그 사람의 3D 프린터 전망

김태은 연구원

21세기형 산업은 정보기술의 발달로 생산자와 소비자의 경계가 허물어지면서 소비자가 자신의 취향에 맞는 상품을 스스로 만드는 ‘다품종 맞춤형 생산’의 시대가 될 전망이다. 세계적인 경제학자 제레미 리프킨(Jeremy Rifkin)은 이러한 산업적 트렌드를 ‘3차 산업혁명’이라고 표현했고, “3차 산업혁명의 주인공은 바로 3D 프린터”라며, ‘3D 프린팅 기술’의 중요성을 언급했다.

3D 프린팅 기술은 특정 소프트웨어로 그린 3차원 설계도를 통해서 마치 종이에 인쇄하듯 밀도와 부피를 갖춘 사물과 제품을 만들어내는 것이다. 개발 초기에는 그 소재가 플라스틱으로 국한되었으나 점차 나일론과 금속 등 산업용 샘플로 확장되었고 신발, 자동차 부속품, 휴대전화 케이스까지 출력 결과물도 다양해졌다. 어느새 우리 일상으로 다가온 3D 프린팅 기술, 그렇다면 3D 프린터로 음식도 만들 수 있을까?

식품산업에서는 2011년에 초콜릿을 재료로 하는 3D 프린터가 최초로 개발되었다. ‘압출적층조형(Fused Deposition Modeling, FDM)’ 방식을 사용하는 최초의 식품 3D 프린터는 컴퓨터에서 디자인된 3차원 설계에 따라 압출기가 노즐을 통해 초콜릿, 크림, 반죽 등의 원료를 밀어 얇게 짜면서 이를 층층이 쌓아올렸다.

2013년 미국 항공우주국 나사(NASA)는 SBIR (Small Business Innovation Research) 사업의 일환으로 우주에서 피자를 만드는 3D 프린터 개발을 진행했다. 이 3D 프린팅에 사용되는 식용재료는 유지, 분말, 단백질 및 소화 가능한 영양성분들로, 우주여행이라는 특수한 상황을 고려하여 약 30년 동안 보존될 수 있도록 가루 상태로 만들어졌다. 뜨겁게 달군 쟁반 위에 도우를 인쇄하면 인쇄와 동시에 도우가 구워지고, 이 위에 가루 형태로 저장해둔 토마토소스를 물과 기름을 섞어서 인쇄한다. 마지막으로 맛있는 단백질 층을 쌓아 토핑을 하면 피자가 완성된다.

2014년에는 미국 플로리다주에 위치한 신생업체 내추럴 머신(Natural Machine)사가 ‘푸디니(Foodini)’라는 이름의 3D 프린터를 개발했다. 보통의 식품 3D 프린터들은 음식의 재료가 프린터 안에 장착되는 반면, 푸디니는 자신이 원하는 재료를 프린터 안의 캡슐에 넣어 다양한 종류의 빵, 파스타, 피자 등을 만들어낸다.

이처럼 3D 프린팅 기술은 분명 식품산업에 많은 변화를 몰고 올 것으로 예상된다. 그렇다면 구체적으로 우리의 삶은 어떻게 변하게 될까?

우선, 이전에는 구현하기 어려웠던 음식의 구성 및 구조를 표현할 수 있게 된다. 식품디자이너 끌로에 루저벨트(Chloe Rutzerveld)는 ‘이더블 그로쓰(Edible Growth)’프로젝트를 통해 포자와 효모, 씨앗의 혼합물을 담은 구멍 뚫린 동그란 형태의 과자를 개발했다. 3D 프린터로 인쇄한 다공성 밀가루 공 속에 효모와 포자, 씨앗이 들어 있는데 약 5일 정도가 지나면, 이 과자 안에서 씨앗이 새싹을 틔우고, 이후 버섯이 자라나기 때문에 집안에서 직접 기른 새로운 풍미의 유기농 과자를 먹을 수 있게 된다.

둘째, 개인의 기호에 맞춰 영양소와 감미료, 향신료의 함량을 조절하여 맞춤형 식품을 제공할 수 있다. 또한 유당불내증, 글루텐 소화장애 등 특정 영양소나 물질에 취약한 사람을 위해 이를 정교하게 제거해내는 것도 가능하다.

셋째, 식품의 농도를 조절해 음식을 씹거나 삼키기 어려운 연하장애 증상의 환자나 저작장애가 있는 노령층을 위한 개별적인 영양식을 개발할 수 있다.

넷째, 해조류나 풀, 곤충 등과 같이 직접 먹기에 거부감이 있거나 잘 먹지 않는 수많은 동식물을 사용하여 가축의 맛이나 식감이 거의 유사한 단백질 식품을 개발함으로써 식재료의 한계를 극복할 수 있다.

마지막으로, 시공간의 제약을 뛰어넘어 정확한 조리법, 즉 동일한 설계를 바탕으로 모든 음식의 맛을 똑같이 재현할 수 있다.

식품 3D 프린팅 기술이 향후 좀 더 활성화되려면 몇 가지 기술적 단점과 한계를 극복해야 한다. 출력 속도를 개선해야 하고 다양한 원료 공급을 위한 다중 nozzle을 갖춘 module을 구성해야 하며 식용 소재에 대하여 생물학적 변성인 부패와 화학적 변성이 일어나지 않는 조건이 충족되는 시스템을 갖추어야 할 것이다. 이러한 요건들에 대한 최적화가 이루어진다면 산업화를 위한 신성장 산업으로서 식품 3D 프린팅의 잠재력은 충분하다고 생각한다.

수십 년 동안 3D 프린팅을 연구해 온 코넬대학의 호드 립슨 교수도 “3D 프린터를 이용하여 개인의 알러지, 활동수준, 연령, 그날의 컨디션 등을 감안한 에너지바를 인쇄해 내는 시대가 곧 도래할 것”이라며, 식품 3D 프린팅 기술의 무한한 발전 가능성을 언급했다. 가까운 미래에 모든 가정에서 식품 3D 프린터를 사용하여 맞춤형 식품을 만들어 먹는 ‘식품 혁명’을 기대해 본다.

[출처] zrapid

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