[특집] GMO, 더 이상 피할 수 없는 길 -최양도 교수

▶ 다른 글: GMO 개발과 산업화한 식량 패러다임 (김동광 고려대 연구교수) ▶ GMO 특집 전체 보기

 

GMO를 얘기할 때에는 안전성 논란뿐 아니라 '식량위기'나 '산업화한 농업 시스템' 이야기도 따라붙고는 합니다. 그래서 GMO에 대한 옹호나 거부감의 태도를 결정하는 데에는 과학적 사실 외에도 여러 가지 다른 요인들도 작용하게 되지요. 그런 기본적인 시각의 차이를 보여주는 이 글에서, 최양도 서울대 교수는 GMO라는 신기술이 인류가 처한 식량 위기와 환경오염 문제를 푸는 데 기여할 수 있음을 강조합니다. 또한 현실에서 GM 작물이 갈수록 여러 분야에 응용되고 확산하고 있으므로, 우리사회도 GMO 기술에 대해 현실성 있는 관심을 기울여야 한다고 말합니다. -사이언스온

 

 

00fig » 제초제에 견디는 GM 벼. 보통 벼는 누렇게 말라 죽고 있다. 사진 국립식량과학원 남민희 박사 제공

 

 

이런 시각: GMO, 더 이상 피할 수 없는 길

최양도 서울대 농생명공학부 교수

 

 

 

 

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배경: “2020년 이전에 인류는

중대한 식량위기에 직면할 것”

 

지난 2000년을 기점으로 하여 전세계의 곡물 소비량은 생산량을 웃돌기 시작했습니다. 지난 세기 동안 ‘녹색혁명’을 통해 농업 생산성이 향상된 데에는 비료 및 농약, 저수 및 관개 그리고 우수한 종자의 개발(육종)이 주도적 역할을 해 왔습니다. 그러나 최근 들어 환경 보존의 필요성에 따라 비료와 농약의 사용도 제약을 받고 잦은 기상이변으로 물 부족과 더불어 식량수급의 불균형이 심화될 전망입니다. 더욱이 전통 육종에 활용되던 유용 유전자원의 고갈로 새로운 품종의 개발 및 생산성이 정체를 보이고 있습니다.

 

반면에 인간의 수명 연장과 질병을 치료하기 위한 노력의 대가로 세계 인구는 폭발적으로 증가하고 있습니다. 현재의 추정으로는 지구의 인구가 80억이 되는 2030년 이전에 인류는 중대한 식량 위기에 직면할 것이라고 전문가들은 예측하고 있습니다. 실제로 지난 5년간 세계의 식량 재고는 꾸준히 감소하여 2005년에는 유엔식량농업기구가 권장하는 적정 재고 수준의 17%를 밑돌기 시작했으며 최근에는 곡물가격이 폭등하고 있습니다. 따라서 인류 생존의 필수 요건인 식량 문제의 해결은 오늘날 과학자들이 풀어야 할 가장 시급한 과제의 하나로 떠오르고 있습니다.

 

한편 인구증가와 함께 가속화된 산업화로 말미암아 경지 면적은 줄고 농업 환경은 더욱 피폐해지고 있습니다. 또한 화석 에너지원의 고갈로 대체 에너지 개발이 요구되고 있으며, 지구의 자연환경을 보존하자는 목소리도 어느 때보다 높아지고 있습니다. 세계적으로 식량, 에너지, 환경 문제가 인류의 생존을 위협하고 있어 환경 친화적이며 높은 생산성을 약속할 수 있는 대체 기술의 개발이 필연적으로 요구되고 있습니다. 식량 및 대체에너지원의 공급을 증대시키고 환경을 보존할 수 있는 환경친화 농법으로 생명공학 기술을 이용한 유전자 변형(Genetically Modified, GM) 작물의 활용이 유력한 방안으로 인식되고 있습니다. 때문에 선진국들은 식물 생명공학 산업을 국가 전략산업으로 인식하고 대규모 투자를 아끼지 않고 집중 육성하고 있습니다.

