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[특허로 본 유망 미래기술⑤] 푸드테크(Food Tech)
 
특허뉴스 박진석 기자   기사입력  2019/04/30 [12:26]

 

▲ u-Food 시스템의 핵심 기반기술 (한국식품연구원)     © 특허뉴스

 

푸드테크는 농산물 생산, 식품 공급, 제조 및 관리, 식품 및 식당 관련 검색, 주문 및 배달, 소비, 소프트웨어 및 하드웨어 등 농업 및 식품산업과 관련된 모든 분야를 포괄한다. 특히 과학적 요리법의 재조명, 식품의 안전도 검사를 위한 기기 개발, 식생활의 효율 및 편의성 향상을 위한 주방기기의 스마트화와 로봇 쉐프까지 등장하면서 식생활에 변화를 주도하고 있다. 인구증가 및 식량 문제 해결과 함께 향후 유망 산업으로 인식되고 있는 푸드테크 분야 특허를 분석해본다. <편집자>

 

4차 산업혁명 기반기술 스마트 푸드 시스템

 

푸드테크(Food Tech)는 식품(Food)산업과 기술(Technology)이 접목된 새로운 산업으로 식품의 생산, 보관, 유통, 판매 등 관련 분야의 기술적 발전을 의미한다. 농산물 생산, 식품 공급, 제조 및 관리, 식품/식당 검색, 주문 및 배달, 소비, 소프트웨어/하드웨어 등 농업 및 식품산업과 관련된 모든 분야를 포괄한다. 음식의 주문/배달/검색/추천 등과 관련된 서비스의 기술적 발전 외에 바이오에너지(bioenergy), 생체재료(biomaterial), 기능성 식품(alicament), 대체식품 개발 등도 포함한다. 또 식생활과 관련하여 농업과 정보통신기술을 접목한 지능화된 농장을 의미하는 스마트팜(Smart Farm), IOT와 주방이 접목된 스마트 키친(Smart Kitchen)등이 포함된다.

 

벤처캐피탈에 의한 전세계 스타트업 투자규모는 전년대비 201478%, 201544% 증가했으며, 그 중 푸드테크 스타트업에 대한 투자는 각각 166%, 92%로 더욱 크게 늘었다. 특히 안전한 식재료를 통한 건강 유지, 가축 배설물 등 환경오염과 양육에 따른 비용 증가, 식량 부족 등의 문제를 해결하기 위해 대체 식품에 대한 관심과 개발 증가했다. 식용곤충(edible insects)1,900여 종으로 추정되며 곤충의 영양적 가치와 함께 양식 비용과 탄소 배출 감소 등의 이유로 대안 식량으로 주목받고 있다. 최근 3~4년간 미국에서는 25개 이상의 식용곤충 관련 스타트업이 생겨났으며 ‘Exo’, ‘Chapul’, ‘Six Foods’ 등의 ‘cricket powder (귀뚜라미파우더)’ 판매량은 20141만파운드에서 20152.5만파운드로 증가했다.

위치 기반과 리뷰 등을 통한 음식/음식점 추천 및 검색에서 온디맨드편리함을 추구하는 소비자의 다양한 요구와 성향에 맞춰 O2O 주문 및 배달서비스를 중심으로 급속히 발전하고 있다. 그러나 급격히 증가하던 Food Delivery 관련 스타트업에 대한 투자는 201556억 달러 규모에서 2016년 상반기 9.5억달러 규모로 크게 축소했다. 스마트 푸드 시스템은 RFID/USN에 기반한 u-컨버전스 기술을 활용해 실시간 추적·예측이 가능한 농수산물 및 식품의 품질관리시스템을 말한다. 식품안전에 대한 관심의 증가하고 식생활의 고급화 추세와 맞물려 스마트 푸드 시스템의 적용범위는 확대되고 수요는 계속 증가할 전망이다. 소득의 증대와 함께 나타난 식생활의 고급화, 1인 가구의 증가로 인한 편리성 추구 등 식생활 패턴의 변화로 인해 높은 가격의 고품질 식품에 대한 수요도 꾸준히 늘고 있다.

 

시장조사기관 Allied Market Research에 따르면, 식품이력추적 기술의 세계시장 규모는 연평균8.7%의 성장률을 보여 2020년에는 141억 달러로 전망되며, 특히 RFID를 이용한 식품이력추적 기술은 연평균 19.4%의 급속한 성장이 예상된다. 해외 기업들은 ICT를 접목한 생산 및 유통시스템을 도입하여 식품공급사슬 관리(supply chain management)를 체계화하고 차별화된 제품을 공급함으로써 소비자들의 수요를 만족시키는 한편, 수익 창출에도 성공했다.

