해추진중에있다. 정부가 3D 프린팅활용기술을적극지원함에따라식품을원료로하는프린팅기술도발전할전망이다. 이미그가능성에주목하고있는외국에서는산업분야별최적화된다양한 3D 식품프린팅기술이개발되고있다. 일부에서는 3D 식품프린터가언젠가전자레인지만큼이나유비쿼터스적인혁신을가져올것이라는예

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득희 오
7 years ago
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세계 3D 식품프린팅기술및산업동향과미래전망 * 박현진 김현우 ( 고려대학교생명공학과교수 고려대학교생명공학과박사과정 ) 1. 머리말 1) 최근글로벌산업계는 4차산업혁명의새로운격변기를맞이하고있으며, 제조업과정보통신기술 (ICT), 첨단과학기술등이각분야간전면적인융복합을통해 4차산업혁명을주도하고있다.

1 세계 3D 식품프린팅기술및산업동향과미래전망 * 박현진 김현우 ( 고려대학교생명공학과교수 고려대학교생명공학과박사과정 ) 1. 머리말 1) 최근글로벌산업계는 4차산업혁명의새로운격변기를맞이하고있으며, 제조업과정보통신기술 (ICT), 첨단과학기술등이각분야간전면적인융복합을통해 4차산업혁명을주도하고있다. 더이상한분야의전문성만으로는급변하는산업구조의변화와진화앞에서지금까지쌓아놓은한계를넘기가어려우며, 연관분야간의이종결합을통한새로운차원의발전을도모해야할시점에이르렀다. 식품외식산업또한이와같은흐름에서예외일수는없으며, 이미관련기업들은이변화에적응하지못하면낙후되어기업의존망을위협받는다는것을잘인식하고있다. 다양한기업에서융복합을통한신기술개발에박차를가하고있으며, 사물인터넷 (IoT), 빅데이터, 3D 프린터등을활용한제품과서비스가등장하여식품생산과유통구조에큰변화가예상된다. 특히식품분야에서신성장산업으로발전할가능성이가장높다고평가되는 3D 프린팅기술이부각되고있다. 무엇보다정부에서 3D 프린팅산업육성에앞장서고있으며, 지난해 3D 프린팅산업을신시장창출의핵심기술로본격육성하기위해삼차원프린팅산업진흥법 1) 을제정하고기본계획을수립 * (hjpark@korea.ac.kr). 1) 3D 프린팅산업진흥에필요한사항을정함으로써해당산업발전기반조성및국가경제발전에이바지함을목적으로함. 세계농업제 202 호 1

2 해추진중에있다. 정부가 3D 프린팅활용기술을적극지원함에따라식품을원료로하는프린팅기술도발전할전망이다. 이미그가능성에주목하고있는외국에서는산업분야별최적화된다양한 3D 식품프린팅기술이개발되고있다. 일부에서는 3D 식품프린터가언젠가전자레인지만큼이나유비쿼터스적인혁신을가져올것이라는예측도나오고있다. 2) 기존의 3D 프린터선도업체들만해도초콜릿, 설탕, 식품페이스트를활용한다양한형태의 3D 식품프린터를선보이고있다. 일부마니아층은이미인터넷을통해레시피와디지털디자인을공유하고자신만의재료로새로운식품을창조해내기에이른다. 더나아가단순히맛과모양뿐아니라개인에맞게칼로리를조절하여식품을프로그래밍할수있는단계까지발전하였다. 이와같이 3D 식품프린팅이활성화됨에따라기존식품생산형태에획기적인변화가예상된다. 하지만아직까지 3D 식품프린팅기술이안착하여연관산업에녹아들기위해해결되어야할과제또한만만치않다. 음식을 3D 프린팅하는데있어가장큰한계는음식재료자체에있다. 지금까지개발된기술들은대부분압출을통해식품을증착하는기술에기반을두고있는데, 페이스트로만들수있는식품은매우제한적이기때문에추가적인가공기술에대한연구가필요하다. 또한소비자가일상적으로사용하기위해준비과정에서의번거로움또한해결되어야할것이다. 아직초기단계에있는 3D 식품프린팅이지속가능한미래형식품가공기술로관련산업에안착하기위해서, 개발초기단계에서부터수요를고려한기술개발방향이명확히제시되어야할것이다. 따라서본고에서는필연적이고현실에마주한산업변화에따라요구되는 3D 식품프린팅산업의동향과앞으로의전망을살펴보고자한다. 또한, 이기술이가져올혜택과적용분야를제시하여향후개발방향설정에도움이되고자한다. 더나아가식품관련종사자, 정책당국의이해를도모하고향후정책수립과정에도움이되기를기대한다. 2) 헤럴드경제 ( ) 기사를직접인용함