 

아기 양 돌리의 복제, 인간 및 벼 유전체 정보의 완전한 해독으로 상징되듯 20세기 말에 급속히 발달한 생명과학은 새로운 생명산업의 탄생을 가져왔습니다. 생명공학기술을 이용하면 유전자를 재조합하고 이를 세포에 이식배양 함으로써, 새로운 특성을 가진 유용한 식물체를 만들어낼 수 있게 되었습니다. 생물의 특성을 결정짓는 유전자의 실체를 파악하기만 하면 그를 이용한 작물의 특성 개조가 그리 어렵지 않은 시대가 되었습니다. 미생물을 통해 사람의 인슐린이나 치즈 생산용 응유효소를 생산하는 경우가 GMO의 좋은 예가 되겠지요.

 

 

 

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현황: 콩․옥수수․목화․유채

세계 재배면적의 44%는 이미 GM

 

지난해에 콩은 세계적으로 9,000만 ha에서 재배되었는데, 이중 77%에 해당하는 6,920만 ha면적을 GM 콩이 차지했습니다(그림 1). 옥수수는 총 재배면적 15,800만 ha 중 26%로 4,170만 ha에서, 목화는 총 재배면적 3,300만 ha 중 49%에서, 그리고 유채는 총 재배면적 3,100만 ha의 21%에서 GM 작물로 재배되었습니다. 이 네 가지 작물을 모두 합치면, 총 재배면적 31,600만 ha 중 44%에서 GM 작물이 재배된 것으로 집계되었습니다. 2009년에 미국의 경우 재배되는 콩의 94%, 옥수수의 85%, 그리고 목화의 90%가 GM 품종으로 재배되었습니다. 캐나다에서 재배되고 있는 유채의 93%가 GM 품종이었습니다.

 

00fig1 » 생명공학 작물 재배 비율 (ISAAA 2009)

 

1994년부터 GM 작물의 상업적인 재배가 시작된 이래로 그 규모가 해마다 급격히 증가하여 2000년 이후에도 연평균 10%를 넘는 재배면적 증가율을 보였습니다. 2009년 GM 작물의 총 재배면적은 1억3천4백만 ha로서 매우 빠른 속도로 늘어나고 있음을 알 수 있습니다 (James, 2010). 이는 세계 경지면적 15억 ha의 9%에 해당되며 남한 총 경지 면적의 약 70배에 이르는 넓이입니다. (재배국의 경지면적은 77,600만 ha로 52% 차지)

 

GM 작물은 처음에는 미국을 중심으로 재배를 시작하여 지금은 세계적으로 널리 재배되고 있습니다. 2009년에는 25개국에서 GM작물이 생산되었습니다. 그중 미국이 6,400만 ha에서 GM 작물을 재배했는데 이는 세계 GM 작물 재배면적의 48%에 해당합니다. 이어서 브라질이 2,140만 ha(16%), 아르헨티나가 2,130만 ha(16%), 캐나다가 820만 ha(6%)에서 GM 작물을 재배했습니다(그림 2). 개발도상국도 GM 작물 재배면적의 46%(6,150만 ha)를 점유해 꾸준한 상승세를 보이고 있습니다. 세계 인구 67억명 중에서 54%에 이르는 36억명이 25개 GM 생산국에 살고 있습니다. 특히 세계의 GM 작물재배 농민 1,400만명 중에서 1,300만명은 개발도상국의 소농이었습니다. 이들 GM 농산물은 세계 32개국으로 수출되어 모두 55개국 45억명의 인구가 지난 14년간 소비하고 있으며, 셀 수 없이 많은 가축이 GM작물을 사료로 먹으며 사육되고 있습니다.

