생산에서 식탁까지 슈퍼푸드의 기술 어디까지

먹거리를 생산하고 음식을 만들어 먹는 것은 농경사회가 시작된 이후 인류의 역사와 함께 해온 일이다. 최근에는 농산물 생산량의 증가를 위한 노력과 동시에 신선하고 제 맛을 유지하면서 건강을 증진시킬 수 있는 기능을 식품에 부여하는 시도가 활발하게 진행되고 있다.

오는 2050년 세계 인구는 최소 90억 명에 이를 것으로 예상된다. 이에 따라 농사를 지을 수 있는 땅이 부족하게 될 전망인데, 이를 메우기 위해서는 식량 생산 효율성이 지금보다 50% 이상 높아져야 한다고 한다. 전 세계 곡물시장 규모는 2010년 현재 1조4000억 달러에 달하는데, 이미 2000년대 이후 전 세계적으로 꾸준히 곡물 재고율이 하락하고 있다.


특히 인구가 계속 늘어나는 것과 함께 생활수준이 지속적으로 높아짐에 따라 앞으로 식량 부족사태가 더욱 심각하게 나타날 것으로 예측된다. 이에 따라 각국은 곡물의 생산성을 높이고 품질을 향상시키기 위한 방안을 만들기 위해 노력하고 있다. 이를 위한 대표적인 방안이 농업에 정보통신기술(ICT)과 과학기술을 적극 도입하는 것이다.

한국과학기술기획평가원에 따르면, 최근의 농업은 온습도 센서, 항공영상, 위성측위시스템(GPS) 기술과 같은 정밀 기계, 진보된 장비와 정밀농업(precision agriculture)1, 을 통해 생산성이 높고 효율적일 뿐만 아니라 안전하고 친환경적인 사업으로 변신을 꾀하고 있다.

같은 선상에서 또 다른 변화의 시도는 농축산 로봇 적용의 확대로 나타나고 있다. 기후가 변화하고 경지면적이 줄어드는 상황에서 농업 생산성을 높이기 위해 농업 로봇의 도입이 확대되면서 관련 시장은 빠르게 성장할 것으로 예상된다. 세계 농축산 분야 로봇 시장규모는 2013년 9억 달러에서 2020년까지 191억 달러까지 빠르게 커질 것으로 전망된다.


한국산업기술평가관리원 보고서에 따르면, 현재 세계적으로 500여 종의 농업 로봇이 연구되고 있다. 이 중 일부는 실용화를 위한 기술개발이 진행 중인 것으로 알려졌다. 농업 로봇은 안전한 농산물 생산, 많은 노동력이 투입되는 작업, 단순 반복, 고된 작업, 농산물의 부가가치를 높이기 위한 정밀 작업 분야를 중심으로 우선 산업화되고 있다. 또 드론을 활용해 고해상도의 열·시각 영상을 얻어 필요한 정보를 수집, 분석하는 일도 시도되고 있다.

ICT 통해 농업 생산성 향상
우리나라도 ICT 및 과학기술을 농업에 적용하기 위한 시도가 꾸준히 진행되고 있다. 우리나라는 예로부터 농업을 중시해왔지만, 농업 분야의 신기술 개발과 적용은 더딘 편이었고, 이는 낮은 생산성으로 나타나고 있다.

현재 국내 농업의 과학기술 수준이 낮고, 생산성은 선진국 대비 40~60% 수준으로 평가되고 있다. 파프리카를 예로 들면, 2007년을 기준으로 우리나라의 시설재배 수확량은 제곱미터 당 9.4㎏으로 네덜란드(26.9㎏)에 비해 3분의 1 수준에 그치고 있다.

더구나 도시개발 등으로 농지면적이 지속적으로 감소하고 있는 상황이다. 2020년까지 식량안보 차원에서 확보해야 할 최소 농지 160만헥타르를 지키기 어렵다는 전망이 나오고 있는 실정이다.

이처럼 줄어드는 농지면적과 낮은 농업 생산성 문제를 극복하기 위한 방안으로 추진되고 있는 것이 스마트 농업이다. 스마트 농업은 파종부터 생산 및 관리, 수확과 가공, 제품화, 유통 및 판매 등 농업 가치사슬 전 단계에 걸쳐 사물인터넷(IoT) 등 첨단기술을 기반으로 정밀과학농업을 실현하는 것이다. 또 최근에는 빅데이터를 기반으로 최적의 생육정보를 분석하고, 이 결과를 재배현장에 적용하는 시도도 나타나고 있다.

