우리의 식탁이 우리 환경을 지키는 방법, 배양육

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2022.12.24

이 글은 필자가 2022년, 대학교 1학년 때 작성한 글입니다. 내용은 실제 경험과 참고 문헌을 바탕으로 하고 있습니다.

 

서론

기후 위기라는 말을 들어본 적 있는가? 이미 많은 사람이 알고 있다시피, UN을 필두로 많은 세계기구에서는 지금 세계의 기후가 극단적인 양상으로 급격하게 변화하는 ‘기후 위기’에 빠져있다고 명시하고 있다.[1] 그리고 잘 알려져있듯이 그 이유는 지구온난화가 심화되었기 때문이다. 온도 분포의 변화와 극지방의 온난화, 해류와 기류의 속도 감소와 양상 변화에 따라, 지구 기후가 크게 변화하고 있다. 이러한 기후 변화 중, 우리나라에서 크게 느껴지는 변화로는 제트기류의 약화에 의해, 겨울철 한파가 심해지거나 온도가 급격히 변화하는 등이 있다.[2]

그렇다면 지구온난화는 왜 일어날까? 온실 기체의 과도한 증가 때문이다.[3] 인류가 여러 활동을, 특히 산업에 연관된 활동을 하는 과정에서 이산화탄소 등, 많은 양의 온실 기체가 발생한다. 이렇게 온실 기체가 증가하는 것은, 우리가 숨쉬는 그런 것 때문이 아니라, 엄청난 양의 연료를 태우고, 화학 물질을 공기 중으로 방출하는 등의 과정 때문이다.[4] 이 때문에 우리는 지구를 위해 전기와 자동차 등 에너지를 아끼는 등의 캠페인을 벌여왔다.

하지만 이런 이야기를 들어본 적 있는가? 물을 아끼기 위해 1년 동안 샤워를 하지 않는 것보다도, 소고기 1kg을 먹지 않는 것이 실제로는 더 효과적이라고 한다.[5] 그뿐만이 아니다. 인류 전체의 온실 기체 방출 중 15% 이상이 오직 육류 산업에서만 나타난다.[6] 이는 모든 교통수단이 내뿜는 온실 기체의 양과 맞먹을 정도이다.[7] 그러니 육류 산업의 온실기체 방출은 절대로 '다른 산업이 더 심각하다'며 무시할 수 있는 수준이 아니다. 그럼 그 이유는 무엇일까. 우리가 모든 단백질을 육류에서 얻는다거나 하는 형태로, 육류가 우리 식량에 필수적인 존재이기 때문일까? 아니다. 육류는 우리가 섭취하는 열량의 18%, 단백질의 37%만을 제공한다.[8]  그럼 나머지 80여 %의 열량을 차지하는 곡물의 생산에 의한 온실 기체의 방출은 어떨까? 전체 온실 기체 방출의 8% 정도에만 해당한다.[9] 열량 당 온실 기체 방출량은 곡물보다 육류가 약 8배 높은 셈이다.

 

육류가 가지는 문제와 대체육

육류가 가지는 문제는 이 정도로 끝나지 않는다. 기본적으로 가축을 키우고 도축하여 육류를 얻는 경우, 우리는 가축에게 먹일 작물을 필요로 하게 된다. 이에 따라 작물을 섭취하는 경우는 그것을 논밭에서 기르는 것만으로도 충분하지만, 가축을 기르는 경우는 가축뿐만 아니라, 곡물까지 길러야 하는 상황이 된다. 게다가 가축이 먹은 곡물은 그대로 육류로 변하는 것이 아니라 대부분(수명에 따라 다르지만 보통 90% 이상)이 생명 활동 자체의 에너지원으로만 소모된다. 이를 실제 데이터로 보면, 보통 작물로 생산하여 동물에게 지급한 단백질의 10~20%, 열량의 5~10%만이 육류로 생산될 수 있으며, 수명이 매우 긴 소고기의 경우는 무려 그 효율이 1~2%까지도 낮아진다.[10]

