[바이오-③] ICT 접목 '스마트팜' 각광, 안전한 먹거리와 세계 경쟁력 확보 관건

소정현 / 기사승인 : 2019-03-05 10:48:21
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<스페셜> 바이오산업! 농식품‧환경시장(3편)
미생물, 발효와 효소, 기능성 식품소재 등 총망라
'병원균내성, 제초제저항성' 유전자변형식물 주목
재배시설작물의 최적화 조건의 '스마트팜'도 각광

[일요주간 = 소정현 기자] 좁은 땅에서 많은 양의 농작물을 생산하거나 농사가 불가능한 땅에서 농사를 가능케 하는 미래농업기술이 발전하고 있다. 또한 화석원료 대신 바이오매스를 원료로 하여 미생물 배양 등의 바이오공정을 통한 에너지 공급의 일대 혁신은 고갈되는 에너지 부족 및 온실가스 배출 문제를 일거에 해결할 수 있는 구원투수로 집중 조명받고 있다.

‘식량문제 에너지 고갈’ 구원투수로


미생물, 발효, 효소, 기능성 식품 소재, 미생물 유전체학에 대한 기초·응용 분야의 지식을 바탕으로 농생명산업 분야의 천연 기능을 총망라하는 농생명 바이오가 우리 생활에 적극 침투하고 있다.

일명 그린바이오 범주는 바이오기술을 농업, 임업, 수산업에 활용해 산업적으로 효용이 있는 소재와 제품을 대량생산하는 분야로써, 종자, 작물보호제 등이다.

특히 유전자재조합 기술을 이용해 생산된 농작물이나 이를 원료로 만든 가공식품이 주목받고 있다. 부연하면, 자연교잡에서는 육성되지 않는 의도한 특성(제초제 저항성, 내병성, 내충성)을 갖도록 한 농산물을 말하는 것으로 식품 및 의약품과 미생물, 농약, 비료, 효소 등을 포함하는 포괄적 개념이다.



▲출처=농림축산식품부.


농수산 분야에서 ‘새로운 이정표’

농업 분야에서는 다수확 질병저항성 농작물의 개발과 보급 등으로 전 세계적 난제인 식량난 해결에 크게 기여할 것이다. 또한 생명공학기술을 활용한 환경 친화적 오염방지기술은 지구적 환경오염문제 난제를 해결할 수 있을 전망이다.

그린바이오는 바이오기술을 농업, 임업, 수산업에 활용하여 산업적으로 효용이 있는 소재와 제품을 대량생산하는 분야로서, GM 및 하이브리드 종자, 작물보호제(농약), 스마트팜 등이 포함된다.

특히 GM 종자(유전자변형 종자)는 해충이나 농약에 강한 품종을 만들기 위해 목표 유전자를 대상 품종에 적용하여 만드는데, 옥수수, 면화 등의 비식용 곡물을 중심으로 적용이 확대되고 있다.

하이브리드 종자는 이종교배를 통해 형질이 우수한 잡종을 개발하는 것으로, 곡물, 채소, 과일 등 다양한 작물 위주로 시장이 형성되어 있다.

스마트팜은 재배시설의 환경과 작물의 생육상태에 대한 실시간 모니터 정보를 기반으로 최적의 환경조건을 유지하여 작물의 생산성 및 품질을 향상하기 위한 농업 솔루션이다.

농업 분야는 몬산토(Monsanto), 신젠타(Syngenta), 종합화학기업인 바이엘, 듀폰, 바스프, 다우케미컬 등 대형 다국적 농기업들이 시장의 80%, 종자시장의 50%를 차지해 대략 60% 정도를 과점하고 있다.

약품 대신 식품으로 치료하는 시대!

인류의 건강을 위협하는 질병은 갈수록 다양해지고 있으며, 영양 불균형, 식품 안전에 대한 요구 수준도 하루가 다르게 높아지고 있다.

바이오식품은 생촉매(미생물 혹은 효소)와 기존의 식품가공기술을 적용해 생리활성물질(유용물질)의 생산을 극대화한 새로운 식품군이다.

바이오식품의 범위는 식품첨가물, 천연식품소재, 기능성 식품소재, 발효식품, 식품용 효소 등으로 대략 구분된다.

