1) 다른 대체육과 비교해 배양육이 가진 장점은 무엇이며, 어떻게 고기를 생산하는지 과정을 설명해달라. 

식물성 원료를 주성분으로 하는 대체육은 맛 측면에서는 상당 부분 개선이 되었음에도, 대사산물이 실제 육류와 약 90% 수준이 달랐다고 한다(Sci Rep. 2021 Jul 5;11(1):13828.). 특히 외부 섭취가 필수적이면서 신체 건강에 중요한 역할을 하는 필수 아미노산 등이 부족하여 육류를 대체하기에는 한계가 있다. 반면 동물 세포를 배양하여 세포공학 기술로 생산한 배양육은 영양 성분뿐만 아니라 맛, 식감 등이 실제 육류와 더 유사한 장점이 있다. 배양육은 적은 자원과 공간으로 대량 생산이 가능하고, 통제된 환경에서 생산되므로 안전성과 품질 관리가 용이하다는 장점이 있다. 배양육 생산 과정은 크게 2가지 단계로 나눌 수 있다. 동물 조직체에서 분리한 세포를 바이오리액터(배양기)에서 3차원 성장 및 분화 과정을 거친 배양체로 대량 생산하는 단계가 있다. 그리고 기존 육류와의 모사도를 높이기 위해서 식감과 풍미 등의 관능 품질 가공을 거쳐서 배양육 제품 생산 단계가 있다.

2) 배양육을 생산하는 일은 다양한 생명공학 기술이 접목된다고 하는데, 배양액을 통해 고기를 얻을 때 기술적인 차원에서 가장 어려운 부분이나 해결해야 할 문제가 있다면 무엇인가.

배양육 생산을 위해서는 식품 생산 공정이 아니라 동물 세포를 3D로 키우기 위한 MCB(Master Cell Banking) 시스템 구축, 배양액, 구조체(스캐폴드), 배양기 등의 생명공학 기술이 필요하다. 이러한 생명공학 기술들은 바이오·메디컬 분야의 연구 및 개발에서 주로 사용하는 기술들로, 배양육 생산을 위해 필수적이다.

식품인 배양육을 생산하기 위해서는 안전성이 보장된 소재와 생산 프로세스를 개발해야 한다. 이는 허가를 위해 절대적으로 필요하다. 그렇기 때문에 식용 등급의 조직체/세포 분리 시스템, 식용 등급 소재로 치환된 배양액, 식용 소재의 구조체 개발 및 확보가 선행되어야 한다. 상용 바이오 등급의 소재에 비해서 현저히 낮은 단가이면서 높은 세포배양 효율을 갖는 식품 등급 소재 및 시스템의 개발이 지속적으로 필요하다.

   배양액 개발에서 제일 중요하면서도 어려운 부분은 세포 유지에 필수적인 혈청의 다양한 성분을 식품소재로 치환하는 소재 개발 기술이다. 특히 세포의 성장과 분화 촉진에 필요한 호르몬과 성장·분화 인자를 대체하는 것이다. 이는 세포 내의 시그널(culluar signal)을 자극하는 식품 등급의 화학물질이나 천연 성분의 개발도 진행하고 있지만, 주로 생명공학 기술인 재조합 단백질로 목표 인자를 생산하여 대체하고 있다. 

   하지만 여기에는 다양한 허들이 있다. 1) 엔도톡신과 같은 성분의 인체 영향성을 고려하여 식물이나 효모에서 대량생산하고 있지만, 유전자 재조합 기술이라는 인식과 성장인자라는 잠재적 위험성이 이슈가 되고 있다. 2) 비싼 혈청의 대체 목적인데, 다양한 정제 공정으로 생산 단가가 상당하다. 3) 배양육 내 잔량 및 활성도 측정을 위한 분석법과 기준이 없다.

   반면 작년부터 진행 중인 몇몇 배양육 업체의 FDA 허가 과정(pre-marketing consultation)에서는 세척 과정에 따른 희석과 후가공·조리에 따른 비활성으로 재조합 단백질을 안전성 관리 고려 대상으로 여기지 않는 분위기다. 그리고 생산 단가를 낮추기 위해 정제 과정을 간소화하고 대량생산과 같은 다양한 개발 전략으로 현재의 기술과 경제성 한계를 극복하고자 노력하고 있다. 