최근 구글벤처스가 농업 기술 스타트업인 파머스비즈니스네트워크에 1500만 달러 규모의 투자 라운딩을 주도했다. 파머스비즈니스네트워크는 작물 산출, 날씨 패턴, 재배 방법에 대한 공공·민간 데이터를 평가하는 컴퓨터 시스템을 활용해 농부들에게 작물 산출량의 증대와 낭비되는 비료·살충제 절감 방안에 대한 정보를 판매한다. 기상과 재배 성과에 대한 방대한 데이터는 농부들이 단위 면적 당 더 많은 작물을 수확할 수 있게 하는 한편, 불필요한 살충제와 비료 사용을 줄일 수 있게 할 것으로 기대된다.

우리나라는 농업 분야 ICT 융·복합을 통해 생산성을 선진국의 75~80% 수준으로 끌어올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다.

식품의 운송 및 유통과정에서 안전성을 유지하기 위한 연구개발도 활발하다. 미래창조과학부의 ‘과학기술&ICT 정책·기술동향’에 따르면, 최근 식품의 운송·처리·소매 과정에서 벌어질 수 있는 위조를 막고 이력을 관리하기 위한 센서 및 시스템 개발, 식품의 맛·질·안전을 유지하면서 장기 저장할 수 있는 유전학 연구 등 다양한 연구개발이 진행되고 있다.

특히 미래 식량 위기 탈출을 위한 기술 혁신 중 식량 폐기물 감소와 활용 방안에 대한 관심이 높아지고 있다. 전 세계적으로 먹지 않고 버려지는 식량 폐기물은 생산량의 30~50%로 추정되는데, 이는 식량 생산 사슬의 전 과정에서 유발될 수 있다. 이를 줄이기 위해 보관, 유통과정의 냉장화는 물론 농부들이 진보된 ICT 수단을 이용해 시장 정보를 얻고 수확·분배 계획을 체계적으로 수립할 수 있도록 하는 방안이 추진되고 있다.

농업 분야의 생산량 증대를 위한 또 다른 시도는 유전자변형작물(GMO)로 나타나고 있다. 식품의약품안전처 식품안정보포털에 따르면, GMO는 생물체의 유전자 중 유용한 유전자를 취해 그 유전자를 갖고 있지 않은 생물체에 삽입, 유용한 성질을 나타나게 한 것이다.

또 농약에 잘 견디는 농산물, 특정 영양성분을 더 많이 가진 농산물, 오랫동안 신선도를 유지할 수 있는 과일 등을 만들 수 있다.

하지만 GMO의 안전성 여부가 끊임없이 논란이 되고 있다. 아직까지 GMO가 인체에 유해하다고 입증된 사례는 없다. 하지만 GMO는 유전공학기술을 이용해 인위적으로 유전자의 특성을 바꾼 농산물이기 때문에 사람이 전통적으로 먹어온 농산물과는 다르다는 점에서 100% 안전하다고 말하기 어렵다.

이 때문에 하지만 이 농산물이 사람에게 어떤 위해성이 있는지, 환경에 어떤 영향을 끼치는지 반드시 확인해야 한다. 2015년 8월 말 현재 국내 유전자변형식품 안전성 심사 승인 현황을 보면, 콩 20품목, 옥수수 69품목, 면화 24품목, 카놀라 13품목, 사탕무 1품목, 감자 4품목, 알파파 1품목이 승인됐다.
곤충 식품화 등 새로운 시도 늘어
최근 새로운 식량 자원으로 관심을 모으고 있는 것이 곤충이다. 농림축산식품부에 따르면, 해외에서는 인구 증가와 육류 소비 확대로 늘어나는 곡물 수요에 대처하기 위한 곤충의 식품 활용을 주목하고 있다. 유엔식량농업기구는 곤충을 ‘작은가축(little cattle)’으로 명명했고, 벨기에는 곤충 10종을 식품원료로 인정했다. 또 미국, 캐나다를 중심으로 곤충 식품 활용 스타트업 기업이 활발하게 나타나고 있으며 시장의 관심도 높다.

