주간기술동향 2013. 6. 5. 푸드 프린터, 3D 프린터 기반 음식 합성기의 가능성과 함의 * 미 항공우주국(NASA)은 3D 프린터를 이용한 우주비행용 음식 합성기의 프로토타입을 개발하는 기업에게 6 개월간 12 만 5,000 달러의 보조금을 지급 - 보조금을 지급받은 기업은 Systems & Materials Research Corporation(SMRC)이며, 이 기업의 핵심 개발인력은 기계공학 엔지니어인 Anjan Contractor 로 3D 프린팅 기 술에 정통한 것으로 알려짐 - NASA 의 이번 보조금 지급은 Small Business Innovation Research 프로그램에 의한 것으로, 매우 오랜 동안 우주에서 미션을 수행해야 하는 우주비행사들이 먹을 수 있도 록 음식을 프린팅할 수 있는 시스템을 개발하기 위한 것 - 장거리 우주 여행에 필요한 음식은 15 년 이상의 유통기한을 전제로 하며, 이를 위해 SMRC 는 현재 모든 당질, 단백질, 미량요소와 대량영양 등이 모두 파우더 형태가 되 게 하는 개발작업을 수행 중 - 식재료에서 습기를 제거하고, 파우더 형태로 만들면 대략 30 년 정도 상온에서 부패없 이 보존이 가능하기 때문 불활성 기체 압력 조절기 영양소 스토리지 혼합실 밸브 작동기 플로우 센서 스프레이 밸브 시스템 <자료>: SMRC 밸브 작동기 오픈소스 3D 프린트 RepRap (그림 1) SMRC 의 음식 3D 프린터의 구조(분자 요리의 궁극적 형태) * 본 내용과 관련된 사항은 정보서비스팀( 042-710-1771)과 크로센트 박종훈 수석 아키텍트( 02-3446- 2287, soma0722@naver.com)에게 문의하시기 바랍니다. ** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 NIPA 의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다. 36 www.nipa.kr
식재료를 파우더 형태로 만들 수 있다면, 이를 3D 프린터의 재료로 이용하여 음식을 찍어낼 수 있다는 것이 푸드 프린터(Food Printer)의 기본 컨셉 - 푸드 프린터를 가장 잘 이해할 수 있는 대표적인 음식은 피자인데, 피자는 명확히 구분되는 레이어 들로 구성되기 때문에 프린터 헤드가 한번에 하나 의 물질(식재료)을 밀어내기만 하면 되기 때문 - 피자 프린터는 맨 처음 도우층을 프린팅하는 것으 <자료>: SMRC (그림 2) 초콜릿 3D 프린터 로 작동을 시작하여 도우 출력과 동시에 프린터의 바닥에 있는 달궈진 쟁반에서 구워 지게 됨 - 그 다음 구워진 도우 위에 토마토 베이스를 내려놓게 되는데, 이 역시 파우더 형태로 저장되었다가 물과 기름이 함께 혼합된 것 - 마지막 단계로 피자 프린터는 맛있는 단백질 레이어로 토핑을 하게 되며, 토핑 재료는 동물, 우유, 혹은 식물을 포함해서 어떠한 영양 원천으로도 만들 수 있음 - 피자 프린터는 아직 컨셉 단계에 있고, 6 월 초부터 제작에 들어갈 예정이며, NASA 가 SMRC 에 보조금을 지급한 것은 Contractor 가 초콜릿 프린터를 통해 피자 프린터 가 가능할 수 있다는 것을 개념 증명(Proof of Concept)했기 때문 - 초콜릿 프린터는 사실 기술적으로 복잡한 것도 아니고, 개념상 최초인 것도 아니었지 만, 개념 증명을 한 것은 Contractor 가 처음 장거리 우주비행사용 푸드 프린터 개발을 우선 하지만, Contractor 