3 2. 3D 식품프린팅의개념및기술분류 D 식품프린팅개요 3D 식품프린팅기술은 CAD 나 3D 스캐너를통해만들어낸 3차원디지털디자인을바탕으로식품구성비율, 영양학적데이터등을반영한후식품원료를한층씩적층하여 3차원으로재구성하는식품제조기술이다. 3D 프린터의원리는잉크젯프린터의원리와유사하다. 2D 프린터라고할수있는잉크젯프린터는디지털화된파일을전송받아잉크분사노즐을 X축과 Y축으로이동시키면서종이에잉크를분사하여활자나그림등의 2D 이미지를인쇄하는데, 3D 프린터는여기에 Z축방향의움직임을더하여 3차원입체형상을구현한다. 3D 식품프린팅기술은단순히식품의제조공정에집중하는것이아니라, 새로운형태와질감그리고완전히개인에게맞춰진식품을디자인하는것과관련된다. 다시말해, 이기술을통해곡류, 육류, 채소류와같은필수적인식품과 3D 프린팅을통한새로운구조적특징을결합하여시너지효과를만들어내는것을목적으로하는것이다. 3D 식품프린팅은기존식품의형태와질감을자유롭게디자인할수있으며, 식품의구성성분, 맛과향미등이완전히다른개별적인식품을생산할수있어다양한식품산업에응용될수있다. 특히, 3D 식품프린터에서 3차원디자인만수정하여프린팅하면다양한식품을저렴한비용으로신속하게생산할수있어, 다품종소량생산에적합한새로운방식의식품생산시스템으로서의미가깊다. 3D 식품프린팅의기초공정은모델링, 3D 프린팅, 후가공의 3단계로구성된다. 우선모델링공정에서는원하는디자인을 CAD 등의디자인소프트웨어또는 3D 스캐너를통해 3차원디지털도면을제작한다. 완성된도면은 3D 프린터가적층할수있도록층별로분리한후코드로변환하는슬라이싱 (slicing) 작업을거친후에 3D 프린터로전송된다. 이후 3D 프린팅공정에서는식품소재를소결, 용융하여프린팅이용이한형태로만들어한층한층쌓아입체적으로재구성한다. 이때각층별로원하는재료의종류와양을조절하여영양소와향미를제어하는것이가능하다. 3D 프린팅공정은토출조건에따라크게좌우되며, 특히사용되는노즐사이즈가정교할수록, 요구되는배열층이많아질수록추출속도가지연된다. 마지막으로 3D 프린팅된식품을굳히거나섭취할수있는상태로조리하는후가공공정을거치게된다. 식품을완전히경화시킬필요는없지만, 자체무게에변형되지않을수준의강성을확보하기위한건조, 세계농업제 202 호 3

냉각, 겔화등의추가공정이요구된다. 흔히섭취하는곡류, 육류등이포함되는식품 소재는모양이만들어진후삶거나굽는등의가열조리를통해비로소섭취가능한 3D 프린팅식품으로탈바꿈된다. 그림 1. 3D 식품프린팅의기초공정 자료 : Extrusion-based food printing for digitalized food design and nutrition control.

4 냉각, 겔화등의추가공정이요구된다. 흔히섭취하는곡류, 육류등이포함되는식품 소재는모양이만들어진후삶거나굽는등의가열조리를통해비로소섭취가능한 3D 프린팅식품으로탈바꿈된다. 그림 1. 3D 식품프린팅의기초공정 자료 : Extrusion-based food printing for digitalized food design and nutrition control." Journal of Food Engineering(2017) D 식품프린팅기술초기의 3D 식품프린팅은치즈, 초콜릿등으로조형물을출력하는수준에국한되었지만, 최근에는산업분야및용도의확장에따라다양한유형의 3D 프린팅기술이등장하고있다. 지금까지개발된 3D 식품프린팅기술은운용방식에따라크게는압출적층형과파우더베드형시스템으로분류할수있다. 또한조형원리에따라서단순압출방식, 겔화압출방식, 용융압출방식, 잉크젯방식, 바이오프린팅, 파우더베드방식등으로더욱세분화된다. 각각의조형방식은고유한특성을지니고장단점이상이하여, 사용하는식품소재의목적과제형에따라유리한기술유형이존재한다. 보다자세한기술유형별특징과조형원리를살펴보면다음과같다 압출기반 3D 프린팅압출적층조형방식들은식품으로구성된잉크를 3차원구동이가능한압출기에충전하고스크루, 피스톤, 유압등으로사출하면서증착하는원리이다. 이러한방식은사용