좀 더 세분화하여 설명하여 본다. 일명 성분조절식품은 일정성분을 첨가해 강화한 식품으로써 철분강화식품, 뼈 건강을 위한 칼슘 강화식품, 태아 건강을 위한 엽산 강화식품 등을 들수 있다. 이는 식물체를 효모, 유산균 등의 미생물을 이용해 일정 조건하에서 발효시켜 새로운 형태의 고기능성 성분이 생성되거나 특정 성분을 증가시키는 경우의 고부가가치의 제품군이다.

의료용 식품은 의사의 지시에 따른 환자들이 섭취하는 식품으로써 환자의 질병 치료에 도움을 주는 식품군이다. 암환자에게 치료약과 병용하는 버섯균사체 유래 베타글루칸 고함유 식품, 당뇨 환자용 식이 등이 된다.

바이오식품 공정은 제품의 특성 및 효능에 적합한 천연소재를 선별해 열수추출한 후 쓴맛과 이취를 개선해 파우치음료 또는 환 형태로 제조한다. 또는 강한 향과 맛을 지니고 있는 식물 원료의 경우, 자극적인 냄새의 감소시키면서 부드러운 맛과 기능성분의 증가를 유도한다.

살펴본바, 그린 바이오산업은 분자생물학 및 미생물 대사공학 기술을 응용하여 질병 관련 장균총 변화에 대하여 연구하고, 유전체 기반의 식품 미생물 대사회로 조절을 통해 식의약 소재의 대량생산·산업화가 기대된다.


▲지난해 11월 전북 전주시 농촌진흥청 농업공학부 스마트온실에서 열린 '한국형 스마트팜 2세대 기술' 시연회에서 작물 영상이미지 자동수집장치로 시연을 하고 있는 모습.(사진=농촌진흥청 제공) 

한국 정부의 과제와 대응전략

식품소재 공학의 원리를 바탕으로 고기능성 고부가 식품 창출은 우리나라가 식품 강대국을 향한 포석이기도 하다. 이에 한미 FTA 체결 등에 의해 바이오 선두국가인 미국과의 무한경쟁체계에 진입하게 됨에 따라 국내 바이오산업관련 기업의 경쟁력 강화가 한층 요구된다.

특히 미생물 분야에서는 현재 100여종의 미생물에 대한 유전체 염기서열이 해독됐거나 분석이 완료됐으며 수백여 종에 대한 유전체 해독 및 기능연구가 진행 중이다.

한국 정부는 미국, 영국, 일본, 프랑스 등이 연구 흐름을 주도하고 있는 이 분야에서 건강한 식생활에 대한 전문 지식과 연구 역량을 바탕으로 바이오의생명과학 지식의 자원화를 이끌어 나가는 중추적인 역할을 담당해야 한다.

이웃 일본은 1999년 표시대상 30개 품목을 확정하였으며, 이에 따라 일본농업기준(JAS법)을 개정하여 2000년 4월에 표시기준을 고시한 바 있다.

우리 정부는 고령화, 지구온난화, 융복합화 등에 따른 농업의 가치전환과 이를 대응하기 위한 연구투자 구조 전환 및 비즈니스 모델 강화 등 농식품 바이오산업 활성화를 위한 대안 마련에 한층 서둘러야 한다.

바이오식품의 개발을 위한 대규모의 소재 확보와 신가공기술의 개발의 세계적 추세에 선도적으로 대응해야 한다. 산업적 대량생산을 위한 산업용 고생산성 미생물 균주를 개발하고, 고효율 대량 발효공정기술을 개발에 박차를 가해야한다.

또한 향후 효능과 안전성을 확보한 식품의 공급과 새로운 기능의 바이오 소재 및 제품의 창출을 위한 전문인재의 수요가 급증할 것으로 예상되기에 식품화학, 식품공학, 식품미생물학, 식품생물소재, 기능성식품 등의 연구개발을 주도할 수 있는 차세대 실무형 전문인재 양성에도 긴장의 끈을 놓지 않아야 한다.

마지막으로 유전자재조합 작물에 우려도 상당히 높은 만큼, 이에 대한 관리 감독 및 보완 제도에도 심혈을 기울여야 한다.

유전자재조합 기술에 의해 개발된 농작물 및 그 농작물을 이용한 해외의 가공식품들이 국내로 유입되거나 유입될 가능성이 높은 상황에서 유전자 변이식품의 위험가능성에 대한 대비가 미흡한 실정이다. 국내외의 안전성 평가를 위한 자료를 수집.분석하여 안전성 평가절차 지침 등제도적 마련에 절치부심해야 할 것이다.

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