치를 매기는 척도로 식품에 대한 익숙함을 많이 지목한다. 즉, 익숙하면 맛있다고 인지하고 만족하게 되는 것이다. 이 숙제를 해결하기 위해서는 소비자들에게 제공된 식품이 대체된 것이라는 느낌을 불식하게 하고 심지어는 원제품을 뛰어넘는 혜택이 있어야 한다고 생각한다. 이에 더해 제품의 단가에 대해서도 많은 고민이 있었다. 환경을 위해 소비자들이 참아가며 ‘애써 먹어야만 하는’ 제품이 아닌 호감과 기호도가 끌려 지속적인 구매로 이어지는, 시장에서의 지속성까지 확보된 제품을 개발해야겠다는 생각으로 이 분야에 뛰어들었다. 또한, 식품생명공학자로서 첨단 바이오 기술을 통해 인류의 식탁을 더 건강하고 지속가능하게 바꿔야 한다는 사명감도 컸다.

Q ⸻

배양육을 만드는 기술에 대해서 설명 부탁한다.

생산 과정을 설명하자면, 동물의 근육에서 줄기세포를 소량 채취해 영양분이 풍부한 배양액에서 증식시킨다. 이후 세포가 근육세포로 분화되도록 유도하고, 여러 층으로 쌓아 실제 고기와 유사한 조직을 만든다. 이 과정은 세포 추출, 증식, 분화, 성형의 네 단계로 진행된다. 1)소나 돼지의 근육에서 줄기세포를 채취해 2)배양액으로 수억 개로 증폭시킨 후 3)근육과 지방세포로 성장시키고 4)지지체를 이용해 스테이크나 갈비 형태로 조합해 완성한다.

지지체는 세포가 붙어 성장할 수 있는 3D 구조물이다. 섬유형 지지체는 실제 고기의 근육 조직을 모방해 식감을 개선하는 핵심 기술로, 세포가 자라면서 고기 형태를 갖추도록 돕는다. 해조류 추출물이나 식용 폴리머 등 다양한 소재가 사용되며, 섬유형 지지체는 실제 근육의 결을 재현해 식감 개선에 도움을 준다.

우리 연구팀에서는 배양육 제조에 3D 바이오 프린팅 기술을 사용해 기존 고기의 조직감을 정교하게 구현하고 있다. 고기의 맛을 결정하고 기호도로 연계되는 ‘마블링’을 ‘생명체인 동물이 살아가는 과정에서 근육과 지방세포가 배치되면서 형성되는 과정’으로 이해하고, 세포와 지지체를 층층이 정밀하게 쌓아 복잡한 조직을 만든다. 이러한 요소들이 모여 두께가 있는 스테이크 구현이 가능해지는 것이다. 3D 바이오 프린팅 기술이 중요한 만큼 많은 기관들과 협력해 식용 잉크와 장비 개발에 주력하고 있다.

Q ⸻

소비자 입장에서 맛과 배양육만의 장점이 궁금하다.

맛을 구성하는 요소는 기계적, 물리적, 화학적 요소 등에 의해 구성되는데 우리 실험실은 기계적, 물리적인 요소에 집중하고 있다. 탄탄한 근섬유와 인체 내 유해 요소의 축적을 줄이며, 풍미에 도움을 줄 수 있는 지방세포 모사체가 기호도에 맞춰 비율과 배치를 조절하는 방법을 축적 중이다. 국내에서는 제도 정비와 대량생산 기술이 더 필요하지만, 3~5년 내에 시범 판매가 가능할 것으로 예상한다. 가격은 초기에는 프리미엄 수준이지만, 대량생산이 본격화되면 점차 기존 고기와 비슷해질 전망이다.

배양육은 항생제 사용이 필요 없고, 위생적으로 생산되며, 온실가스와 자원 소모가 크게 줄어든다. 동물 복지 측면에서도 도축이 필요 없다는 점이 큰 장점이다. 항생제 없는 육류의 공급이 가능하고, 이에 더해 대장균 오염 리스크가 거의 제로에 가까운 수준의 제품 제조가 가능하다. 물 사용량도 전통 축산 대비 1/4 수준으로 예측되며, 맛있게 느끼게 할 지방세포 유사체가 구성되어 인체의 건강에 도 긍정적 영향을 줄 것으로 기대된다.

슈팹이 꿈꾸는 배양육은 누구나 안심하고 즐길 수 있는, 환경과 동물, 인간 모두에게 이로운 식품이다. 슈팹은 ‘지속가능성’과 ‘맞춤형 영양’을 핵심 가치로 삼아, 소비자 건강과 지구 환경을 동시에 지키는 혁신을 추구한다. 3D 프린팅 기술 기반으로 효율적 지지체를 개발하고 배양이 마무리된 세포체를 마블링으로 구성해 배양육 상용화의 ‘게이트 키퍼’가 되고자 한다.

Q ⸻

슈팹이 활용하고 있는 기술 융합과 협업 사례가 궁금하다.

슈팹에서는 AI를 활용해 최적의 배양 조건을 설계하고, 로봇 자동화로 생산 효율을 높이고 있다. 빅데이터 분석을 통해 세포 성장 패턴을 예측하고, 3D 프린팅 등 첨단 공정도 도입하고 있다. 이화의 여러 교수님들과도 세포공학, 식품안전, 데이터 분석 등 다양한 분야에서 협업을 확대 중이다.

교내외 건축공학과, 컴퓨터공학과, 식품영양학과를 비롯하여 식품생명공학과 내 교수님들과도 다양한 융합연구를 진행하며 대체육, 배양육의 미세구조와 씹는 과정에서의 변형과 체내 흡수 과정을 시뮬레이션하고 있다. 이에 더해 AI로 세포 증식 조건을 최적화하고, 세포 노화 메커니즘을 연구하기 위한 파트너와의 협약도 추진 중이다. 또한 무균 배양 시스템을 개발하기 위해 기계공학과, 화학공학과 연구진과의 연구 개발에도 집중하고 있다. 융합연구가 기술 속도를 높일 수 있다는 생각에 더더욱 협력 체계를 확장해 가고자 한다.

Q ⸻

저개발국, 식량 위기 국가에서의 활용 가능성은?

배양육은 토지, 물, 사료 등 자원 소모가 적어 식량 생산 인프라가 부족한 지역에서도 단백질 공급이 가능하다. 대량생산 기술이 보급되면, 저개발국이나 식량 위기 국가에서도 안정적으로 영양을 공급해 빈곤과 기아 해소에 기여할 수 있을 것이다. 기후위기로 농경지가 줄어드는 국가에 긴급 구호 식량으로도 활용될 수 있다. 게다가 도시 내 소형 배양 공장을 구축해 식량 접근성을 혁신할 수 있다. 다만, 이러한 상황이 현실화되기 위해서는 기술의 소유권에 대한 사회적 협의가 중요한 이슈가 될 것이다. 저개발국, 식량 위기 국가의 상황 호전이 글로벌하게 미칠 영향력과의 밸런스 역시 중요하다.

이진규 교수는 “배양육 산업이 본격 상용화되기 위해서는 배양육의 안전성, 표시제, 라벨링 등 명확한 기준 마련이 시급하다”고 짚으면서 “소비자 신뢰를 높이기 위한 투명한 정보 공개, 축산업계와의 상생 방안도 필요하다”고 강조했다. 기술이 우리 삶에 혁신적 변화를 가져오기에 앞서 정부, 산업계, 학계가 함께 협력해 제도적 기반을 마련하고, 사회적 대화를 통해 합리적으로 수용함으로써 지속가능한 미래식탁이 마련되기를 기대한다.