- 배경호 기자
- 승인 2024.02.28 07:54
간편식 해외서 다양·고급화…국내선 즉석 취식·할랄 식품 연구
3D 프링팅 맛·외형 외 맞춤형 식품 디자인으로 발전 가능성
외식 조리·서빙 로봇 상용화 활발…설거지·정리 로봇 시도 단계
스마트 팩토리 IoT 등 융합…핵심 기술 확보·기술 보급 필요
과학기술평가원 10대 분야 보고서
인구 증가로 인한 식량난과 환경적인 영향에 대응키 위한 전 세계적인 노력이 확산하고 있는 가운데 식품 제조와 가공, 외식, 유통, 소비 전반에 AI, IoT 등 첨단기술이 접목되면서 최근 푸드테크가 크게 대두되고 있으며 미래 성장 가능성도 높게 평가받고 있다.
또한 푸드테크 중에는 지속 가능한 단백질과 회복력 있는 농장, 소매업의 미래, 식품 자동화, 개인 맞춤형 식품 분야가 글로벌 5대 메가트렌드로 언급되고 있으며, 대체식품과 온라인 주문·배달, 자동화 로봇 분야는 가장 성숙한 것으로 평가받고 있다.
국내는 유통‧물류, 소매‧배송‧소비, 외식조리‧서비스 부문의 푸드테크 수준이 비교적 우수하다는 평을 받지만, 원재료 생산 및 대체식품 개발 부문에 있어서는 선진국에 아직 미치지 못한다. 이에 한국과학기술기획평가원에서는 푸드테크 기술 동향 고찰을 통해 국내 푸드테크 산업 육성에 대한 방향을 제시하고자 최근 관련 보고서를 펴냈으며, 본지는 이 중 푸드테크 산업발전방안에 제시된 10대 분야의 기술개발 동향을 중심으로 재정리해 소개한다.
▨ 신식품개발
◇세포배양식품
배양육 분야는 전 세계적으로 생산비 절감을 위한 생산기술 확보에 주력하고 있다.
배양육은 2013년 네덜란드의 모사미트사(Mosa meat)가 처음 기술개발에 성공했으나, 당시에는 생산비가 100g당 37만 달러에 달해 상용화는 불가능했다. 이후 생산단가가 2017년 1986달러로 줄어들었고, 2025년에는 5달러를 목표로 기업 간 기술개발 경쟁이 치열하다.
현재 배양육 분야에서는 생산 과정에서 세포를 획득하는 방법, 배지 생산에서의 비용을 절감하는 방법, 고기의 모양을 갖추기 위한 지지체 제조 방법, 대량생산을 위한 바이오리액터 생산 공정 등 기술적 한계를 극복해야 하는 과제가 존재한다.
배양육 스타트업은 미국과 이스라엘 기업들이 앞서고 있다. 특히 대량생산 시설을 구축하는 등 상용화 경쟁이 치열한데, 대표적으로 이스라엘의 퓨처미트 테크놀로지스는 하루에 500kg의 세포배양육을 생산할 수 있는 공장을 구축했다. 또 미국의 와일드타이프는 715㎡ 규모의 해산물 세포배양육 시범공장을 설치해, 도심 한복판이라도 작은 양조장 크기 정도면 충분히 생산이 가능하다는 것을 보여주고 있다.
국내에서는 산학협력을 통해 세포배양 원천기술 및 대량생산 기반 기술 확보를 추진 중이며, 주요 식품 기업은 해외 투자 및 기업 간 협력을 꾸준히 진행하고 있다. 아울러 스타트업을 중심으로 생산단가를 낮추기 위한 기술개발과 함께 환경적, 경제적 가치가 높은 배양 배지, 지지체 관련 기술 확보 등에 집중하고 있다.
◇식물기반식품
식물기반 대체식품 분야에서는 다양한 단백질원 개발이 한창이다.
대체식품에 주로 사용하는 식물기반 단백질 원료로는 대두와 완두, 밀, 쌀, 렌틸콩, 병아리콩, 헴프시드 등 단백질 함량이 높은 식물들이 주로 활용되고 있다. 최근에는 기존 식물성 원료 외에도 발효 단백질, 해조류 단백질, 곤충 단백질 등 다양한 단백질 원료를 활용하기 위한 연구를 진행하고 있다.
