농촌진흥청 국립농업과학원 발효가공식품과는 우리나라 토착 발효미생물을 자원화하고 국산 발효종균의 보급을 주도하고 있다. 2018년 8월부터 나고야의정서가 시행됨에 따라 국내 발효종균의 국유자산화, 이익공유와 관련한 전략적 대책 마련, 토착 발효미생물의 자원화를 위한 노력을 해왔다. 또한, 수입원료인 발효종균을 대체하기 위하여 국내 발효식품에서 유용 미생물을 발굴해 특성을 밝히고, 산업 현장에서 쓰일 수 있도록 원천기반기술을 개발하여 관련 전후방 산업의 성장을 돕고자 하였다. 

▲연구배경
최근 세계적으로 K-푸드, 특히 발효식품의 인기가 매우 높다. 인기가 높아짐에 따라 발효식품 안전성에 관한 관심도 늘어 발효미생물 관련 인식이 높아지고 수요가 급증하고 있다. 나고야의정서 시행으로 수입종균을 자주 사용하는 발효식품 제조업체에서는 이익공유제에 따라 생물자원 제공 국가에 0.5~10% 정도의 로열티를 내야 할 수도 있다. 국내 발효종균 수입 규모를 2억 5천만 달러로 추정하면 한화로 적게는 17억, 많게는 350억 원까지 로열티를 내는 셈이다.
세계 종균 시장은 크게 제빵 및 주류용 효모 시장과 유가공을 중심으로 한 유산균 시장, 주류 및 장류용 곰팡이 시장으로 분류할 수 있다. 종균 시장에서 가장 큰 부분을 차지하고 있는 분야는 제빵 및 주류용 효모 시장으로 2020년 기준 약 39억 달러, 유가공을 중심으로 한 나머지 종균 시장은 10억 달러 규모로 보고되어 있다. 장류, 주류 등에 사용되는 곰팡이 종균 시장은 일본이 주도하고 있으며 업체 매출액을 기준으로 추산한 결과, 약 800만 달러 규모를 형성하고 있는 것으로 예상된다. 따라서 세계 종균 시장은 약 49억 달러, 한화 기준으로 약 6조 원 규모(프로바이오틱스 제외)로 추산되며 2025년에는 50% 이상 증가한 74억 달러까지 증가할 것으로 전망된다(Starter culture market, Global forecast to 2025, Markets and Markets). 
국내 발효식품 산업은 판매액 기준 약 10조 원 규모로 가장 큰 비중을 차지하는 주류가 49.5%이며 김치류 13.9%, 발효유류 12.8%, 장류 9.7% 순으로 형성되어 있다. 발효식품 산업은 국내 식품 판매액 57조 5천억 원의 17.2%를 차지하는 주요 산업 중 하나이다. 이러한 발효식품 제조기업 200개소를 대상으로 종균 사용실태를 조사한 결과, 기업의 60.6%가 종균을 사용하고 있다고 답했다. 품목별로는 장류 40.8%, 주류 73.1%, 유가공 94.4%, 식초 25.6%로, 2019년 조사 시 종균 사용 비중 37.3%보다 23.3% 증가한 것을 알 수 있었다. 더불어 현재 발효종균을 사용하지 않는다고 응답한 65개 업체 중에서 57% 정도는 앞으로 종균을 사용할 의사가 있다고 답변하였다. 이렇게 종균 수요시장이 확대되고 있는 것은 미생물 바이오산업 단지 조성과 우수 발효종균 보급사업 등 정부의 지속적인 노력에 의한 효과이며, 이에 따라 발효종균 산업이 성장할 것이라는 기대감은 높아지고 있다.