이렇게 가축을 육류 생산의 엄청난 비효율에 의해, 온실가스 외에도 많은 문제가 나타난다. 인류는 인류가 이용할 수 있는 땅(사막과 빙하를 제외한 육지) 중에서 50% 이상을 농경지에 이용하고 있다. 이는 일반적인 숲의 면적(37%)보다도 높다. 심지어는 농경지 중 77%가 가축을 위해 이용되고 있다는 것인데, 특히 동물을 키우는 초원과 동물을 위한 곡물을 대량으로 생산하는 농지가 대부분을 차지한다.[11] 계산해보면, 인류는 이미 110~120억 명을 먹여 살릴 수 있는 수준의 곡물 생산력을 가지고 있음에도, 이 값의 절반 이상을 육류를 위해 소모하고 있다는 셈이 된다.[12]

농경지, 농지와 목초지는 각각 1900년대 이후 약 2배 증가했다. 그 땅은 모두 농지로 이용되지 않던, 일부 미개척 목초지를 제외하면 모두 숲을 밀어서 만들어낸 땅이다.[13] 이는 곧 환경 파괴로 이어지고, 그 자연환경이 갖는 탄소 흡수 기능을 없앨 뿐만 아니라, 그 환경이 저장하고 있던 탄소를 온실가스의 형태로 공기 중에 방출하도록 유도하는 효과를 가진다.[14] 게다가 생태계를 파괴해서 종 다양성을 낮추고, 더 심하게는 그 안에만 갇혀있던 바이러스 등 병원체와의 접촉을 늘리는 일은 절대로 긍정적인 일이 아니다.[15]

그 외에도 동물을 모아서 기르는 과정 자체에도 위험이 있다. 만약 동물이 길러지는 이 좁은 공간에서 하나의 병원체가 퍼진다면 그 병원체의 개체군이 순식간에 불어나면서, 변이가 누적되어 인간에게 치명적인 병원균이 될 수도 있다(특히 인류와 비슷한 면역 체계 양상을 가진 돼지가 그렇다).[16] 심지어는 이를 막기 위해 투여되고 있는 엄청난 양의 항생제와 그 환경에 의해, 항생제 내성균과 같은 슈퍼박테리아가 쉽게 생성될 수도 있다.[17] 실제로 살아있던 동물을 도축하여 육류를 얻어내는 과정 자체에서, 육류에 혈액이나 고름 등 체액이 묻는 일은 흔하고, 바이러스 증식의 우려 역시 존재하기 때문에 방부 처리 등이 이뤄지며, 이 역시 건강에 긍정적인 영향을 주지는 않는다.[18] 게다가 살아있는 생명에게 비좁은 공간을 주고, 스트레스를 받게 하다가 결국 죽이는 일련의 과정에 숨어있는 윤리적 문제를 해결하는 것 역시 어렵다.[19]

 

식물성 대체육, 가장 효과적인 해결책

위에서 알아본, 육류 생산이 가지는 문제들을 해결하기 위해서는 어떻게 해야 할까? 물론 육류를 안 먹으면 된다. 육류 소비량은 60년 전에 비해 5배 증가했다.[20] 그 사이 인류는 2.5배가량 증가했으니, 인당 육류 소비량은 2배 정도 증가한 셈이다. 지금 우리는 고기를 많이 먹고 있는 편이다. 이를 절반으로만 줄여도, 위에서 언급한 모든 문제, 온실가스 배출량과 삼림 파괴, 윤리적 문제 등을 모두 절반으로 줄이는 셈이다.

육류가 주는 영양 성분의 이점, 그리고 무엇보다도 육류가 가지는 상당히 매혹적인 ‘맛’을 포기하는 것은 어려운 일이다. 그렇다면 어떤 방법이 있을까? 그래서 나타난 대안안이 바로, 육류의 맛과 영양을 가지지만 가축으로부터 유래하지는 않은 육류의 대체 수단, 대체육이라는 개념이다. 이에 따라 대체육은 육류가 가지는 문제를 가지지 않으면서도 육류의 맛과 영양 등의 장점은 그대로 가지기 때문에, 육류 대체의 성공적인 문제 해결 수단이 될 것으로 기대되고 있다.