◇간편식
간편식 분야는 맞벌이 및 1인 가구 증가로 인해 최근 규모가 커짐에 따라 간편성은 물론 다양화, 고급화를 추구하고 있으며, 시대적 흐름에 따라 친환경 소재 개발 등 포장 및 가공저장을 위한 다양한 기술개발이 활발하다.
특히 밀키트는 다양한 메뉴에 맞춰 신선한 채소･육류 등을 구비하고 유통기한에 민감해 운영 비용이 많이 들었으나, AI와 빅데이터, IoT 등을 활용해 효율성을 극대화하고 있다. 한 예로, 영국 밀키트 스타트업 구스토는 매주 30~40개의 메뉴를 선보이는데, 고객 취향에 맞춰 메뉴를 추천해 수요를 관리하고, AI가 이용자의 주문 패턴을 예상해 당일 필요한 재료를 사전 주문하는 등 식자재 낭비를 최소화하고 있다.
또 유기농 즉석식품, 멀티쿠커, 건강식, 지중해식 조리 제품, 로스팅 제품 등 프리미엄 레디밀 제품이 활발히 출시되면서 관련 가공공정 개발이 가속화되고 있으며, 친환경 소비에 관심이 높아지면서 환경친화적인 포장재를 사용하거나 재사용할 수 있는 패키지를 꾸준히 개발하고 있다.
국내에서는 식품을 균일하게 가열시키는 ‘오믹히팅’ 기술을 활용해 즉석 취식이 가능한 HMR을 개발하거나, 수출 다변화에 따른 할랄 식품 개발 및 수산가공식품 등 원료 다변화 연구를 수행하고 있다.
◇식품커스터마이징
개인 건강 및 웰빙에 관심이 고조되면서 AI 기반 개인 건강 데이터 분석을 통한 맞춤형 식단 추천 기술 등을 개발하고 있다.
국내 식품 기업들도 맞춤형 수요에 대응하기 위해 개인화･서비스화에 초점을 두고, 라이프스타일 변화, 건강 상태 등을 고려한 개인 맞춤형 서비스를 진행하고 있으며, IoT 기술을 접목시켜 주방 가전과 연동해 더욱 쉽고 편리한 조리 정보를 제공하는 등 식생활 전반에 필요한 기능을 하나의 플랫폼에서 제공하는 형태로 발전하고 있다.
▨ 식품제조
◇식품프린팅
2006년 코넬대 호드립슨 교수 연구실에서 초콜릿, 쿠키, 치즈를 원료로 하는 3D 식품 프린팅 모델을 최초로 개발한 이후 다양한 식품 원료를 활용해 그에 적합한 프린팅 기술과 제품 개발이 진행되고 있다.
최근에는 미국 육군 산하의 네이틱 군사 연구개발 공학센터가 초음파처리 기술을 적용하여 군용 식품과 전투식량에 3D 식품 프린터의 활용을 시도했으며, 독일의 식품회사 바이오준은 고령자가 쉽게 씹을 수 있으면서도 시각적으로도 아름다운 고령친화식품을 개발했다. 이 외에도 우주식품과 식용곤충을 이용한 다양한 제품 개발 등 분야를 점차 확대하고 있다.
앞으로 식품프린팅은 단순 식품의 맛과 외형뿐만 아니라 영양학적 요구와 신체 능력에 적합한 개인 맞춤형 식품을 디자인하는 방향으로 발전할 가능성이 크다.
◇식품스마트제조
제품의 기획, 생산, 유통 단계에서 IoT, CPS, IoS 등의 ICT와 융합하여 제품 준수, 품질관리, 수율 향상 등을 높이기 위해 각 요소에 적용하고 있다.
