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J Korean Soc Environ Eng > Volume 45(11); 2023 > Article
미래 식량으로서의 대체육, 지속가능한 미래를 모색하며

Abstract

Alternative meat is a protein food produced by cultivating animal cells, processing insects, and extracting vegetable raw materials, rather than slaughtering animals, and has been suggested as an alternative to conventional meat to solve the current factory farming and animal rights problems. The global alternative meat market is expected to reach $29 billion by 2035 from $1.78 billion in 2025. Alternative meat has significantly lower water and land use and greenhouse gas emissions compared to conventional meat production methods and is free from the emerging animal ethics problem. However, with the current technology, there is a limit to reproducing the taste, texture, and nutritional content of actual meat, so continuous technology development is needed. The negative perception of some consumers and the absence of alternative meat-related systems are also challenges to be solved. This paper deals with the types, characteristics, market status, and the latest technology trends of alternative meat. In addition, we aim to contribute to the development and establishment of alternative meat by looking at alternative meat from the perspective of consumption and investigating the challenges that the alternative meat industry must solve to establish itself as a future food source.

요약

대체육은 동물을 도축하여 육류를 얻는 것이 아닌 동물 세포 배양, 곤충 가공, 식물성 원료 추출을 통해 제조한 단백질 식품이며, 현재의 공장식 축산업과 동물권 문제를 해결하기 위해 기존 육류의 대안으로 제시되었다. 세계 대체육 시장 규모는 2025년 178억 5,860만 달러, 2035년 2,900만 달러에 달할 것으로 전망된다. 현재 축산업의 문제점으로는 환경에 미치는 악영향, 가축 전염병 문제, 도축과 공장식 사육에 따른 동물복지 및 윤리성 문제 등이 있다. 그에 반해 대체육은 기존 육류 생산 방식에 비해 물 및 토지 사용량과 온실가스 배출량이 현저히 적으며, 최근 대두되고 있는 동물 윤리 문제로부터 자유롭다. 본 논문은 배양육, 식용 곤충, 식물성 대체육, 균류 기반 단백질의 제조 방법 및 최신 기술, 시장 현황과 전망 등에 대해 알아보고 대체육이 환경에 미치는 영향에 대해 탐구하였다. 또한 대체육을 소비의 측면에서 바라보며 미래 식량으로 자리 잡기 위해 대체육 산업이 해결해야 할 과제를 조사하여 대체육의 개발 및 확립에 이바지하고자 한다. 해당 연구를 통하여 현재 기술력으로는 실제 육류의 맛과 조직감 및 영양성분을 그대로 재현해 내는 데 한계가 있어 지속적인 기술 개발이 필요함을 확인하였다. 또한 일부 소비자의 부정적인 인식과 대체육 관련 제도의 부재 역시 해결해야 할 과제이다.

1. 서 론

최근 ESG가 사회적 화두로 떠오르면서 식품 업계에서도 친환경 바람이 불고 있다[1-20]. 유엔식량농업기구(Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO)에서 발간한 보고서에 따르면, 2050년까지 매년 세계 인구 증가율은 0.6%, 육류 소비 증가율은 그보다 큰 1.3%로 전망되어 육류에 대한 수요가 지속해서 증가할 것으로 예측한다[21]. 이러한 수요를 맞추기 위해서 공장식으로 가축을 사육하고 있다. 공장식 사육은 가축을 가두고 사료만 먹이게 되어 곡물 사료로 인한 온실가스 배출이 과다해지며, 분뇨 등 막대한 축산 폐기물을 발생시킨다.
축산 폐기물의 종류로는 축산폐수, 가축 분뇨 등이 있다. 축산폐수의 처리는 일반적으로 활성슬러지법을 사용하고 있다[22]. 가축 분뇨는 호기성/혐기성 생물학적 방법, 물리적/화학적 방법을 사용하여 처리하고 있다[23]. 가축 분뇨를 호기성 처리할 경우 미세먼지 생성 물질인 암모니아가 발생하고, 혐기성 처리를 할 경우 온실가스인 메탄이 다량 방출된다. 그로 인해 축산업은 악취문제로 인하여 혐오 시설로 취급되며 2017년 환경부가 집계한 악취 관련 민원 중 40.4%(2만 2851건 중 6112건)를 축산분야가 차지하여 가장 많은 민원이 제기 되었다[24].
축산업은 전 세계 탄소 배출량 중 약 18%를 차지하며, 축산업에서 사용하는 물은 인간이 사용하는 양보다 약 8% 많다[21]. 유럽연합(EU) 통계를 분석한 ‘비건 영향 보고서(Veganism Impact Report)’에 따르면 2018년을 기준으로, 전 세계 육식 인구 모두가 비건으로 전환한다면 음식으로 인한 이산화탄소 배출량을 70% 감소시킬 수 있다[25]. 지구 토지 면적의 약 26%인 34억 헥타르의 땅이 가축 방목을 위해 사용된다. 또한 매년 도축되는 동물의 수는 740억 마리에 이른다[26]. 이처럼 현재의 축산업이 환경에 미치는 악영향과 가축 전염병 문제, 도축과 공장식 사육에 따른 동물복지 및 윤리성 문제로 인해 대체육에 대한 소비자의 관심도가 증가하고 있다.
대체육이란 육류 식품을 제조할 때 도축 대신 식물 추출, 동물 세포 배양, 곤충 가공을 통해 인공적으로 단백질을 만들어 동물 단백질의 맛과 식감을 구현한 식품이다.
세계 대체 단백질 식품 시장 규모는 2018년 기준 96.2억 달러에서 2025년 178억 5,860만 달러, 2035년 2,900만 달러에 달할 것으로 전망된다[27,28]. 국내에서는 신세계푸드, CJ제일제당, 농심, 오뚜기 등 식품기업들이 식물성 식품을 발매하거나 브랜드를 제조하고 있다. 국내 식물성 대체육 시장 규모는 2016년에 4,760만 달러이며, 그 다음 해인 2017년부터 매년 15.7% 증가하여 2026년에는 약 2억 1,600만 달러에 달할 것으로 전망된다[27].
본 논문은 배양육, 식용 곤충, 식물성 대체육, 균류 기반 단백질의 제조 방법 및 최신 기술, 시장 현황과 전망 등에 대해 알아보고 대체육이 환경에 미치는 영향에 대해 탐구하였다. 이는 소비자의 관심이 증가함에 따라 대체육의 종류와 장점, 잘 알려지지 않은 정보를 더욱 정확하게 전달하는 데 목적이 있다. 또한 대체육을 소비의 측면에서 바라보며 앞으로 해결해 나가야 할 과제들을 파악하여 대체육의 개발 및 확립에 이바지하고자 한다.

2. 대체육의 종류

2.1. 배양육

배양육이란 살아있는 가축으로부터 세포를 채취한 후 실험실에서 세포의 배양을 통해 얻는 육류를 말한다. 이러한 배양육은 공장식 축산업에서 사용되는 토지의 1%, 에너지의 55%만을 사용하며 기존 축산업 대비 4%의 온실가스만을 배출하므로 환경오염 부담이 적다[29]. 또한, 사육과 도축 과정에서 발생하는 동물복지 문제로부터 자유로우며 배양액 제조 시 동물성 물질을 사용하지 않을 경우에는 광우병, 구제역, 조류독감과 같은 가축 전염병으로부터 안전하다. 배양육 생산 과정에서 인체에 유해한 성분을 유익한 성분으로 대체할 수 있고 소비자들이 원하는 부위만을 생산할 수 있다[30]. 현재 배양육 시장은 다른 대체육 분야에 비해 규모가 작은 편이지만 계속해서 커가는 추세이며, 향후 2040년에는 전체 육류 시장 중 35%에 달할 것으로 전망된다(Fig. 1) [31].

2.1.1. 배양육에 사용되는 세포

2.1.1.1. 근육위성세포

근육위성세포란 근육에서 분리한 줄기세포이며 평소에는 잠복기에 있다가 근육이 물리적 자극으로 인해 충격을 받거나 손상되면 분열하여 근육을 만드는 역할을 한다. 근육 위성세포는 체외 분열 횟수에 제한이 있기 때문에 돌연변이 발생 위험이 적어 식용으로 적합하지만[32] 대량생산에 불리하며 균일한 품질의 근육위성세포를 채취하는 것이 어렵다.

