[강석기의 과학카페] 세포고기는 동물고기를 대신할 수 있을까
문제의 원인을 해결하는 대신 우리는 그 문제를 상쇄하기 위해 뭔가를 발명한다.
- 제니 클리먼, ‘AI 시대, 본능의 미래’에서
최근 수년 사이 지구촌에서 각종 자연재해의 규모와 빈도가 갈수록 커지자 기후변화를 막기 위한 좀 더 적극적인 행동을 촉구하는 목소리가 높아지고 있다. 지구 평균기온을 산업화 이전보다 1.5~2도 상승하는 수준에서 유지하기 위해 여러 나라들이 속속 탄소 중립 로드맵을 제시하고 있고 우리나라도 2050년을 목표로 삼았다. 탄소 중립이란 이산화탄소를 배출한 만큼 흡수해 ‘순 배출량’을 0이 되게 한다는 뜻이다.
지난해 11월 학술지 ‘사이언스’에는 이 목표를 달성하려면 지구촌의 음식 시스템을 바꿔야 한다는 연구결과가 실렸다. 현재 전체 온실가스 배출량의 무려 30%가 음식과 관련된 활동에서 나오기 때문이다. 음식 관련 온실가스 배출량을 줄이지 못하면 이 목표는 물 건너간 얘기라는 말이다.
영국 옥스퍼드대와 미국 미네소타대 공동 연구자들은 음식을 뺀 나머지 영역에서 2020년부터 온실가스 배출량이 일정하게 줄어 2050년 탄소 중립이 된다는 조건 아래 음식 관련 온실가스 배출량이 미치는 영향을 여러 시나리오에 따라 분석했다.
이 가운데 식단을 식물성 식재료 위주로 바꾸는 전략이 효과가 가장 큰 것으로 나타났다. 즉 육류섭취량을 현재(하루 122g)의 3분의 1 수준인 하루 43g으로 줄인 식단을 지구촌 사람들 모두가 실천한다면 음식 관련 온실가스 배출량이 절반으로 줄어든다. 이래도 1.5도 이내 목표는 어렵지만 2도 이내는 가능하다. 육식을 줄이는 효과가 얼마나 큰지 알 수 있다.
문제는 이 시나리오가 실현 가능성이 전혀 없어 보인다는 점이다. 현재 육류섭취량이 가파른 증가세에 있기 때문이다. 지난 2018년 발표된 한 논문은 2050년 세계 육류소비량이 지금보다 적게는 62%, 많게는 144% 늘어날 것으로 예측했다.
올해부터 배양육 시대 열리겠지만...
그런데 최근 육식의 즐거움을 포기하지 않으면서도 2050 탄소 중립을 실현할 수 있는 길을 찾았다는 목소리가 들리고 있다. 배양육(cultured meat)이 우리 식탁에 오를 날이 머지않았다는 것이다. 지난 12월 2일 싱가포르는 세계 최초로 미국 회사 잇저스트(Eat Just)가 만든 배양육 닭고기의 판매를 승인했다. 아마도 올해는 배양육 상용화의 원년이 될 것 같다.
그래서인지 최근 각종 매체에서 배양육의 장밋빛 미래를 그리는 기사를 내보내고 있다. 고기를 얻기 위해 가축을 키울 필요가 없으므로 환경과 윤리 문제에서 자유롭고 병원체 감염과 항생제 남용도 걱정할 필요가 없다는 것이다. 심지어 배양육을 ‘깨끗한 고기(clean meat)’라고 부르기도 한다. 아직은 가격 경쟁력에서 한참 밀리지만 기술이 좀 더 발전하고 대량생산체계가 갖춰지면 수년 내에 본격적으로 기존 고기를 대체하기 시작할 것이라고 한다.
