아프리카 지역에서는 심한 가뭄으로 더 이상 농사를 지을 수 없어 식량부족으로 사람과 가축들이 굶어 죽어가고 있다. 더욱이 인도양의 수온상승으로 사막 메뚜기 떼가 극성을 부리고 있어 가뭄과 홍수, 사막메뚜기떼의 습격 등 3중고로 인해 매년 아사자들이 더욱 늘어나고 있다.

세계의 곡창지대인 미국 캘리포니아 지역도 역시 22년째 심한 가뭄이 닥쳐 농산물 수확이 크게 감소하고 있다. 미국 서부지역에서는 22년째 계속되는 가뭄으로 이미 98퍼센트가 가뭄상태에, 64%는 심각한 가뭄으로 고통을 받고 있어 농사를 포기하는 농가들이 크게 늘어나고 있다. 매년 기후변화로 인해 수확량이 크게 줄어들면서 옥수수, 밀, 대두 등의 곡물가격은 크게 상승하고 있어 앞으로 닥칠 식량위기를 걱정하지 않을 수 없게 되었다.

한편 남미 브라질은 갑작스러운 한파가 몰아치면서 기온이 이례적으로 영하권으로 떨어졌다. 세계 최대의 커피·설탕·오렌지 수출국이자 미국에 이어 두 번째 옥수수 수출국이 역시 생산량 급감으로 식품가격 상승을 부추기는 요인이 되고 있다.

국세청에 따르면 수입 곡물 가격이 최근 2년 동안 50%가량 상승했다. 올해 2월 수입 곡물의 1t당 가격은 386달러로 코로나19가 본격화하기 직전인 2020년 2월보다 47.4% 올랐다.

올해 2월 세계식량가격지수는 유엔식량농업기구(FAO)가 1996년 관련 집계를 시작한 이래 사상 최고치를 기록하고 있어 곡물 수입 가격 상승은 곧바로 우리나라 식품 가격 상승으로 이어지고 있다.

그렇다면 앞으로 세계 인류는 이런 식량부족현상을 어떻게 극복해 나갈 것인지? 걱정이 되지 않을 수 없다. 이에 21세기 신농업혁명으로 이런 기후위기를 극복해 나갈 수 있다는 낙관론이 대두되고 있어 여기에서 이를 소개하고자 한다.

21세기 기후변화는 물부족, 식량부족, 석유고갈, 환경오염 등 우리들에게 많은 과제를 남겨놓고 있다. 결국 인류는 이런 과제를 해결하지 않고는 생존하여 나갈 수 없다. 때문에 이를 해결해 나가는 기후산업이 앞으로 각광을 받을 것이라고 한다.

기후산업은 토지를 이용하는 농업이 핵심 주체가 되기 때문에 이를 신 농업산업이라고도 한다. 즉 염분에 강한 작물을 개발하여 2020년 보편화될 것으로 예상되는 해수농업은 물 부족과 식량 부족을 해결해 낼 것이다. 

미세 해조류인 앨지(algae)를 배양하는 앨지 산업은 제3세대 바이오 에너지를 대량생산하여 석유고갈문제를 해결해 낼 것이다. 그리고 세포공학기술을 이용하여 쇠고기의 세포를 육류로 배양한 뒤 가공 처리하여 육류를 원하는 크기나 모양으로 배양하는 배양육산업은 환경오염을 감축시켜 나갈 수 있게 될 것이다.

이밖에 IT를 활용한 무인 해충예찰 시스템은 덫에 걸린 해충의 이미지를 분석해 해충의 종류와 발생 시기, 밀도를 파악해 방제 적기를 휴대전화 문자메시지로 전송해주게 될 것이다. 생명공학(BT)은 신품종 개발, 기능성물질 생산, 동물복제, 생물농약 개발 등으로 활용되어 인체 질병 치료용 동물 개발이 가능하게 될 것이다.

국내에서는 장기를 인체에 이식해도 거부반응이 없는 미니돼지가 개발 중이다. 신소재기술은 농기계나 유리온실의 경량화에 쓰이고 있고 환경기술은 농업의 환경오염을 최소화하고, 에너지 기술은 에너지 절약형 농업을 발전시키고 있다.