2.1.1.2. 배아줄기세포

수정란으로부터 분리한 줄기세포이며, 다양한 조직으로 분화할 수 있는 능력인 ‘전분화능(pluripotency)’을 가진다. 배아줄기세포는 세포주화 하기 어렵지만, 한번 세포주화 된다면 균일 품질의 배양육을 생산할 수 있다. 하지만 비용이 비싸며 종양형성의 가능성이 있을 수 있기 때문에 식용으로 적합하지 않다는 의견이 존재한다[32].

2.1.1.3. 유도만능 줄기세포

유전자 재조합 기술을 이용하여 배아줄기세포와 유사한 특성을 가지도록 만들어낸 세포이다. 따라서 유도만능줄기세포는 배아줄기세포의 장점을 가지고 있으면서도 세포 확보가 용이하다는 장점이 있다. 하지만 유전자를 조작하여 얻으므로 GMO 문제로부터 자유롭지 못하다는 한계점이 있다[32].

2.1.1.4. 자연적 불멸화 세포

성체줄기세포에서 유전적 변이가 발생하여 지속적으로 분열하게 된 세포를 말하며 보통 체외 환경에서 잘 자라는 섬유아세포나 중간엽줄기세포를 사용하여 제작한다. 이스라엘의 퓨처미트와 슈퍼미트, 미국의 잇저스트가 자연적 불멸화 세포를 사용하여 배양육을 생산하는 것으로 알려져 있다[33].

2.1.2. 배양액: 소태아혈청과 무혈청 배지

배양액은 세포의 먹이라고 할 수 있으며, 그만큼 세포 배양에 있어서 중요한 부분이다. 배양액에는 세포의 배양을 원활하게 하기 위한 여러 가지 물질이 첨가되는데, 이때 소태아혈청(Fatal Bovine Serum, FBS)이 주로 사용되어 왔다. FBS는 호르몬, 성장인자 및 부착인자 등 세포 배양에 필요한 물질들이 포함되어 있고, 산화스트레스 등으로부터 세포를 안정적으로 성장시켜 줄 수 있는 단백질을 가지고 있다. 또한, 출산되기 이전의 소태아에서 분리되어 면역 거부 반응을 적게 유발한다는 장점이 있다[34].
하지만 FBS가 갖는 여러 장점들보다 더 큰 문제점들이 존재한다. 먼저, FBS는 임신우의 자궁을 적출해 소태아의 심장에 바늘을 꽂아서 채취하기 때문에 동물 복지에 일조한다는 배양육의 장점과 상충한다. 또한, 임신우의 품종, 개체, 임신 기간에 따라 FBS의 품질이 달라질 수 있으므로 대량생산에 적합하지 않으며, 규명되지 않은 성분이 포함될 수 있고 가축 질병 오염원에 대한 위험성이 존재한다. 그뿐만 아니라 FBS는 전 세계적으로 연간 80만 L가 생산되는데, 이는 현재 기술력으로는 2,240 kg의 배양육을 만들 수 있는 양이며[35] 2020년 기준 전 세계 육류 소비량이 연간 312백만 톤인 것을 감안하면 매우 적은 양이다. 경제적인 문제도 존재하는데, FBS의 가격은 2020년 12월 기준 $1,000/L(한화 약 110만 원)으로 이는 배양육 생산 비용을 높이는 요인 중 하나이다[32].
이러한 이유로 최근 FBS를 대체하기 위해 혈청을 첨가하지 않은 배양액인 무혈청 배지(serum-free media)에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 무혈청 배지는 제조과정에서 동물복지 문제가 발생하지 않으며 FBS에 비해 가격이 저렴하다. 또한, 무혈청 배지의 혈청 대체 물질들은 정량되어 첨가되므로 구성 성분이 명확하며, 외부로부터의 오염이 차단된 상태에서 만들어지기 때문에 안전하다는 장점이 있다[36]. 하지만 세포 종류마다 다른 배지와 다른 배양 방식을 사용해야 하므로 적용 가능한 세포주가 매우 한정적이고 혈청 배지에 비해 분열 및 성장 속도가 느려지는 경우가 있다. 또한, FBS에는 포함되어 있던 세포 성장에 필수적인 물질들을 추가로 첨가해 줘야 하며 이에 따라 비용이 증가한다는 단점이 존재한다[34].

2.1.3. 배양방식: 부유 배양과 부착 배양

대부분의 동물 세포는 부착하여 증식하며, 배양육에 사용되는 근육 세포 또한 부착성 세포이다. 배양육 생산 시 사용되는 배양 방식으로는 부유 배양 방식, 부착 배양 방식이 있다.
세포를 부착시키지 않고 배양하는 부유 배양 방식은 부착 배양 방식에 비해 성장 속도가 느려지지만, 의약품 개발을 위한 세포 배양에 이미 사용하고 있는 방식이므로 대량생산이 쉽다는 장점이 있다[37]. 하지만 부유 배양 방식을 사용하면 근육으로의 분화가 일어나지 않아 실제 육류의 식감을 그대로 재현하는 데 한계가 있고 영양성분 또한 달라질 수 있다[33]. 배양육 생산 기업인 잇저스트와 퓨처미트는 부유 배양 방식을 사용하여 배양육을 생산하고 있는 것으로 알려져 있다.
부착 배양 방식은 세포가 붙어 자랄 수 있는 지지체인 스캐폴드(Scaffold)를 이용하는 방식이다. 부착 배양 방식으로 세포를 배양할 때 세포가 스캐폴드 내의 모든 공간을 채우지 않고 일부 공간은 남게 되는데, 이 공간이 모세혈관과 같은 역할을 하여 배양액이 세포에 영양분을 공급하고 노폐물을 제거할 수 있게 한다. 스캐폴드를 이용하여 생산한 배양육은 단순한 분쇄육(mined meat)이 아니라 덩어리 고기처럼 씹는 맛이 있기 때문에 식감의 측면에서 강점을 가진다. 하지만 기존에 사용하던 부유 배양 방식의 배양기를 사용할 수 없으므로 다른 방식의 배양기를 처음부터 고안해 내야 한다는 단점이 있다[37].
부착 배양의 또 다른 방법으로는 마이크로캐리어(microcarrier)에 세포를 부착시키는 방법이 있다. 마이크로캐리어는 통상적으로 100~400 μm 내외의 덩어리 형태의 지지체이며 매우 작기 때문에 이미 개발되어 있는 부유 배양 방식의 배양기를 사용할 수 있다. 하지만 마이크로캐리어를 이용하면 최종산물인 배양육에서 마이크로캐리어가 차지하는 부분이 세포보다 더 많아진다. 또한, 장기 배양할 때 종종 마이크로캐리어끼리 붙어 동일한 품질의 배양육을 얻기 어려우며 심지어는 접합 부위의 세포가 괴사하는 경우도 있다[37].