3) 세포배양액을 소태아혈청 FBS(Fetal Bovine Serum)에서 얻지 않고 미세조류를 이용해 대체하는 기술을 사용하는데, 어떤 차이점이 있나.

FBS는 동물 세포 배양을 위해 필수적인 영양 성분, 성장인자, 호르몬 등의 성분이 포함된 동물 유래의 상용화된 소재이다. 그러나 어미 소에서 적출한 소 태아에서 유래되기 때문에 윤리적인 문제가 있다. 또한 배양육 생산 단가의 70~80% 이상을 차지할 만큼 비싸기 때문에 배양육 업체들은 FBS를 대체하기 위한 다양한 소재를 개발하고 있다. 당사는 미세조류 추출물을 이용하여 FBS를 대체한 무혈청 세포 배양액을 개발하고 있다. 

   미세조류는 다양한 아미노산, 비타민, 미네랄 등을 포함한 세포 배양에 필요한 성분을 다량 함유하고 있다. 그리고 식품으로 등재된 소재여서 직접 섭취가 가능하여 안전성 이슈가 없다. 나아가 일반 해조류와 달리 통제된 환경에서 대량 배양이 용이하고, 배양 조건이 간단하여 품질 관리(quality control, QC)가 가능하며, 생산 단가 측면에서도 경쟁력이 있다. FBS 사용 배양액과 비교하면 100배 이상 값싼 배양육 전용 배양액을 만들 수 있다.

4) 씨위드를 비롯해 현재 배양육 개발은 어느 단계에 와 있는지, 언제쯤 시중에서 제품으로 만날 수 있는지 전망해 본다면?

2023년 8월, ENA 채널의 <하늘에서 본 미래>에서 소개한 ‘동물의 희생 없이 해조류를 활용한 「배양육 스테이크」를 참조하면 당사의 현재 기술 수준과 목표를 잘 알 수 있다.

   

▲ ㈜씨위드 배양육 개발 현황 소개의 ENA 채널 영상(https://tv.naver.com/v/38909464)

해조류 유래 배양액과 구조체를 기반으로 소 유래 세포의 대량 생산 공정(배양체)을 개발하는 단계에 있다고 할 수 있다. 나아가서 생산된 배양체의 맞춤형 관능 가공 및 배양육 제품으로써의 레시피 개발을 진행하고 있다. 아직까지 기술적으로 식품 소재로 완벽히 치환하기에는 한계가 있고, 식품으로써 배양육 허가를 받기 위한 국내 허가 기준에 대한 가이드가 없어서 시간이 좀 더 필요한 실정이다. 다만 미국과 싱가포르는 몇몇 배양육 업체에서 허가 및 제품화 단계에 있어 당사도 배양육 제품 출시를 위해 목표로 하고 있다. 우리는 1~2년 내로 글로벌 허가 및 제품 출시를 목표로 하고 있다. 국내는 3~4년 내 시장 진출을 목표로 하고 있다. 

5) 전 세계적으로 푸드테크가 급속하게 성장 중이다. 푸드테크는 분야가 상당히 넓은데 그중에서도 생명공학과 연결된 푸드테크 산업의 성장세는 어떠하며 가장 중점을 두고 있는 부분은 무엇인가.

푸드테크는 식품(Food)과 기술(Technology)의 합성어로 식품의 생산, 유통, 소비 전반에 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 바이오기술(BT) 등 첨단 기술이 결합된 신사업을 의미한다. 글로벌 푸드테크 시장은 매년 6~8% 성장하여 2030년에 약 500조 이상 규모에 도달할 것이며, 국내 푸드테크 시장도 약 61조원(2020년 기준)으로 추정되며, 2017년부터 2020년까지 매년 30%가 넘는 높은 성장세를 보이고 있다.  