5 가능한식품이비교적다양하고유지보수가쉽다는장점이있어, 현재이를채용한 3D 프린터가주를이루고있다. 이에사용되는식품의물리적특성, 상변화혹은화학 반응에의존한적층메커니즘에따라아래와같이세분화할수있다. 단순압출성형 용융압출성형 겔화압출성형 잉크젯방식 조직배양프린팅 표 1. 압출기반의 3D 식품프린팅기술 기술분류적층메커니즘및특징식품소재 상변이일어나지않음 식품자체의형상유지능력에의한구조형성 용융후냉각에의한상변이 ( 액체 고체 ) 경화시간단축을위한냉각장치필요 이온화또는효소에의한가교결합 UV 조사를통한광중합 식품자체의응집력또는건조에의한형상유지 2D 프린팅에가까움 세포자체증식에의한조직형성 바이오프린팅의원리와동일 치즈, 쿠키생지 초콜릿, 캔디류 잔탄검, 젤라틴 초콜릿시럽, 딸기잼 근세포, 미세조류 자료 : "3d printing technologies applied for food design: Status and prospects." Journal of Food Engineering(2016). 가장보편적으로사용되는단순압출조형기술은온도조절이나재료의상변이없이식품을단순증착하여성형하는기술이다. 이에사용되는식품소재는미세노즐을통해사출이가능할정도로부드러우면서, 3D 프린팅후자체무게에붕괴하지않고모양을유지할수있는적절한점탄성을보유해야한다. 이와같은조건을만족하는식품은많지않기때문에잔탄검 (Xanthan Gum), 구아검 (Guar Gum) 과같은증점제 3) 를사용하여물리적특성을조절하기도한다. 하지만, 3차원구조를유지하기위해소재의점도와경도를증가시킬수록압출에요구되는출력또한필연적으로높아지게된다. 또한, 보다정밀한노즐을사용할수록요구되는출력은배가되기때문에, 단순압출형 3D 프린터에서압출출력은무엇보다중요한요소로평가된다. 용융압출성형기술은가열을통한재료의상변이에의존하여식품을적층한다. 이는기존에 ABS 나 PLA등의플라스틱폴리머 (Polymer) 4) 를가열후상온에서응고시키면서적층하는방식의 3D 프린터와동일한원리로작동한다. 식품의경우설탕이나초콜릿을이용하여장식용조형물을출력하는데주로사용되며, 상온에서경화되는시간이플라스틱소재에비해길어보다세심한조작이요구된다. 또한노즐의크기, 사출속도, 3) 용액따위의점도를증가시키는물질 ( 국방과학기술용어사전 ). 4) 한종류또는수종류의구성단위가서로에게많은수의화학결합으로중합되어연결되어있는분자로되어있는화합물 ( 도금기술용어사전 ). 세계농업제 202 호 5

6 노즐이동속도에따라해상도가달라지기때문에최적의프린팅조건을설정하기가까다롭다. 그럼에도액상으로토출되는재료의특성상가장정밀한노즐을사용할수있고, 경화된후에는형상유지력이매우높기때문에복잡하고정교한디자인의조형물을출력할수있다는것이가장큰장점이다. 겔화압출성형은액상의재료를사출직전또는직후에겔화시키면서증착하는원리로화학적가교결합, 또는이온성가교결합등의겔화메커니즘을제어하여상변이를유도한다. 다시말하면, 연속증착공정에서초기에사출된층을지지층겔로전환시키면서형체를구현하는기술이다. 식품자체만으로이러한반응을유도하기엔무리가있으며, 알긴산 (alginic acid) 이나잔탄검과젤라틴의혼합물등의겔화소재에식품을일부혼합하는방법을사용하고있다. 잉크젯방식은노즐분사장치를사용하여분사하고용매를증발시킨후다시분사하는과정을반복하여입체물을형성한다. 주로시럽이나소스를활용하여피자나케이크등에낮은입체감의형상을구현하는데활용된다. 조직배양프린팅기술은인공육등을제조하는데활용된다. 원재료인동물근육세포나미세조류에영양분이포함된지지체겔을혼합하여증착한후에배양하는방식이다. 이를통해용도에맞는고기조각을만들어낼수있다 파우더베드기반 3D 프린팅파우더베드방식은베드안에미세한두께로식품분말을도포한후선택적으로가열하거나접착물질을분사하여소결또는용융시키면서증착하는원리이다. 압출조형방식과는다르게소결되지않은파우더자체가지지층역할을하기때문에높은정밀도를갖는정교한형태의디자인을쉽게출력할수있다. 또한출력후에베드안에서식품조형물을분리하고파우더를털어내면바로섭취가가능하다. 식품파우더의소결방식에따라접착제분사, 레이저소결, 열풍소결방식으로세분화할수있다. 리퀴드바인딩기술은파우더베드에점착제를도포하여인접한파우더를접착시키는방식으로기존잉크젯프린터와같이다양한색감을표현할수있다. 가열이나화학반응을통한재료의상태변화에의존하지않기때문에적용가능한식품이다양하다. 반면에파우더입자의크기와작고고를수록정밀도가높아지는기술의특성상가용소재는상대적으로단가가높게되며, 점착된부분에인접한파우더가오염되기쉬울뿐더러남은파우더를재사용하는데한계가있다. 이와같은이유로저렴하고쉽게오염되지않으면서색감을자유롭게표현할수있는설탕파우더가주로사용된다

