나노기술 및 정책 정보

당근보다 적은 지방을 가진 아이스크림을 어떻게 좋아할 수 있을까? 또는 콜레스테롤 수준을 줄일 수 있는 햄버거를 먹는 것을 생각할 수 있는가? 만일 땅콩 알레르기가 있는 사람은 견과류의 흔적이 몸을 통해 아무런 문제를 일으키지 않고 지나가도록 할 수 있는 음식을 원할 것이다. 우리는 어떤 것이라도 가능한 나노식품의 세계를 만나고 있다: 즉, 음식은 원자 또는 분자 수준에서 조작되지만 그 맛은 동일하다 그리고 사람들이 원하는 만큼 훌륭하고 신선한 음식을 제공할 수 있다. 해충의 위에 이를 때까지 아무런 해로움을 일으키지 않다가 갑자기 파괴적인 역할을 하는 스마트 살충제나 식품생산업체들이 기근을 종식시키겠다고 약속하고 음식을 상하게 하는 미생물이 접근하지 못하도록 하여 신선도를 유지하는 방법 등 나노식품기술은 비만과 영양적이지 않은 식품 섭취를 종식시킬 수 있다. 하지만 반면에 나노식품의 안전성은 아직 검증되지 않았다고 우려하는 사람들도 있다. 그럼에도 한 가지는 확실하다: 유전자조작 식품에 대한 논란 이후 나노는 음식물을 둘러싼 또 다른 전쟁터가 될 것이다.

나노기술은 1959년 물리학자인 리처드 페인맨(Richard Feynman)이 <미국물리학회>에서 한 연설에서 그 기원을 찾을 수 있다. 그는 당시에 개별적인 원자와 분자는 좀 더 작은 크기의 기본구성단위로 사용될 수 있을 것이라고 예측한 바 있다. 그리스어의 나노스(nanos), 즉 난쟁이에 그 기원을 둔 1나노미터 (nm)는 10억 분의 1 미터이다. 이 정도의 단위가 얼마나 작은 것인가를 보여주기 위해서 우리의 적혈구는 약 7,000nm이며 인간의 머리카락은 80,000nm의 크기이고 물 분자는 그 직경이 0.3nm이다. 나노기술의 과학은 일반적으로 0.1nm에서 100nm 사이의 물질을 다루는 것이다.

나노기술 이론과 관련된 과학은 1980년대에 현실화되기 시작되었으며 당시에 특별 현미경은 과학자들이 원자와 분자가 각기 다른 조건에서 활동하는 방식을 볼 수 있도록 했다. 원자와 분자를 둘러싼 조건을 다른 화학물이나 열 또는 습기, 전자기장등을 이용하여 변화시킴으로써 과학자들은 좀 더 유용한 형태로 원자와 분자를 변화시키도록 했다. 이러한 조작과정은 새로운 나노물질을 창조했으며 이 물질은 화학으로부터 항공공학까지 모든 분야에서 혁명을 일으킬 것으로 생각되었다. 일부 나노기술을 통한 생산품은 이미 시장에 나와 있다. 예를 들어 선크림은 산화티타늄(titanium oxide, TiO2)을 이용하여 만들어지고 있다.  좀더 큰 규모에서 TiO2는 백색의 불투명체로 자외선을 막는 역할을 할 수 있다. 하지만 나노규모에서 이 물질은 자외선 방지성질을 가지고 있으면서 투명성의 물질이 되어 태양의 해로운 자외선으로부터 보호하는데 완벽한 물질이 된다.

다른 나노물질들이 사용되고 있다. 예를 들어 탄소 나노튜브(carbon nanotube)는 건설업의 혁명을 가져올 수 있다. 한 개 원자 두께의 10,000nm 길이의 흑연으로 이루어진 튜브는 많은 양을 보면 숯처럼 보인다. 이 물질은 철보다 100배 정도 강력하며 8배 정도 가볍다. 이 물질은 실처럼 꼬아져 얇은 판형태로 만들어 잠재적으로 우리가 원하는 물질과 결합시킬 수 있다. 건물을 건설하는데 있어서 나노물질로 만들어진 태양열 전지판을 만들어 우리가 필요한 에너지를 얻을 수 있다. 의학에서 나노캡슐은 특정 물질, 예를 들어 암세포와 만나는 경우에만 약물을 배출할 수 있도록 프로그램화될 수 있으며, 이를 통해서 새로운 치료방법을 개발할 수 있다. 나노기술을 찬성하는 사람들은 이 기술이 새로운 산업혁명을 일으킬 수 있다고 주장하고 있다.