이제 농업은 첨단과학이 집약돼 있는 산업으로 먹을거리를 생산만 하던 시대는 흘러간 지 오래다. 더 많이, 더 맛있게, 더 안전하게 생산하는 것은 기본으로 화석연료를 바이오에너지가 대체하고, 빌딩형 작물생산 공장시스템이 개발돼 도심에서도 식물을 길러낸다. 누에고치로 인공 고막과 뼈를 만들고, 사람에게 장기를 공급하기 위한 맞춤형 동물도 생산된다.

첫째, 물 부족과 식량부족을 해결해 줄 해수농업

인간을 포함한 아주 많은 생명체는 비, 강, 호수, 샘, 냇물들로부터의 담수를 통해 자라나는 작물들에 의존한다. 특히 인간이 가장 많이 소비하는 다섯 가지 작물인 밀, 옥수수, 쌀, 감자 그리고 대두는 모두 소금을 견뎌내지 못하는 작물들이다.

유엔 식량농업기구는 향후 30년 동안 열대와 아열대 지방의 증가하는 인구를 부양하기 위해 약 2억ha(약 4억 9420만 에이커)의 새로운 경작지가 필요할 것으로 전망하고 있다. 그렇지만 해수에 내성이 강한 작물을 바닷물로 농사를 짓을 수 있다면 이를 해결할 수 있을 것이다. 이런 해수농업은 2020년부터 시작되어 2050년에는 바닷물로 농사를 짓는 일이 보편화될 전망이다.

해수농업이란 소금에 내성이 있는 작물들을 바다에서 끌어온 물을 통해 경작하는 것으로 사막 환경의 모래가 많은 토양에서는 작물재배가 가능하게 된다. 지구상의 97%의 물은 바다에 존재하기 때문에 해수를 사용할 수 있다면 물 부족문제는 자연히 해결된다. 그리고 식량부족 문제도 지구 지면의 약 43%는 건조하거나 반건조한 땅으로 이루어져 있기 때문에 이를 해수농업으로 농사를 짓는다면 충분한 식량이 확보될 것이다.

둘째, 석유고갈문제를 해결해 나갈 앨지(algae)산업

세계 각국들은 석유고갈에 대비하여 대체에너지 개발이 경쟁적으로 활발하게 이뤄지고 있다. 태양에너지, 풍력발전, 조력발전 등 신재생에너지가 각광을 받고 있지만 석유고갈을 대체할 만큼의 대량생산이 불가능하고 생산비용도 많이 들어 한계에 부닥치고 있다. 그렇지만 식물을 이용하는 바이오 연료 시장이 이에 대한 대안으로 제시되고 있다.

세계 바이오 연료 시장은 현재 1세대인 곡물계에서 2세대인 목질계로 전환중이다. 그렇지만 바다의 미세조류계(algae)를 이용하는 3세대 바이오 에너지가 본격화된다면 대량생산이 가능해져 석유의 대체에너지로서 역할을 담당하게 될 것이다. 이는 곡물연료보다 단위 면적당 300배 더 많은 연료생산이 가능하며 수확기간도 10일 이내로 단축되어 무한한 가능성을 보여주고 있다. 따라서 해조류를 이용한 앨지 산업은 석유고갈을 해결해 줄 대체에너지로 각광을 받게 되어 향후 세계경제를 지배하게 될 것이다. 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 앨지(algae)산업의 최적지로 알려지고 있다.

셋째, 무공해 식품을 양산할 수 있는 식물공장

식물공장은 일정한 시설 내에서 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 배양액 등의 환경조건을 인공적으로 제어해 계절이나 장소에 관계없이 자동으로 식물을 연속 생산하는 시스템이다.

식물공장은 파종에서부터 포장에 이르기까지 전 공정을 자동화해 최적의 생산 환경을 조성하기 때문에 농산물의 품질이 우수하다. 병해충을 원천적으로 차단하므로 화학농약을 사용할 필요가 없어 친환경 안전 농산물을 생산할 수 있다.

대도시 등 소비시장과 인접한 위치에 자리 잡게 되면 수송거리가 짧아져 유통비용을 절감할 수 있고 신선도 유지도 쉬워진다. 소비시장의 변화에 민첩하게 대응할 수 있으며, 시장 상황에 따라 상대적으로 유리한 품목으로 생산을 변경하거나 출하시기와 양을 조절하기가 쉽다.