2.1.4. 배양육의 환경영향

배양육은 환경오염에 미치는 영향이 적어 친환경적인 육류라는 인식이 강하며, 영어로 ‘clean meat’라고도 부른다. 앞서 언급했듯이 실제로도 배양육은 전통적인 축산업보다 온실가스 배출량을 96% 줄일 수 있다. 하지만 이 수치는 배출‘량’에만 중심을 둔 수치이다. 각각의 온실가스는 지구온난화에 기여하는 정도가 다르며 축산업에서 가장 큰 문제로 대두되고 있는 메탄가스의 경우, 지구온난화지수(GWP)가 이산화탄소보다 21배 크지만 대기 중 체류 시간이 12년으로 짧다. 반면 배양육 생산에서는 화석연료의 사용으로 이산화탄소가 배출되는데, 이산화탄소는 대기 중 체류시간이 5~200년이므로 메탄보다 훨씬 오랜 기간 온실효과를 일으킨다. 옥스퍼드 마틴스쿨의 존 린치(John Lynch) 박사 연구팀은 이러한 온실가스의 특성을 언급하며 배양육과 기존 소고기 생산방식이 지구온난화에 미치는 영향을 비교한 연구 결과를 내놓았다. 결과는 일반적으로 기존 소고기 생산 방식이 배양육에 비해 더 큰 지구온난화를 초래하지만, 기존 소고기 생산과정에서 발생하는 메탄가스에 의한 지구온난화는 시간이 지남에 따라 지구온난화 정도가 감소하고 안정화되는 반면, 배양육 생산과정에서 배출되는 이산화탄소는 대기에 축적되어 지구온난화가 비교적 오랜 기간 지속되므로 일부 시나리오에서는 기존 축산업보다 지구온난화에 기여하는 정도가 크다고 발표했다. 따라서 존 린치 박사 연구팀은 현재로서는 기후적인 측면에서 배양육이 기존 축산업보다 우월하다고 할 수 없으며, 배양육이 환경에 미치는 영향은 탄소 배출이 없는 에너지의 이용 가능성 등에 달려있다고 결론지었다[38]. 이 연구는 미래에 개발될 수 있는 친환경적인 배양육 생산방식을 고려하지 않았지만, 배양육이 친환경적이라는 인식을 검토해야 할 필요성을 제기한다는 점에서 의의를 가진다.

2.1.5. 국내외 산업 현황

○ 국외 산업 현황[33]

(1) 잇저스트(Eat Just)

설립 연도: 2011년 / 미국 샌프란시스코 / 누적 투자액: USD 650,000,000
닭고기 배양육을 주력으로 하며 2020년 12월 초에 싱가포르에서 세계 최초로 배양육(닭고기) 시판을 승인받았으며 현재 판매 중에 있다. 배양육 생산에 불멸화 세포를 이용하며 이를 부유 배양시켜 근섬유로 분화시키지 않고 배양육을 생산하는 것으로 생각된다. 특허에서는 유전자 조작으로 불멸화된 섬유아세포와 자연적으로 불멸화된 섬유아세포 모두 언급하고 있지만 실제 시판 중인 배양육은 자연적으로 불멸화된 섬유아세포를 사용하여 생산하고 있는 것으로 추정된다.

(2) 업사이드푸드(Upside Foods, 전 멤피스미트)

설립 연도: 2015년 / 미국 샌프란시스코 / 누적 투자액: USD 181,103,000
근육세포를 시트(sheet) 형태로 키워내는 기술을 보유하고 있으며 이 기술에 지속적으로 투자할 것으로 보인다. 세포 성장에 필수적인 아미노산인 글루타민이 암모니아로 분해되는 것을 막기 위해 글루타민 합성 효소를 과발현 시키는 특허를 보유하고 있다.

(3) 모사미트(Mosa Meat)

설립 연도: 2015년 / 네덜란드 / 누적 투자액: USD 96,160,330
세계 최초로 배양육 시식회를 연 마크 포스트 교수가 창업한 회사이다. 근육위성세포를 콜라겐 등으로 만든 기둥을 둘러싸도록 배양하여 링(ring) 형태로 제조하는 방식을 사용하고 있으며 현재는 근육 링 대량생산을 준비를 하고 있는 것으로 생각된다.

(4) 퓨처미트(Future Meat Technologies)

설립 연도: 2018년 / 이스라엘 / 누적 투자액: USD 62,750,000
근육 또는 지방으로의 교차분화를 하기 위한 연구를 진행 중이다. 식품원료만을 이용하여 지방으로의 교차분화는 성공하였으나 근육으로의 교차분화는 성공하지 못한 것으로 알려져 있다. 자연적으로 불멸화된 섬유아세포를 부유 배양 방식으로 배양하여 배양육을 제조한다.

(5) 수퍼미트(SuperMeat)

설립 연도: 2015년 / 이스라엘 / 누적 투자액: USD 3,230,000
닭고기 배양육을 시식할 수 있는 레스토랑인 ‘더 치킨(The Chicken)’을 운영 중에 있다. 시식용 배양육은 근섬유로 분화하지 않은 세포를 동물성 단백질원으로 사용하여 식물성 대체육과 혼합하여 제조한 배양육이다(이때 동물 세포의 혼입률은 30%를 넘지 않음). 퓨쳐미트와 유사한 방식으로 자연적으로 불멸화된 세포를 사용하고 있다고 투자유치 자료에서 밝힌 바 있다.

○ 국내 산업 현황

(1) 다나그린(DaNAgreen)

- 설립: 2017년 7월
- 누적투자유치금액: 100억 원
- 투자 단계: series A(프로토타입(prototype)의 제품이나 서비스의 검증을 마친 후에 시장에 출시할 제품 제작 혹은 서비스 오픈을 위해 준비하는 단계에서 받는 투자[39])
- 기술: 3차원 스캐폴드(Scaffold)에 줄기세포를 부착 배양하여 미니 장기를 만드는 기술을 보유하고 있다. 가축에서 추출한 근육세포를 식물성 단백질 성분의 3차원 스캐폴드에 넣어 근육조직으로 배양해 내는 하이브리드 방식을 사용한다[40].

(2) 씨위드(SeaWith)

- 설립: 2019년 3월
- 누적 투자 유치 금액: 70억 원
- 투자 단계: series A
- 기술: FBS 대체하기 위해 미세조류를 이용하여 만든 배양액인 ABC media(Algea-Based Culture Media)를 개발하였다. 또한 부착 배양 시 필요한 세포 지지체의 재료로 미역을 이용하여 에이스 젤(ACe-gel)을 개발하였다[41].

(3) 셀미트(CellMEAT)

- 설립: 2019년 3월
- 누적 투자 유치 금액: 154억 원
- 투자 단계: series A
- 기술: FBS를 대체 가능한 자체 무혈청 배양액 제조를 전 세계 3번째로 성공하였으며 독도새우의 세포를 추출하여 세계 최초 독도새우 시제품 개발에 성공하였다[42].

(4) 스페이스에프(Space F)

- 설립: 2020년 4월
- 누적 투자 유치 금액: 70억 원
- 투자 단계: series A
- 기술: 근육줄기세포를 분리하여 배양하고 근육 조직으로 분화시키는 기술과 무혈청 배지 개발에 대한 특허와 원천 기술을 확보하였으며 2021년 3월 국내 최초로 돼지 줄기세포를 이용하여 생산한 배양돈육 시제품을 내놓았다[43].

(5) 티센바이오팜(TissenBioFarm)

- 설립: 2021년 11월
- 누적 투자 유치 금액: 22억 원
- 투자 단계: Pre-series A
- 기술: 의료용 인공 장기를 만드는 조직공학 기술을 바탕으로 식용 인공 장기인 배양육을 개발하고 있다. 차세대 배양육 제작 방식과 자체 개발한 고기능성 식용 바이오 잉크를 통하여 고깃결과 마블링이 구현된 배양육을 대량생산하는 기술을 보유하고 있다[44].

2.2. 식용 곤충

단백질 대체식품 중 하나인 식용 곤충은 국내에서 2019년 7월 축산법을 개정하여 가축의 범주로 들어왔다. 국내에서 식용이 가능한 곤충으로 승인받은 곤충은 10종으로 흰점박이꽃무지 유충, 갈색거저리 유충, 식용누에, 쌍별귀뚜라미, 장수풍뎅이 유충, 백강잠, 벼메뚜기, 아메리카왕거저리 유충, 수벌번데기, 풀무치가 있다[45]. 식용 곤충은 기존 가축에 비해 사육 기간이 짧고, 다양한 건강 기능성 물질을 함유하고 있다. 또한 기존 육류와 비교하여 영양적, 환경적 측면에서 뛰어난 면모를 보인다.

2.2.1. 식용 곤충의 환경/영양적 특성

곤충은 기존 육류에 비해 높은 토지 이용 효율을 보인다. 사육장 면적이 100배까지 작으며, 번식률 또한 높아 빠른 기간 내에 대량 생산이 가능하다. 같은 양의 단백질 대비 필요한 사료의 양이 육류의 10배 정도 적으며, 물 소비량은 1500배까지 적다. 곤충은 기존의 가축보다 60배 적게 온실가스를 배출한다[46]. 단백질 함유량은 소고기, 달걀과 비슷한 정도이며(Fig. 2), 불포화 지방산의 비율이 높고, 무기질 함량 또한 높아 영양적으로도 뛰어난 것으로 평가된다.