식품 관련 업체의 스마트팩토리 보급률은 아직 저조한 단계로, RFID나 IoT, PLM, 자율운반차 등 핵심기술 확보 및 관련 기술 보급의 확대가 필요한 상태다. 최근에는 머신비전 기술, 지능형 산업용 로봇 및 협동 로봇 기술과 디지털 트윈, AR, VR 등의 기술이 스마트 제조 부문에서 도입이 확대되고 있다.
▨ 식품 유통
◇식품스마트유통
거래의 효율성과 투명성을 보장해주는 블록체인 기술을 적용하거나, 스마트푸드 시스템을 도입해 식품의 이력을 추적하는 기술 등이 개발되고 있다.
블록체인은 거래 기록을 네트워크 참가자에게 공개하여 분산 저장하며, 거래 시 해당 참가자의 확인을 거쳐 거래를 인증하는 절차로 적은 비용으로 거래의 효율성과 투명성을 가져올 수 있어 다양한 분야에 적용되고 있다. 이에 중국의 월마트나 징둥닷컴은 블록체인 기술을 활용한 식품이력추적 시스템을 구축하였으며, 일본의 이노랩은 유기농산물 품질 검증 시스템을 구축했다. 또 네슬레, 타이슨푸드, 월마트 등 해외 주요 식품 기업들은 ‘IBM 푸드 트러스트’ 플랫폼 사용을 확대하고 있다.
또 RFID/USN에 기반한 u-컨버전스 기술을 이용한 스마트푸드 시스템은 유통과정 중에 발생하는 농수산물 및 식품의 온도·습도 변화까지 감지하고 조절함은 물론 실시간 정보 축적 및 사고가 발생한 식품의 이력 추적이 가능하다. 해외에서는 StePac, Dole, Walmart 등이 스마트 푸드시스템을 통한 실시간 이력 및 품질 안전관리를 하고 있다.
▨ 외식서비스
◇외식푸드테크
인건비 절감과 높은 이직률, 임대료 상승 등을 이유로 푸드테크 사용이 빠르게 확산하고 있는 외식 분야에서는, 다관절로봇 플랫폼을 기반으로 스마트 툴 체인저 및 그리퍼 기술을 사용하는 조리 로봇과 자율 주행 기술과 LiDAR 센서를 활용하여 음식을 운반하는 서빙 로봇, 음식을 옥외로 최종 소비자에게 배송하는 배달 로봇 등이 다양하게 개발되고 있다.
해당 분야는 현재 미국, 중국, 일본 중심으로 제품군에 따라 개발 및 상용화 시도단계 또는 시장진입 단계에 도달한 것으로 평가받고 있다. 구체적으로 보면 접객·주문·결제 로봇은 식당 등에 도입돼 적용·활용하고 있으며, 조리 및 보조 로봇은 조리 방법 등이 정형화되어 있는 분야부터 개발·상용화되고 있다. 또 상용화에 가장 먼저 성공한 서빙·퇴식 로봇은 자율주행기술 접목에 따라 빠르게 확산하고 있으며, 설거지·정리 로봇은 아직 개발 및 상용화 시도단계에 머물고 있다. 이 밖에 커피 제조 로봇은 상용화 초기 단계다.
▨ 식품처리
◇푸드업사이클링
업사이클링 푸드는 버려지는 재료 공정을 위한 기술개발이 필수적이다. 이를 위해 현재는 유용성분 추출 기술, 식품 부산물의 기능 성분 소재화 기술, 효소 및 발효 기술 등을 적용하고 있다. 하지만 신제품 적합성 및 안전성 평가는 아직 부족한 실정이다.
◇친환경식품포장
친환경 포장으로 전환하는 방식에는 포장재 사용량 자체를 줄이거나, 포장재 소재 변경 또는 소재의 단일화·단순화하는 방식이 고려된다. 식품에서는 주로 생분해성이나 식물성 원료에서 추출한 소재, 재활용 포장재가 적용된다.
아울러 식품 패키지 시장에도 첨단기술이 접목되면서 스마트 패키징 등 관련 기술이 적용되고 있으며, 제품을 포장하고 보호하는 것 이상의 능동적 기능을 갖춘 포장으로 ‘액티브 패키징’과 ‘인텔리전트 패키징’ 등 기술이 활용되고 있다.
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