하지만 식품분야에서 식량생산과정의 3단계인 농작, 생산과정 및 포장에서 건강 및 환경에 대한 문제를 해결할 수 있다고 생각하고 있다: 캐나다의 독립 기술 감시단체인 ETC 그룹이 발표한 보고서인 <Down on the Farm>에서 “토양에서 저녁식탁까지 나노기술은 모든 식량공급체계의 변화를 가져올 뿐 아니라 누가 이 과정에 참여하는가의 문제도 변화시킬 것이다. 현재 세계식량시장은 3조 달러 규모이며 농업수출시장은 5440억 달러, 가축은 26억 달러의 규모이며 매일 식탁에 식품을 생산하는 농부에게 우리는 의존하고 있다”고 적고 있다.

나노미래학자들은 나노식품이 모든 곳에 존재할 것이라는데 문제를 제기하지 않고 있다. 이들은 티끌 또는 스마트 먼지(motes or smart dust)라 불리는 매우 적은 센서들이 농지와 농작물 안에서 그리고 동물의 몸 안에서 무슨 일이 일어나고 있는가에 대한 정보를 농부에게 전달하여 생산량을 조절할 수 있는 날이 올 것이라고 예상하고 있다. 이러한 “정밀농업(precision farming)”은 먼 훗날의 이야기처럼 들리지만 나노기술은 이미 스마트 살충제 또는 나노살충제 (nanocide)의 형태로 사용되고 있다. 신젠타(syngenta)나 몬산토(Monsanto), 그리고 BASF 등의 업체들은 좀 더 안정적이고 오랜 기간 동안 효과를 보일 수 있으며 해충에게 치명적인 영향을 줄 수 있는 나노단위의 살충제를 개발하는데 많은 노력을 하고 있다.

이러한 제품들 중 일부는 안전검사를 통과하여 영국과 미국에서 판매허가를 받은 상태이다. 이들 살충제의 원료들은 몇 년 동안 아무런 문제를 일으키지 않고 있으며 단지 사용방법의 변화만 있을 뿐이었다. 작은 중합체 캡슐을 이용하여 좀 더 일정하게 액체로 희석화된 통제방출 시스템(controlled-release system)은 살충제가 정말 필요한 작물의 부분에 붙어 특정한 해충의 위의 알칼리성 내용물에 의해 활성화되도록 프로그램되어 캡슐이 열려 해충을 죽도록 한다. 농화학기업들은 이러한 방법은 스마트 살충제를 만들 수 있으며 활성원료의 농도를 줄여 친화적인 곤충에게는 해를 입히지 않고 쉽게 그리고 안전하게 주변환경에서 파괴될 수 있게 한다고 주장하고 있다.

포장방법에 있어서도 변화가 일어나고 있다. 스마트 나노입자는 음식이 상할 때 발생하는 가스의 자세한 내용을 파악하여 포장에 표시된 색깔의 변화를 일으킬 수 있다. 포장의 표시는 또한 내용물이 완전한 상태에 되었을 때를 가능하다. 이러한 포장방법을 인텔리전트 포장방법이라고 부른다.

하지만 문제가 없는 것은 아니다. 소비자들은 새로운 기술이 적용된 식품에 대해 주춤하는 반응을 보인다. 7년 전 한 거대식품생산업체는 새로운 기술을 이용한 제품개발을 논의하였다. <크라프트 (Kraft)>사는 수십 개의 맛과 색깔과 영양분이 담겨져 있는 수십억 개의 마이크로캡슐로 구성된 보통 상태에서는 무감 무취 상태의 음료로 전자레인지에서 활성화될 수 있는 제품을 발표하였다. 어떤 사람의 경우에는 딸기맛 음료가 될 수 있고 다른 경우에는 레몬과 라임맛 음료가 될 수 있다. 이 음료의 발표 직후 소비자들은 유전자조작 식품에 대한 반대의견으로 돌아섰다. 현재 식품회사들은 나노기술에 대한 연구를 하고 있다는 사실을 알리는 것조차 꺼리고 있다.

