[특집 / 식량안보] 식량위기 극복의 지름길 생명공학품종 : 월간조선

우리나라의 곡물자급률 20.2% (2020년)는 국가 식량안보를 크게 위협하는 수준이다. 산업화와 도시화로 인해 우리나라 농지는 계속 감소하여 지난 50년(1970~2020년)간 230만ha에서 156만ha로 줄어들었다. 약 3분의 1의 농지가 사라진 것이다.

최근 식량 수급에 대한 3가지 악재(기후위기, 코로나19 팬데믹, 우크라이나-러시아 전쟁)는 돈만 있으면 식량(주로 곡물)을 조달할 수 있다는 종래의 안일한 생각에 큰 경종(警鐘)을 울리고 있다. 유엔 식량농업기구(FAO)는 현재 세계 인구 80억 명 가운데 약 8억2000만 명이 만성적인 식량 부족과 영양결핍으로 고통받고 있으며, 2050년이면 세계 인구가 97억 명으로 증가하는데 지금 추세대로 식량을 소비하면 2050년에는 지금보다 1.7배의 식량이 필요하다고 전망했다.

기후위기가 점점 심각해지는 가운데 어떻게 식량을 안정적으로 조달할 것인가는 국가 생존 차원에서 다루어야 한다. 기후위기 시대에 식량안보 확보 방안으로 단위면적당 수확량과 기능성이 대폭 증가된 생명공학품종이 대안(代案)으로 부상(浮上)하고 있다.

GM 작물, 세계 작물 재배면적의 13% 차지

생명공학작물(biotech crop)은 첨단 유전체(遺傳體) 정보를 이용하여 개발하는 것으로 크게 유전자변형(Genetically Modified·GM) 작물과 유전자교정(Genome Editing·GE) 작물이 있다.

GM 작물은 형질전환기술을 이용하여 개발하는 모든 생물체(GM organism·GMO)를 말한다. GMO 가운데 생명력을 가진 것을 LMO(living MO)로 구분하는데, 싹이 날 수 있는 GM 종자는 LMO에 속한다.

최초로 상용화된 GM 작물은 1994년 잘 무르지 않는 GM 토마토이다. 본격적으로 상업적으로 재배된 GM 작물은 1996년 다국적기업 몬산토에 의해 개발된 제초제(글리포세이트·glyphosate) 저항성 GM 콩과 해충(Bt) 저항성 GM 옥수수이다.

2019년 세계 GM 작물 재배면적은 29개 국가에서 약 1억9000만ha에 달한다. 이는 세계 작물 재배면적의 약 13%에 이른다. 국가별로는 미국, 브라질, 아르헨티나, 캐나다, 인도, 파라과이, 중국 순으로 GM 작물을 많이 심고 있다. GM 콩은 전체 콩 재배면적의 74%에서 재배되고 있다. GM 면화, GM 옥수수, GM 유채(카놀라)도 전체 재배면적의 각각 79%, 31%, 27%에서 재배되고 있다.

전 세계에서, 32개 작물 종에서 540종류의 GM 작물이 개발되어 재배가 승인되어 있다. 상업화되어 있는 GM 작물의 형질은 제초제 저항성, 해충 저항성 외에도 가뭄 저항성, 선충 저항성, 병 저항성, 생장촉진, 기능성 향상 등 다양하다. GM 작물의 시장은 2020년 세계 종자 시장(약 449억 달러) 가운데 약 48%(214억 달러)를 차지하고 있으며 계속 증가할 것이다.

중국도 GE 작물 규제 완화

GE 작물을 만드는 기술은 유전자교정, 유전자편집 또는 유전자가위로 불리지만 여기서는 유전자교정으로 통일한다. GE 기술은 GM 작물처럼 외부 유전자를 도입하는 것이 아니라 대상 작물의 세포가 가지고 있는 특정 유전자를 잘라내 염기서열을 바꾸는 기술로 자연계에서 일어나는 돌연변이와 같은 것이다. 최근 GE 기술 가운데 가장 많이 활용되고 있는 것은 2021년 노벨화학상을 수상한 ‘크리스퍼-캐스9’이다.