최근 필자의 옛 직장동료가 “번역한 책이 나왔다”며 한 권 보내줬다. ‘AI 시대, 본능의 미래’라는 제목으로 영국 기자인 제니 클리먼이 현장 취재를 통해 섹스로봇과 배양육, 인공자궁, 자살기계 등 흥미로운 미래기술의 현주소를 생생하게 들려주고 있다. 마침 잘 됐다 싶어 배양육을 다룬 2부 ‘식량의 미래’부터 읽어봤는데, 결론부터 말하면 배양육에 대한 환상을 깨는 내용이었다.
지난 2013년 네덜란드에서 배양육 패티가 들어있는 햄버거 시식 행사가 화제가 된 이래 배양육에 대해 늘 호의적인 시선을 보내며 상용화를 기다리고 있던 필자로서는 다도 뜻밖이었다. 조만간 싱가포르의 고급 레스토랑에서 배양육 메뉴가 선보일 걸 생각하면 더 그렇다. 원서도 작년에 나온 거라 배양육 기술의 현주소를 반영하지 못했다고 보기도 어렵다.
책 6장 ‘고기를 사랑하는 채식주의자’에서 저자는 잇저스트를 방문해 연구실을 둘러본 뒤 배양육으로 만든 ‘치킨 너겟’을 맛본 경험을 이렇게 묘사했다.
“계속 씹다 보니 서서히 맛이 역겹다는 게 느껴졌다. 처음에는 익숙한 고기 맛이었다. 촉촉함이 있고, 이에서 동물의 살을 씹는 끈적한 맛이 분명히 느껴졌다. 하지만 내가 상상 가능한 가장 저질 가공식품의 질감이었다.”
더 놀라운 사실은 치킨 너겟의 이런 식감조차 배양육만으로 낼 수는 없다는 것이다. 다음은 잇저스트의 고객서비스책임자와의 대화다.
“너겟에 또 뭐가 들어있나요?”
“저희는 몇 가지 식물성 식품을 혼합하고, 거기에 세포를 추가해요. 세포 외에는 완전히 식물성 너겟이에요.”
“그중에 실제 고기가 얼마나 되죠?”
“어..., 그건 모르겠어요.”
이 방문은 2019년 11월에 이뤄진 것으로 보이는데 1년이 지난 지금은 품질이 많이 나아졌을 것이다. 그럼에도 핵심은 여전하다. 지난달 학술지 ‘네이처’에 실린 기사에 따르면 잇저스트의 닭고기는 배양한 닭 세포 70%에 식물 단백질 30%가 섞인 ‘가공육’이다. 식물 단백질의 역할은 고기에 구조(씹는 맛)와 풍미를 부여하는 것이라고 한다.
그럼에도 아직은 생산비가 꽤 비싸 접시에 작은 너겟 서너 조각이 담긴 요리가 고급 스테이크 값이 될 것으로 보인다. 동물을 죽이지 않고 얻은 고기를 먹어본다는 ‘경험’의 값이다. 저자는 책에서 “출시는 최초라는 명성을 얻어 더 많은 벤처 자본을 끌어들이기 위한 홍보 활동의 일환”이라며 “깨끗한 고기는 아직 개념을 입증하는 단계”라고 촌평했다.
콩고기를 틀로 한 세포고기 스테이크
마침 지난달 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 배양육 관련 리뷰논문이 실려 읽어봤는데, 클리먼처럼 부정적인 입장은 아니지만 “아직 갈 길이 멀다”는 꽤 냉정한 평가가 담겨있었다. 배양육 연구의 권위자인 미국 터프츠대 데이비드 카플란 교수와 동료들은 논문에서 ‘식물고기(plant-based meat)’과 ‘세포고기(cell-based meat)’ 개발의 현주소를 보여주고 있다. 참고로 최근에는 배양육보다 세포고기라는 용어를 선호한다. 이에 따르면 기존 진짜 고기는 ‘동물고기(animal-based meat)’다.
콩과 밀을 기반으로 한 식물고기는 100년 전 상용화됐지만, 수년 전 화제가 된 ‘임파서블 버거’의 패티에 쓰인 2세대 식물고기가 주목을 받고 있다. 즉 1세대가 맛보다는 영양에 초점을 맞췄다면 2세대는 맛까지도 진짜 고기와 구분하기 어렵게 만드는 걸 목표로 하고 있다.