는 이 기술을 훨씬 더 실제적이고 궁극적으로 보다 중요한 지구의 지속가능성을 위해 사용하기를 원함 - 그는 모든 주방이 3D 프린터를 보유하게 되고, 향후 지구 최대 인구로 추정되는 120 억 인구가 식료품점에서 구매한 파우더와 오일 카트리지를 이용해서 합성한 음식, 맞 춤화되고 영양학적으로 적절한 음식을 먹고 살게 될 때를 그리고 있음 - Contractor 의 비전은 음식 낭비가 사라지게 됨을 의미하며, 푸드 프린터에서 사용하 게 될 파우더는 최대 30 년 동안 상온에서 보관이 가능하기 때문에 각각의 카트리지 는 그것이 어떤 영양원인지 여부에 상관없이 상점에 재충전하러 가기 전까지 완전히 소진하는 것이 가능 정보통신산업진흥원 37
주간기술동향 2013. 6. 5. <자료>: Oonincx and de Boer, 2012 (그림 3) 단백질 공급원들이 지구온난화, 에너지 사용, 토지사용에 미치는 영향 비교 - 음식 합성기, 즉 푸드 3D 프린터가 보편화되면 현재 지구 인구 모두가 의존하고 있는 기초 칼로리 생산 방식을 새롭게 변모시킬 수 있음 - 파우더는 그 원물질의 형태를 알 수 없도록 하기 때문에, 파우더의 원재료는 적절한 생체 분자들을 포함하는 것이라면 어떤 것이든 가능 - 이것이 중요한 이유는, 가령 우리는 모두 육류 섭취가 환경적으로 지속 가능하지 않다 는 것을 알고 있기 때문에 벌레로부터 단백질을 섭취하는 등 대안을 고민해야 하며, 파우더 형태가 되면 단백질원이 벌레인지 소, 돼지인지 알 수 없어지기 때문 - 벌레를 먹는다고 하면 우선 거부감부터 갖는 사람이 많을 수 있지만, 벌레로부터 나온 단백질원을 파우더로 만들어 푸드 프린터를 이용해서 원하는 모양(식욕을 당기는 모 양)으로 만들어 섭취하면 육류 소비를 줄일 수 있는 효과적 대안이 될 수 있음 Contractor 의 기본 생각은 환경학자들의 논리와 맞닿아 있으며, 미래에 대한 유토피아 적 관점과 디스토피아적 관점을 모두 포함한 것 - 그에 따르면 3D 프린터로 만든 음식을 먹는다는 것에 그다지 식욕을 느끼지 못한다 면, 이는 단지 현재 좋은 음식을 먹을 수 있는 형편이 되기 때문이지만, 일단 세계 인 구가 최정점에 도달하게 되면 이런 관념은 더 이상 통용되지 않을 것 - 이번 세기말에 지구 인구는 120 억 명으로 최정점에 도달할 것으로 추정되는데, 많은 환경학자들은 현재의 음식 시스템으로는 120 억 인구를 충분히 먹여살릴 수 없으며, 결국 음식에 대한 우리의 관념을 바꾸어야만 할 것이라고 주장 - 이런 면에서 본다면 Contractor 의 푸드 프린터는 음식의 미래에 대한 유토피아적 혹 38 www.nipa.kr
은 디스토피아적 비전을 모두 담고 있으며, NASA 의 이번 보조금 지급은 우주 연구가 단지 돈을 낭비하는 일이 아니라는 점을 증명하는 하나의 사례가 될 수 있을 것 푸드 프린터 컨셉은 비단 인구 증가의 문제 해결이라는 소극적 목표뿐 아니라, 각 개인 별 맞춤화된 영양원 공급이라는 보다 적극적인 목표 달성을 위한 것이기도 함 - 다수의 기술 기업을 소유하고 있는 독일계 지주 회사 TNO 의 싱크탱크 조직인 TNO Research 는 3D 프린팅이 어떻게 시재료(starting material)를 먹을 수 있는 식사로 전환시키는 것이 가능한지에 대한 비전을 제시 - TNO Research 는 노인, 임산부, 환자, 스포츠맨 등 각각의 처지에 따라 필요로 하는 영양성분이 다르며, 맞춤화된 영양을 제공할 수 있으려면 