7 선택적레이저소결은레이저를열원으로사용하여분말입자를용융하여소결시킨다. 입력된 3차원도면에따라레이저를조사하여특정영역의파우더를융합시킨다. 그후, 파우더베드를단일층두께만큼낮추고새로운입자를도포하여상기공정을반복하면서조형물을만들어낸다. 레이저소결에서출력물의해상도와질감 (texture) 은가공변수에의해결정되는데, 레이저의파장과출력, 파우더의종류및입자크기등기계적변수뿐만아니라파우더의성질도변수가된다. 열풍소결방식은뜨거운공기를분사해선택적으로파우더를융합시키는방법이다. 기체상의열원을이용하기때문에리퀴드바인딩기술이나레이저소결방식에비해정교한제어가어려운단점이있다. 기체상의열원을이용하기때문에넓은부위로열이전달되고출력물의표면이매우거칠게된다. 또한가용소재에도한계가있어현재까지설탕파우더를이용한일부의시도가있을뿐실효성은매우낮다고평가된다. 표 2. 파우더베드기반의 3D 식품프린팅기술 기술분류적층메커니즘및특징식품 리퀴드바인딩 레이저소결방식 열풍소결방식 결착제와파우더간의물리적인접착 화학반응을통한접착력형성 레이저로재료를가열하여응고 조형물의물리적특성은레이저의파장과출력에의존 열풍에의한파우더의융해와소결 정교한제어어려움 파우더형식품 설탕, 초콜릿파우더 설탕파우더 자료 : "3d printing technologies applied for food design: Status and prospects." Journal of Food Engineering (2016). 3. 세계 3D 식품프린팅산업동향 D 식품프린팅기술개발연혁및주요기업 2006 년미국코넬대학교호드립슨교수연구실은초콜릿, 쿠키, 치즈를원료로하는최초의 3D 식품프린팅을선보인다. 이에사용된 3D 식품프린터 Fab@Home 모델은시린지에식품을넣고출력하는압출기반의 3D 프린터로현재까지출시된제품들의모태라할수있다. 식품을활용한 3D 프린팅의가능성에영감을얻은각국의 3D프린터선도기업과연구그룹들이원천기술확보와기술계량을위해다양한시도를하고있으며, 개발기술에특화된소재개발역시활발히진행중에있다. 세계농업제 202 호 7

그림 2. 3D 식품프린팅기술개발연혁및주요기업 자료 : TNO 홈페이지 (https://www.tno.nl) 자료가공.

이는레이저소결방식을이용해밀가루, 설탕및유지를기본으로카레, 계피, 파프리카등향신료를첨가하여다양한맛과모양의식품으로재탄생시켰다.

기존에조합이어려웠던다양한영양성분을하나의식품으로융합할수있다는것이가장큰특징이다. 또한 TNO 는식품회사와협력하여보다창의적이고효율성을고려한 3D 프린터개발에노력하고있다.

8 그림 2. 3D 식품프린팅기술개발연혁및주요기업 자료 : TNO 홈페이지 ( 자료가공. 네덜란드의응용과학기술연구소 (TNO) 는 3D 프린팅기술에대한전문지식과식품과학을결합하여전혀새로운식품생산을위한초현대기술개발을목표로스파이스바이트프로젝트를추진하였다. 이는레이저소결방식을이용해밀가루, 설탕및유지를기본으로카레, 계피, 파프리카등향신료를첨가하여다양한맛과모양의식품으로재탄생시켰다. 특히카레맛큐브에는동결건조된밀웜 (mealworm) 파우더를밀가루대신사용하여식재료의선택에제약이없음을강조했다. 기존에조합이어려웠던다양한영양성분을하나의식품으로융합할수있다는것이가장큰특징이다. 또한 TNO 는식품회사와협력하여보다창의적이고효율성을고려한 3D 프린터개발에노력하고있다. 최근에는이탈리아파스타제조업체인바릴라 (Barilla) 와협업하여단순압출방식을사용한파스타제조에성공하였다. 독특한디자인으로 3D 프린팅된파스타는 그림 3. 스파이스바이트프로젝트결과물 ( 좌 ) 와 3D 프린팅된파스타 ( 우 ) 자료 : TNO 홈페이지 (

단순히아름답고먹기좋은외관적특징뿐만아니라, 더효율적으로빠르게조리되고소스를잘머금어맛과식감까지재구성시킬수있다는것이업체의설명이다. 3D 프린터선도국인미국에서도다양한형태의 3D 식품프린터가개발되고있다. 그중가장인기있는제품은 3D 시스템즈사 (3D Systems) 에서출시한셰프젯 (Chefjet) 으로리퀴드바인딩방식의 3D 식품프린터이다.

