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▲ 인공 배양목 개발 과정. 출처 MIT
사실 가축에게 먹일 대두나 옥수수 같은 사료에 비해 최종적으로 얻을 수 있는 고기의 양은 미미합니다. 결국 고기를 얻기 위해서는 막대한 면적의 농지에 비료와 농약을 뿌릴 수밖에 없습니다.
목초지에서 방목할 경우 더 많은 면적의 토지가 필요한데, 토지 역시 한정된 자원입니다. 그렇다고 육식을 포기하는 것은 대다수 사람들이 원하는 해결책이 아닐 것입니다.
사람이 먹을 고기 부분만 배양하면 상대적으로 적은 양의 영양물질로 고기를 얻을 수 있을 뿐 아니라 각종 축산 폐기물이나 온실가스를 걱정할 필요가 사라집니다. 다만 작은 세포를 배양해 고기처럼 만드는 과정이 어렵기 때문에 가격 경쟁력 있는 배양육 개발에는 시간이 좀 더 필요할 것으로 예상됩니다.
그런데 우리가 살아 있는 생물에서 얻는 것은 고기만이 아닙니다. 우유나 달걀 같은 식품은 물론 목재나 종이처럼 우리가 흔히 사용하는 제품 역시 생물에서 원료가 얻어집니다.
그리고 배양육 개발 배경과 비슷하게 종이와 목재를 얻기 위해 살아 있는 나무가 엄청나게 베어지면서 지구 환경에 큰 위협이 되고 있습니다. 수많은 동식물의 보금자리인 숲이 파괴될 뿐 아니라 이 과정에서 막대한 양의 이산화탄소 배출이 불가피하기 때문입니다.
MIT의 애슐리 벡위드(Ashley Beckwith)와 그 동료들은 배양목이라는 새로운 대안에 도전하고 있습니다. 방법은 배양육과 비슷하게 우선 적당한 식물 세포를 확보한 후 배양 용액에서 키우는 것부터 시작합니다.
연구팀이 선택한 식물은 의외로 한해살이풀인 백일홍(학명 Zinnia elegans)입니다. 우리가 목재로 사용하는 나무보다 훨씬 빨리 자라기 때문입니다.
연구팀은 식물 세포를 액체 배지에 넣고 식물 조직을 만들 거푸집과 함께 2일 정도 키웠습니다. 그 후 걸쭉한 형태의 젤(Gel) 형태의 배지로 옮겨진 식물 세포는 나무와 비슷한 형태로 자라게 됩니다. 이때 두 가지 호르몬을 서도 다르게 투여하면 단단함과 밀도를 조절해 원하는 형태로 만들 수 있습니다.
여기까지만 해도 배양목을 만드는데 충분하지만, 연구팀이 생각하는 더 큰 목표는 바로 식물 바이오 잉크를 이용한 3D 프린터입니다.
연구팀은 젤 형태의 배지를 잉크로 사용해 3차원 구조를 만든 후 3개월 간 배양해 원하는 형태로 자라게 했습니다. 이후 일반적인 목재를 만드는 과정과 비슷하게 건조해 목제와 상당히 비슷한 물질을 출력했습니다.
연구팀이 생각하는 3D 프린팅 배양목의 장점은 복잡한 가공 과정 없이 도면만 있으면 누구나 쉽게 필요한 형태의 목제 제품을 만들 수 있다는 것입니다. 심지어 기존의 가공 기술로는 만들 수 없는 매우 특이한 형태나 복잡한 내부 구조를 지닌 제품도 가능합니다.
물론 복잡한 형태의 목재 제품을 만들기 위해 필요한 원목을 어렵게 구한 후 대부분의 목재를 잘라내는 수고를 덜 수 있습니다. 나무 전체를 잘라내 목재를 만드는 것과 비교하면 막대한 양의 자원을 절약할 수 있습니다.
배양목 연구는 배양육보다도 훨씬 초기 단계로 가까운 미래에 배양목 기반 목재를 보게 될 가능성은 적습니다. 하지만 미래에 세포 배양 기술이 크게 발전한다면 불가능한 일은 아닐 것입니다.
숲을 건드리지 않고 인간이 원하는 목재를 얻을 수 있는 것은 물론 천연 목재로는 불가능한 형태와 성질을 지닐 수 있다는 점에서 배양목 기술은 상당한 매력을 지니고 있습니다.
고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