대안적 영양원의 발굴이 필 요하고, 이를 3D 프린터에 프로그래밍하여 요구되는 영양요소를 정확히 출력할 수 있 어야 한다고 제안 - 3D 프린터로 만든 미래의 식사에 대한 TNO 의 비전에서는 음식을 위한 대안적 요소 들로 해조류, 개구리밥, 풀, 부채꽃의 씨앗, 사탕무우 잎, 벌레 등이 포함 - 이들 원재료에서 나온 영양분을 파우더 형태로 만든 다음 3D 프린터를 이용하여 각 자가 원하는 모양, 식감을 가장 잘 자극할 수 있는 방식으로 만들면 모든 인구가 각자 에게 필요한 영양분을 적절히 섭취하는 것이 가능하다는 것 이런 거시적 목표를 상정하고 있기 때문에 Contractor 는 궁극적으로 현재 개발중인 푸 드 프린터를 오픈 소스 프로젝트 형태로 전환시키고자 의도 - Contractor 의 3D 푸드 프린터 프로토타입 개발 자체도 오픈 소스 하드웨어로 개발 중인 2 세대 RepRap 3D 프린터가 기반 - 또한 소프트웨어적인 요소도 오픈 소스로 유지하려고 하는데, 푸드 프린터에서 소프 트웨어적인 요소란 음식의 레시피와 음식을 찍어내는 디자인 프로그램을 의미 - Contractor 는 미래에는 사람들이 레시피들을 소프트웨어처럼 직접 주고받을 수 있게 될 것인데, 각 레시피는 프린터에 어떤 층에서 어떤 파우더 카트리지가 어떤 액체와 섞여야 하는지, 그리고 어떤 속도로 어떻게 분사되어야 하는지 등을 지시하는 인스트 럭션의 집합이 될 것 - 레시피라는 소프트웨어적 요소를 완전히 오픈 소스로 유지하게 되면, 누구나 코드를 들여다 볼 수 있고, 이것을 분해하거나 이해할 수 있고 레시피를 변형할 수 있으며, 정보통신산업진흥원 39
주간기술동향 2013. 6. 5. <자료>: TNO Research (http://www.youtube.com/watch?v=x6wzyugbt5a&feature=player_embedded) (그림 4) 3D 프린터로 가능해지는 개별맞춤형 음식 디자인과 음식문화의 변화 푸드 프린터를 보다 창의적으로 사용할 수 있는 가능성이 높아지게 됨 - 레시피가 오픈되면, 만일 푸드 프린터가 특정 기술에 종속적이 된다고 하더라도 사람 들이 레시피를 사고파는 것이 가능해지는데, 마치 현재의 스마트폰 앱스토어와 같은 구조를 띠게 될 수 있음 - 이런 궁극적인 목표 때문에 Contractor 는 푸드 3D 프린팅 시스템의 사업화를 원하는 사람은 누구나 라이선스를 얻을 수 있도록 기술 디자인을 변경하려 하는데, SMRC 는 과거에 이와 유사한 작업을 매우 성공적으로 이끌어낸 경험이 있음 3D 푸드 프린터는 아직 프로토타입도 개발되기 전이기 때문에 성공 가능성을 예단하기 는 이르나, 지구의 지속 가능성을 위한 연구의 일환으로 주목해야 할 필요가 있음 - 푸드 프린터는 앞으로 생산 비용이나 출력된 음식의 건강성에 대한 의문 해소 등 실 용화 단계까지 거쳐야 할 많은 난관들이 있음 - 지금 단계에서는 푸드 프린터로 만든 해조류 피자나 귀뚜라미 피자가 그저 이름을 들 었을 때의 느낌보다는 더 맛있기를 바라는 순진한 마음으로 관심을 갖는 것이 필요 40 www.nipa.kr
- 환경문제, 인구문제 등을 해결하기 위한 노력이라는 점, 맞춤화 및 개별화 요구에 대 응할 수 있다는 점, 3D 프린팅 기술에 기반한다는 점 등 푸드 프린터에 관심을 가져 야 할 이유는 다양하고 충분하기 때문 (Quartz & Nature World News, 5. 21 & are technica, 5. 22.) 정보통신산업진흥원 41