가격은일반형이약 112 만원, 고급형은옵션에따라약 561~1,123 만원에판매되고있다. 그외에도유명초콜릿제조회사인허쉬 (Hershey s) 와협력해용융압출방식의코코젯 (Cocojet) 을개발하여운용중이다. 화이트, 밀크, 다크초콜릿을재료로사용하며, 3D 스캐너를이용하여자신의얼굴형태도초콜릿으로출력할수있다.

9 단순히아름답고먹기좋은외관적특징뿐만아니라, 더효율적으로빠르게조리되고소스를잘머금어맛과식감까지재구성시킬수있다는것이업체의설명이다. 3D 프린터선도국인미국에서도다양한형태의 3D 식품프린터가개발되고있다. 그중가장인기있는제품은 3D 시스템즈사 (3D Systems) 에서출시한셰프젯 (Chefjet) 으로리퀴드바인딩방식의 3D 식품프린터이다. 셰프젯은원래슈가랩 (Sugar Lab) 으로불리는웨딩소품용설탕장식제조업체에서개발되었다. 이를 3D 시스템즈에서매수하고레스토랑과전문요리사를위한조리장비로다시브랜드화하였다. 셰프젯은일반용과전문가용의두가지종류가있는데전문가용은다양한색감의출력물에초콜릿, 바닐라, 박하, 체리맛등여러가지향료로맛을더할수있다. 가격은일반형이약 112 만원, 고급형은옵션에따라약 561~1,123 만원에판매되고있다. 그외에도유명초콜릿제조회사인허쉬 (Hershey s) 와협력해용융압출방식의코코젯 (Cocojet) 을개발하여운용중이다. 화이트, 밀크, 다크초콜릿을재료로사용하며, 3D 스캐너를이용하여자신의얼굴형태도초콜릿으로출력할수있다. 초콜릿은온도에매우민감하고냉각되는시간이상대적으로길기때문에, 현재까지는시간당한입크기의초콜릿을 5개정도출력하는수준이다. 아직은시작품단계지만 3D 시스템즈는이제품을전문베이커리업체를대상으로출시계획을준비중이다. 그림 4. 셰프젯의출력물 ( 좌 ) 과코코젯초콜릿 3D 프린터 ( 우 ) 자료 : 3D 시스템즈홈페이지 ( 스페인의바르셀로나의스타트업회사인네추럴머신스 (Natural Machines) 는단순압출방식의 3D 식품프린터인푸디니 (Foodini) 를개발하였다. 케이터링 (catering) 서비스가가능한것이가장큰특징으로, 최초로음식재료를스테인리스로된캡슐에투입하는방식을채용한다. 또한최대 5개의식품캡슐을넣을수있는공간이있고, 이는프린팅도중 세계농업제 202 호 9

현재까지파스타, 쿠키, 햄버거, 피자등다양한종류의식품을출력할수있으며, 자체내장된조리법중하나를선택하거나자신만의조리법으로수정하여활용가능하다.

푸디니의출력모습 ( 좌 ) 과스테인리스카트리지캡슐 ( 우 ) 자료 : 네츄럴머신스홈페이지 (https://www.naturalmachines.

식품프린터용카트리지이다. 다시말해기존에상용화된플라스틱용 3D 프린터의카트리지헤드부분을보쿠시니로교체하면바로 3D 식품프린터로사용이가능하다는것이다.