2.2.2. 식용 곤충 사육 방법과 가공 기술

곤충을 식용을 목적으로 가공하기 위해서는 안전성이 입증되어야 한다. 야생에서 채집한 곤충은 먹이와 서식 환경을 파악하기 어렵기 때문에 실내 사육장에서 키운 곤충을 이용해야 한다. 곤충은 종류 별로 특성이 다르기 때문에 사육 방법이 다르다. 국내에 식용 곤충으로 등록된 종류 중 하나인 흰점박이꽃무지의 사육 방법은 다음과 같다.
사육장의 온도는 25~27℃를 유지하며, 발효 톱밥의 수분 함량은 60~65%를 유지한다. 애벌레 단계일 때는 영양 발효 톱밥을 먹이로 주며, 질병을 예방하기 위해 사육 상자 내 환기가 매우 중요하다. 번데기 단계에서는 번데기방이 훼손되지 않도록 주의한다. 성충 단계에서는 과일, 곤충 제리포, 인공먹이 등을 먹이로 주며, LED 등을 설치하여 2일에 한 번씩 점등해야 한다[48].
식용 곤충 가공 기술의 대표적인 예로는 단백질 추출 기술이 있다. 곤충의 단단한 피부와 껍질을 형성하는 주성분인 키틴은 무기질과 비타민 등의 함량이 높지만 섭취 시 체내 소화가 잘되지 않아 식품 가공에 대한 어려움이 있었다. 2020년 한국식품연구원 가공공정연구단 최윤상 박사 연구팀은 곤충의 키틴을 제거하는 단백질 추출 기술을 개발했다. 곤충의 수분과 지방을 제거한 후, 단백질의 용해와 원심분리를 활용하여 단백질을 분리하는 기술이다. 이로 인해 키틴을 제거하고, 필수 아미노산 지수를 향상시킬 수 있었다. 식용 곤충은 혐오적인 외관으로 인해 섭취에 대한 소비자들의 부정적인 인식이 강했다. 하지만 단백질 추출 기술을 이용해 식용 곤충의 단백질 추출물을 뽑아 다양한 형태로 개발할 수 있게 되었다[49].

2.2.3. 식용 곤충의 국내외 현황

곤충 관련 산업 규모는 국내 시장은 5,373억 원에 이르며, 세계 시장 규모는 38조 원에 이른다. 네덜란드의 식용 곤충 유통회사인 ‘Sligro’는 현재 식용 곤충을 제조 및 판매하고 있다. 그 외에도 다양한 국가에서 곤충을 사용한 제품을 제조해서 판매하고 있으며, 곤충 식품을 판매하는 식품점과 식당이 지속적으로 증가하고 있는 추세이다[47]. 국내에서도 식용 곤충에 대한 관심이 증가하고 있다. 2021년 스타트업 기업인 ‘에쓰푸드’는 갈색거저리 유충으로 만든 단백질바를 출시했다. 추가로 앞으로도 식용 곤충을 이용한 여러 제품을 개발할 것이라는 계획을 발표했다[50]. 또한 롯데제과는 식용 곤충 기술 제휴와 상품 개발 협업을 위해 캐나다의 식용 곤충 제조기업 중 하나인 ‘아스파이어 푸드 그룹’에 100억 원을 투자했다[51].
2020년 기준 곤충사업장은 2873개소로 2019년 대비 13.3% 증가하였다. 생산업 2683개소, 가공업 570개, 유통 1404개소이며 지역별로는 경기, 경북, 충남 순으로 높았다.
곤충 별 생산 현황은 흰점박이꽃무지(1242개소) > 장수풍뎅이(407개소) > 귀뚜라미(279개소) > 갈색거저기(274개소) > 동애등에(166개소) > 사슴벌레(152개소) > 누에(33개소) > 기타(153개소) 순이다[52].

2.2.4. 식용 곤충의 해결해야 할 과제

기존 육류와 비교했을 때 더 뛰어나다는 평가를 받은 식용 곤충이 국내에서 저조한 성적을 보이는 이유는 무엇일까. 우선, 식용 곤충은 국내에서 알레르기 원인 식품 표시 대상으로 등록되어 있지 않다. 식용 곤충에는 ‘트로포미오신’이라는 갑각류 알레르기를 유발하는 성분이 함유되어 있다. 한국소비자원에서는 2013-2016년 동안 식용 곤충을 섭취한 경험자들 중 9.2%가 식용 곤충으로 인해 불편한 점을 겪었는데 그중 알레르기 증상이 26.1%를 차지하며 가장 높은 비율을 보였다. 신촌 세브란스 병원 알레르기 내과 박경희 교수는 “알레르기가 심하면 사망을 유발하는 아나필락시스 쇼크를 유발할 수 있다”라고 말했다[53]. 한국소비자원은 식품의약품안전처에 식용 곤충을 알레르기 원인 식품으로 표기해 달라는 요청을 하였으나, 식용 곤충은 아직까지는 알레르기 발생 빈도가 높지 않고, 상용화까지 시간이 걸릴 것으로 예상되기 때문에 표시 대상으로 등록하기에 시기상조라는 결론이 났다[53].
식용 곤충이 상용화되기 위해서는 원활한 원재료 공급이 이루어져야 하는데, 현재 국내에서 식용이 가능한 곤충은 극히 적으며, 님비현상으로 인해 사육장 설치에 어려움이 있는 경우가 있다. 실제로 2021년 지렁이 사육장이 들어서는 것을 반대하기 위해 경북 봉화군청 앞에서 주민들이 집회를 나섰다. 주민들은 사육장이 들어서면 악취와 각종 환경오염을 일으킬 것이라며 사육장 설치 반대를 주장했다. 지렁이의 사료로 음식물 쓰레기와 같은 폐기물을 사용하기 때문에 악취가 날 것이며, 혐오감을 불러일으키는 시설이 집 근처에 들어서선 안된다는 이유였다[54].
곤충 사육장은 폐수 처리장, 음식물 쓰레기 처리장 등의 다른 혐오시설들과는 다르게 필수적인 시설이 아니다. 또한 국내에서는 식용 곤충이 아직 상용화되지 않아 사육장 설치가 급한 문제는 아니지만 대체 단백질에 대한 관심과 산업 규모가 매년 증가하고 있기 때문에 멀지 않은 미래에 해결해야 할 과제이다. 지역 주민들이 곤충 사육장을 혐오시설로 여기는 이유 중 곤충의 먹이가 음식물 쓰레기이기 때문에 악취를 유발할 것이라는 주장이 있었다. 실제로 음식물 쓰레기(혹은 식품공장 등의 배출 폐기물)를 먹이로 사용하는 곤충 사육장이 있지만 곤충 사육과 폐기물 처리를 동시에 해결할 수 있다는 이점이 있다. 악취가 발생할 경우 폐수처리장이나 음식물 쓰레기 처리장 등에서 사용하는 악취 제거 설비를 설치하는 해결 방법이 있다. 하지만 사육장 설치 비용보다 악취 제거 설비 설치에 비용이 더 많이 소요되는 배보다 배꼽이 더 큰 경우가 발생할 수 있다.
다른 해결 방법으로는 정식 곤충 사료를 제작하는 방법이 있다. 경북 예천군에서 흰점박이꽃무지를 사육하고 있는 한 사업자는 ‘소, 돼지 등의 가축과는 다르게 곤충은 시판되는 정식 사료가 없다’고 말했다. ‘곤충 사료 판매 업체가 전국에 3~4군데 있지만 품질이 균일하지 않아 애를 먹고 있다’고 덧붙였다[54]. 곤충의 종류마다 사육방법이 다른 것처럼 각 종류에 맞는 사료의 개발도 중요하다. 곤충 사육장에서 정식 사료를 사용한다면 악취가 날 것이라는 인식을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 곤충의 생육 기간이 단축될 것이다.
식용 곤충은 아직 상용화되지 않았다는 이유로 알레르기 표시 제한 대상에서 제외된 것처럼 식용 곤충 산업에 대한 지자체 지원 기준이 명확하지 않다. 농림축산식품부에 따르면 2020년 곤충 산업에 투입된 지원금은 165억 원이다. 곤충 사육 시설, 장비 지원, 곤충 관련 행사, 유통 활성화 등을 지원했다. 지자체 지원의 예시로 충북은 2021년 곤충 사육 시설 확대를 위해 농가당 3억 원 안팎의 지원금을 지급하였다. 또한 곤충종자보급센터를 건립하였고, 농업기술센터에서 곤충 사육 전문 인력을 양성하고 있다. 그에 반해 부산시는 부산 강서구와 기장군에 11개의 곤충 사육 농가가 있었으나, 곤충 산업에 대한 지원이 미미해 대부분이 경영난으로 폐업을 하였다. 경기지역은 곤충 산업에 대한 지원 사례를 찾아보기 힘들고, 울산시 역시 대규모인 곤충 산업 농가 두 군데 중 한 군데는 폐업하였다[54]. 축산법의 개정으로 곤충이 가축으로 분류된 지 4년이 지났지만 사육 시설이나 산업 규모 등이 법에 명확히 명시되어 있지 않다. 이러한 문제가 해결된다면 식용 곤충이 상용화될 시기가 더욱 앞당겨질 것이다.

