최근 올해의 노벨평화상 수상자로 유엔 산하 세계식량계획(WFP)이 선정됐다. 그 이유는 식량문제 해결이 전쟁과 내전으로 인한 분쟁 지역의 평화적 여건 개선에 그만큼 중요한 역할을 했다고 봤기 때문이다. 특히 올해는 코로나19 팬데믹으로 인해 식량 위기가 좀 더 다급한 현실로 다가왔고, 식량안보는 그 어느 때보다 중요한 문제가 됐다.

WFP 노벨평화상 수상, 식량 위기감 반영

유엔 세계 인구전망은 2020년 현재 78억 명을 돌파한 세계 인구가 2024년 80억, 2048년 90억 명에 이를 것으로 예측했다. 이대로라면 단위면적당 식량 생산량은 2030년까지 현재의 1.5배, 2050년까지는 2배로 늘려야 한다. 그러나 미래의 세계 식량 생산량은 기후변화 등으로 계속 감소할 것으로 예측되기 때문에 유엔 식량기구(FAO)는 그동안 식량 위기 가능성을 지속적으로 경고해 왔던 것이다.
이처럼 세계 인구의 지속적인 증가와 지구온난화에 따른 기상 이변, 물 부족, 경작지와 식량 생산량 감소, 전염병 확산 등으로 인해 결국 인류가 식량 위기에 직면하게 될 것이라면 그에 대한 대비를 어떻게 해야 할까.
한국여성과학기술단체총연합회는 지난달 30일 ‘지속가능한 식량기술의 현재와 미래’를 주제로 포럼을 열고, 인류의 지속가능한 발전을 위해 과학기술적 측면에서의 식량 위기 문제 해결 방안을 모색하는 시간을 가졌다.
식량 위기 해결을 위해서 무엇보다 중요한 것은 식량 생산성 향상이다. 정남진 전북대 작물생명과학과 교수는 “식량의 생산성은 작물의 유전성과 재배기술, 자연환경에 의해 결정된다”며 “식량 생산 연구로 유전성 개선, 스마트 기술의 접목, 기후변화에 대비한 농업기술 개발 등으로 식량 생산성을 높여야 한다”고 강조했다.
정 교수는 향후 식량 위기를 극복할 수 있는데 기여하게 될 육종 분야 연구를 두 가지로 꼽았다. 하나는 아포믹시스(apomixis) 연구로, 아포믹시스는 식물이 수정 과정 없이 종자를 형성하는 현상으로, 식물의 체세포가 종자의 배(embryo)로 발생한다. 수정 없이 종자가 만들어지기 때문에 처녀생식이라고도 한다.
유전자 기술로 자유롭게 식물에서 아포믹시스를 발현시킬 수만 있다면 자식성 작물에서 교배 없이 1대 잡종 종자 생산이 가능해지고 교배육종의 분리세대에 있는 우수 개체도 품종으로 이용이 가능해진다는 얘기다.
정 교수는 “최근 돌연변이 유전자의 합성과 유전자가위 기술을 이용하여 식물의 생식세포를 감수분열 대신 유사분열에 의해 형성하는데 성공했다”며 “이는 아포믹시스를 이용한 품종 개발의 가능성이 그만큼 높아졌다는 얘기”라고 기대감을 높였다.

혁신적 연구와 기술 개발로 식량 위기 대비

또 다른 하나는 C4 Rice 개발 연구다. 탄소 4개 혹은 탄소 3개로 이루어진 분자를 형성하면서 광합성이 시작되는지에 따라 C4, C3로 불린다. 식물 대부분은 C3 광합성을 하고 약 5%만 C4 광합성을 한다.
C4 Rice 개발 연구는 C3 광합성 경로를 가지고 있는 벼를 유전자 변형시켜 C4 광합성을 하도록 하여 현재 버전보다 더 높은 수확량을 내게 하는 것으로, 작물육종 분야의 가장 큰 프로젝트다.
정 교수는 “C3 광합성은 잎살세포(Mesophyll cell)에서만 이뤄지지만 C4 광합성은 잎살세포와 관다발초세포(Bundle sheath cell) 두 개의 세포 사이에 물질을 교류하면서 이뤄진다”며 “현재 C4 광합성 경로를 완성시키기 위한 생화학적, 분자 유전학적 구성요소 준비가 완료되었기에 머지않아 벼의 C4 광합성 경로가 완성될 것”이라고 내다봤다.
이 밖에도 작물 재배기술 연구가 스마트 농업으로의 발전을 통해 생산량 향상을 꾀하고 있다. 정 교수는 “로봇과 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능 등 4차 산업혁명 첨단 기술의 융복합을 통해 혁신적인 농업기술이 개발되고 있는 중”이라며 “이를 통해 식량 위기와 미래농업에 대비해야 한다”고 강조했다.
혁신적인 농업기술과 관련해 잡초만을 타깃으로 제초제를 뿌리거나 작물만 골라서 물을 주는 등 농산업 AI 기업 사례를 소개하면서 김판건 ㈜미래과학기술지수 대표는 “이산화탄소 배출이나 가뭄, 인력 부족, 잔류 농약 검출, 지속가능성, 생산성 등 식량 위기 문제 해결에 AI와 같은 첨단 기술에 거는 기대가 커지고 있다”고 덧붙였다.