10 자동으로교체할수있다. 즉, 소비자가직접페이스트형태로식재료를가공하고식품캡슐에넣은후터치패드에서디자인을선택한다음여러가지식재료를조합하여한끼식사를만들어낼수있게된다. 현재까지파스타, 쿠키, 햄버거, 피자등다양한종류의식품을출력할수있으며, 자체내장된조리법중하나를선택하거나자신만의조리법으로수정하여활용가능하다. 푸디니의가격은약 170만원으로미국, 중국, 브라질, 러시아및북유럽국가를중심으로판매가이루어지고있다. 그림 5. 푸디니의출력모습 ( 좌 ) 과스테인리스카트리지캡슐 ( 우 ) 자료 : 네츄럴머신스홈페이지 ( 독일프라이징 (Freising) 지역의연구팀에서개발한보쿠시니 (Bocusini) 는가열된프린터헤드에재료를밀어넣는용융압출방식의 3D 식품프린터용카트리지이다. 다시말해기존에상용화된플라스틱용 3D 프린터의카트리지헤드부분을보쿠시니로교체하면바로 3D 식품프린터로사용이가능하다는것이다. 현재까지는미국의 프린터봇 (Printrbot) 과네덜란드 얼티메이커 2(Ultimaker 2) 등에교체가가능하다. 보쿠시니의 그림 6. 보쿠시니프린터헤드 ( 좌 ) 와 1 회용식품카트리지캡슐 ( 우 ) 자료 : 보쿠시니홈페이지 (

11 헤드부분은 1회용캡슐로구성되어있어사용이편리하다는장점이있다. 또한누구나손쉽게사용할수있게와이파이유저인터페이스를지원하는인터넷플랫폼과, 식품재료공급, 마지막으로식품디자인을다운받을수있는디지털디자인까지제공한다. 가격은약 3,750 만원으로상대적으로고가이다 D 식품프린팅활용사례 전투식량미국육군은전투식량을원격으로생산할수있는방법을모색하였다. 전장으로수천마일을운송하는전투식량의공급여건상다양성은물론맛과영양을보장하기란쉽지않았기때문이다. 이를해결하기위한대안으로미국육군네이틱솔져 (Natick) 연구센터는 3D 프린팅기술에주목하였다. 병사들의전투복에생리학적또는영양적상태를측정할수있는장치를부착한후데이터를베이스캠프로전송하여이를기반으로식품을출력한다. 아직연구초기단계이지만기본적인식품구성요소를출력할수있으며, 향후 10년내에전장에서활용될수있을것이라는전망이다 우주식품 3D 프린터는우주공간에서식사를제공하는데도유용하게사용된다. 텍사스주오스턴에위치한시스템즈앤메테리얼리서치코퍼레이션 (SMRC) 는미국항공우주국 (NASA) 의지원을받아우주식품용 3D 프린터를개발하였다. 이에사용되는식품은완전히분말화된상태로공급되며출력직전에물과기름을혼합하여다양한음식을만들어낸다. 분말형태의식재료는우주공간에오래두어도문제가되지않도록최장 30년까지보존할수있다. 또한 3D 프린팅의장점은음식물찌꺼기가남지않는다는점인데이는정밀한장비로가득한우주선내에필수적요소가된다 고령자용물성연화식품한편고령친화식품을연구하는독일의식품회사바이오준 (Biozoon) 은고령자가쉽게씹을수있으면서시각적으로도아름다운식품을제조하는방안으로 3D 프린팅에주목하고있다. 현재유럽에서고령자 5명중 1명은씹는것과삼키는것이어려운섭식장애로고통받고있다. 이러한고령자들에게는분쇄된형태의음식물이제공되는데, 맛이없을뿐더러외관적으로식욕을저하시켜 2차적인영양문제까지발생하게된다. 이와같은분쇄형식품을 3D 프린터를이용하여다시당근, 닭다리, 스테이크모양으로재구성하면 세계농업제 202 호 11

12 섭식장애고령자들도식사를즐길수있다는것이업체의설명이다. 실제로독일의일부요양원에서시범운용결과, 지금까지제공되던죽이나퓨레형의식품보다도훨씬더좋은평가를받고있다고한다. 현재는양배추, 완두콩, 닭고기, 당근, 감자등을이용하고있지만앞으로는더욱다양한음식을프린팅할수있을것이라고한다 레스토랑지난해 (2016 년 ) 영국런던에는푸드잉크 (Food Ink) 라는 3D 프린팅레스토랑이오픈해주목을끌었다. 이레스토랑은애피타이저에서디저트까지모두 3D 프린터로출력된코스요리를제공한다. 뿐만아니라의자나테이블, 식기에서주방도구에이르는모든것들이 3D 프린터로인쇄된물건들이라는것이특징이다. 음식들은출력된후요리사가그릇에내어손님들에게제공하는데, 3D 프린팅과정을손님들이직접볼수있다는것이매력이다. 고객들은완벽한나선형과정확히대칭을이루는정교한디자인의음식을출력하는과정을보며음식을즐길수있다. 총 9가지로구성된코스요리가격은 1인당약 37만원으로높은편이다. 팝업스토어형태로운영되는레스토랑이지만뜨거운호응으로세계각지에서추가적으로오픈할예정이다. 처음으로일반에공개된 3D 프린팅식품에대한사람들의뜨거운관심과호응속에서먹고, 공유하고, 살아가는방식을얼마나바꿀수있을지는조금더지켜보아야할것이다 식용곤충기후변화와폭발적인인구증가로인해식량문제가더욱심화될것으로예상되는가운데, 이를해결하기위한수단중하나로식용곤충이주목받고있다. 우리나라에서도번데기와메뚜기등의곤충을즐겨먹는경우도일부있지만, 세계적으로보면곤충은매우귀중한단백질원으로서활용되고있다. 그러나아무리영양가가높고안전하게가공되었다고하더라도곤충의모습그대로는좀처럼수용하기쉽지않다. 이에식용으로사육된곤충을 3D 프린터재료로가공하여보다식용에적합한디자인으로재가공하는방법이이슈가되고있다. 건조된곤충분말에향신료를넣고버터와크림, 물이나증점제를섞어 3D 프린팅재료로가공한다. 식 ( 食 ) 에대한의식이높아지는현대에식품자체의외형도중요하지만, 세계적으로심각해지는식량부족문제에대응하는곤충음식과관련된 3D 식품프린팅기술개발은향후중요한연구분야로성장할것으로기대된다