2.2.5. 식용 곤충의 전망

식용 곤충은 아직 상용화되지 않았으며 부정적인 인식이 강하지만, 곤충을 보다 안전한 식품으로 만들기 위한 기술 개발이 활발히 진행 중이다. 식용 곤충 기술 관련 특허는 2019년 기준 167건의 특허가 출원되었으며, 식용 곤충 기술 관련 논문은 2010년 이후로 꾸준히 증가하여 2019년 기준 423건이 발표되었다.
국내에서는 곤충산업의 규모를 증가시키고, 사육환경과 사료 표준화, 가공, 유통 등의 경쟁력을 확보하기 위해 올해 괴산군 사리면 이곡리에 곤충 산업 단지 조성을 추진하고 있다. 정식 사료 개발에 70억 원, 식용 곤충 분야에 200억 원의 예산이 확보되었다. 곤충사업장은 2012년 908개소에서 연평균 21.8% 성장하였으며, 2020년 기준 2873개소로 증가하였다. 산업 규모 역시 2012년 60억 원에서 2020년 기준 414억 원으로 추정될 정도로 성장하였다. 또한 지역별로 곤충 산업을 지원하기 위해 경기도, 경남도, 경북도 등에 지역곤충자원화센터를 구축할 계획이다.
곤충산업 거점 단지의 조성은 식용 곤충이 미래 식량으로 정착할 수 있는 기반 마련을 위해 필수적이다. 곤충의 생산, 사육, 가공시설 및 유통 시스템 등 구축을 통해 곤충산업의 체계를 마련할 필요가 있다. 곤충 사료 가공시설 및 R&D 시설 등을 구축하고, ICT 사육사, 가공, 유통 및 질병검사, 안정성 거마 등의 시스템을 구축할 예정이다. 표준화된 시스템을 통해 균일한 품질의 곤충을 생산, 가공, 유통하여 국내 곤충산업의 시장규모가 확대될 것으로 기대된다[52].
인구 증가로 인한 식량 부족과 기존 육류의 대체 단백질로서 식용 곤충에 대한 관심은 꾸준히 증가하고 있다. 세계적으로 식용 곤충을 섭취하는 인구는 2억 명으로 예상되며, 이후 10년간 식용 곤충 섭취 인구는 10억 명이 넘을 것으로 전망된다. 글로벌 마켓 인사이트는 곤충산업의 규모는 이후 큰 폭으로 성장해 2026년에 약 7억 달러 이상의 규모에 이를 것이라고 예상하였다. 태국의 경우 식용 곤충 7,500톤/년을 생산하고 있으며, 중국의 HaoCheng Mealworm은 50톤/월을 생산하여 전 세계에 200톤을 수출하고 있다[55]. 식용 곤충 시장은 전 세계적으로 증가하고 있으며, 관련 기술과 제품 종류 역시 성장하고 있다. 현재는 혐오스러운 외관과 부정적인 인식으로 인해 분말가루나 단백질바의 형태로 제품을 생산 및 판매하고 있다. 하지만 식용 곤충 시장의 규모가 커지고 가공 기술에 대한 연구가 더욱 활발히 이루어진다면 기존 육류를 대체할 수 있는 미래 단백질원의 중추 역할을 할 것이라고 예상된다.

2.3. 식물성 대체육

2.3.1. 식물성 대체육의 특징

식물성 대체육은 식물에서 추출한 단백질을 공정 과정을 거쳐 육류와 유사한 맛과 형태가 나도록 제조한 고기를 의미한다. 주로 이용되는 원료는 밀과 대두이며, 밀에는 글루텐 단백질이 포함되어 있다. 글루텐 단백질은 간단한 처리 공정이 장점이며, 콩 단백질과의 결합을 통해 육류량을 증대할 수 있으며 모양 형성 또한 편리하다. 대두 단백질은 주로 성분 보강과 식감 개선 등의 부원료로 이용된다[56].
식물성 대체육은 기존 육류와 비교했을 때 낮은 지방의 함량과 높은 단백질 함량이 큰 특징이다(Table 1). 또한 제조과정 중에 첨가되는 부원료가 많은 편이므로, 부원료와 단백질의 종류, 그리고 조직화 기술 등에 따라 다양하게 제품을 제조할 수 있다.

2.3.2. 식물성 대체육의 공정 및 구분

식물성 단백질을 통해 육류 대체 식품을 만드는데, 생산공정 및 사용 목적에 따라 육류 보완 제품과 육류 유사 제품으로 나뉜다. 육류 보완 제품은 압출성형공정을 이용하여 제조하며, 부풀어지고 기포를 갖는 비연속적인 망 형태의 식물성 조직 단백을 통칭한다. 육류 보완 제품은 단독으로 이용하기보다는 기존 육류에 증량제로 활용하는 경우가 많으며, 구조를 더 해주거나 수분과 향미를 흡착하여 원료비용을 낮출 수 있다.
육류 유사 제품은 기존 육류 제품을 대체하여 사용할 수 있는 제품을 통칭한다. 육류 유사 제품은 육류 보완 제품보다 복잡한 공정을 거쳐 기포도 없고 더 치밀한 관상 섬유조직을 가진다[57]. 대체하려는 대상 육류 제품과 같은 형태와 맛, 조직감을 가져야 한다. 조리 후에도 육류와 유사한 식감과 촉감을 유지할 수 있도록 제조된 제품이다[57,58].
공정에서 요구하는 육조 식감은 씹힘성, 탄력성, 연화, 다즙성 등이 복합적으로 내재한 개념으로, 근육섬유 단백질과 결합조직 단백질의 물리적 요소로 섬유상을 유사하게 만들었을 때 충족된다. 식물성 단백질은 일반적으로 무결정 조직을 갖고 있기 때문에 단백질을 변형시키고 조직을 형성해 주는 조직화 공정이 필요하다. 조직화 공정에는 방사법, 증기법, 효소 사용, 응고법 등이 있지만, 일반적으로 사용하는 주공 정법은 압출성형공정이다.
압출성형공정은 식물성 단백질을 적당량의 물과 혼합하여 콩 단백질이 수화되고, 층을 형성하여 씹힘성을 만족할 수 있다. 탈지 대두분과 농축대두단백 등을 물과 혼합하여 압출기에서 가열하면, 압출기 내에서 원료의 탄수화물, 단백질 등의 영양소가 압력과 열, 기계적 전단력의 복합 작용으로 가소성을 갖게 된다[57]. 이 방법을 통해 콩 단백질 분자가 어느 정도의 방향성을 가지게 되며, 응고되어 육류와 비슷한 조직이 생겨 씹힘성을 준다. 압출성형공정은 에너지 소비가 적고, 가공 원가가 낮으며, 다양한 원료를 사용하여 다양한 제품을 생산하는 것이 특징이다[57].
압출 공정으로 제조한 제품은 층이 균일하고 평행하며, 꼬임이 없고 스폰지성이 없는 조직을 얻게 된다. 단백질이 50% 이상이고, 지방 함량이 6~7%가 적당하다. 탄수화물 함량이 높을수록 육류의 조직을 형성하는 단백질 분자의 결합이나 상호작용에 방해를 받으므로 조직화에 어려움이 있어, 탄수화물 함량은 낮은 편이 좋다[57].