우리나라에서도 곤충카페, 곤충요리전문점 등이 청년들의 주도로 창업되고, 호텔과 대학, 특성화고 요리학과 등에서 곤충요리 개발이 늘어나고 있다.

최근 농식품부와 식품의약품안전처, 농촌진흥청은 한시적 식품원료로 귀뚜라미를 인정한다고 발표했다. 한시적 식품원료는 승인받은 형태와 제품으로 식품 판매가 가능하다. 이와 관련해 농식품부는 곤충식품원료등록을 핵심규제 개선과제로 선정했고, 농진청은 곤충 식품 소재화를 위한 과학적 검증연구를 진행했으며, 식약처는 최종적으로 한시적 식품원료의 승인을 담당했다.

이 결과 지난해 이후 고소애(갈색거저리 유충), 꽃벵이(흰점박이 꽃무지 유충), 장수풍뎅이 유충까지 3종의 곤충이 한시적 식품원료로 인정받았으며, 이번에 귀뚜라미까지 추가돼 식품원료로 사용할 수 있게 됐다. 농식품부는 향후 곤충자원이 제과, 제빵, 음료시장, 천연신약 시장에 진입해 농가 소득을 확대하고 관광과 연계하는 등 농업의 미래 성장 산업화에 기여할 것으로 보고 있다.

질병을 예방하고 노화를 방지시킬 수 있는 기능성 식품에 대한 관심도 높다. 기능성 식품은 신체 방어, 생체리듬 조절, 질병의 예방과 회복 등 인체 조절 기능을 나타내도록 만들어진 식품을 말한다. 식품과 의약품의 성격을 동시에 갖고 있으나 의약품과는 달리 질병의 치료보다는 예방에 중점을 두며 일상적으로 섭취될 수 있다는 특징이 있다.

한국식품과학회에 따르면, 식품 중에서 건강에 도움이 되는 여러 성분이 발견되거나 알려진 성분의 경우에도 새로운 작용이 발견되고 있는데, 이를 배합하거나 증량한 식품의 질병 예방 효과가 기대되고 있다.

기능성 식품으로 부가가치 높인다
기능성 식품 개발은 식품 원료에 첨단기술을 접목해 부가가치를 높이는 것으로, 분자생물학, 생화학 기술 등을 활용해 미생물, 식품 등으로부터 새로운 기능성 식품원료를 추출하는 방식으로 이뤄진다.

한국보건산업진흥원에 따르면, 식생활 습관이 질병과 매우 밀접한 관계가 있다는 과학적 증거가 나타나면서 식생활을 포함한 생활양식의 변화를 통해 건강을 증진시키고자 하는 소비자가 빠르게 늘어나고 있다.

한국건강기능식품협회가 서울 및 5대 도시 성인 남녀 1600만 명을 대상으로 실시한 실태조사에 따르면, 평소 건강관리를 위한 노력으로 좋은 음식 섭취가 73.7%, 운동 53.5%, 건강기능식품 섭취 49.1% 순인 것으로 조사됐다. 소비자의 건강에 대한 관심과 건강관리 노력이 건강기능식품 소비 증가로 연결되고 있는 것이다.

기능성 식품에 대한 소비자의 관심이 증가하면서 국내외 기능성 식품시장 규모는 급속도로 성장하고 있다. 식약처에 따르면, 2011년 국내 기능성식품 시장규모는 1조3682억 원에 달한다. 하지만 아직까지 우리나라의 기능성 식품 연구개발은 상대적으로 더딘 편이다.

전체 농산물 중 식품산업으로 52% 투입되고, 그 중 48.2%가 식품소재산업으로 투입되는데, 국내 농산물의 건강기능식품 투입비중은 1.5%에 그치고 있는 것으로 분석되고 있다.

한편, 정부는 식품기능성평가지원센터를 통해 기능성 원료의 인증 획득에 걸리는 기간과 비용을 줄일 수 있도록 하는 등 식품 분야의 부가가치를 높이기 위한 지원을 강화할 계획이다.



[본 기사는 테크엠(테크M) 2015년 10월호 기사입니다. 더 자세한 내용은 매거진과 테크M 웹사이트(www.techm.kr)에서 보실 수 있습니다.]
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