13 4. 향후발전방향및시사점 4.1. 개인맞춤형식품디자인이처럼 3D 식품프린팅기술은식품산업에많은변화를몰고올것이분명하다. 특히요즘과같이대량생산으로똑같은식품을쏟아내는시대에서 3D 식품프린팅은개인맞춤형식품산업을활성화시킬수있을것으로예상된다. 단순히식품의맛과외형뿐만아니라, 영양학적요구와신체능력에부흥하는궁극적인의미의맞춤형식품을디자인할수있다는것이다. 우선, 3D 식품프린터가네트워크에연결되는순간이이같은변혁의시발점이될것이다. 스마트폰및 IoT 기반의웨어러블기기등의스마트헬스케어시스템과융합하여우리몸의다양한데이터를수집하고, 거기서얻은정보를분석하여개인이섭취해야할영양소를산출하게된다. 이를기반으로스마트기기에서출력버튼만누르면완전한맞춤형식품이만들어지게된다. 일반적으로양산되고있는보충제나기능성식품들은개인의요구를만족시키지는못하는반면, 3D 식품프린터는자신만의영양사가되어줄수있을것이다. 더나아가식품을완전히분쇄하여재구성하는 3D 식품프린팅은기능성성분을강화하는것뿐만아니라특정물질을제거하는것도가능하다. 예를들어유당불내증이나글루텐알레르기같이특정성분에민감한사람들은이를제거하거나다른물질로대체할수있게된다. 또한 3D 식품프린팅은식품의고유한본질때문에변화되기힘들었던식품의형태와물성을소비자의신체능력에따라자유롭게조절할수있다. 이와같은장점을이용하여음식을씹거나삼키기어려운연하장애환자나저작이어려운영유아및고령층을위한영양식품을개발하는등다양한산업분야에활용될수있을것이다 유통구조의변화우리가일반적으로섭취하는식품의대부분은대량생산을기반으로공급되어왔지만, 개인의취향을최대한반영시킨맞춤형주문제작서비스또한이미존재하고있다. 하지만, 이러한맞춤형식품들은소비자에게전달하는데걸리는시간과비용이상당히높아하나의사치로간주되기도하였다. 이런상황이 3D 식품프린팅기술에의하여식품을만드는행위가디지털영역으로이행해감에따라크게바뀌어가고있다. 종래의대량생산과소량생산이라는이항대립을넘어소비자개인취향에대응가능한초다 세계농업제 202 호 13