대체육 중 가장 대표적인, 식물성 대체육은 말 그대로 식물성 물질을 기반으로 하는, 육류와 유사한 맛과 영양, 형태 등을 가지는 식품을 말한다. 이는 식물성 성분에서 단백질, 지질, 영양 성분, 그리고 식감과 색 등을 얻어내어 만들어진다. 일반적인 제작 공정은 다음과 같다. 먼저 콩과 같이 단백질이 풍부한 작물에서 단백질을 얻고, 이를 잘 배열하고 조리하여 최대한 실제 육류와 같은 식감이 나도록 한다. 이 과정에서 식물성 기름을 추가하여, 마치 마블링과 같은 효과로 육류의 식감과 맛을 형성하기도 한다. 그 외에도 효소 추출물이나 버섯(진균류) 유래 단백질 등을 추가해서, 맛이나 식감, 영양 성분 보충의 효과를 가져올 수 있다.[21][22] 같은 방식으로 비트 등의 식물 유래 색소로 고기와 비슷한 색을 더하기도 한다. 더 나아가 동물의 근육 조직에서 그 맛과 향에 큰 영향을 주는, 헴(heme)이라는 분자를 따로 생성하여 넣어주어, 실제 육류의 맛을 묘사해낸 사례도 있다.[23]

이 생산 과정을 보면 알 수 있듯이, 식물성 대체육을 생산하는 과정에서는 가축이 이용되지 않아, 가축에게 먹이와 공간을 주고 키우는 과정에서 나타나는 문제가 전혀 없다. 이에 따라 단위 열량 및 단백질 당 온실가스 배출량도, 토지 이용량도 훨씬 감소하며, 동물성 질병의 발전이나 항생제 내성균, 윤리적 문제 모두 존재하지 않게 된다. 조리 과정에서 에너지가 소모될 수 있지만, 이를 포함하여 계산한 결과에서도 대체육이 에너지 및 온실 기체 방출에 대해 기존의 육류보다도 상당히 효율적이라는 결과가 나타났다고 한다.[24] 이에 따라 지금도 식물성 대체육을 육류 대신 소비한다면, 위에서 설명한 환경 파괴와 지구 온난화, 윤리적 및 사회적 문제의 해소에 상당한 도움이 된다.

 

배양육, 가장 완벽할 대체육 후보

식물성 대체육이 가지는 가장 큰 문제는 바로, 대체육을 이루는 재질이 실제 동물이 아니기 때문에, 완벽한 고기의 맛과 형태를 형성하기가 어렵다는 것이다. 쉽게 생각해서, 우리가 흔히 먹는 고기에서 볼 수 있는 근육 조직과 지방 조직의 ‘마블링’은 식물성 대체육에서 만들기 매우 어렵다. 실제로 현재의 기술로 생산된 식물성 대체육은 블라인드 테스트에서 실제 고기보다 별로라는 평이 우세할 정도로 육류의 맛을 완전히 나타내지 못한다[25]. 물론 식물성 대체육의 기술 발전에 따라 이 정도는 달라질 수 있다. 대표적인 예시로, 현재 일부 연구소와 기업에서는 3D 프린팅 기술을 이용해서 실제 식물성 대체육이 ‘마블링’을 가질 수 있도록 연구하고 있기도 하다.[26]

식물성 대체육에도 한계가 있을 것이라는 시각에서 새로이 개발되고 있는 대체육이 있는데, 바로 ‘배양육’이다. 배양육은 실제 동물 조직을 배양하여 그 자체를 육류로, 혹은 육류의 재료로 이용하는 대체육을 의미한다. 생산 과정은 단순하다. 말 그대로 동물의 근육 조직만을 따로 배양하는 것으로, 이는 다핵성의 근섬유 세포, 지방세포 등을 따로 혹은 같이, 어떤 경우에는 스스로 구조를 이루도록 배양하여 근육 조직이 되도록 하는 방식이다. 이렇게 하면 동물을 직접 기르지 않고도, 실제 동물이 가지는 조직과 상당히 유사한 조직의 육류를 생산할 수 있다.[27]

배양육은 실제 동물을 기르지 않고 세포의 증식만을 이용하여 조직을 얻어내기 때문에, 동물의 다른 조직 유지나 추가적인 생명 활동 등에 의해 소모되는 영양소와 에너지 등의 자원을 줄일 수 있다. 또한 실제 동물을 키우거나 죽이지 않기 때문에, 질병 문제나 윤리적 문제로부터는 벗어날 수 있다. 이에 따라 이론적으로는 기존의 육류보다 더욱 효율적인 육류 생산이 가능하다.[28]

