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문제 정의
- 콩을 마른 접시에 놓으면 1년 뒤에도 콩이지만 여기에 물을 부으면 싹이 나기 시작하고 햇빛이 없으면 콩나물, 햇빛이 있으면 콩 나무가 된다. 진화과정 중 획득된 유전자는 개체가 어떤 상황에서 최적조건으로 생명을 유지하는데 도움을 주고자 한다. 표현형을 결정하는 후생유전학에 중요한 인자 중 하나는 음식물의 micronutrient, phytochemical 이다.
성능/효과
- 게놈프로젝트 결과는 모든 인류의 유전가가 99.9%가 같았는데 중요한 것은 유전자 염기서열보다 표현형(phenotype)이였고 이것을 결정하는 중요인자가 식생활등의 환경 인자였다. 중국에서 9억여 명을 대상으로 암 발생을 연구하였을 때 같은 한족임에도 불구하고 암 발생이 식생활에 따라 100배 차이가 있음이 보고되었다.
- 결론적으로 기업과 학계를 육성과 양성하겠다는 철 지난 사고에 심취한 관료들 보다는 기업과 학자들 자율에 더 의존 할 때이다.
- 셋째, 국가기관, 연구기관, 대학 그리고 기업체가 폭넓게 참여하여 식품과학 기술 분야의 빅데이터 구축을 서둘러야 한다. 넷째, 클라우드 정보관리 시스템을 구축하여 수집된 정보를 체계적으로 분류하고 정리하여 수요처에 공급할 수 있는 플랫폼 시스템을 갖춰야 한다. 원부재료의 생산현황, 재고상황, 사용 현황, 기업의 필요량 등이 모두 정리되어야 한다.
- 대학의 연구역량을 연구소에서 활용하고 대학은 현장을 알 수 있는 기회를 찾아야 한다. 셋째, 국가기관, 연구기관, 대학 그리고 기업체가 폭넓게 참여하여 식품과학 기술 분야의 빅데이터 구축을 서둘러야 한다. 넷째, 클라우드 정보관리 시스템을 구축하여 수집된 정보를 체계적으로 분류하고 정리하여 수요처에 공급할 수 있는 플랫폼 시스템을 갖춰야 한다.
- 국가 차원에서 정보 확보를 위한 플랫폼을 구축해 주어야 한다(그림 5). 일곱째, 과학 기술 분야의 관리는 행정 편의 보다 연구자 중심으로 관리되어야 한다. 행정은 연구자를 지원하는 업무로 한정하고 지도 관리하겠다는 생각을 크게 바꿔야 한다.
후속연구
- 식중독 사고의 70~80%는 생물학적 요인, 즉 미생물에 의해서 일어나므로 이를 사전에 감지하여 예방하는 방법이 도입되어야 한다. 가장 바람직한 방법은 특정 미생물과 반응하는 물질이나 센서를 개발하여 가공 공정에서 검출하거나 유통 중 변색 등 확인 방법이 연구되어야 한다.
- 기계화에서 로봇은 빼 놓을 수 없는 대상이며 앞으로 식품가공 공장에서 로봇의 활용 범위는 넓어질 것이다. 초보적인 로봇은 저장 창고에서 제품의 적재, 출하 등에 이용되고 있으며 앞으로 제조공정에 투입되어 반복적인 단순공정부터 로봇이 활용될 것이다.
- 또한 엘러지 물질, 중금속 감지 가능 센서의 개발도 기대할 수 있는 분야이다. 다른 방법으로는 포장지에 특정물질에 감응하는 물질을 도포하여 소비자의 눈으로 변질 여부를 확인 가능하도록 할 수도 있을 것이다.
- 따라서 이들 만성병을 매일 먹는 식품으로 예방하는 방법이 의료계와 식품계가 연계하여 활발한 연구가 진행되고 새로운 방향을 제시하게 될 것이다. 더 나아가서 의료계에서 이미 확립한 게놈프로젝트로 개인별 유전인자 정보를 확보하고 그 결과에 따라 맞춤형 기능성 식품과 약을 동시에 처방하는 것이 일반화될 것이다. 후생유전학(epigenomics) 은 식품과 질병, 인체 생리 기능의 변화를 하나하나 밝히고 있다.