2012년 흰가루병 저항성 GE 밀, 2014년 벼흰잎마름병 저항성 GE 벼 등이 개발되는 등 많은 종류의 작물에서 기능이 향상된 GE 작물이 계속하여 등장하고 있다. 2019년 올레산(오메가3) 함량이 증가된 GE 콩이 미국에서 상업화가 승인되었다. 2022년에는 비타민D를 보충하는 GE 토마토와 공기 중 질소를 이용할 수 있는 GE 벼가 보고되었다. GM 작물이 개발되어 상용화되는 데는 10년 이상의 시간과 약 1000억원의 비용이 소요되는 데 비해, GE 작물은 개발에서 상용화까지 시간과 비용이 훨씬 적게 드는 특징이 있다. 그러나 GE 작물이 활발히 개발되더라도 GM 작물은 GE 기술이 대체할 수 없는 장점이 많아 계속하여 개발될 것이다.

GM 작물에 대해 우리와 비슷하게 반대 입장을 취해왔던 일본은 2021년 신경전달물질 GABA(아미노산계 물질)를 생산하는 GE 토마토를 시판했다. 미국, 캐나다 등은 간단한 심사로 GE 작물의 상업화가 허가되고 있고, EU 집행위원회도 GE 작물에 대한 현재의 규제를 개선할 필요가 있음을 지적했다. 중국도 최근 GE 작물 승인에 대한 예비지침(규제 완화)을 발표했다. 우리나라만 아직 GE 작물을 GM 작물처럼 위험한 농산물로 취급하고 있어, 우리는 우수한 유전자교정 기술을 가지고 있어도 상용화가 어려운 실정이다.

기후위기·감염병 팬데믹과 더불어 살아가야 하는 시대에 GM 작물은 식량안보와 영양안보 차원에서 선택이 아닌 필수로 주목받고 있다. GM 작물은 농약 사용과 인건비를 줄이고 수확량을 증가시킬 뿐만 아니라 농가와 소비자의 이익을 모두 증가시킬 수 있기 때문이다. 중국은 지난 1월 제초제 저항성 GM 콩을 재배하였을 때 제초 비용을 50% 절감하고 수량도 12% 증가하는 등 GM 작물이 가진 장점이 많다고 공식 발표했다.

2009년 전문 학술지에 게재된 49편의 GM 작물의 수확량과 경제성을 분석한 논문은 상업화된 GM 작물의 경제적인 긍정 효과를 보여줬다. 168건의 사례 가운데 124건에서 GM 작물이 일반 작물보다 수확량이 높았다. 특히 GM 작물로 인한 수확량의 증가는 선진국에 비해 개발도상국에서 크게 나타났다. 방글라데시에서 해충 저항성 GM 가지는 일반 가지보다 수확량이 20% 이상 더 많고 농약 구매 비용도 대폭 줄이면서 농가소득은 22% 증가한 것으로 나타났다. 또한 GM 작물은 농약과 에너지를 적게 사용할 수 있어 탄소 배출을 줄여 친(親)환경적이라는 보고도 있다. 따라서 기후변화에 대응하기 위해 건조, 고온 등 자연재해에 잘 견디는 GM 작물이나 GE 작물이 개발될 수 있을 것으로 기대된다.

GM 고구마

필자는 “첨단 유전체 정보와 생명공학기술을 이용한 분자육종으로 고구마는 인류가 당면한 환경·식량·에너지·보건 문제의 새로운 대안이 될 것”이라고 강조한다.

특히 식량자급률이 매우 낮고 농지가 크게 부족한 우리는 지속 가능한 농업을 위해서라도 단위면적당 생산성이 높고 기능성이 대폭 향상된 고부가가치 GM 작물을 개발해야 한다. 국내 농지에 적합한 GM 작물뿐만 아니라 해외에서도 재배 가능한 GM 종자를 개발하여 재배하면 국가 식량자급률 증대에 크게 기여할 것이다.

농지가 계속 감소하고 있는 우리나라 농업 여건에서 곡물자급률 유지도 어려울 것으로 보이기 때문에 해외 농업은 적극적으로 추진해야 한다. 해외 농업의 주체는 기업이 되어야 하는데 농사짓기 좋은 땅은 대가(代價)를 많이 지불해야 하며 식량이 부족할 때 농산물을 산업 소재로 활용하는 데는 제약이 있을 수 있다.