2.3.3. 식물성 대체육 원료의 기능비교

그렇다면 대체육에 사용되는 식물성 단백질은 무엇이 있으며, 어떤 종류가 가장 효율이 높을까? 식물성 단백질의 종류와 함량은 최종 식품의 기능적, 이화학적 품질에 영향을 미친다[59]. 흔히 쓰이는 식물성 단백질은 분리대두단백, 활성 글루텐, 완두콩 단백질, 쌀 단백, 녹두 등이 있다. 분리대두단백은 콩에 포함된 올리고당과 수용성 다당류가 제거되어 높은 단백질 함량을 가지는 단백이다. 활성 글루텐은 밀 전분을 생산할 때 발생하는 부산물로, 불용성 단백질이다. 글루텐은 이중구조를 가져 분리대두단백과 함께 가공할 때 이황화 결합을 촉진하여 조직화를 강화한다[59]. 완두콩 단백질은 다른 두류에 비해 비교적 높은 겔화 능력을 가지며, 유화 안정성이 있어 현재 햄버거 패티의 주원료나 식육 가공품의 부원료로 많이 사용된다. 쌀 단백은 밀과 비교하여 필수 아미노산인 라이신 함량과 소화율이 높다. 치킨 너깃 등에 첨가했을 시 함량의 증가에 따라 보수력이 향상하고, 감열 감량은 감소하여, 기존 가공육의 조직감을 개선한다. 녹두는 플라보노이드계 물질 등 기능성 물질을 다량 함유하고, 탄수화물과 단백질이 많다. 또한, 압출성형을 통한 대체육의 재료로 사용되며, 완두나 밀 소재보다 높은 단백질 용해도와 수분 흡수율을 보인다[59]. 우수한 대체육의 제조를 위해 실험을 진행한 결과 조직감 및 기능성 면에서 차이를 볼 수 있었다.
수분 흡수력은 단백질 분자의 구조적 특성과 단백질 분자 내 아미노산의 소수성 및 친수성의 균형 등에 영향을 받는다[60,61]. 유지 흡수력은 농축 단백 내 비공유결합, 소수성과 같은 지질과 단백질 분자의 상호작용에 영향을 받는다[59]. 위의 재료들을 수분 흡수력과 유지 흡수력을 비교한 결과, 수분 흡수력은 분리대두단백이, 유지 흡수력은 글루텐이 가장 높은 수치를 나타냈다(Fig. 3).
분리대두단백의 높은 용해도와 친수성 아미노산의 함량이 영향을 미쳤으며, 글루텐의 친유성 아미노산 함량이 높아 유지와 강한 상호작용이 있었기에 높은 수치를 기록할 수 있다. 그 밖에도 분리완두단백을 보면 같은 소재여도 분자 간의 밀도가 상대적으로 낮고, 분자의 크기가 크면 유지 흡수력이 더 높게 나온다는 사실을 알 수 있다[59]. 높은 탄수화물 함량을 가진 소재는 탄수화물이 단백질 분자의 조밀성에 영향을 줘서 수분 흡수력과 유지 흡수력이 낮게 나왔다.
유화 안정성은 지방과 수분이 분리되지 않고 본연의 성질을 유지하려는 성질이다. 유화 활성이나 유화 안정성을 비교한 결과, 글루텐이 가장 높은 값이 나왔다(Fig. 4).
완두 단백이나 글루텐의 경우 응고나 침전이 적은 특성을 가지는 유화성이 높은 소재이다. 같은 소재라도 높은 유분 흡수력을 지닌 단백질 분자가 유지방과 강한 상호작용을 통해 단백질 막을 조밀하게 형성하여 응집과 유착의 정도가 감소하여 유화 활성, 유화 안정성 수치가 높게 나온다[59]. 수용성 질소 지수는 물에 용해 및 분산되는 수용성 단백질의 측정을 위해 널리 사용된다(Fig. 5). 대체육의 소화 및 조직감과 깊은 상관관계를 지니며 대체육의 품질에 영향을 준다. 이는 녹두가 가장 높은 수치를 기록했다(Fig. 5).
앞서 5가지 품질 특성을 비교해 본 결과 분리대두단백이 대체육 소재로 가장 우세하며, 식물성 단백질의 종류에 따른 차이뿐만 아니라 동일 종의 단백질도 품질에 차이가 있음을 확인할 수 있었다[62]. 이러한 다양성은 원료의 기능적 특성을 가공하는 가공법에 따라 최종제품에 영향을 미칠 것이다.

2.3.4. 식물성 단백질의 한계점

밀 또는 대두를 이용하여 식물성 대체육을 제조하면 글루텐 단백질 알레르기나 대두 알레르기 등이 있는 소비자들에게 섭취가 제한될 수 있다[56]. 콩이나 귀리 등은 자연 상태로 섭취할 경우 식이 섬유나 트립신 저해제, 피틴산 등의 소화 방해 인자 탓에 소화 흡수율이 떨어지므로 식물성 단백질을 분리하여 정제한 후 농축하는 과정을 거쳐야 한다[56].
미국 듀크대 연구팀의 제품 비교 연구 결과에 따르면 축산육과 식물성 단백질로 제조한 대체육의 탄수화물, 단백질, 지방 등의 함량은 큰 차이가 없었다[59]. 차이는 대사산물에서 나타났는데, 가공한 대체육과 축산육을 비교 연구해 보니 특정할 수 있는 190개의 대사산물 중 171개의 함유량이 차이가 있었다[59]. 영양학적만이 아닌 풍미도 부족한 것으로 조사되어 추가적인 연구가 필요하다는 의견이 다분하다.
식물성 대체육 제품은 실제 고기와 유사한 맛을 내기 위해서 여러 첨가물이 들어간 가공식품이다. 주로 이질감을 없애기 위해 양념 맛을 살리는 과정에서 나트륨 함량이 높아지는데, 실제 한국 소비자원이 식물성 대체육으로 가공한 15개 제품의 품질과 안정성 등을 시험한 결과 일부 제품은 나트륨과 포화지방 함량을 낮출 필요가 있다는 것으로 나타났다[63]. 또한 고기의 육즙을 재현하기 위해 사용되는 야자유, 카놀라유 등의 산업적 생산은 생물다양성이 풍부한 열대 지역의 삼림 벌채 및 생태계 교란 문제와 연결된다.

2.4. 균류 기반 단백질

2.4.1. 곰팡이 대체 단백질

대체육을 제조할 때, 사료자원이 부족하여 필요한 자원을 전량 수입하고 있는 우리나라 실정에 적합한 사료 형태는 발효를 시켜 고수분의 유기물 사료를 활용하는 것이다. 일반적으로 발효 조건이 좋지 않을 경우 발효를 신속히 일어나게 하고 단백질 변질을 막기 위하여 미생물을 추가 접종할 필요가 있다[64]. 그러나 호기적 변질은 일반적으로 효모에 의해 시작되고, 많은 수의 효모를 가진 사료일수록 공기 중에 노출될 시 불안정하다.
이때, 곰팡이는 다양한 탄수화물 및 단백질 분해 효소를 생산하여 배양 추출물이 널리 활용되고 있고, 곰팡이가 생산하는 효소는 xylanase, protease 및 amylase 등으로, 이 효소들은 기질 이용성을 증가시킴으로써 동물의 체내에서 생성되는 내인성 효소의 작용을 보충하고, 사료적 가치를 향상시켜 영양소의 소화와 체내 흡수를 용이하게 한다[65].