필자도 최근 국내 한 업체에서 출시한 식물고기 패티를 쓴 햄버거를 먹어봤는데 맛이 꽤 그럴듯했다. 만일 모르고 먹었다면 가짜 고기로 만든 패티일 것이라고는 생각하지 못했을 것이다. 다만 풍미가 꽤 강하고 소스도 너무 달았다. 어쩌면 식물고기 패티의 잡냄새와 잡맛을 가리기 위함인지도 모르겠다. 그럼에도 가격은 동물고기 패티를 쓴 햄버거의 1.5배라 또 사 먹을 일은 없을 것 같다.
식물고기는 동물고기는 물론 세포고기보다도 친환경적이지만 고기 맛을 재현하는 데 한계가 있다. 그리고 진짜 고기에 가까이 가려고 할수록 더 많은 식품첨가물을 넣어야 하고 가공과정도 복잡해져 건강과 환경 영향평가에서 점수가 떨어지게 된다는 구조적인 문제가 있다. 세포고기로 눈을 돌리는 이유다.
현재 세포고기가 진정으로 상용화되는데 걸림돌은 크게 두 가지다. 먼저 생산비로 특히 배양액이 아직은 너무 비싸다. 원래 세포 배양에는 소태아혈청을 쓰는데, 자체가 비쌀 뿐 아니라 동물에서 얻어야 하므로 세포고기의 ‘철학’과 맞지 않는다. 따라서 잇저스트를 비롯한 회사들은 식물에 기반한 배양액을 개발하고 있지만 역시 너무 비싸 아직은 갈 길이 멀다. 또 세포 분열과 분화를 지시하는 성장인자는 동물의 유전자를 미생물에 넣어 생산하게 한 뒤 추출해 섞어줘야 하므로 문제가 될 수도 있다.
다음으로 진짜 고기 같은 질감을 갖게 만드는 과제다. 아직은 치긴 너겟이나 햄버거 패티처럼 ‘질감의 상당 부분이 파괴된’ 간 고기의 ‘질감’을 어설프게 재현할 수 있을 뿐이다. 즉 배양으로 증식한 근육세포들이 합쳐져 근섬유를 만들고 이게 다시 서로 합쳐져 근육을 형성하고 이 사이사이에 지방조직이 결합해야 ‘마블링’이 근사한 꽃등심이 나오는데 아직은 먼 얘기다.
그래도 질감 연구가 최근 꽤 발전하고 있다. 지난해 4월 학술지 ‘네이처 음식’에 실린 논문에서 세포고기 질감 연구의 최전선을 엿볼 수 있다. 이스라엘 테크니온공대 슐라미트 레벤버그 교수팀은 조직콩단백질을 틀로 이용해 세포고기를 배양하면 질감을 크게 개선할 수 있음을 발견했다.
1960년대 개발된 조직콩단백질(textured soy protein)은 콩기름을 짜고 남은 찌꺼기(단백질 함량이 50%가 넘는다)를 가공해 만든 다공성 식재료로 1세대 식물고기의 재료로 널리 쓰이고 있다. 우리나라가 가난했던 필자의 어린 시절 몇 번 먹어봤던 ‘콩고기’가 바로 조직콩단백질로 만든 것이다.
연구자들은 조직콩단백질의 내부 공간에 소의 근육위성세포(근육줄기세포)를 단독 배양하는 것보다 평활근세포와 함께 배양할 때 세포들이 합쳐져 근관세포(myotube)로 바뀌는 비율이 더 높고 세포 사이를 연결해주는 물질도 더 많이 분비된다는 사실을 알아냈다. 그 결과 세포고기의 기계적 강도는 진짜 근육과 비슷했다. 이렇게 얻은 세포고기를 구운 미니 스테이크는 동물고기의 풍미와 식감이 느껴져 틀만 구운 콩고기 스테이크와 차이가 뚜렷했다.
세포고기가 친환경?