 

콩, 옥수수, 유채, 목화 등에 이식시킨 특성별로 보면, 제초제 내성 작물이 8,360만 ha에서 재배되어 전체 GM 작물 중 62%를 기록했고, 2,170만 ha(15%)가 해충저항성 Bt 작물이었으며, 이 두 형질 모두를 이식한 GM 작물이 2,870만 ha(21%)를 차지했습니다. 이외에도 2008년 말까지 세계적으로 상품화 허가를 받은 GM 작물은 콩, 옥수수, 유채, 목화를 포함하여 파파야, 호박, 땅콩, 해바라기 등 모두 24개 작물 155 품종에 이르고 있습니다.

 

00fig2 » GM 작물 재배 현황

 

 

 

 

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흐름: 1세대, 2세대 넘어

미래의 3세대 GM은 약물․에너지원 생산 작물

 

현재 생산되는 GM 작물은 주로 제초제 내성 콩, 해충에 잘 견디는 옥수수 등 주로 농업적인 특성을 개선한 '제1 세대' GM 농산물이 주를 이루고 있습니다. 그 이유는 이런 특성들이 농업에서는 작물의 종류, 재배 지역 그리고 기호에 상관없이 가장 광범위하게 보편적으로 요구되기 때문입니다. 이어서 비타민 또는 필수아미노산이 강화된 쌀 또는 옥수수, 트랜스 지방 없이 저가의 불포화지방산이 강화된 식용유를 생산할 수 있는 대두와 유채, 항산화 물질이 강화되고 유통기간이 연장된 토마토처럼 건강 기능성을 강화한 '제2 세대' GM 작물들이 개발되어 상품화 과정에 있습니다. 다음 세대에서는 이 기술을 이용하여 의약물질 등 정밀화학 제품은 물론이고 플라스틱 원료 등 석유 화학제품을 대체할 수 있는 대용량 유용물질을 효과적으로 생산하는 식물이 개발될 것입니다. 더 나아가서는 바이오 에탄올, 바이오 디젤 등 대체에너지를 공급하는 식물을 효과적으로 생산하게 되어 우리 인류의 미래를 책임지게 될 것입니다. 이와 같이 GM 작물은 기술의 수명주기 단계로 보면 아직 초기 개발기로 소비자들의 인식 개선과 더불어 향후에는 영양성분이 개선된 제2 세대 기능성 제품을 넘어서 의약품 생산 및 공업 제품생산을 위한 제3~4세대 고부가가치 산업으로 발전할 것으로 전망되고 있습니다.

 

00fig3 » 생명공학 기술의 진화 예측

 

 

 

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효과: 작물 수확량 증산,

그리고 농약 사용 감소, 기능성 맞춤형 작물 생산

 

미래의 식품을 확보하기 위해 개발된 GM 작물은 많은 이점을 가지고 있습니다. 수확량이 향상된 품종의 개발 재배를 통해 식량의 안정적 공급과 함께 소비자는 싼값에 농산물을 얻을 수 있습니다. 지난 10여년간 GM 작물의 수확량 증산효과를 표 1에 제시했습니다(Brookes and Barfoot, 2008). 2006년 증산량은 제한된 면적에도 불구하고 6,700만명 분의 식량에 해당합니다. 다음 세대의 GM 작물은 현재 재배되고 있는 제초제저항성과 해충저항성의 기반 위에 본격적인 수량 향상 품종들이 개발되고 있어 시간이 지나면서 수확량 증산 효과는 더욱 두드러질 것으로 전망됩니다.

 

00tab1

 

해충저항성 GM 작물을 재배하면 일반 품종에 비해 농약 사용도 줄이고 천적 및 비표적 곤충을 포함한 무차별한 곤충의 피해도 줄이고 수질 및 공기 오염을 줄여서 서식지 보전 및 생물종 다양성 유지 등을 포함한 자연 생태계 보전에 이바지할 수 있는 장점이 있습니다. 과거에는 농약을 사용하여 잡초와 병충해의 피해를 감소시키고 비료를 뿌려 토양의 생산성을 향상시켜 주면서 작물의 생산량을 늘려 왔지만, GM 작물들은 대부분의 농민들이 겪는 잡초와 병충해의 고질적인 문제를 해결해 주었으며 높은 토양 생산성을 보여주고 있습니다. GM 작물의 제초제 및 살충제 감소 효과를 그림 4에 나타냈습니다(Brookes and Barfoot, 2008). 제초제 및 살충제 유효 농약성분으로 계산하면 1996~2006년에 7.9%가 감소했지만 환경에 미치는 영향을 고려하여 환산한 환경부하지수는 15.4%가 감소한 것으로 조사됐습니다. 이는 GM작물이 오히려 환경친화적임을 입증하고 있습니다. (2008년에는 농약 생산량이 9.6% 감소 환경부하 18.2% 감소)