2.4.2. 마이코프로틴의 시장 확대

마이코프로틴(mycoprotein)은 상업적으로 생산한 고단백질의 진균 바이오매스로, 식품 재료로 쓰는 곰팡이 균사체이다. 최근 한 시장조사 전문기관이 발표한 ‘글로벌 식품 시장 2022년 분석 및 2023년 전망’에서는 육류 대용식품 시장이 2016년 37억 달러 규모에서 연평균 7.5%씩 성장하여 2022년에는 58억 달러 규모로 확대될 것이라 하였고, 그중 마이코프로틴 관련 제품의 성장에 주목하고 있다고 한다.
마이코프로틴은 버섯 곰팡이류 중 하나인 섬유형 균류(Fusarium vemematum)가 만들어 내는 단백질이다. 마이코프로틴을 주원료로 하는 대표적인 식품기업은 영국의 말로우푸드(Marlow Foods Ltd.) 사의 브랜드인 ‘퀸’이다. 1985년 첫 선을 보인 퀸은 초기에 버섯으로 만든 식품으로 소개되기도 하였으나, 현재는 마이코프로틴을 주원료로 만드는 육류 대용 식품의 대명사로 알려지고 있다. 국내에서는 아직 생소하지만 이러한 제품을 이용한 햄버거 패티, 델리, 스테이크, 라비올리, 라자냐 등의 제품이 유럽과 호주, 남아프리카 공화국, 미국을 비롯한 20여 개국에 판매되고 있다.

2.4.3. 마이코프로틴의 특징

마이코프로틴은 실처럼 가느다란 사상균의 형태이며, 닭가슴살 구조와 비슷하고, 실제 고기와 같은 질감을 주어 육류 대용식품의 주성분으로 활용된다. 마이코프로틴 자체는 순수한 균류 단백질이므로 비건이라 할 수 있으나, 대부분의 시판 제품들은 가공 과정에서 우유 성분이나 달걀 흰자가 사용된 경우가 많아 비건보다 미트프리(meat free)에 가깝다.
마이코프로틴은 건조 중량 100 g당 단백질 45 g, 탄수화물 10 g, 섬유질 25 g, 지방 13 g 및 다양한 비타민과 무기질이 들어 있어 영양학적 특성은 육류를 능가한다. 필수아미노산을 모두 갖춘 단백질(PDCAAS 0.996)로, 특히 라이신과 루신의 함량이 높다. 또한 식이섬유소(키틴과 β-글루칸의 혼합물)가 많은 저지방 식품으로, 트랜스지방이나 콜레스테롤을 함유하고 있지 않다는 장점이 있다. 이와 같은 특징이 체내의 혈중 LDL-콜레스테롤과 총 콜레스테롤을 낮추고, 포만감 및 혈당 조절에도 도움을 준다는 연구 결과도 보도된 바가 있다.

2.4.4. 마이코프로틴 제조

마이코프로틴은 섬유형 균류로, 푸사리움(Fusarium) 배양으로부터 제작을 시작한다. 배양종균을 발효 탱크에 넣어 단백질을 만들어 낼 수 있도록 먹이로 미량 무기질과 포도당을 공급하고, 이어 암모니아와 공기를 주입한다.
공기의 산소에 암모니아의 질산염이 더해지면 균의 성장이 활발해진다. 균류의 대사과정에서 발생하는 폐기체는 관으로 배출시킨다. 온도를 유지하기 위한 용도인 냉각수 코일을 이용하여 약 6주간 발효시키면 증식된 균류 단백질이 배양실에 쌓인다. 이를 수집하여 건조 및 열처리, 냉동한 후 풍미와 외관을 더하는 가공 과정을 거친다. 이로써 고기가 들어가지 않은 슬라이스 햄이나 소시지 등의 육류 대용품이 만들어진다.

3. 소비 측면에서 본 대체육

대체육은 현재의 공장식 축산업과 동물권 문제를 해결하기 위해 기존 육류의 대안으로 제시되었다. 그렇기에 대체육 소비가 육류 소비 감소로 이어지는지 살펴봐야 한다. 대체육과 육류의 관계에 대한 연구에 따르면 대체육 소비가 육류 소비 감소에 직결되지 않는 것으로 나타났다. 오하이오 주립대학의 우양 후(Wuyang Hu) 교수의 연구팀은 2017년부터 2020년까지의 미국 40개 주의 대체육 지출 데이터를 분석했다. 이 연구에서 미국의 대체육의 현재 시장 점유율은 텍사스는 0.05%, 노스캐롤라이나주와 캔자스는 0.34%에 불과하며, 소고기의 평균 시장 점유율인 46%보다 매우 낮다고 밝혔다. 교차 가격 탄력 추정치는 소고기 가격이 1% 하락했을 때 대체육 수요가 1.4% 감소했다. 이는 대체육과 소고기 및 돼지고기가 대체재가 아닌 함께 소비했을 때의 효용이 증가하는 보완재로 보이며, 함께 구매될 것임을 보여주었다. 즉 소비자가 소고기를 대체육으로 대신하지 않고 두 제품을 함께 구매할 것임을 나타냈다. 또한 소비자들의 식물성 대체 단백질 식품의 구매가 일상적 소비가 아닌 충동구매에 가까웠다고 밝혔다[66].
국내에서는 식물성 식품에 대한 인식과 선택에 대한 연구로 채식주의자 245명과 잡식주의자 246명을 대상으로 설문조사를 진행했다. 이에 따르면 식물성 대체육의 구매빈도에서 잡식주의자는 거의 구매하지 않는다는 비율이 응답자의 절반 이상인 65.0%였으며, 채식주의자도 거의 구매하지 않음이 40.4%를 차지했다[67].
대체육의 소비의 걸림돌 중 하나는 높은 가격이다. Mintel의 연구(Table 2)에 따르면 미국의 대체육을 소비하지 않는 성인 중 20%가 그 원인을 비싼 가격 때문이라고 했다. 그러면서 ‘동물성 제품과 비교해 식물성 대체육에 얼마를 지불할 것인가’라는 질문에는 42%가 ‘같은 가격’을, 31%가 ‘그보다 낮은 가격’을 지불하겠다는 의사를 보였다. 하지만 2019년 미국의 육류 부문 실적에 관한 조사에서 식물성 대체육은 파운드 기준 소고기보다 2배, 닭고기보다 4배, 돼지고기보다 3배 이상 비싸다는 것으로 나타났다[68].
대체육 섭취 경험이 있는 소비자 대상으로 불만족 이유를 조사한 결과 맛이 55%, 식감이 29.7%로 뒤를 이었다. 이는 대체육의 맛과 식감, 향도 소비에 큰 영향을 주는 것을 보여준다(Table 3) [69].
위의 연구 결과는 대체육의 경쟁력이 떨어져 기존 육류의 소비를 대체하기는 어려운 것으로 보여준다. 하지만 코로나 19 사태 이후 환경과 건강식에 대한 관심으로 대체육 수요는 점차 증가하고 있다. 따라서 기존 육류에 비해 높은 가격, 부족한 맛과 조직감의 개선을 위해서 지속적인 연구가 필요하다.
대체육 소비를 증가시키기 위해서는 대체육에 대한 인식 개선을 위한 교육이 필요하나, 아직까지 우리나라는 대체육 시장이 작은 만큼 교육이 활발히 이뤄지고 있지 않는 실정이다. 대체육과 비슷한 예라고 생각되는 유전자변형식품의 경우, 유전자변형식품에 대한 교육이 인식 변화에 어떤 영향을 미치는지를 조사해 보았다. 2014년 녹색소비자연대전국협의회에서 오피니언 리더 그룹(교사, 소비자 단체, 시민단체, 의료계 및 언론계 종사자, 정책보좌관, 국회 입법 관련 종사자)을 대상으로 교육을 시행하여 교육 전후 인식 변화를 조사한 결과, ‘유전자변형식품에 대해 상식적인 수준보다 더 알고 있다’라는 응답이 교육 전 45.7%에서 교육 후 68.6%로 증가하였으며, ‘유전자변형식품을 먹는 것이 안전하다고 생각하는지’에 대한 질문에 ‘안전한 편이다’라는 응답이 교육 전 30.5%에서 교육 후 57.2%로 증가하였다[70]. 이처럼 소비자가 대체육 제품을 수용할 수 있도록 제품의 안정성을 보장하고 정확한 정보 전달로 인식의 변화를 끌어내야 한다.