필자는 글로벌 건조 지역 등 척박한 토양에 적합한 고부가가치 생명공학품종을 개발하여 재배할 수 있으면, 농지가 부족한 우리에게 척박한 땅은 기회의 땅이 될 수 있고 블루오션을 개척할 수 있다고 생각하고 있다. 이러한 맥락에서 필자의 연구팀은 최고의 건강식품으로 평가받고 있는 고구마를 연구하면서 고온, 건조 등에 잘 견디고 건강에 좋은 물질이 많이 함유된 GM 고구마 등을 개발하여 사막화가 진행되는 건조 지역 등에서 재배하기 위해 중국, 카자흐스탄 연구기관과 협력하고 있다. 예를 들어 고구마에서 카로티노이드를 축적하는 오렌지유전자(Or)를 분리하여 고구마, 감자, 알파파(콩과 사료작물)에 도입하여 베타카로틴을 많이 만들면서 47℃ 고온에도 견디는 것을 실험실 규모에서 확인하였다. 또한 저온에 약한 특징이 있는 고구마에서 분리한 지방산 생합성에 관여한 IbFAD8 유전자를 도입한 GM 고구마가 건강에 좋은 올레산(오메가3)을 많이 만들면서 저온내성(低溫耐性), 저장뿌리의 저온 저장성을 높이는 것을 확인하였다.

GM 작물, 癌 유발 보도는 잘못

1996년, 제초제 저항성 GM 콩과 해충 저항성 GM 옥수수를 상업적으로 재배한 지 25년이 지났다. 당초에는 GM 작물에 대한 사회적 우려가 공포 수준으로 전파(傳播)되었지만, GM 작물이 인체와 환경에 위해를 끼쳤다는 과학적인 보고는 아직까지 없다.

GM 작물의 인체 안전성 논란의 극치는 2012년 세랄리니와 그의 동료들이 발표한 논문이다. 논문에서 몬산토가 개발한 제초제 글리포세이트 저항성 GM 옥수수(NK603)가 실험동물의 암(癌) 발생률을 높이고 신장 이상을 유발시킨다면서 혐오스러운 사진과 함께 소개했다. 이 내용은 국내 언론에도 즉시 보도되면서 GM 작물에 대한 공포 분위기를 조장했다.

그러나 이 내용은 사실이 아님이 곧 밝혀졌다. 2013년 논문이 게재된 학회지는 논문 철회 공지문에서 실험 설계가 잘못되었다고 밝혔다. 신뢰할 수 있는 결론을 내리기에는 실험동물의 마릿수가 부족하고 부적당한 종(種)으로 실험했다는 것이 밝혀졌다.

실제 GM 작물에는 글리포세이트 성분은 전혀 들어 있지 않다. WHO 산하 국제암연구소는 글리포세이트를 발암물질로 규정한 바 있으나, 미국 환경보호청은 글리포세이트가 암을 유발하지 않는다고 결론 내렸다. 유엔 잔류농약전문가 그룹은 글리포세이트가 동물에 유전독성을 나타내지 않는 점을 고려하면 암을 유발할 가능성은 낮다는 결론을 내렸다. 독일, 호주 등 연구기관도 글리포세이트가 암을 유발한다는 증가가 없다고 발표하였다. 그러나 한 번 언론에 나쁘게 보도된 것을 바로잡기는 거의 불가능하다.

“GMO를 악마화하지 마라”

리처드 로버츠 교수. 사진=조선DB

2016년 5월 미국과학한림원(NAS)은 지난 20여 년간에 걸친 모든 연구 결과를 종합할 때 GM 농산물이 일반 식품과 같이 안전하다고 결론을 내렸다. GM 작물에 대한 부정적인 입장을 견지해왔던 유럽과학원(EAS) 역시 GM 농산물이 안전하다고 발표했다.

2016년 GM 작물에 부정적인 유럽에서 기업들의 후원을 받고 있던 환경단체 그린피스가 GM 작물에 대한 반대운동을 펼치자, 노벨상 수상자 108명이 반대운동 중단을 요구하면서 GM 작물의 안전성을 강조했다. 아직 이에 대해 그린피스는 어떠한 반응도 내놓지 않고 있다.

GM 작물은 잠재적 위험성에 대한 우려를 불식시키기 위해 인체 및 환경 위해성에 대하여 60여 가지 이상의 항목을 정밀하게 평가한 후 상용화가 승인될 정도로 철저히 안전성을 검증하고 있다. 이렇게 안전성 심사가 통과된 GM 농산물은 우리나라를 포함하여 42개국에서 수입하고 있다. 우리나라는 2021년 1115만 톤의 GM 작물을 사료용과 식품 소재로 수입했다. 어쩌면 안전성이 검증된 GM 작물은 다른 식품보다 안전성이 보장된 식품으로 간주할 수 있다.