 

00fig4 » GM 작물의 제초제 및 살충제 감소 효과 (1996-2006)

 

제초제 저항성 작물을 재배하면 무경운 농법을 실현하여 토양유실을 방지하고 온실가스의 생성을 방지할 수 있을 뿐 아니라 필요에 따라 소량의 제초제로 목적을 달성할 수 있어서 제초제 사용량도 줄고 있습니다. 초기에 우려한 저항성 해충의 출현, 수평적 유전자전이를 통한 생태계 교란 등은 지난 10여년의 재배 경험으로 보아 공연한 염려에 지나지 않는 것으로 나타나고 있습니다.

 

미래에는 비타민 강화, 지방산 조성 변화, 백신성분 함유 등 특정 영양 및 의약 성분이 강화된 기능성 맞춤형 작물의 생산이 가능하여 천연의 유용성분을 식품을 통해 섭취할 수 있는 장점도 있습니다.

 

이런 장점에도 불구하고 유전자재조합 농산물의 식품 안전성과 환경 영향에 대한 의구심이 소비자들을 중심으로 일기 시작했고, 그 생산 및 소비에 대한 전반적인 문제가 뜨거운 쟁점으로 부각되고 있으며 우리나라를 포함한 일부 국가에서는 객관적인 안전성을 확보하기 위해 허가제와 표시제 등 제도적인 장치를 마련하여 규제를 하고 있습니다. 안전한 농산물을 값싸게 공급하기 위해 개발한 기술과 제품이 의혹의 대상이 되고 있습니다. 제조 과정에 대한 소비자의 알 권리를 충족시키기 위해 실시한 표시제가 위해성 표시로 전용되어 구분 유통 비용과 차별화 때문에 오히려 농산물 가격이 상승하고 이는 사회 계층간의 위화감 조성의 염려마저 일고 있습니다.

 

특히 미국, 아르헨티나, 브라질 등 거대 농업국의 경우 급격히 빠른 속도로 세계 평균을 넘어서서 GM 품종으로 전환되고 있는 추세여서 우리나라가 이들 국가에서 콩과 옥수수를 수입할 때 GM 아닌 작물(non-GM)을 구하기가 얼마나 어려워지며 이를 피하기 위해서는 추가 비용을 지불해야 하는지 짐작할 수 있습니다.

 

이때 발생하는 비용은 고스란히 소비자에게 전가된다는 점을 유념하여야 합니다. 소비자도 올바른 판단과 결정을 할 수 있으려면 좀 더 적극적으로 새로운 기술에 대해 관심을 가지고 필요한 지식을 쌓도록 하여야 합니다. 사회적 비용과 사회적 수익을 잘 저울질하여 현실적인 선택을 할 수 있도록 GM 식품 정보에 대한 접근성을 강화하여야겠습니다.

 

 

 

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전망: 유럽도 ‘GM 수용’으로 바뀌고 있어

시장과 개발 확대 예측

 

2009년 GM 작물 종자의 세계 시장규모는 105억 달러로서 이는 세계 종자시장 규모인 522억 달러의 20%를 점유하였습니다. 이중 78%에 이르는 82억 달러가 선진공업국에서 거두어졌으며 22%에 이르는 23억 달러가 개발도상국 시장에서 실적이었습니다. 지난 10년간의 괄목할 만한 실적에도 불구하고 GM 작물의 재배 현황은 10년전 처음 도입될 때의 기대에 다소 미치지 못한 결과를 가져왔습니다. 소비자들의 정서적인 불안감으로 인한 거부반응이 주된 원인으로 지적되고 있습니다.