영양의 관점에서도 세포고기는 동물고기와 같지 않다. 예를 들어 세포고기만 먹는다면 완전 채식주의자와 마찬가지로 비타민B12를 보충제로 섭취해야 한다. 비타민B12는 동물의 장에 거주하는 미생물이 만들기 때문에 세포고기에는 존재하지 않기 때문이다.
한편 세포고기는 처음 주장한 것만큼 친환경적인 방법은 아닌 것으로 드러났다. 대규모 생산이 이뤄지더라도 배양기 등 각종 설비를 가동하는 데 들어가는 에너지가 같은 양의 소고기를 얻을 때보다도 더 많은 것으로 분석됐다. 온실가스 배출량도 소고기보다는 적지만 돼지고기나 닭고기보다는 많다.
사실 육식이 일으키는 환경 문제의 90%는 소고기에서 비롯되므로 환경 때문에 육식이 꺼려진다면 소고기를 자제하면 된다. 결국 세포고기의 가장 큰 존재 이유는 동물을 밀집사육으로 괴롭히지 않거나 도축으로 죽이지 않아도 된다는 도덕적인 측면에 있다는 말이다.
저소득층을 위한 하이테크
이런 난관을 극복하고 세포고기가 경쟁력을 갖게 된다면 과연 동물고기를 대체할 수 있을까. 예를 들어 미국의 컨설팅 회사 커니는 2040년 세포고기의 비율이 35%에 이를 것이라고 예측했다. 필자도 막연히 그럴 거라 여겼지만 ‘AI 시대, 본능의 미래’를 읽고 나서 곰곰이 생각해보니 그럴 가능성이 희박할 것 같다.
아무리 기술이 발달하더라도 식물고기는 가짜이고 세포고기도 진짜라고 보기 어렵다. 불교도처럼 종교적 부담감이 있거나 동물이 희생되는데 죄책감을 느끼지 않는 한 같은 값에 진짜 대신 가짜를 택할 사람이 얼마나 될까. 처음에야 호기심이나 희소성에 몇 번 먹어보겠지만 다시 동물고기를 찾게 될 것이다.
아마도 극심한 기후변화나 동물복지농장 의무화로 생산비가 급등하거나 엄청난 탄소세가 붙어(특히 소고기의 경우) 동물고기 가격이 가계에 부담스러울 정도로 비싼 경우에만 차선책으로 세포고기나 식물고기를 먹지 않을까. 필자가 어렸을 때 서민들은 명절이나 생일 같은 특별한 날에만 소고기를 먹었다. 2050년 서민들 역시 1년에 몇 번만 진짜 소고기를 맛볼 수 있지 않을까. 물론 선조들과는 달리 평소에는 저렴한 가짜 소고기를 즐겨 먹겠지만.
흥미롭게도 리뷰 논문에서 저자들 역시 비슷한 관점을 보였다. 식물고기와 세포고기가 성공하더라도 동물고기 생산에 영향을 줄 수 있을 뿐 대신할 수는 없다는 것이다. 저자들은 “식물고기와 세포고기는 밀집사육되는 동물고기가 차지하고 있는 저가 시장에 들어갈 것이고 고급 육류 수요는 소규모 동물복지농장에서 생산된 동물고기가 맡게 될 것”이라고 전망했다.
궁극적으로 식물고기나 세포고기는 육류를 좋아하지만 밀집사육되는 가축의 고통에 민감한 미래의 서민을 위한 착한 기술이 될 거라는 말이다.
※필자소개
강석기 LG생활건강연구소에서 연구원으로 일했다. 2000년부터 2012년까지 동아사이언스에서 기자로 일했다. 2012년 9월부터 프리랜서 작가로 활동하고 있다. 직접 쓴 책으로 《강석기의 과학카페(1~9권)》,《생명과학의 기원을 찾아서》가 있다. 번역서로는 《반물질》, 《가슴이야기》, 《프루프: 술의 과학》을 썼다.
[강석기 과학 칼럼니스트 kangsukki@gmail.com]
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