공기 중 미생물을 이용한 단백질 생성 기술: 미래 식량 혁명의 시작

전 세계적으로 인구 증가와 환경 문제로 인해 식량 위기가 점점 심각해지고 있다. 기존의 단백질 공급원인 육류, 콩, 어류는 한계에 봉착했고, 지속 가능한 새로운 식량 기술이 절실히 필요하다. 이에 대한 해결책 중 하나로 공기 중 미생물을 활용해 단백질을 생성하는 기술이 주목받고 있다.

이 기술은 특정 미생물이 공기 중의 질소, 수소, 이산화탄소 등을 흡수하여 단백질을 합성하는 원리를 이용한다. 이를 통해 기후 변화에 영향을 받지 않으면서도, 농경지나 축산업에 의존하지 않는 지속 가능한 단백질 공급원이 탄생할 수 있다. 본 글에서는 공기 중 미생물을 이용한 단백질 생성 기술의 원리, 현재 연구 상황, 경제적·환경적 이점, 그리고 미래 전망에 대해 심층적으로 분석해 보겠다.

 

 

1. 공기 중 미생물을 활용한 단백질 생성 원리

공기에는 수많은 미생물이 포함되어 있으며, 일부 미생물은 대기 중의 기체를 직접 이용하여 생명 활동을 유지할 수 있다. 연구자들은 이러한 미생물 중에서 단백질을 생성할 수 있는 특정 균주를 선별하여 활용하고 있다.

대표적인 예로, 핀란드의 바이오기업 **솔라푸드(Solar Foods)**는 공기 중의 수소와 이산화탄소를 이용하여 단백질을 생산하는 ‘솔레인(Solein)’이라는 미생물 기반 단백질을 개발했다. 이 미생물은 대기 중의 이산화탄소를 섭취한 뒤 발효 과정을 통해 단백질, 비타민, 미네랄 등을 함유한 고단백 분말을 생성한다.

이러한 방식은 기존 농업이나 축산업과는 완전히 다른 메커니즘을 가진다. 토양, 물, 넓은 경작지 없이도 단백질 생산이 가능하다는 점에서, 미래 식량 생산 방식의 새로운 패러다임을 제시하고 있다.

🔹 공기 중 미생물을 이용한 단백질 생성 과정

1. 공기 중에서 질소, 수소, 이산화탄소를 흡수하는 미생물을 배양
2. 미생물이 이 기체를 분해하여 단백질 및 필수 아미노산을 생성
3. 일정 기간 배양 후 단백질을 분리하여 식용 분말 형태로 가공
4. 이를 식품 원료로 사용하여 육류 대체 단백질, 단백질 바, 분말 식품 등으로 활용

이 기술이 상용화되면, 물과 토양이 부족한 사막, 극지방, 우주에서도 단백질을 생산할 수 있어, 미래 식량 위기를 해결할 혁신적인 솔루션이 될 수 있다.

 

2. 기존 단백질 공급원과의 차이점 및 장점

공기 중 미생물을 이용한 단백질 생성 기술은 기존 단백질 공급원(육류, 대두, 곤충 단백질 등)과 비교했을 때 여러 가지 장점을 갖고 있다.

🔹 1) 환경오염이 거의 없음

• 육류 생산은 막대한 온실가스를 배출하며, 특히 소는 메탄(CH₄) 배출량이 높아 기후 변화의 주요 원인 중 하나다.
• 반면, 공기 중 미생물을 이용한 단백질 생성 과정은 온실가스를 줄이고, 기후 변화에 영향을 미치지 않는 친환경 방식이다.

🔹 2) 경작지, 물 사용 필요 없음

• 기존 농업은 광대한 토지와 막대한 양의 물을 필요로 한다.
• 하지만 공기 중 미생물을 이용한 단백질 생성 기술은 작은 공간에서 적은 에너지로 대량 생산이 가능하다.

🔹 3) 지속 가능한 생산 가능

• 곤충 단백질이나 식물성 단백질(예: 콩, 완두콩 단백질)도 대체 단백질로 연구되고 있지만, 이들 역시 재배와 가공에 일정한 환경 부담이 있다.
• 공기 중 미생물 기반 단백질은 기후와 관계없이 지속적으로 생산할 수 있어, 장기적으로 안정적인 식량 공급원이 될 가능성이 크다.

🔹 4) 영양가가 뛰어남

• 솔라푸드의 솔레인 단백질은 40~60%가 단백질이며, 필수 아미노산, 비타민 B군, 철분이 풍부하다.
• 이는 육류와 비슷한 수준의 단백질을 제공하면서도, 건강에 유익한 성분을 함유하고 있어 미래 식량으로 주목받고 있다.

 

3. 공기 중 미생물 단백질의 경제적 가치와 시장 전망

공기 중 미생물을 이용한 단백질 생성 기술은 환경적 이점뿐만 아니라, 경제적으로도 매우 큰 가치를 가진다.

🔹 1) 생산 비용 절감 가능

• 현재 초기 연구 단계에서는 비용이 높지만, 생산 기술이 발전하면 대량 생산 시 기존 육류보다 저렴한 가격으로 공급할 수 있다.
• 예를 들어, 태양광 에너지나 바이오리액터(미생물 배양기)를 활용하면 추가적인 원료 비용 없이도 단백질 생산이 가능하다.

🔹 2) 글로벌 대체 단백질 시장의 성장

• 2021년 대체 단백질 시장 규모는 약 **150억 달러(약 19조 원)**였으며, 2030년까지 약 300조 원 이상으로 성장할 것으로 예상된다.
• 공기 중 미생물 단백질은 이 시장에서 혁신적인 신기술로 자리 잡을 가능성이 높다.

🔹 3) 우주 식량 및 군사 식량으로 활용 가능

• NASA와 유럽우주국(ESA)은 우주에서 단백질을 생성하는 방법으로 이 기술을 연구 중이다.
• 또한, 전쟁이나 재난 지역에서 긴급 식량 공급 기술로 활용될 수 있어, 군사 및 인도적 지원 식량 시장에서도 주목받고 있다.

4. 공기 중 미생물을 활용한 단백질 생성 기술의 미래와 과제

이 기술이 대중화되기 위해서는 몇 가지 해결해야 할 과제도 존재한다.

🔹 1) 소비자 인식 개선

• 사람들은 여전히 **"미생물에서 얻은 단백질"**이라는 개념에 익숙하지 않다.
• 따라서 마케팅과 교육을 통해 소비자의 신뢰를 얻는 것이 중요하다.

🔹 2) 대량 생산 기술 개발

• 현재 연구는 실험실 수준에서 이루어지고 있으며, 대량 생산을 위한 시설 구축과 비용 절감 기술이 필요하다.

🔹 3) 법적 규제 및 안전성 검토

• 새로운 식품 기술이므로 각국 정부의 식품안전 인증 및 규제 허가가 필요하다.
• 다행히, EU와 미국 FDA에서는 이 기술에 대해 긍정적인 평가를 내리고 있으며, 빠른 상용화가 기대된다.

📌 미래 전망
공기 중 미생물을 활용한 단백질 생성 기술은 기후 변화, 식량 부족 문제를 해결할 핵심 기술 중 하나로 자리 잡고 있다. 2030년경에는 상용화될 가능성이 높으며, 미래 인류의 주된 단백질 공급원 중 하나로 활용될 것이다.