다만, 아직은 기술적 한계와 규모의 경제의 부재 등으로, 배양육 생산은 상당히 비효율적이다.[29] 게다가 배양육 생산 자체는 아직 완전하지 않다. 근육세포 배양 자체가 어려운 것을 넘어, 스스로 혹은 인공적인 환경을 이용해 세포를 스스로 ‘층 쌓아’ 자라나도록 배양하는 것이 매우 어렵다. 이 때문에 지금까지의 배양육은 대부분 상당히 단순한 구조의 반복이거나, 가공육의 형태였다. 아직 ‘마블링’과 같이 크고 복잡한 구조를 배양육으로 형성하는 것은 어렵다. 이런 부분에 대해서는 아직도 정말 많은 기업과 연구소가 연구를 계속하고 있다.[30]

 

대체육을 선택하자, 지구를 지키자

위에서 알아본 식물성 대체육과 배양육처럼, 기존의 육류가 가지는 많은 문제를 해결하기 위해, 지금도 대체육 연구소와 기업들은 생산성과 효용성 증대에 대한 많은 연구를 진행하고 있다.

그렇다면 대체육은 시장에 등장할 수 있을까. 사람들의 외면을 받지 않을까? 그렇지 않다. 미국 기준으로 대체육 시장은 거의 대부분이 식물성 대체육이 차지하고 있으며, 연 1.1배의 속도로 성장하고 있다. 아직 식감과 맛, 향 등이 실제 고기와는 다르다는 한계를 가지고 있지만, 기술 개발을 통해 이 문제가 완화된다면 식물성 대체육의 성장은 예측하기 어렵다.[31] 배양육 역시 기술 개발을 통해 생산 비용이 지속적으로 감소하고 있으며, 특히 큰 비용을 차지하는 배양액과 원료가 더 저렴해지고, 규모의 경제를 이용하면서 생산 효율성이 크게 증가할 것이다. 그 결과로 어느 순간 기존의 육류보다 저렴해질 것이고, 그때 상당한 성장을 보일 가능성이 높다. 또한 당연하게도 그 순간은 예측하기 어렵다.[32] 분명히 대체육은 시장에 천천히 등장하고 있다.

필자가 생각하는 소비자의 역할은 단 하나, 육류의 소비를 줄이고 대체육을 선택하는 것이다. 지금은 대체육을 쉽게 구할 수 없다고 하더라도, 소비자는 육류의 섭취 비율을 낮출 필요가 있다. 혹은 이후 대체육을 구할 수 있게 된다면 섭취하는 육류 중에서 대체육의 비율을 높이는 것이 필요하다. 대체육을 소비하면서 대체육 산업의 성장장에 도움을 주고, 육류의 소비를 줄이면서 육류가 일으키는 환경 파괴, 지구 온난화와 기후 위기, 기아나 질병 유도, 윤리 등에 대한 문제를 해결해야 한다고 생각한다.

지금 전 세계의 가축의 양은, 돼지와 염소가 10억 마리, 양이 12억 마리, 소는 15억 마리, 닭은 무려 215억 마리나 된다고 한다.[33] 무서울 정도로 많은 양이다. 우리는 이렇게 환경에 무례한 행위를 멈춰야, 적어도 줄여나가야 한다. 그 방법으로 가장 쉽고 빠른 것이, 많은 소비자가 대체육을 섭취하는 것이다. 대체육을 선택하는 것이 기후 위기를 막는 것이고, 곧 지구를 지키는 것이다.

 

참고 문헌

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[1] UN. (2019). The Climate Crisis – A Race We Can Win. UN. https://www.un.org/en/un75/climate-crisis-race-we-can-win

[2] 정희영. (2022). `가장 뜨거운 봄`…제트기류의 심술, 이제 서막일 뿐 [Science]. 매일경제. https://www.mk.co.kr/news/it/10348167

[3] UN. (2019). 앞의 글.

[4] UN. (2019). 위의 글.