14 품종소량생산이라는개인에특화된식품생산을가능하게한다는것이다. 또한이러한식품생산의디지털화는식품의생산뿐만아니라유통, 외식업을포함한모든산업구조와생활방식에큰변화를가져올수있다. 예를들어온라인플랫폼에공유된동일한음식설계도를바탕으로시공간의제약없이누구라도완벽하게동일한맛과식감의음식을생산할수있다. 이를통해원하는사람은누구나자신만의레시피를업로드하여공유하거나다운받아식품을제조하는등식품공급체인이완전히바뀌게될것이다. 즉소비자와생산자의경계가모호해진다는것이다 기술표준화및기준 / 규격현재세계각국의다양한업체와기관에서 3D 식품프린터와소재들이개발되고있지만, 사용하는식품소재는물론 3D 프린터자체도표준화가되어있지않다. 3D 프린터용소재는자체무게에의해붕괴되지않고형상을유지할수있는충분한강성을보유하면서노즐을통해쉽게압출될수있는유동성이있어야한다. 하지만, 다양한성분으로구성된식품의경우, 인쇄후변형거동을정량화하고예측하는것이매우어려워지금까지도이것을명확히평가할수있는기술이없다. 또한식품산업중 3D 프린팅기술이적용될수있는세부분야는매우다양하고, 적용분야에따라요구되는소재의성질은매우상이하다. 따라서 3D 프린터용식품의가공방법을연구하는것과동시에적용분야를구체화하고각분야에특화된식품소재개발연구가진행되어야할것이다. 이를위해서소재의 3D 프린팅적합성에대한평가기준이될수있는표준물질의선정과이를정량화하고예측할수있는유변학적특성규명이필수적이다. 또한적용분야에따른특성, 적층허용범위, 성상, 물성등에대한표준 / 규격을설정하여 3D 프린터에사용되는 식품잉크 의표준화를통한개발가이드라인이제시되어야할것이다. 5. 요약및결론 지금까지소재된 3D 식품프린팅에대한접근들은대부분별다른가공없이그자체로적층가능한식품을이용해단순히 3차원으로형상화하는수준에머물고있다. 3D 프린팅기술의식품과의융합에서는외형적형상화뿐만아니라출력된식품의기능성이중요하지만, 현기술수준에서의성급한시도와제품화로인해오히려제대로된개발방향이훼손되고있는실정이다. 이를타개하기위하여기존식품이갖고있는특성과영양

15 등을유지한상태로 3D 프린팅에적합하게소재화하는기술의확보가무엇보다중요할것이다. 또한식품산업중 3D 프린팅기술이적용될수있는세부분야는매우다양하고, 적용분야에따라요구되는식품소재의성질은매우상이하다. 따라서 3D 프린터용소재기술을연구하는것과동시에적용분야를구체화하고해당분야의니즈에특화된개발이진행되어야할것이다. 예를들면식품을완전히연화시켜원하는경도 ( 硬度 ) 와형태로재구성할수있는 3D 프린팅의장점은기존의고령자용물성연화식품제조기술의한계를타개할수있는미래식품기술로서파급력이매우클것이다. 이과같은특정산업군을타깃으로하여최적화된소재기술개발을개발한다면관련산업으로의성공적인안착과파급효과를높일수있을것이라기대된다. 하지만일상생활속에서식사를준비하고섭취하는행위에걸리는시간이그렇게길고번거롭지만은않다. 따라서기술적으로진보된디지털요리기구를통해모두가식품을스스로디자인하고요리할수있게되었다하더라도기술적인실현가능성이반드시사회적인적용으로직결되는것은아니다. 또한 3D 프린팅은원래플라스틱, 금속, 세라믹등의소재로 3차원조형물이나부품을제조하는데이용되었기때문에식품산업에적용하기위해서는기술적보완, 관련정책및법규마련등넘어야할난관들도많다. 그럼에도새로운가치를창출하여사회적, 환경적난제를해결하기위한기술이라는점과우리의기대를뛰어넘는새로운기술이지속적으로도입되고있는것을볼때, 식품 3D 프린팅에관심을가져야할이유는충분하다. 세계농업제 202 호 15

16 참고문헌박진우 미래식생활의변화 3D 음식프린팅. KB금융지주경영연구소. 신택수. 윤석현. 이경석. 안태혁 고령자의건강, 미래기술로지키다. LG챌린저스. 윤형선. 이미현. 김현연. 김수진. 이소윤. 김연비. 유영선. 이진규 D 프린팅기술과미래식품산업의응용. 식품과학과산업 12월호. Godoi, F. C., Prakash, S., & Bhandari, B. R d printing technologies applied for food design: Status and prospects. Journal of Food Engineering, 179, Sun, J., Peng, Z., Zhou, W., Fuh, J. Y., Hong, G. S., & Chiu, A A review on 3D printing for customized food fabrication. Procedia Manufacturing, 1, Sun, J., Zhou, W., Yan, L., Huang, D., & Lin, L. Y Extrusion-based food printing for digitalized food design and nutrition control. Journal of Food Engineering xxx 참고사이트 LG 엔시스 ( 3D printing industry (

Art & Technology #5: 3D 프린팅 - Art World | 현대자동차

Art & Technology #5: 3D 프린팅 - Art World | 현대자동차 Art & Technology #5: 3D 프린팅 새로운 기술, 새로운 가능성 미래를 바꿔놓을 기술 이 무엇인 것 같으냐고 묻는다면 어떻게 대답해야 할까요? 답은 한 마치 한 쌍(pair)과도 같은 3D 스캐닝-프린팅 산업이 빠른 속도로 진화하고 있는 이유입니 가지는 아닐 것이나 그 대표적인 기술로 3D 스캐닝 과 3D 프린팅 을 들 수 있을 것입니 다. 카메라의