 

그러나 시간이 지나면서 GM 작물의 이점이 부각되고 재배면적이 늘어나면서 소비자들의 이해도 개선되는 경향을 보이고 있습니다. 특히 그동안 GM 작물의 수입을 금지하던 유럽도 2005년부터 적극적으로 수용 자세를 갖추어가고 있으며 기업은 제품개발에 박차를 가하고 있습니다. 오스트레일리아 경제학자들은 2015년까지 곡물, 채소, 과일 등 GM 작물의 세계시장 규모가 2,100억 달러에 이를 것으로 예측하기도 합니다. 특히 향후 전망에서 주목되고 있는 것은 ‘제2 세대’ GM 농산물인 기능성 건강식품으로서, 현재 650억 달러(비GM) 규모의 시장에서 2027년에 15조 달러(년 22.5% 증가)의 시장으로 확대될 것으로 예상하고 있습니다.

 

지난 10년 동안 세계 인구는 13% 증가했고 세계 소득은 36% 증가했고, 세계 육류 소비는 21% 증가했으며, 세계 옥수수 소비는 34% 증가했고, 세계의 콩 소비는 52% 증가했으나, 세계의 경작지는 6% 증가에 그쳤습니다(FAO 2009). 2001년 60억 명이었던 세계 인구는 2050년 90억명을 향해 치닫고 있습니다. 다가오는 40년 동안에 농약 및 비료의 사용을 줄이면서 기상이변 등 날로 열악해지는 농업환경을 극복하며 비슷한 면적에서 농업 생산량을 50% 이상 증가시켜야 합니다. 모든 가능한 기술을 동원해야 합니다. 새로운 기술의 혁신이 필요한 이유가 여기 있습니다.

 

2009년 11월 중국은 해충에 견디는 GM 벼와 인산분해효소 파이타제를 생산해 사료의 효율을 높인 옥수수의 안전성을 승인했습니다. 2010년 3월 독일은 전분 특성을 개선한 아밀로펙틴 감자의 생산을 승인했습니다. 농업생명공학 기술개발을 통한 식량공급 확대 방안에 대해서는 교황청도 지지를 표명한 바 있으며 비타민 A가 강화된 골든 라이스와 같은 기능성 GM 작물에 대해서는 그린피스에서도 지지를 표명하는 쪽으로 입장을 선회하고 있습니다.

 

초기에는 예상보다 부진한 진도를 보였으나 21세기는 GM 작물의 시대가 될 것임에 틀림없습니다. GM 작물이 고기능성 농작물 생산단계를 지나서 고가의 의약성분을 효과적으로 대량생산하는 생체반응기로서 활용되고 원유를 대신하여 생분해성 플라스틱 혹은 바이오에너지, 원료물질 등 유용물질 생산수단으로 활용될 경우 이 기술의 잠재력은 상상을 초월할 것입니다. 다수가 보편적으로 혜택을 누릴 수 있는 생명공학기술로 자리 잡아 갈 것입니다.

 

1839년 영국에서 자동차의 개발로 마차산업이 쇠퇴하자 영국은 자동차에 대한 최초의 법규인 '적기조례(Red Flag Act, 1865년)'를 만들어 스스로 자동차 산업에 족쇄를 채우게 되었고 자동차 산업 종주국의 위치를 미국에 내어주고 말았습니다. 반도체산업에 버금가는 새로운 농업생명공학기술의 발전과 향후 안정적인 식량수급을 위해서라도 우리 앞에 “GMO가 나타났다. 위험하니 비켜라”라고 소리치며 빨간 깃발을 흔들고 다녀야하는 우스꽝스러운 적기조례는 없는지 곰곰이 생각해보아야 할 것입니다.

 

 

 
최양도 서울대 농생명공학부 교수 21세기프론티어 작물유전체기능연구사업단장  00CYD2

 

 

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