4차산업혁명이라는 신기술 격변기를 맞으며 식품업계도 첨단과학기술과 융합한 ‘푸드테크’에 대한 관심을 집중하고 있다. 특히 3D 식품 프린팅 기술은 기존 2차원적인 인쇄술에 ‘적층 가공(Additive Manufacturing, AM)’을 더해 고령친화식품 등 개인 맞춤형 식품 생산이 가능하고 21세기 신성장산업에 걸맞는 기술로 평가되면서 세계 각지에서 다양한 연구가 진행 중이다.

△이날 행사에는 4차산업혁명 시대를 준비해야 하는 식품업계의 높은 관심 속에 300여 명이 운집했다.

△박현진 회장

6일 한국식품과학회가 주최한 ‘4차 산업혁명과 식품산업’ 세미나에서 한국식품과학회 박현진 회장은 “3D 식품 프린팅 기술은 기존 식품의 형태와 질감을 자유롭게 디자인할 수 있을 뿐만 아니라 식품의 구성성분, 맛과 향미 등이 완전히 다른 개별적인 식품을 제조할 수 있어 기존 식품가공의 패러다임을 완전히 뒤바꿀 것”이라고 전망했다.

하지만 그는 “지금까지 소개된 3D 식품 프린팅에 대한 접근들은 대부분 별다른 가공 없이 적층 가능한 식품을 이용해 단순히 3차원으로 형상화하는 수준에 머물고 있어 식품의 기능성 등을 살릴 수 있는 연구개발 방향 설정이 필요하다”고 강조했다.

또한 박 회장은 “3D 프린팅 기술과 식품의 융합에서는 외형적 형상화뿐만 아니라 출력된 식품의 기능성이 중요하지만 현 기술 수준에서의 성급한 시도와 제품화로 인해 오히려 제대로 된 개발 방향이 훼손되고 있는 실정”이라고 지적하며 “이를 타계하기 위해 기존 식품이 갖고 있는 특성과 영양 등을 유지한 상태로 3D 프린팅에 적합하게 소재화하는 기술의 확보가 무엇보다 중요하다”고 주장했다.

형태·맛·질감 등 다른 친환경·맞춤형 식품 개발 가능
물성 유지 소재 개발·가공방법·적용 분야 연구 필요
이대 식품공학부 하드웨어·식감 정보 서비스 등 추진

실제 세계 각국의 다양한 업체와 기관에서 3D 프린터와 소재들이 개발되고 있지만 식품 소재는 물론 3D 프린터 자체도 표준화 설정이 미흡하다. 특히 다양한 성분을 가진 식품의 경우 3D 프린팅 기술이 적용될 수 있는 세부 분야가 매우 다양하고 적용분야에 따라 요구되는 소재의 성질은 매우 상이한데도 인쇄 후 변형거동을 정량화하고 예측하는 것이 어려워 지금까지도 이것을 명확히 평가할 수 있는 기술이 없다.

박 회장은 “3D 프린팅 식품의 가공방법을 연구하는 것과 동시에 적용분야를 구체화하고 각 분야에 특화된 식품 소재개발 연구가 진행돼야 한다”며 “적용 분야에 따른 특성, 적층 허용 범위, 성상, 물성 등에 대한 표준 규격을 설정해 3D 프린터에 사용되는 ‘식품잉크’의 표준화를 통한 개발 가이드라인이 제시돼야 한다”고 주장했다.

△고려대학교 식품공학부 연구실에서 개발한 식품 소재 잉크와 그 결과물.     △이진규 교수 이화여대 이진규 교수는 식감맞춤형 식품 개발을 위한 3D 프린팅 기술에 대해 발표하며“3D 프린팅 기술로 혁신적인 식품의 제조 및 조리에 대한 결과물들이 늘어가고 있음에도 불구하고 프린팅 재료의 제한성이 주된 문제점으로 지적되고 있어 다양한 식품소재의 개발이 더욱 중요해지고 있다”며 “다양한 소재를 활용해 3D 프린팅 식품의 식감을 향상시키는 연구로 먼 미래에는 개인별 영양 및 기능성 보완, 유해 요소의 조절에 기한 개인 맞춤형 식품, 친환경 대체 식품 등을 개발할 수 있게 된다”고 설명했다. 현재  이화여대 식품공학부 식품나노공학연구실은 이 교수 지도 하에 △리퀴드·필렛 타입 카트리지 및 공정 개발을 위한 하드웨어 장치 △식품소재의 구조학적·유변학적 파라메터 수집을 통해 라이브러리 구축 △저작 작용 분석을 통한 식감 변화연구 및 3D 모델링 생성 △조직감 데이터 분석을 통한 연령별 식감 라이브러리 구축 등을 통해 식감 맞춤형 3D 프린팅 식품의 개발을 진행 중이다. 이 교수는 “3D 프린터 하드웨어와 식품 소재 카트리지, 식품 소재 등 하드웨어의 제품화 외에도 개인별·연령별 다양한 식감 정보 제공 서비스 및 플랫폼의 상용화, 나노공학와의 융합 등을 통한 다양한 기술 개발로 3D 프린팅 식품은 진정한 미래 식품으로 거듭날 수 있다”고 강조했다. 또한 이러한 연구과정을 통해 △식감 맞춤형 식품 3D 프린팅 시스템 제품화 △식감 맞춤형 식물성 가공육 소재 제품화 △식감맞춤형 메타데이터 서비스 플랫폼 제품화 등을 진행해 3D 식품 프린팅 프로세스가 고부가가치화 및 품질 향상을 꾀할 수 있다고 이 교수는 힘주어 말했다.