왜 3D 프린터가 배양육(인공 고기) 생산에 이상적인가?

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유엔식량농업기구(FAO) 보고서에 의하면 세계 인구는 2050년 34% 증가하여 97억 명에 이르고 이에 따라 연간 육류 소비량도 지금보다 70% 이상이나 증가할 것으로 예상된다(출처: How to Feed the World in 2050, FAO, 2009). 육류 소비의 증가는 육류 생산의 증가로 이어지고 육류 생산을 위한 가축 사육, 사료 생산의 증가는 지구온난화의 주범인 탄소 배출량을 증가시킨다(현재 전 세계적으로 가축 사육, 사료 생산에 각각 30억 톤 이상의 이산화탄소를 배출한다).

이런 문제를 해결하고 지속 가능한 성장 환경을 구성하기 위한 대안으로서 배양육(인공 고기)이 주목받고 있다. 배양육은 간단히 말하면 인공 고기이다. 배양육은 살아있는 동물 세포에서 채취한 세포를 배양하여 생산하는 식용 고기를 의미한다. 배양육은 가축 사육 방식보다 에너지 사용량, 온실가스 배출량, 토지 사용면적 등의 환경 오염 요소를 감소시킬 수 있어 청정 고기로도 불린다.

하지만, 대체육의 단점은 현재까지는 가축 사육 방식보다 맛이 떨어진다는 점이다. 우리가 섭취하는 고기라는 것은 실제로는 동물의 근육인데, 이 근육의 구성 형태(Form of muscle)는 존재하는 모든 음식 중에 가장 복잡하다고 해도 과언이 아니다. 이 근육의 형태는 날 것일 때, 요리 과정 중, 완료 후 등의 상태에 따라 변하기도 하며 고기의 단단함, 미세 구조, 점착력, 색상, 이종 구조, 열에 의한 변화, 풍미 등 여러 요소를 고려할 수 있는 근육을 구현해야만 실제 고기의 맛과 유사하게 만들 수 있다.

이스라엘의 리디파인 미트(Redefine Meat)는 3D 프린터를 이용하여 식물성 인공 고기를 출력하는 회사이다. 실제 고기와 유사한 구조를 구현해내기 위해 이 회사는 인공 지방, 인공 혈액, 인공 단백질의 3가지 성분을 3D 프린팅에 활용하고 있다(하단 영상 참조). 리디파인 미트는 맞춤형으로 특수 제작된 3D 프린터를 사용하며 앞서 소개한 3가지 성분을 Voxel-Level 단위로 혼합 인쇄하는 MMFP(Multi-Material Food Printing) 3D 프린팅 기술을 활용한다.

리디파인 미트는 3D 프린터를 이용한 배양육 생산이야말로 실제 고기에 가까워질 수 있는 방법이며 그 잠재력이 무궁무진하다고 말한다. 복잡한 근육의 구조를 그대로 구현해내는 데 3D 프린팅만 한 기술이 없기 때문이다. 배양육을 소비하는 시장이 급성장하고 있고, 많은 기업에서 저마다의 방법으로 인공 고기를 생산해내고 있지만 대부분 햄버거 패티나 소시지와 같은 가공육으로서 판매되고 있는 이유가 실제 고기와 유사한 구조 형태를 구현해내기가 어렵기 때문이다. 리디파인 미트는 한 단계 높은 수준인 스테이크용 인공 고기를 만들어낼 수 있으며 실제 고기와 유사하도록 고도화하는데 집중하고 있다.

현재 리디파인 미트는 디지털 파일을 교체하는 것만으로 고기의 종류(소, 돼지, 양)와 고기의 부위(안심(연한 부위), 등심, 립아이)를 실제 고기와 흡사하도록 구현해낼 수 있다. 현재 리디파인 미트는 출력과 테스트를 반복하는 과정을 통해 배양육의 품질을 끌어올리고 있다. 2021년에는 육류 유통 업체에 MMFP 방식의 3D 프린터를 공급할 계획이라고 하니 하루빨리 소비 현장에서 만날 날을 기대해 본다.

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