떠오르는 미래형 식품기술 ‘식품 3D-프린팅’ 주목

유당불내증, 글루텐 장애 등 해결…고령층 영양식품 개발 활용 가능
식품 고유 특성·영양 등 유지한 소재화 기술 확보 관건
고려대 박현진 교수 ‘농식품 과학기술 미래전망대회’서 발표

향후 농식품산업의 발전을 위해 농식품 기술과 과학 기술의 융복합이 화두로 떠오르는 가운데 지속가능한 미래형 식품기술로 ‘식품 3D-프린팅’ 기술이 주목을 받고 있다. 하지만 단순히 3차원 형상화에 목적을 두는 기술에서 탈피, 기존 식품이 갖고 있는 특성과 영양 등을 유지한 상태로 소재화하는 기술 확보가 필요하다는 주장이 제기됐다.

16일 삼성동 코엑스에서 농림수산식품부 주최로 개최된 ‘2017 농식품 과학기술 미래전망대회’에서 고려대 박현진 교수는 ‘세계시장 전망 및 해외 신기술 동향’을 발표하며 “3D-식품 프린팅 기술은 요즘과 같이 대량생산으로 모두가 똑같은 식품을 소비하며 개성을 잃어가는 시대에서 개인맞춤형 식품산업을 활성화 시킬 수 있어 식품산업에 많은 변화를 몰고 올 것이 분명하다”고 주장했다.

하지만 그는 “그동안 소재된 3D-식품 프린팅에 대한 접근들은 별다른 가공 없이 그 자체로 3D-프린팅이 가능한 소재를 이용해 단순히 3차원 형상화하는데 목적을 두고 현 기술 수준에서의 성급한 시도와 제품화로 인해 오히려 제대로 된 개발 방향성을 훼손하고 있다”고 아쉬움을 나타냈다.

식품 3D-프린팅 기술은 3차원 디지털 디자인, 식품구성 비율, 영양학적 데이터를 이용해 다양한 식품소재를 적층, 식품을 3차원으로 재구성하는 식품 제조기술로 미국, 유럽 등에서 보편적으로 사용되고 있다.

3D-식품 프린팅 기술은 이용되는 식품 형태에 따라 크게 3가지로 분류되는데 초콜릿, 치즈 등과 같이 유동성을 갖는 액체, 반죽 등 식품은 압출(extrusion) 공정을 통해 적층될 수 있고 설탕, 초콜릿 가루 등과 같은 파우더 형태의 식품은 레이저, 열풍 등 열원이나 결착제(binder)를 통해 소결(sintering)된다. 또한 조직배양 프린팅(bioprinting) 기술은 인공육을 제조하는데 활용된다.

박 교수는 “3D-식품 프린팅 기술은 단순 식품 제조 공정에 집중하는 것이 아니라 새로운 형태와 질감 그리고 완전히 개인에게 맞춰진 식품을 디자인하는 것과 관련된다. 즉 이 기술을 통해 곡류, 육류, 채소류와 같은 필수적인 식품과 3D-프린팅을 통한 새로운 구조적 특징을 결합해 시너지 효과를 만들어 내는 것을 목적으로 한다”고 설명했다.

특히 그는 “기존 식품 형태와 질감을 보다 자유롭게 디자인할 수 있을 뿐만 아니라 식품 구성성분, 맛과 향미 등을 개별적인 식품으로 제조할 수 있어 기존 식품가공의 패러다임을 완전히 뒤바꿀 것으로 예상된다”고 전망했다.

박 교수에 따르면 3D-식품 프린팅은 기능성 성분을 혼합하거나 특정 물질을 제거하는 것이 가능해 유당불내증이나 글루텐 소화 장애와 같이 특정 성분에 취약한 사람을 위해 이를 제거한 맞춤형 식품을 제공하는 기술로 발전될 수 있으며, 식재료 특유의 본질 때문에 변화되기 힘들었던 식품의 형태와 경도를 소비자 섭식 능력에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.

또한 영양소를 응축하여 최소한의 섭취로 영양학적 요구를 완벽하게 충족시킬 수 있어 연하장애 환자나 저작이 어려운 고령층을 위한 영양식품을 개발에도 활용 가능하다.

특히 3D-식품 프린팅의 가장 큰 가능성으로 재료부분을 꼽았다. 예를 들어 곤충과 같이 기존에 식재료로 여기지 않았던 몇몇 천연자원들을 모양과 맛이 좋은 건강식이면서 자연친화적인 대체 식재료로 변화시킬 수 있다는 것이다.

아울러 동일한 레시피를 바탕으로 시공간 제약 없이 누구라도 완벽하게 동일한 맛과 식감의 음식을 생산할 수 있다.

하지만 박 교수는 아직까지 기술적 보완, 정책 마련, 사회적 시스템 구축 등 상용화 단계까지 거쳐야할 과제가 산적해있다고 밝혔다. 이중에서도 기존 식품이 갖고 있는 특성과 영양 등을 유지한 상태로 3D-프린팅에 적합하게 소재화하는 기술 확보의 중요성이 가장 시급한 사안으로 꼽았다.

박 교수는 “식품 원재료와 3D-프린팅 기술 그리고 이를 통해 만들어진 식품이 가져올 인문학적 영향을 다각도로 연구해 사회적 니즈에 부합하는 기술 개발이 이뤄져야 한다. 이를 위해서는 식품산업 중 3D-프린팅 기술이 적용될 수 있는 세부 분야는 매우 다양하기 때문에 소재기술 연구와 동시에 적용분야를 구체화하고 해당분야 니즈에 특화된 개발이 진행돼야 한다”고 강조했다.

또한 박 교수는 “3D-프린팅의 장점은 기존 고령자용 물성연화식품 제조기술 한계를 타개할 수 있는 미래식품기술로 파급력이 크다. 특정 산업군을 타깃으로 최적화된 소재기술을 개발한다면 관련 산업으로의 성공적인 안착과 파급효과를 높일 수 있을 것”이라고 주장했다.