- 특히 만성병 즉 비만, 고혈압, 심혈관 질환, 면역기능이상 등은 의약으로 관리하는 것이 한계가 있다. 따라서 이들 만성병을 매일 먹는 식품으로 예방하는 방법이 의료계와 식품계가 연계하여 활발한 연구가 진행되고 새로운 방향을 제시하게 될 것이다. 더 나아가서 의료계에서 이미 확립한 게놈프로젝트로 개인별 유전인자 정보를 확보하고 그 결과에 따라 맞춤형 기능성 식품과 약을 동시에 처방하는 것이 일반화될 것이다.
- 플라스틱 포장제의 폐해(순환 불가능)를 감안한 경제성 있는 재활용 (재생) 가능 포장재는 일반화될 것이다. 또한 고온, 저온처리 기술에 부응한 다양한 재료가 개발되고 저장 유통 시 문제를 표시하는 기능은 일반화될 것이다.
- 여기에는 IoT가 적극 활용되어야 하고 특히 곡물생산국의 협조가 필수 요소가 된다. 또한 곡물 가공 업체, 소비자의 적극적인 참여도 큰 몫을 할 것이다. 식량자원의 낭비를 막는 것은 제2의 생산이며 기아상태에 있는 지구상에 있는 극빈 인구를 위해서도 풀어야 할 문제이다.
- 특히 전장 유전체 분석 기술을 활용하여 식중독 균을 정확히 진단하고 확인할 수 있는 방법이 적용되어야 한다(10). 또한 나노 센서분야와 연계하여 변패 혹은 변질품이 발생하였을 경우 생성되는 특정물질을 감지할 수 있으면 식중독 사고를 미연에 방지할 수 있을 것이다. 또한 엘러지 물질, 중금속 감지 가능 센서의 개발도 기대할 수 있는 분야이다.
- 원료처리, 가공, 유통 등에 관련된 빅데이터를 확보하여 클라우드 컴퓨팅 시스템으로 플랫폼을 만들고 이들을 이용하는 경우가 식품과학 기술 분야에도 서서히 도입되고 있다. 모든 정보가 데이터로 집적되고 이를 취합, 평가, 결론을 유추함으로써 최적의 가공조건, 최적의 저장유통기간 및 방법 등이 제시될 수 있을 것이다. 향후 다양하고 가치 있는 충분한 데이터들이 모아지고 정리 축적, 평가됨으로써 이 분야 많은 사람들이 이 정보를 활용하게 될 것이다.
- 거대조류는 증식 속도가 빠르고 다양한 용도로 개발이 가능하여 좋은 연구의 대상이 될 수 있다. 스피룰리나(Spirulina)는 높은 단백질 함량과 내수면에서 양식이 가능하여 미래식량자원, 기능성 원료로 기대된다.
- 식품 가공분야에서 연구가 계속 진행될 분야로는 원가 절감노력(에너지, 자동화 등)과 용수의 재활용, 가공 폐기물의 획기적 절감 및 재활용, 배출가스의 관리, 물류 개선에 의한 유통비용의 절감 등을 통하여 원가 면에서 경쟁력을 낮추기 위한 전 방위 노력이 계속되어야 할 것이다. 식품가공분야에서 향후 발전될 기술 개발 분야를 개괄하면 다음과 같다.
- 그 외 비 가열 살균 방법으로 γ-ray 조사가 꿈의 살균방법으로 알려져 있으나 방사선(방사능과 혼동)을 활용한다는 점에서 소비자의 비선호가 문제가 되고 있으며 자기장, 파동열 등 전기에너지를 활용하기도 한다. 앞으로 비열 가열살균 방법은 신선한 식품을 선호하고 자연 상태의 영양성분 유지를 바라는 소비자의 요구에 따라 다양한 기법이 개발될 것이며 기계, 유체 등 이종분야와 연계 협동 연구가 필요하다.