       

글로벌 푸드테크 특허 동향

 

기능성식품은 식품의 3가지 기능인 영양기능, 감각기능, 생체조정기능을 강화한 식품을 의미한다. 기능성 식품관련 특허는 비만, 미용, 동물(애완) 분야가 거의 대부분으로. 출원상황은 2005년부터 지속적인 감소경향을 보이면서 2014년까지 약 80%로 대폭 줄었다. 일부 식품의 원산지 표시가 있으면 특허를 취득하지 않아도 기업의 책임하에서 제조 판매할 수 있게 된 것이 출원감소의 요인으로 분석된다. 앞으로도 특허출원이 대폭 증가하지는 않고, 일정수의 출원이 지속될 것으로 전망이다.

식물공장에 관한 특허는 앞으로도 많은 다른 업종이나 개인으로부터의 출원이 계속될 것으로 예측되는 가운데 기존기술 개량에 관한 특허가 많아질 전망이다. 완전인공광형 식물공장에 대해서는 많은 과제를 해결하기 위한 기술이 필요하고, 관련특허도 증가할 것으로 예상된다. 특히 식물성장, 미각, 영양성분, 당도 등을 개량하기 위한 광, 배양지, 영양액 등 제어관련 배양 기술이 열쇠가 될 것이며, 10년 후에는 이에 관련된 특허출원이 늘어날 전망이다.

 

▲ 기능성 식품 연도별 특허 출원인 현황 (특허미래)     © 특허뉴스

 

기능성 식품 특허는 비만, 미용, 동물·펫의 3가지 기능 영역을 중심으로 다수 출원되고 있다. 출원인 연차추이를 보면, 연간 출원건수는 2005년 약 400건을 기점으로 감소경향에 있고, 4년 후인 2009년에는 약 220건까지 떨어졌는데 이는 4년간 약 45% 축소된 수준이다. 2012년에는 약 210건의 출원이 있었고, 2013년 이후에는 미공개분이 포함되어 있기 때문에 실제는 같은 수 정도로 추산된다. TOP 출원인은 스위스 Nestle, 미국 The CocaCola, 마루젠제약, 카오, 환켈, 가네카, 메이지그룹, 아사히그룹, 칼피스 등이며 앞으로도 지속적으로 참여 기업이 늘어날 전망이다. 출원건수가 가장 많은 Nestle는 스위스에 본사가 있는 식품·음료 회사로 출원수는 전체의 3% 수준이다. 두번째 The Coca-Cola의 출원수가 전체의 2% 수준이며, 3번째 이후 여러 출원인(마루젠 제약, 카오, 칼피스 등)이 전체의 95%를 차지한다.

 

▲ 스마트 푸드 시스템 개념도 (산업연구원)     © 특허뉴스

 

주요 기능을 2005년부터 2014년까지 출원수가 많은 순으로 열거하면 비만(53.4%), 미용(17.9%), 동물·(15.4%), 로코모티브(8.0%), 게놈(3.4%), 유아(2%) 순이다. 비만기능을 갖는 특허의 출원건수가 전체의 과반수를 차지한 가운데 비만의 해소는 영원한 테마이고 계속적으로 요구될 것이므로, 비만기능의 출원건수는 앞으로도 전체의 과반수 정도로 추산된다.

출원건수가 두번째로 많은 것은 미용 기능이며 네번째의 로커모티브 신드롬에 관한 기능(나이가 들면서 운동기능 저하를 예방하기 위한 기능)도 인기를 끌고 있다. 세번째로 많은 것은 동물·펫에 관한 기능으로 최근에는 펫도 운동부족과 피임·거세 등에 따라 인간과 같은 생활 습관병이 염려될 만큼 비만이 진행되고 있어 지방의 흡수를 억제하고, 동맥경화를 예방하는 등의 효과가 요구되기 때문이다.

 

유전자 가위 특허 동향

 

3세대 유전자 가위(크리스퍼/카스, CRISPR/Cas9)를 둘러싼 기술개발과 특허권을 선점하기 위한 각축전이 치열하다. 유전자가위는 유전물질인 DNA에서 표적 유전자를 찾아 자르는 인공 DNA 절단 기술로 문제 있는 표적 DNA를 잘라내면 세포 내의 자연 수선과정을 통해 절단된 유전자의 기능이 복구 되므로, 인간을 비롯한 동식물의 유전자 교정에 사용된다. 기존 유전자변형작물(GMO)은 다른 생물의 유전자가 농작물의 DNA에 끼어 들어가 생태계 혼란에 대한 우려가 컸지만, 크리스퍼 유전자가위는 다른 생물에서 유래한 유전자의 흔적을 남기지 않고 제작할 수 있어 GMO 규제로부터 자유로운 품종 개발이 가능하다. 유전자가위 기술을 이용해 유전자 교정에 성공한 농작물로는 스트레스에 강한 벼, 불포화 지방산 함량이 높은 대두 등이 대표적이다.

