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[2023 바이오 미래유망기술(하)] 대체육 생산의 고도화 (Advancement of technology for producing alternative meat)

이미경/한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC) 선임연구원

◈ 목차

1. 개요

2. 대체육 시장의 형성 배경

3. 대체육 관련 시장 현황

 가. 국외 현황

 나. 국내 현황

4. 대체육의 개념 및 유형

5. 대체육 생산 기술 소개와 동향

 가. 압출성형 공정법

 나. Shear cell plate 기술

 다. 오믹히팅(Ohmic heating) 기술

 라. 식물성 단백질 발효 기술

 마. Fungi (버섯, 곰팡이 및 효모)의‘Mycoprotein’생산 기술

 바. 색(color) 모사 기술

 사. 다성분조합 모방기술

 아. 단백질 질감 형성 기술

6. 결론 및 기대효과

◈본문

1. 개요

‘대체육(Meatsubstitue.altenativemeat,Fake Meat)’이란 기존의 非동물성 재료를 사용하여 육류 고기의 모양, 식감과 맛을 유사하게 만든 대체 식재료이다. 일반적으로 대체육은 대두, 버섯 등 식물성 단백질과 밀가루 글루텐 등의 식물성 재료로 고기의 식감과 영양성분을 재현하기 때문에 ‘식물성 고기’라 칭하기도 한다. 대체육에 속하는 또 다른 형태인 ‘배양육(lab-grown meat)’은 가축 사육과정을 거치지 않고, 살아 있는 동물의 줄기세포를 배양하고 세포공학 기술로 세포 증식을 유도한 후 3D 프린팅 기술을 적용하여 육류 제품과 가장 흡사한 형태로 제작하는 유일한 동물성 단백질 기반의 대체육 식품이다.

[대체육 소재로 이용되는 주요 원료]

2. 대체육 시장의 형성 배경

대체육 또는 대체 단백질 시장은 1990년대 중반부터 서서히 증가되다 2002년 최대 특허 출원 건수 보이면서 관련 연구 및 산업의 발전이 지속적으로 발전되어 왔는데 최근 전 세계적인 환경변화와 식육 소비량 증가로 급변하고 있는 중이다. 이러한 대체육 등장과 소비자의 요구가 확대된 배경에는 여러 가지 환경변화의 요소가 작용하였다.

첫 번째, OCED 통계자료에 의하면 2018년 전 세계적으로 소비한 육류량은 약 3.3억만 톤, 2030년이 되면 약 14%가 증가하는 3.72억만 톤이 될 것으로 전망하였다. 2050년의 전 세계 인구는 약 99억명으로 추정되는데, 예측되는 육류 소비량은 약 5.5억톤에 도달할 것이라고 보고하였다(2020년 Population Reference Bureau[1]). 이러한 전 세계적 인구증가와 함께 개발도상국들의 경제 발전에 따른 식육 소비량이 지속적으로 증가하고 있다.

두 번째, 가축사육을 통한 식육 생산 및 공급 부족 현상이다. 전통적인 가축 사육은 가축 사육에 소요되는 시설·생산비와 사료비의 증가로 육류 생산량이 감소하고 가격은 인상되었다. 따라서 가축 사육에 의한 우수한 품질의 식육 공급은 연간 약 2억톤이 증가하는 소비량을 충족하기 어렵다.

세 번째, 식량안보(Food security)의 대두와 기후‧환경의 변화이다. SARS, 아프리카돼지열병(ASF), 조류독감, 광우병, 구제역 등의 재난성 가축전염병의 유발이 잦아지고 코로나19 발생으로 육류 가공공장의 조업 중단으로 공급 부족과 소비자 가격의 인상이 발생하였다. 또한, 축산업이 산림의 채벌을 증가시키고 높은 비중의 토지 사용, 분뇨, 악취 및 폐수로 인한 환경 오염의 증가를 야기하는 원인으로 지목되고 한다(Capper, 2011년). 이산화탄소보다 강력한 메탄가스인 온실가스를 발생하여 지구의 기후 변화를 발생시켰다고 한다. 쌀은 4.4kg, 두부는 3.1kg, 감자는 0.46kg의 이산화탄소를 배출하는 것에 비해 쇠고기는 99kg 정도를 배출해야 식재료로 만들어진다는 발표도 있다.