- 앞으로 시작 단계에 있는 식물공장(plant factory)도 가까운 시일 내에 상업적 가능성이 입증될 것으로 여겨지며 이때를 대비하여 관련 분야와의 융합 연구는 시급히 활성화되어야 한다. 특히 세포배양 기술은 기존 지식의 한계를 넘어 실용적 측면에서 절실히 필요하다.
- 즉 사물인터넷(Internet of Thing, IoT)로 사람과 ICT, 그리고 사물과 사물이 연결되는 시스템을 갖춰야 할 것이다. 앞으로 식량부족 사태를 대비하여 단위 면적당 생산량 증대, 생산비용의 절감에 의한 우리 농산물의 경쟁력 확보 등에 BT 등 첨단기술과의 융합이 더 활발히 필요한 시점이다.
- 각종 조합과 형태를 3D 프린터가 해내는 시대가 도래하고 있으며 초콜릿, 스프 등 연동성이 있는 식품의 경우 간간히 적용이 가능하다. 앞으로 원료의 처리, 가열처리, 조합, 조리 등의 기능이 부가되면 거의 완벽한 제품 생산이 현장에서 가능할 것이다. 그러나 이 시스템은 어디까지나 경제성과 연관된 문제로 과연 현장에서 이 모든 일을 처리할 때 대량 생산, 공급하는 공장 제품과 경쟁할 수 있느냐가 고려의 대상이 된다.
- 토종닭과 돼지의 복원, 육질의 개선 등 실적이 있었고 BT를 기반으로 한 유전공학 기술 발전에 모태가 되어 왔다. 앞으로 이 분야는 계속 발전하여 육류제공이라는 한정된 범위를 넘어 의약의 개발, 장기 이용, 그리고 유전과 정보를 타 동물에 활용하는 기술들이 접목될 것이다. 향후 세포배양을 통하여 전통적인 가축사양이 아닌 세포배양 공장에서 육류가 생산될 가능성이 있으며 이에 실험적으로 성공한 예도 발표된 바 있다.
- 인간의 가장 중요한 장수 욕구를 충족시키기 위해서 질병 발생 후 치료보다 발병 전 예방 기능 연구가 계속 진행될 것이다. 특히 만성병 즉 비만, 고혈압, 심혈관 질환, 면역기능이상 등은 의약으로 관리하는 것이 한계가 있다.
- 가공기계에 기능이 탁월한 센서가 부착되면서 스마트한 기계류가 출현하였으며 현재도 상당 부분 공정에서 이용되고 있다. 중량미달, 색택불량, 밀봉부적합 등 결점을 골라내기도 하며 향후 원료의 선별, 조정, 특정 성분의 함유여부, 더 나아가서는 식중독 미생물이나 위해성분 함유여부까지 감별하는 센서가 부착된 기계가 출현할 것이다. 아마도 AI로 무장된 로봇이 이런 지능적인 일의 수행이 가능할 것이다.
- 향후 세포배양을 통하여 전통적인 가축사양이 아닌 세포배양 공장에서 육류가 생산될 가능성이 있으며 이에 실험적으로 성공한 예도 발표된 바 있다. 즉 소의 줄기 세포를 기반으로 특정 육질의 고기를 생산할 수 있는 가능성이 있으며 여기에는 BT, information technology(IT), 그리고 세포배양 등 기술이 융합되고 기호성과 영양균형을 위한 협동 연구가 요구된다.
- 포장재질은 특수 기능이 부가된 스마트 포장이 급격히 개발되어 활용되고 있으며 포장재 자체가 내용물의 보존기간 연장은 물론 신선도나 저장 기간을 연장하는 기능까지 갖추게 될 것이다. 즉, 신선 과실류의 에틸렌가스 제거, 산소 및 탄산가스 함량 조절, 부패 미생물의 증식억제, 변질 시 생성되는 특수 물질의 감지로 변질 확인 등의 기능도 갖출 것이며 항산화, 항균 특성 개선 분야는 계속 발전할 것이다. 플라스틱 포장제의 폐해(순환 불가능)를 감안한 경제성 있는 재활용 (재생) 가능 포장재는 일반화될 것이다.