[5] Hoekstra, A. Y., & Mekonnen, M. M. (2012). The water footprint of humanity. Proceedings of the national academy of sciences, 109(9), 3232-3237.

[6] Hannah R. & Max R. (2020a). "Environmental Impacts of Food Production". Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from: 'https://ourworldindata.org/environmental-impacts-of-food’ [Online Resource]

[7] Hannah R., Max R. & Pablo R. (2020). - "CO₂ and Greenhouse Gas Emissions". Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from: 'https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions' [Online Resource]

[8] Hannah R. & Max R. (2020b). "Land Use". Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from: 'https://ourworldindata.org/land-use’ [Online Resource]

[9] Hannah R. & Max R. (2020a). 위의 글.

[10] Shepon, A., Eshel, G., Noor, E., & Milo, R. (2016). Energy and protein feed-to-food conversion efficiencies in the US and potential food security gains from dietary changes. Environmental Research Letters, 11(10), 105002.

[11] Hannah R. & Max R. (2020b). 위의 글.

[12] Cassidy, E. S., West, P. C., Gerber, J. S., & Foley, J. A. (2013). Redefining agricultural yields: from tonnes to people nourished per hectare. Environmental Research Letters, 8(3), 034015.

[13] Hannah R. & Max R. (2020b). 위의 글.

[14] Fearnside, P. M., & Laurance, W. F. (2004). Tropical deforestation and greenhouse‐gas emissions. Ecological Applications, 14(4), 982-986.

[15] Sehgal, R. N. M. (2010). Deforestation and avian infectious diseases. Journal of experimental biology, 213(6), 955-960.

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[20] Hannah R., Pablo R. & Max R. (2017). - "Meat and Dairy Production". Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from: 'https://ourworldindata.org/meat-production' [Online Resource]

[21] Meatless Farm. (2022, November 5). How is Plant-Based Meat Made?. Meatless Farm. https://meatlessfarm.com/us/2021/03/05/how-is-plant-based-meat-made/

[22] Bhuvaneswari, M., & Sivakumar, N. (2021). Fungi: A Potential Future Meat Substitute. In Fungi in Sustainable Food Production (pp. 181-195). Springer, Cham.

[23] Impossible Food. (2022, November 5). WHAT ARE THE INGREDIENTS IN IMPOSSIBLE™ BEEF MADE FROM PLANTS? Impossible Food. https://faq.impossiblefoods.com/hc/en-us/articles/360018937494-What-are-the-ingredients-in-Impossible-Beef-Made-From-Plants-

[24] Smetana, S., Mathys, A., Knoch, A., & Heinz, V. (2015). Meat alternatives: life cycle assessment of most known meat substitutes. The International Journal of Life Cycle Assessment, 20(9), 1254-1267.

[25] Caputo, V., Sogari, G., & Van Loo, E. J. (2022). Do plant‐based and blend meat alternatives taste like meat? A combined sensory and choice experiment study. Applied Economic Perspectives and Policy.

[26] Van der Weele, C., Feindt, P., van der Goot, A. J., van Mierlo, B., & van Boekel, M. (2019). Meat alternatives: an integrative comparison. Trends in Food Science & Technology, 88, 505-512.

[27] Smetana, S., Mathys, A., Knoch, A., & Heinz, V. (2015). 위의 논문.

[28] Bhat, Z. F., & Fayaz, H. (2011). Prospectus of cultured meat—advancing meat alternatives. Journal of food science and technology, 48(2), 125-140.

[29] Van der Weele, C., Feindt, P., van der Goot, A. J., van Mierlo, B., & van Boekel, M. (2019). 위의 논문.

[30] Post, M. J. (2012). Cultured meat from stem cells: Challenges and prospects. Meat science, 92(3), 297-301.

[31] Lee, H. J., Yong, H. I., Kim, M., Choi, Y. S., & Jo, C. (2020). Status of meat alternatives and their potential role in the future meat market—A review. Asian-Australasian journal of animal sciences, 33(10), 1533.

[32] Humbird, D. (2021). Scale‐up economics for cultured meat. Biotechnology and Bioengineering, 118(8), 3239-3250.

[33] Hannah R., Pablo R. & Max R. (2017). 위의 글.

(Word에서 작성)