 

▲ 유전자 가위 관련 특허     © 특허뉴스

 

유전자 가위 관련 특허는 미국 제니퍼 다우드나 교수와 엠마뉴엘 카펜디어 교수가 5명의 동료 발명가들과 함께, 논문에서(Jinek et al., Science, Printed: 17 Aug 2012) 획득한 기술을 바탕으로 “RNA-가이드를 이용한 표적 DNA 변형과 전사의 변조를 위한 방법과 구성이라는 특허(출원번호: Provisional Application Number, 61652086)를 최초 출원했다. MIT 펭 장(Feng Zhang) 교수도 논문에서(Cong et al., Science, Printed: 15 Feb 2013, Online: 3 Jan 2013) 획득한 기술을 바탕으로 크리스퍼-카스 시스템과 유전자 산물의 발현을 변경하는 방법이라는 특허(출원 번호 61736527)20121212일에 출원했다.

 

유전자 가위 특허 소송은 미국은 물론 중국과 일본 등 아시아 국가에서도 진행되고 있어 세기의 특허 전쟁으로 확산되고 있다. 왜 세계는 유전자 가위 특허전쟁에 뛰어드는가? 이유는 간단하다. 2050년이면 세계인구가 100억을 돌파한다. 전세계가 주목하는 유전자 가위 기술은 암·알츠하이머·빈혈 등 각종 유전병 치료, 장기이식·에이즈 등 난치병 치료, 식물 유전자 교정을 통한 식량문제 해결, 멸종동물 복원 등 의학·생명공학·식량 산업에 두루 쓰일 수 있기 때문이다. 이렇듯 선진 연구팀들은 이미 세포 안에 있는 특정 유전자나 염기를 골라서 제거하거나 정상으로 바꿀 수 있는 유전자 가위 특허기술을 확보하고, 상용화를 눈앞에 두고 있다.

 

▲ 푸드테크 카테고리 (KB지식비타민, 푸드테크 진화와 발전)     © 특허뉴스

 

2012년에 처음 소개된 3세대 유전자가위는 현재 3개 연구팀이 독자 개발을 주장하며 특허권 분쟁을 진행중이다. UC버클리 제니퍼 다우드나 교수팀과 MIT 장펑 교수가 이끄는 브로드연구소가 현재 미국과 유럽에서의 특허권을 놓고 분쟁 중이다. 그 중 하나가 한국의 김진수 서울대 화학부 교수팀이다. 김진수 교수와 그가 공동 창업한 툴젠은 현재 10여개 국에 특허를 출원해 몇몇은 특허 등록을 마치기도 하고, 몇몇은 출원서가 공개되기도 하고, 나머지들은 심사를 받고 있다. 김교수팀이 출원한 특허기술은 인간 세포(진핵 세포 포함) 대상으로는 세계 최초이다.

 

미래예상 제품·서비스 로드맵

 

푸드테크는 인구 증가에 따른 식량 문제를 해결함과 동시에 향후 유망한 사업으로 인식되면서 그 가치가 더욱 증가하고 있으며 푸드테크 전 분야에 걸쳐 투자가 다양화 되고 있는 추세이다. 실제로 구글벤처스는 농업 스타트업 ‘Farmers Business Network’1.5천만달러 투자했으며, Farmers Business Network는 농산물 수확, 재배 방법, 날씨 변화 등의 관련데이터를 다른 농장의 데이터와 비교, 평가하고 분석해 제공한다.

농산물 및 음식의 생산, 유통 등 뿐만 아니라 음식물 쓰레기에 대한 관심도 증가해 남은 음식을 유·무료로 나눠 소비하는 ‘pareup’, ‘Zero Percent’, 음식물 쓰레기를 연료로 바꾸는 ‘WiSErg’, 음식물 쓰레기를 종류별로 분석해 제공하는 휴지통을 개발한 ‘Winnow’ 등의 스타트업에 대한 투자도 증가하고 있다. 국내에사도 대형마트를 중심으로 유통비용 감소 및 신선도 유지를 위해 유통·판매 단계에서 ICT융합 기술이 도입되고 있으며, 학교급식을 위한 식자재 안전관리를 위해 스마트 푸드시스템이 확대 도입되고 있다.


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기사입력: 2019/04/30 [12:26]  최종편집: ⓒ 특허뉴스
 
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