▲개발기술
발효종균 사용이 늘어난 것은 발효식품의 안전성을 높이기 위해 제조업체들이 국산 발효종균을 찾게 되었기 때문으로 생각된다. 현재 식품의약품안전처에서는 식품 제조·가공 시 사용할 수 있는 식품원료 미생물을 108종으로 정하고, 이들 중 제조 특성에 따라 안전성이 우려되는 미생물에 대해서는 장류, 식초류, 주류 등 용도에 맞게 사용하도록 권고하고 있다. 이들 발효미생물은 식품 분야 외에도 환경 정화, 축산 사료, 식물 생육 촉진, 향장 및 의약산업 등 다양한 분야에서 쓰임이 많다. 이에 각 기관에서 보유하고 있는 발효미생물의 효소학적 특성, 환경적응성, 발효산물 생산능 등 종합적인 특성을 파악하고 수요자에게 맞는 발효종균을 제공할 수 있도록 발효미생물 보급 플랫폼이 필요하다. 농촌진흥청에서는 그동안 발굴하여 등록기탁된 미생물 자원 중 일부의 보유 특성을 조사하여 올해 1월부터 ‘농식품올바로’를 통해 ‘발효미생물 DB’ 정보를 제공하기 시작하였다.
“국가 발효미생물 ONE-STEP 보급플랫폼 구축”을 위해, 먼저 국립농업과학원 발효가공식품과에서는 발효미생물을 자원화하여 국산 종균을 보급하기 위해 꾸준히 노력해 왔다. 우리나라 고유 발효식품에서 미생물 자원을 발굴하고 우수한 균주를 선발하여 특성을 조사하고 있다. 2021년 기준 10,341 균주를 분리하였으며, 현재 미생물은행(KACC)에는 121주를 등록기탁하였다. 또한 연구용, 산업화 등을 목적으로 하는 불특정 다수를 대상으로 한 미생물 자원 종합특성 정보 구축이 필요하다고 생각하여, 2019년부터 고유연구사업으로 발효미생물의 통합관리를 위한 자원발굴-기능평가-데이터관리까지 체계화하기 시작하였다. 먼저 흩어져 있는 미생물 자원을 한데 모으기 위하여 FerMicroManager (FMM)라는 미생물 자원관리 프로그램을 개발하여, 보유자원에 대한 분리원, 염기서열 등 정보를 축적하였다. 해당 균주들에 대한 종합특성 평가법을 체계화하고자 발효특성(생육, 환경적응성, 효소활성 등)과 안전성(길항작용, 항생제 내성, 용혈성 등), 기능성(항고혈압, 항균, 면역기능 등) 세 가지 영역으로 구분하여 총 60개 항목에 대한 평가법을 개발하였다. 2019년부터 3년간 평가법을 확립하여 발효미생물 263주에 대한 기본정보를 집적화하였고, 이들 중 현재 식품원료 미생물로 등록된 152주의 종합특성 평가 결과를 모아 10,526건을 DB화해 농식품올바로를 통해 정보를 제공하게 되었다. 앞으로도 매년 발효미생물 20종을 평가해 데이터를 집적화하여 정보를 확대해 나갈 계획이다.
  국내 토착 발효미생물의 보급을 늘리기 위해 미생물 정보기반 종합플랫폼 구축 연구는 계속 추진할 계획이다. 또한, 디지털 랩 운영으로 개발된 발효미생물 자원관리망((FMM) 안에 분리원, 사진정보, 유전자 분석데이터, 분석조건, 특성 조사, 자원보관 현황 등 종합적인 데이터가 연구사업 종료, 연구자 변경 등으로 소실되지 않고 안정적으로 보존될 수 있도록 효율화에도 노력을 기울일 것이다. 이와 함께 발효미생물의 특성 정보에 기반한 수요자 맞춤형 종균보급 체계를 마련하고 활용성을 높이기 위해 유관기관과 지속적인 업무협력을 통해 긴밀한 체계를 유지해나갈 것이다. 

▲파급효과
토착 발효미생물을 발굴하고 수입대체 발효종균 국산화를 추진하면서 과학·기술적, 경제·산업적으로 다양한 파급효과가 도출되고 있다. 2021년 실적 기준으로 현재까지 유용 발효미생물 21주 를 종균화하였고, 이들 종균을 보급해 특허등록 49건, 기술이전 653건을 달성했으며 52억 원의 사업화 실적을 이루었다. 이와 같은 정량적 성과 외에도 발효종균을 적용한 제조기술을 현장에 보급해 농산업경영체의 기술력 향상과 발효식품산업의 경쟁력 강화에도 일조하고 있다. 글로벌공공정책연구원의 2017년 보고서에 따르면 발효종균 활용 기술의 경제 활성화 효과는 생산유발효과 9.6조 원, 고용유발효과 72,737명, 소득유발효과 1.4조 원, 부가가치유발효과 3.4조 원에 달한다. 현재 우리나라 발효미생물 이용 기술 수준은 80%로 선진국의 발효미생물 이용 기술 수준인 95~98%에 못 미치나 앞으로 정부 주도형 토착 발효종균 보급 체계 구축, 발효미생물 정보 기반 종합특성 DB의 체계적인 집적화와 보급 플랫폼 구축 등을 통해 100% 수준으로 도약할 수 있을 것으로 기대된다.
국립농업과학원 발효가공식품과 송 진 과장은 “유용 발효미생물 특성 정보를 제공함으로써 누구나 쉽게 원하는 미생물을 찾아 분양받을 수 있게 돼 우리나라 토착 발효미생물의 산업적 활용이 늘어날 것으로 기대된다.”라며, “앞으로도 수요자가 원하는 정보를 제공하고, 특성 정보에서 메타오믹스 데이터까지 연계할 수 있도록 발전시켜나갈 것이다”라고 말했다.

<국립농업과학원 공동기획>