- 식품 가공장의 자동화, 기계화는 다양한 형태의 로봇 도입을 필요로 한다. 초보단계의 로봇이 상용화되어 활용되고 있으나 앞으로 원가 절감, 더 나은 품질, 결점 제거 방안, 안전성 확보 등 여러 분야에서 그 활용도를 넓혀 갈 것이다. 결국 인공지능과 연결되어 로봇이 스스로 생각하고 처리하는 단계까지 접근할 가능성은 있다 (13).
- 기계화에서 로봇은 빼 놓을 수 없는 대상이며 앞으로 식품가공 공장에서 로봇의 활용 범위는 넓어질 것이다. 초보적인 로봇은 저장 창고에서 제품의 적재, 출하 등에 이용되고 있으며 앞으로 제조공정에 투입되어 반복적인 단순공정부터 로봇이 활용될 것이다. 이 분야에는 IT, 기계공학, 전자제어기술, 식품가공기술이 연계되어야할 것이다.
- 즉, 신선 과실류의 에틸렌가스 제거, 산소 및 탄산가스 함량 조절, 부패 미생물의 증식억제, 변질 시 생성되는 특수 물질의 감지로 변질 확인 등의 기능도 갖출 것이며 항산화, 항균 특성 개선 분야는 계속 발전할 것이다. 플라스틱 포장제의 폐해(순환 불가능)를 감안한 경제성 있는 재활용 (재생) 가능 포장재는 일반화될 것이다. 또한 고온, 저온처리 기술에 부응한 다양한 재료가 개발되고 저장 유통 시 문제를 표시하는 기능은 일반화될 것이다.
- 모든 정보가 데이터로 집적되고 이를 취합, 평가, 결론을 유추함으로써 최적의 가공조건, 최적의 저장유통기간 및 방법 등이 제시될 수 있을 것이다. 향후 다양하고 가치 있는 충분한 데이터들이 모아지고 정리 축적, 평가됨으로써 이 분야 많은 사람들이 이 정보를 활용하게 될 것이다. 즉 시간과 사람, 사람과 사물, 사물과 사물이 연결되어 모든 데이터가 취합, 정리되고 이를 바탕으로 결론을 내는 시스템이 갖춰져야 한다.
- 앞으로 이 분야는 계속 발전하여 육류제공이라는 한정된 범위를 넘어 의약의 개발, 장기 이용, 그리고 유전과 정보를 타 동물에 활용하는 기술들이 접목될 것이다. 향후 세포배양을 통하여 전통적인 가축사양이 아닌 세포배양 공장에서 육류가 생산될 가능성이 있으며 이에 실험적으로 성공한 예도 발표된 바 있다. 즉 소의 줄기 세포를 기반으로 특정 육질의 고기를 생산할 수 있는 가능성이 있으며 여기에는 BT, information technology(IT), 그리고 세포배양 등 기술이 융합되고 기호성과 영양균형을 위한 협동 연구가 요구된다.
- 이 IT 기술의 활용 정도에 따라 기업의 운명이 달라질 것이다(11). 향후 식품의 품질 평가도 불안정한 인간보다는 냄새(전자 코), 맛(전자 혀), 색깔 감지 센서 기능을 갖춘 로봇이 담당하여 더욱 객관적인 결과를 도출할 수 있을 것이다. 이들 분야에는 IT 기술과 함께 많은 정보가 축적된 빅데이터에 의한 판단 근거 제공이 필수 사항이다.
- 이 분야에는 IT, 기계공학, 전자제어기술, 식품가공기술이 연계되어야할 것이다. 향후 조리 분야까지 로봇이 진출할 것이나 결국 로봇을 조정하는 것은 인간이 해야할 것이다.
- 향후 축산원료의 확보를 위해서 가축 육종의 촉진, 한국 실정에 맞는 여건 조성, 토종의 복원, 그리고 동물 자원을 부가가치가 높은 의학 분야로 확대 등도 검토 대상이 된다. 아울러 국산 생물자원을 활용하여 부족한 사료 확보를 위한 기술 개발도 요구된다.
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