마지막으로, 개인적 선택과 채식에 대한 관심의 변화이다. 개인적인 건강, 생명윤리 및 동물복지의 신념, 반려동물의 수요 증가, 도덕과 종교적 신념의 이유로 육류 섭취를 거부하고 채식주의를 선택하는 사람의 비중이 절대적으로 증가하고 있다. 또한, 환경보존 실천을 위한 인식과 공장식 사육으로 인한 감염병 등으로부터 차단된 친환경적 식재료 선호하는 채식주의자 수가 증가하고 있다. 최근 Vegan(채식주의자)+Economics(경제)의 합성어로 ‘비거노믹스’ 라는 경제 용어가 등장하는데 ‘채식을 지향하고 동물성 재료를 사용하지 않는 제품을 생산하는 산업’을 의미한다. 전 세계 채식 시장은 2017년 10억 5천만 달러에서 2025년 16억 4천만 달러로 성장하면서 국내의 채식 인구도 최근 10년 사이에 10배 이상 폭발적으로 증가하였다. 채식주의자들의 수의 증가에 따라, 채식주의 관련 상품과 서비스를 칭하는 베지노믹스(Vegenomics)도 다양한 형태로 발전되고 있는 추세이다. 기존의 한계점을 극복하고 환경, 윤리, 안전한 측면으로 문제해결이 가능한 미래식품 소재로 ‘대체육(대체단백질)’산업의 성장이 촉발되게 되었다.

[식물성 단백질 소비 시장 규모]

                             * 발췌: 2019년 기준, Meticulous Research (2019:131)                                                   (단위: 백만 달러)

* 출처:　FAIRR Initiative 보고서, How Will Cultured Meat and Meat Alternatives Disrupt the Agricultural and Food Industry?, A.T. Kearney 일부

3. 대체육 관련 시장 현황

가. 국외 현황

대륙별로는 서유럽 지역이 2018 기준으로 17억 달러로 가장 크고 빠르게 성장하고 있으며, 북아메리카, 아시아 순으로 이어진다.

①︎ 미국

글로벌 기업 이외에 타이슨, 카길, JBS 등 미국의 주요 육류 가공 기업이 생산과 투자를 통해 대체육 시장에 진출하였고, 식물 기반 식품의 2022년 소매 판매량은 전년 대비 11% 성장하여 45억 달러 규모로 성장하였으며 이러한 성장 속도는 미국 식품 시장 연간 성장률(2%)의 5배에 달하는 것으로 분석된다(Good food Research, ’20.7). 대체육 시장은 약 12.85억 달러 규모로 2015년 대비 14.4% 증가했고 유형별로는 콩류가 전체의 79.4%, 식물성 단백질류가 14.5%, 곡물류가 3.8%, 단세포 단백질류(균류와 미세조류 미생물)가 2.3%를 차지한다.

② 유럽

높은 채식주의자 비율과 육류 대체 부문에 대한 높은 투자율로 인해 세계에서 가장 큰 대체육 시장을 형성하고 있으며, 2019년 기준 70억 달러 규모로 2020년부터 2025년까지 7.3%의 연평균 성장률이 전망된다. 영국, 독일, 프랑스, 이탈리아, 네덜란드가 유럽 내에서 가장 큰 대체육 시장을 형성하고 있다. 최근 유럽 의회는 '채소 버거'와 '대두 소시지'와 같은 식물 기반 대체품에 육류 관련 이름을 사용 금지하지 않기로 결정하면서 대체육 기업들의 마케팅 제약이 완화될 것으로 보인다.

③ 태국

인구 25% 이상이 육류 소비를 줄이고 있으며, 식물성 식단 또는 유연한 채식주의 식단(Flexitarian)으로 식사를 지향하며 큰 마켓으로 성장하고 있다. 2019년 TOA 그룹의 대체육 브랜드인 Lotto Food에 의하면 태국의 대체육 시장 가치는 현재 270억 바트(1조 149억 3천만원) 규모이며, 2024년에는 510억 바트(1조 9,170억 9천만원) 규모로 성장할 것이라고 예측하였다. 태국의 대기업 및 중소기업 모두 Ready to Eat 식품을 통해 대체육 시장진출을 준비하며, 시장진출의 여지가 많은 블루오션이다.

④ 중국

아시아에서 가장 큰 대체육 시장 규모로 지난 2016년 ‘규정식 권고안’을 발표해 2030년까지 자국민의 육류 섭취량을 50%까지 줄여 비만과 당뇨 등 성인병을 예방하고 온실가스 배출량도 10억톤 정도를 감소할 계획이라고 밝혔다. 이와 함께, 중국과학원(Chinese Academy of Sciences)은 대체육 식품을 개발하고 보급하는 연구에 많은 집중을 하고 있고, 기린먼데이, 쩐미트 등의 중국계 대체육 스타트업에 투자 비중을 높이고 있다.

⑤ 일본

야노(矢野) 경제연구소의 보고에 따르면, 일본 대체육 시장 규모는 2020년 7억 2,100만 엔, 2030년에는 302억 엔까지 확대될 것으로 전망한다.

[대륙별 육류대체 식품 시장 규모 및 전망]

(단위: 백만달러)

*발췌: 글로벌데이터, Ingredient Insights: Opportunities in Meat Substitues 2019.

...................(계속)

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