   이러한 푸드테크 시장의 급성장으로 세계 최대 정보통신기술(IT)-가전 전시회인 국제전자제품박람회(CES, International Consumer Electronics Show)는 2022년에 푸드테크 관련 분과를 신설하였다. 국내에서도 농식품부가 2023년 푸드테크 10대 핵심기술에 대한 연구개발(R&D) 사업을 본격화했다. 선정된 푸드테크 10대 핵심기술 분야 중에서 생명공학과 연결된 분야는, 미래 식량 대응을 위한 '배양육 등 세포배양식품 생산기술'과 '식물성 대체식품 등 식물기반식품 제조기술' 등의 핵심 기술 개발 포함되어 있다. 

   특히 배양육 생산을 위한 생명공학 기술로는 조직체에서의 근육세포, 지방세포 등의 다양한 세포 분리 기술, 세포 특성 분석 및 유지 기술 개발, 세포를 성장시키는 배양 기술, 3차원 배양을 통한 조직체 형성 기술, 대량 생산을 위한 바이오리엑터와 배양 공정 기술 등이 필요하다. 특히 배양육 생산에 있어서는 전주기적으로 식품 등급의 핵심 소재와 식품 등급의 생산 공정 구축이 필수적이다. 그리고 기존 단백질 공급용 육류 식품과 유사한 맛과 영양 성분이 함유하기 위한 관능 가공 기술이 필요하다(해당 분야는 식품 기술이다). 

   나아가 식품 생산성을 높이고, 영양 성분 조절 등을 통해 고부가가치의 식품 생산에 적용하고자 하는 생명공학 기술들도 있다. 1) 유전자 조작과 개량된 작물 개발로 더 많은 수확물을 얻을 수 있고, 더 건강하고 영양가 있는 작물을 얻을 수 있다. 2) 농작물(정밀 농업)과 식품 생산 공정(스마트 공정)에 센서 기술, 인공지능 및 빅데이터 분석 기술을 활용하여 효율적이면서 대량의 식량 생산이 가능한 생명공학 기술 등이 있다.

    하지만 다양한 생명공학 기술의 푸드테크 산업 적용을 위해서 고려해야 할 중요한 점은, 식품은 일상에서 섭취해야 식품이기 때문에 안전성 확보가 최우선으로 되어야 한다. 기술을 개발하고 식품을 생산하는 업체, 과학적인 검증을 위한 전문가, 식품 허가를 위한 기관이 협업한다면 급성장하는 글로벌 푸드테크 분야에서 경쟁력을 높일 수 있고, 나아가서 식량 안보를 강화할 수 있다.

6) 생명공학과 푸드테크를 연결하는데 관심을 갖고, 앞으로 이 분야로 진출하고자 하는 분들에게 조언을 한다면.

위에서 설명한 것처럼 배양육 음식(Food)의 생산을 위해서는 다양한 생명공학 기술(Tech)들이 필요하다. 배양육 생산의 전주기에 고도화된 생명공학 기술의 전문가들 접근이 가능한 식품 분야라고 할 수 있다. 안전성이 보장된 식품 등급의 소재와 기술 개발도 필수적이지만, FDA에서는 배양육 허가받기 위해서 바이오·메디컬 분야의 허가에 필수적인 cGMP(Current Good Manufacturing Practice) 시스템 구축이 필요하다고 한다. 그래서 푸드테크 개발을 위해서는 생명공학에 관심이 있거나 전문가의 진입이 절대적으로 필요하다. 그리고 생명공학적 개발 및 생산을 넘어서 식품으로써의 맛, 영양 성분, 안전성 등이 고려되어야 하므로, 식품영양, 식품공학, 농업(식육 과학, meat science) 등의 기술 분야 전문가도 필요하다고 할 수 있다. 즉, 다양한 분야의 전문가나 관심이 있는 분들은 모두 직·간접적으로 기여할 수 분야라고 할 수 있다. 이는 생명공학 기술을 기반으로 한 모든 푸드테크 산업 분야에서도 마찬가지일 것이다. 보유한 생명공학 기술을 폭발적으로 성장하고 있는 미래의 푸드테크 분야에 글로벌 경쟁력을 가질 수 있게 관심과 참여를 부탁드린다.