최근 주목받는 빌딩형 식물공장(수직농장)은 프랑스, 미국, 덴마크, 캐나다 등 농업선진국에서도 각광을 받고 있다. 특히 일본은 이미 전국에 50여개의 식물공장을 만들었으며, 3년 내에 150개로 늘릴 계획이다. 우리나라도 농업진흥청에서 현재 식물공장시스템의 시험장을 운영하고 있으며, 일부 농가와 현장에 기술 보급을 추진하고 있다.

넷째, 장기이식용 돼지 양육

우리나라는 1만 8,000명 정도의 장기이식을 기다리는 환자가 있지만 실제로 다른 사람의 장기를 이식받는 경우는 10%에 불과하다. 그렇지만 장기이식용 복제 무균돼지 ‘지노’가 태어났기 때문에 이를 해결해 나갈 수 있게 될 것이다.

미국에 이어 세계에서 두 번째로 개발한 지노는 장기가 손상된 인간에게 대체 장기를 제공할 수 있는 미니돼지다. 이종(異種) 간 장기 이식을 할 때 나타나는 초급성 거부반응 유전자가 제거되어 면역거부반응을 최소화할 수 있게 되었다고 한다. 국내 연구진은 우선 당뇨병 치료를 위한 췌장 이식에 이어 심장, 신장, 폐 등에 대한 이종 간 이식이 가능해 질 전망이다.

다섯째, 가축 이용 바이오신약 생산

서울대 한재용 교수팀은 세계 최초로 질병저항성 닭을 개발하였다. 이는 유전자 혼재기술을 이용한 것으로 앞으로 고성장, 기능성 물질 함유, 난치병 치료 생리활성물질 생산, 첨단의료연구용 모델동물 등 다양한 형질전환 동물의 대량생산이 가능해진다.

최근 농촌진흥청은 인체 생리활성화 기능을 가진 단백질을 다량 함유한 달걀을 생산하는 닭 개발에 성공했다. 현재 국내 제약업체들은 복제돼지 젖을 통해 빈혈치료제(EPO)를 대량 추출하는 연구를 하고 있다. EPO는 사람의 신장에서 주로 생성되는 물질로 적혈구 생성을 돕기 때문에 빈혈치료제로 각광받고 있다. 그렇지만 추출량이 적어 1g에 60만 달러에 달할 만큼 값이 비싸다. EPO 대량 추출 연구가 성공할 경우 이론적으로 수유기의 돼지 한 마리에서 1㎏의 EPO를 생산할 수 있게 돼 말 그대로 ‘황금돼지’가 탄생하는 셈이다.

여섯째, 비타민A가 대량으로 함유된 황금쌀

유전자 분리의 신기술을 통해 성인병에 탁월한 각종 비타민, 지방산, 폴리페놀 등 기능성 성분이 다량 함유된 쌀, 콩, 배추, 고추, 들깨 등을 생산할 수 있는 시대가 됐다. 이는 평소 식생활만으로도 각종 질병을 예방하거나 치료제까지 식품으로 섭취할 수 있도록 하는 분자농업(molecular farming) 시대가 이미 도래 했다.

첨단 생명공학 기술을 이용한 신물질, 신소재 가운데 최근 가장 눈에 띄는 것은 야맹증 등을 예방하는 비타민A를 만들어내는 황금 쌀이다.

2000년 비타민A 전구체(선행물질)인 베타카로틴을 생성하는 황금 쌀이 처음 개발됐다. 어린이 두뇌 발달을 촉진하는 오메가3 지방산을 만들어내는 콩도 개발되고 고등어 같은 등 푸른 생선 류에서 주로 얻어지는 DHA, EPA 등의 오메가3 지방산도 개발되어 성인들의 심장질환과 성장기 어린이의 두뇌 발달에 좋은 영향을 미칠 것이다.

우리 속담에 ‘하늘이 무너져도 솟아날 수 있는 구멍이 있다’는 말이 있다. 기후위기로 전 세계가 식량부족이라는 위기를 겪고 있는 상황에서 이를 극복할 수 있는 또 다른 기회가 제공되고 있어 이를 기회로 삼아 성공적인 산업으로 안착될 때 세계 인류는 기후위기로부터 벗어날 수 있는 계기가 마련될 것이다.