2017년 노벨생리의학상 수상자 리처드 로버츠 교수는 한국과학기술한림원이 주최한 워크숍에서 “GMO에 대한 반대를 멈추고 GMO를 악마화하지 말라”고 호소하였다. 제리 옐리 국제생명과학회(ILSI) 회장은 2013년 “사람들은 낯선 기술에 막연한 두려움을 갖기 마련”이라면서 “이미 GMO에 대한 부정적인 인식을 갖고 있더라도 고정관념을 내려놓고 과학적이고 객관적인 근거를 통해 GM 작물을 평가하라”고 강조했다.

안전성 문제는 아무리 강조해도 지나치지 않기 때문에 생명공학품종에 대한 관련 규제와 법이 만들어져 과학적인 위해성 검증을 거치고 있다. 근거 없는 막연한 우려로 GM 작물을 포함한 생명공학품종 개발에 방해가 되어서는 안 될 것이다.

농진청 ‘GM작물개발사업단’ 해체

제초제 저항성 벼의 성장 상태를 살펴보고 있는 농업생명공학연구원 연구관. 농진청의 GM 작물 연구는 문재인 정권 시절 좌초했다. 사진=조선DB

2017년 농촌진흥청(농진청)이 그린바이오 기술의 국제경쟁력 확보를 위해 2001년부터 수천억원의 예산과 수백 명의 전문연구자가 참여하여 의욕적으로 추진해온 GM 작물 연구가 중단되고 이 연구를 추진해온 ‘GM작물개발사업단’이 해체되었다. 그 결과 많은 GM 작물의 개발 성과가 물거품이 되어버렸다. 반(反)NGO 시민단체들의 끈질긴 반대 투쟁 때문이었다.

GM 작물이 세계적으로 상용화되면서 GM 작물에 대한 반대운동이 벌어지기 시작했는데, 국내에서도 시민단체에 의해 이러한 운동이 간헐적으로 일어났었다. 2015년 한국계 미국인 오로지는 《한국의 GMO 재앙을 보고 통곡하다》라는 책을 출간, GM 작물에 대한 논란을 크게 불러일으켰다. 그는 “GM 작물을 먹으면서 한국에서 34가지 질병이 급증하고 있다”면서 “GMO가 국민을 죽이고 있다”고 주장했다. 같은 기간 우리 국민의 평균수명이 크게 늘어났음에도 불구하고 통계적 연계성이 없는 내용을 억지로 편리대로 해석하여 논란을 부추겼다.

GM작물개발사업단이 해체에 이르게 된 데에는 2016년 4월에 실시된 익산시장 재보궐선거가 큰 계기가 되었다. 당시 익산시에는 농촌진흥청 GM 벼 격리포장이 있었다. 무소속으로 출마한 K후보는 《유전자조작 밥상을 치워라》(2009)라는 책을 저술할 정도로 GM 작물 반대운동에 선봉적인 역할을 하고 있었다. K후보는 2015년 인터뷰에서 “지금까지의 과학적 결론으로는 GM 농산물을 먹으면 머리부터 발끝까지 이상이 생긴다”고 주장했다. K후보를 중심으로 2015년 10월 ‘반GMO전북도민행동’이 농진청 GM 작물 상용화 추진 중단을 요구하는 기자회견을 연 것을 시작으로 2년여간 농진청 GM 작물 개발 반대 천막농성 등 각종 집회 등을 전개하였다.

2017년 9월 1일 농진청과 반GMO전북도민행동은 공동기자회견과 협약식을 갖고 2011년부터 농진청이 추진해온 GM 작물 상용화 추진 계획을 전면 중단하고 2017년 말까지 GM작물개발사업단을 해체하기로 했다고 발표하였다.

日·中, GE·GM 작물 수용

협약서에 따라 GM작물개발사업단은 해체되었고 GM 작물 반대 시민단체 측과 식물생명공학 전문가 측으로 구성된 농생명위원회가 2회 개최되었다. 그러나 시민단체 측이 향후 GM 작물 개발을 위한 국가 연구과제 평가에 직접 참여를 요구하는 등 지나친 요구를 하는 바람에 이 위원회는 결국 파국을 맞이했다.