하지만 독일의 기술분석기업인 헬무트 카이저 컨설턴시(Helmut Kaiser Consultancy)사는 수 백 개의 식품회사들이 나노기술에 대한 연구를 수행하고 있다고 추정하고 있다. 최근 보고서는 “나노식품시장은 2003년 26억 달러 규모에서 2005년에 53억 규모로 증가했으며 2010년에는 37억 규모가 될 것이다. 전세계의 400개 이상의 기업들이 연구와 개발 및 생산에 참여하고 있다. 미국은 선도적인 입장이고, 그 뒤를 일본과 중국이 따르고 있다. 2010년까지 전세계 인구의 절반 이상이 살고 있는 아시아는 나노식품분야의 최대 시장이 될 것이며 중국은 이 분야를 선도할 것”이라고 주장했다. 크라프트사와 캐드버리 쉬웹스(Cadbury Schweppes), 유니레버(Unilever), 네슬레(Nestle) 그리고 HJ 하인츠(HJ Heinz)사에 대한 조사에서 캐드버리 쉬웹스사는 나노식품에 대한 연구를 활동적으로 하지 않고 있다고 말했다. 하인츠사는 나노기술을 이용할 계획이 없다고 밝혔으며 크라프트사와 네슬레는 논평을 거부했다. 유니레버사는 식품업계의 관점을 제공할 의향이 있다고 밝혔다.

연구 및 개발의 소비자 신뢰도 및 지속가능성 연구를 맡고 있는 샤를르-프랑수와 고드프로이(Charles-Francois Gaudefroy)는 나노식품에 대한 과도한 흥분이 있었다고 지적했다. 그는 “나노기술이 모든 곳에 있다고 믿는 사람들이 있다. 처음에는 그런 것처럼 보였다. 나노기술로 만들어진 식품은 아직 없지만 잠재성은 엄청나다. 특히 음식을 안정화하고 영양분을 강화시키는 분야에서는 큰 잠재성이 있다. 예를 들어 만일 오렌지를 짜서 주스를 마실 수 있으며 이를 통해서 비타민 C를 얻을 수 있다. 하지만 시간이 지나면 비타민 C는 사라지게 될 것이다. 비타민 C를 나노캡슐에 넣어서 마실 때만 배출되게 할 수 있다”고 말했다. 그는 이어서 “음식을 안정화시키는데 있어서 예를 들면 철분과 오메가3와 같은 물질은 액체에서 안정화될 수 없다. 이들 물질은 산화되며 식품의 색깔과 냄새 그리고 맛을 변화시킨다. 나노기술을 이용하면 제품의 영양분을 안전화시키고 빈혈증 환자와 같은 영양부족환자들에게 혜택을 줄 수 있다”고 말했다.

그는 식품회사들은 인텔리전트 포장의 미래에 대해 흥분하고 있으며 제품을 좀 더 오랫동안 시장에서 팔 수 있다고 말한다. 그는 “아프리카에서 음식은 있지만 문제는 어떻게 식탁에 가져가는가의 문제이며 어린이들에게 영양분을 많이 공급해야 한다. 영양분의 안정화와 오랫동안 신선도를 유지하는 것은 이들에게 중요하다”고 말했다. 유럽에서 나노식품은 1997년에 발표된 유럽연합 집행위원회의 새로운 식품과 원료에 대한 이사회에서 허가되었으며, 이를 통해 유전자조작 식품과 분자단위에서의 조작에 대한 규정을 시행하게 되었다. 이사회는 이들 제품들은 회원국에서 생산되어야 한다고 규정하고 있다. 영국과 유럽연합 그리고 미국에서 나노기술에 대한 연구 및 생산에 대한 자발적인 행동규칙제정이 실행되었지만 이 법안은 연기되고 있다.

안전과 관련하여 왕립학회와 왕립공학회가 2004년에 발표한 보고서에 나노입자가 환경에 미치는 영향에 대해서는 별로 알려진 것이 없으며 입증될 때까지 나노입자의 폐기는 위험물질로 분류되어야 한다는 권고안을 내놓은 바 있다. 그 이후 왕립학회와 정부의 과학적 문제에 대한 자문기구인 과학과 기술위원회(Council for Science and Technology, CST)는 나노기술의 환경에 대한 위험을 평가하는 조치를 결정하지 않은 장관들을 비판했다. CST의 나노기술 하부그룹의 의장인 존 베린저(John Beringer) 교수는 지난해 3월에 “중앙정부는 독성학에 대한 연구를 수행할 수 있는 프로그램의 필요성에 대한 압력이 있었다. 국내에서 연구가 수행되지 않은 상태에서 영국은 위험을 방치하고 미래 국제적인 협력을 망칠 수 있다”고 말했다.