4. 대체육의 제도적 과제

대체육에 대한 소비자들의 관심이 증가하면서 다양한 대체육 제품이 늘어나고 있지만 국내는 아직 관련 기준 및 규격이 없는 상태다. 한국소비자원의 조사에 따르면 판매 중인 15개의 식물성 대체육 제품은 모두 ‘비건’ 등의 식물성 제품 문구를 표기하였는데, 그중 원료에 계란이 함유되었다는 표시가 있는 제품이 일부 있는 것으로 나타났다. 이는 채식을 위해 식물성 대체육 제품을 구매하는 소비자에게 혼란을 야기할 수 있어 대체육에 대한 원료와 제조기준의 확립이 시급하다[59].
대체육 제품의 별도의 표기법이 없어 발생하고 있는 문제점도 있다. 현재 식물성 대체육은 대부분 두류 가공품 등으로 분류된다. 따라서 식품표시광고법에 따르면 원재료에 고기가 들어가지 않는 경우 ‘육’과 ‘고기’로 표시할 수 없도록 하는데, 비건이나 식물성이라는 점을 표기하면 ‘식물성 대체육’이라는 표현이 가능하다. 이에 대해 한우 농가 단체인 한우자조금관리위원회는 식물성 대체육 제품은 육류와 영양소가 다르기 때문에 ‘육(肉)’이라는 표현은 허용돼서는 안 되며, 고기와 다른 식품으로 인식되도록 축산물 코너 판매 금지를 요구하는 성명을 발표했다. 반면, 대체육 진출 기업은 이미 시장에서 ‘미트’와 대체‘육’ 등의 제품명을 설정해 판매 중이기 때문에 이를 금지하면 많은 피해가 예상된다고 주장했다[71].
미국의 경우 루이지애나, 텍사스, 미시시피 등 일부 주에서는 식물성 대체육뿐만 아니라 배양육도 ‘고기’라는 표현 사용을 금지하는 법안이 통과되었다. 이에 따르면 ‘육류’(Meat)라는 문구는 사육한 가축에서 얻어진 살코기에만 사용할 수 있으며 대체육류 제품은 표면에 원재료를 명시하도록 한다. 반면 유럽의회에서는 식물성 대체육과 배양육을 육류란 명칭 사용이 가능하도록 별다른 제한을 두지 않았다.
이러한 논란 가운데 국회입법조사처에 따르면 이번 국회 보건복지위원회의 식품의약품안전처에 대한 국정감사에서 ‘비동물성 단백질 가공식품 관리 기준 마련’이 있어 대체육 관련 가이드라인에 구체적으로 다룰 것으로 보이며 식약처는 자문위원회를 꾸려 내년에 대체육 등에 대한 기준을 제정할 계획이라고 밝혔다[72].

5. 결 론

식품류별 소비 추세와 소비 인식의 변화에 따라 식품의 중요성이 증가하고 있는 가운데 육가공 산업이 지닌 문제점이 소비의 증가와 균형을 이루지 못하고 있다. 값싸고 좋은 품질의 원료용 고기의 지속적인 확보나 육류 가공품의 다양화와 고급화 추세에 대한 대응이 미흡하여, 수입량만 증가하고, 육가공산업의 안정적 경영기반도 취약하다[57]. 기존의 공장식 축산업은 과도한 환경오염과 동물권 침해 등 많은 문제를 겪고 있으며 미래에는 육류 수요의 증가를 따라갈 수 없을 것으로 예상된다. 또한 최근 환경과 건강에 대한 소비자의 관심도가 증가하면서 대체육이 각광을 받고 있다.
기존 육류를 대체하기 위해 배양육, 식용 곤충, 식물성 대체육을 개발하는 데 있어서 영양기준을 충당하고 대체식품은 동물의 근육과 유사한 조직 또는 섬유상 구조가 있어야 하며, 요리 시 필요한 재수화에도 섬유상 조직이 파괴되지 않아야 한다[57]. 또한 기존 육류의 맛과 식감을 재현해야 한다.
환경오염, 건강, 동물복지에 대한 소비자의 관심 증가와 같은 요인으로 인해 대체육 시장은 급속도로 성장해 왔다. 그 결과 세계 대체육 시장 규모는 2018년 기준 96.2억 달러에서 2025년 178억 5,860만 달러, 2035년 2,900만 달러에 달할 것으로 전망된다. 27,28) 현재 국내 대체육 시장은 형성되고 있는 단계이며, 최근에는 채식을 지향하는 소비자를 중심으로 대체육에 대한 관심도가 증가하고 있지만 아직까지 국내 생산량은 부족한 편이다. 대체육은 식량 공급의 지속가능성을 개선하고 가축 전염병으로부터 안전하며 동물 복지 문제로부터 자유롭다는 이점 등을 가지고 있다. 하지만 소비자는 새로운 기술에 대한 거부감과 지속적인 섭취가 미칠 잠재적 영향에 대해 의구심을 가지기 때문에 대체육의 지속가능성을 개선하기 위한 연구와 강화된 규제가 필요하다. 또한 소비자들의 기호에 맞는 영양적, 관능적으로 우수한 제품을 생산하고 이것의 지속가능성과 안정성을 정확하게 평가하여 앞으로 확장될 시장의 기반을 다져야 한다[73].
원료의 생산과 가공으로 다양한 결과를 얻을 수 있지만 그로 인한 위험도 따른다. 또한 대체육 개발과 사용, 인식 면에서도 지역별 차이를 간과할 수 없으므로 차이를 줄일 수 있는 제도가 필요하다. 기술적 보완과 인식 개선을 위한 제도 마련을 통해 대체육이 미래 식량으로 자리 잡을 수 있는 기반을 마련해야 한다. 식품뿐만 아니라 이처럼 사회의 각 분야에서 후손을 위한 지속 가능한 사회 만들기를 위한 노력들이 결실을 맺어 기후 환경 위기를 슬기롭게 극복하게 되기를 고대해 본다[74-89].

Acknowledgments

이 연구는 대한민국 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업 (No. 2021R1A2C1013989)의 지원을 받아 수행된 연구입니다. 본 논문의 영상은 https://www.youtube.com/watch?v=NjGG726oSq4에서 볼 수 있습니다

Fig. 1.
Global meat market scale outlook [31].
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Fig. 2.
The protein content of edible insect [47].
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Fig. 3.
Water or oil absorption capacity [59].
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Fig. 4.
emulsifying properties [59].
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Fig. 5.
DPPH radical scavenging activity [59].
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Table 1.
Result of comparison of soybean and animal protien [57]
Characteristic product based on
soy flour soy concentrate soy isolate
Flavour moderate to high low low
Flatulence yes no no
Cost (dry basis) low low high
Recommended hydration level 2:1 3:1 4:1
Fat retention moderate to high high moderate
Optimum usage level in meat extension (% hydrated level) 15~20 35~50 35~50
Table 2.
Meat department category performance (2019). [68]
Category Total pounds sold %of pounds sold on promotion Avg. retail price Plant- based price premium
Beef 5,349,192,669 38% $4.82 105%
Pork 2,360,773,609 45.80% $2.78 255%
Chicken 4,930,548,632 37.90% $2.33 324%
Turkey 1,125,408,344 49.60% $2.17 355%
Meat Alternatives 7,555,188 29.90% $9.87 -
Total Fresh Meat 14,059,766,800 40% $3.39 191%
Total Meat 19,584,977,666 38.90% $3.53 180%
Table 3.
Reasons for dissatisfaction with alternative foods that have been consumed. [69]
Category number of respondents taste texture Shape scent Scent hygiene
Total 128 55.5 29.7 3.1 0.8 10.2 0.8
alternative meat products with experience of consumption Plant-based meat 80 61.3 28.8 1.3 1.3 6.3 1.3
cultured meat 3 66.7 33.3 0.0 0.0 0.0 0.0
edible insect 10 50.0 10.0 30.0 0.0 10.0 0.0
Beyond egg 35 42.9 37.1 0.0 0.0 20.0 0.0

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