2001년부터 많은 전문가와 국가 예산으로 연구되어온 GM 작물 상용화 포기는 우리나라 과학사의 치욕이라고 생각한다. 재발방지를 위해서라도 과연 어떤 과정으로 누가 이렇게 결정하였는지를 꼭 밝혀야 할 필요가 있다.

농진청은 또한 GE 작물 개발을 위한 차세대 농작물 신육종기술개발사업단(2020~2026년)을 운영하고 있다. 시민단체는 GE 작물에 대해서도 GM 작물과 비슷한 입장을 고수하고 있어, 지금 추세대로라면 GE 작물이 개발되더라도 상용화는 어렵다고 생각된다.

한편 식생활 습관이 우리와 비슷한 일본은 GM 작물에 대해서는 부분적인 수용을 하면서도 GE 작물은 대폭 수용하여 2021년 GABA 생산 GE 토마토가 출시되었다. 중국은 GM 작물과 GE 작물에 대해 수용하고 있어 우리와 대조적이다.

지금까지 논란에도 불구하고 개발된 GM 작물은 전 세계적으로 재배되고 있으며 지속적으로 재배면적이 넓어질 것이다. 따라서 우리나라 식량과 영양안보를 위해서 GM 작물을 포함한 생명공학작물 개발은 계속 이루어져야 할 것이다. 소모적인 안전성 논쟁보다는 과학적으로 문제에 접근하는 것이 모두를 위해 바람직하다. 또한 안전성 문제에 대해서도 계속 연구하여 아직도 GM 작물에 대해 막연한 불신감을 가지고 있는 소비자를 안심시킬 수 있도록 연구개발에 더욱더 투자가 이루어져야 할 것이다.

생명공학품종을 통한 식량안보 확보 방안

기후위기, 감염병 팬데믹, 고령화에 대응하면서 증가하는 세계 인구를 먹여 살릴 수 있는 길은 작물의 생산성과 기능성을 대폭 향상시키는 것이다. 이를 위해서는 작물의 고온, 건조, 병충해 등 환경변화에 견디면서 건강에 도움이 되는 성분을 크게 증가시키는 품종 개발이 급선무이다. 우리나라는 생명공학품종 개발에 필요한 유전자 발굴 및 기능분석, 식물조직배양 및 형질전환(변환)기술, 유전자교정기술 등은 비교적 높은 수준이다.

농지가 절대 부족한 우리는 국내 농지에서 생산성을 극대화해야 할 뿐만 아니라 고령화(高齡化) 시대 각종 질병을 예방하는 기능성 물질을 생산하는 고부가가치 생명공학품종을 육성해야 할 것이다. 나아가 해외 농업을 위해 해당 지역에 적합한 생명공학품종을 해당 국가 연구기관의 연구자들과 처음부터 함께 개발하고 노력할 필요가 있다. 또한 빅 데이터와 인공지능(AI) 기술로 유전체를 분석하여 육종에 이용하는 ‘디지털 육종’이 새로운 분자육종으로 부상하고 있어 신품종 개발에 적극 활용할 필요가 있다.

빌 게이츠는 “생명공학품종을 포함한 농업 혁신은 가난한 국가들의 자원을 고갈시키거나 환경을 파괴하지 않고 증가하는 인구를 부양할 수 있는 유일한 길”이라고 강조했다. 세계 3대 투자가로 오토바이와 승용차로 전 세계를 두 번씩이나 여행한 짐 로저스는 “농업은 21세기 신산업”이라고 강조했다.

국가는 국민의 생명과 재산을 보호할 책임이 있다. 따라서 국가는 어떠한 상황 속에서도 국민에게 안전한 먹거리를 언제라도 제공할 수 있는 확실한 식량 정책을 확립하고 기후위기와 고령화에 대응하기 위해 GM 작물, GE 작물 등 생명공학품종 개발을 위해 적극 지원하고 국민이 수용할 수 있도록 생명공학자와 함께 노력해야 할 것이다. 소 잃고 외양간 고치기 전에 유비무환(有備無患)의 정신으로 식량위기에 대처해야 할 때다.⊙

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특집 / 식량안보

식량위기 극복의 지름길 생명공학품종

GMO로 농지 감소 등 극복할 수 있어

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