미국의 환경보호청(Environmental Protection Agency)은 안전성에 대한 법안을 마련하기 위한 프레임워크를 개발하기 위한 위원회를 설치했지만, 나노조작 물질과 좀 더 큰 규모의 물질과 차별성을 받아들이지 않는 것처럼 보인다. 하지만 화학자들은 다른 크기에서 물질이 다르게 움직인다는 사실을 알려줄 수 있다. 예를 들어 알루미늄은 일상적인 농도에서 안정화되어 있지만 초미립자 상태에서는 폭발성으로 변화한다. ETC의 의장인 팻 무니(Pat Mooney)는 “나는 당국이 이 사실을 알고 있으며 우려하고 있다고 생각한다. 하지만 타협하지 않고 있다. 탄소 나노튜브를 선적하는 기업에서 일하는 사람에 의하면 이들은 폭발성이 강하기 때문에 한번에 선적하는 분량의 상한선을 결정했다고 들었다. 이 기업은 왜 그래야 하는지 이유를 알지 못했다. 결국 살충제와 식량에 있어서 나노기술에 대한 문제제기가 증가하고 있다”고 말했다.

네덜란드의 와게닝겐 대학(Wageningen University)의 식품안전 및 소비자행동학 교수인 린 프레베르(Lynn Frewer)는 나노기술의 잠재적인 혜택에 대해 인정했지만 위험과 관련하여 “나노입자의 소화와 관련된 문제는 신체에서 어떤 일이 일어날 것인가에 대해 우리는 모르고 있다. 만일 나노입자처럼 대장벽을 지날 만큼 작은 입자라면 신체의 어느 곳이라도 갈 수 있다. 그리고 식품을 통해서 어떻게 축적될 것인가에 대해서 우리는 아는 것이 없다”고 말했다. 신젠타사의 연구담당인 마이크 버쉘(Mike Bushell) 박사는 나노입자는 좀 더 쉽고 안전하게 환경에서 퇴화될 수 있다고 주장하고 있다. 산업계에서 이 기술의 미숙한 단계에 대한 논란이 있으며 국제적인 안전성에 대한 표준이 존재하지 않고 있다. 심지어 나노기술에 대한 합의된 사전도 존재하지 않고 있는 형편이다.

지난해 워싱턴에 위치한 독립연구소인 우드로우 윌슨 국제학술센터(Woodrow Wilson International Centre for Scholars)는 <농업과 식품에서의 나노기술(Nanotechnology in Agriculture and Food)>이라는 보고서를 발표했다. 이 보고서는 연구부족현상에 대해 우려를 나타내면서 “현재 산업계나 정부는 이 문제를 심각하게 받아들이지 않고 있다. 시장에서 제품들은 위험평가 없이 판매될 수 있다”고 결론을 내리고 있다.

나노-조작 식품이 우리의 식탁에 올려질 수 있는가의 여부는 소비자들에게 전적으로 달려 있다. 만일 이 기술이 유전자조작식품처럼 논란을 일으킬 수 있다면 마케팅의 어려움이 있을 것이라는 사실을 업체들도 잘 알고 있다.유니레버사의 고드프로이는 “논쟁이 도움을 줄 수 있는 분야가 있다. 그리고 이 기술은 이제 시작단계이다. 많은 논쟁이 유전자조작 논란과 연관되어 있다. 우리는 소비자들에게 나노기술의 긍정적인 면을 알리고 그 혜택을 보여주어야 한다”고 말했다. 그는 이어서 유럽연합의 새로운 식품에 대한 지도와 같은 식품규정은 모든 것이 시장에서 판매되기 전에 엄격한 환경과 안전에 대한 평가를 수행해야 한다. 사람들이 특히 나노기술에 대해 두려움을 가지는 분야가 있다. 예를 들어 무기류와 연관된 두려움이 있다. 하지만 식품에 대해서 사람들은 두려워하지 않는다”고 말했다.

* yesKISTI 참조