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JKFN Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition



Online ISSN 2288-5978

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Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51(5): 395-402

Published online May 31, 2022 https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.395

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

Current Status and Future Prospects of the Insect Industry as an Alternative Protein Source for Animal Feed

Jung-Hyun Nam1 , Duri Kim1 , Ji-Yong Hyun1 , Hee-Jung Jin1 , Yun-Sang Choi2 , Jin-Ho Cho3 , Byoung Kon Lee4 , and Ji-Yeon Chun1

1Department of Food Bioengineering, Jeju National University
2Research Group of Food Processing, Korea Food Research Institute
3Department of Animal Science, Chungbuk National University
4CHERRYBRO Co., Ltd.

Correspondence to:Ji-Yeon Chun, Department of Food Bioengineering, Jeju National University, 102, Jejudaehak-ro, Jeju-si, Jeju 63243, Korea, E-mail: chunjiyeon@jejunu.ac.kr
Author information: Jung-Hyun Nam (Graduate student), Duri Kim (Graduate student), Ji-Yong Hyun (Graduate student), Hee-Jung Jin (Student), Jin-Ho Cho (Professor), Ji-Yeon Chun (Professor)
*These authors contributed equally to this work.

Received: January 27, 2022; Revised: March 2, 2022; Accepted: March 28, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

To study the domestic and foreign status of insects in animal feed, we summarized the productivity and possibility related to the utilization of insects as alternative protein feed in livestock production and aquaculture. Insects are reported to have high nutritional value and are rich source of proteins, amino acids, unsaturated fatty acids, vitamins, minerals, and fibers. In addition, they are low-cost and environmentally friendly, and can replace imported expensive resources such as fish and soybean meal. Furthermore, insects can be fed animal manure and food waste, including kitchen and agricultural waste, for breeding. These factors make insects an attractive source of animal feed. Since 2011, research on insects as products for animal feed increased rapidly but has recently shown a steady decline. However, the insect industry is steadily developing. Moreover, the ‘Control of Livestock and Fish Feed Act’ is being revised to revitalize the insect industry, and insect-based feed products are being released. This review will provide the current status of insects as an alternative resource in feed products, and ongoing research and projects. We will further discuss the prospect of the insect industry with these inputs.

Keywords: insect, animal feed, protein source

현재 지구의 인구는 지속해서 증가하고 있고 국제연합식량농업기구(FAO)는 2050년에 지구의 인구가 90억 명까지 증가할 것으로 예상하며 식생활의 큰 변화가 없는 한 전 세계적으로 육류 소비량 또한 증가할 것으로 보인다(Lange와 Nakamura, 2021). 2050년까지 동물성 제품의 소비가 60~70% 증가할 것으로 예상되며, 소비 증가에 따라 많은 양의 사료가 필요하고 콩과 어분과 같은 기존의 사료 자원은 비용이 많이 소요되며 제한되어 있기 때문에 대체 자원이 필요한 실정이다(Makkar 등, 2014).

사료에 이용되는 단백질 공급원으로는 대표적으로 어분과 대두박이 주로 이용되고 면실박, 콘글루텐 밀, 채종박 등의 식물성 단백질원과 육골분, 육분, 혈분, 우모분, 가금 부산물 등의 동물성 부산물 단백질원이 있다(Kim과 Bai, 1997). 그러나 최근 동물 사료에 첨가되는 단백질 성분 가격의 급격한 상승으로 인해 대체 단백질원으로 곤충에 대한 관심이 높아지고 있으며(Kim 등, 2021a), 단백질, 불포화지방산, 비타민, 미네랄 및 섬유질이 풍부하게 함유되어 있어 영양적 가치가 매우 높기 때문에 사료의 단백질과 지방 공급원으로의 가능성이 제시되고 있고(Jang 등, 2019; Park과 Yun, 2018), 소화율이 높고 필수아미노산을 갖추고 있어 적은 양의 단백질만으로도 동물의 성장에 필요한 단백질의 양을 만족시킬 수 있는 것으로 알려져 있다(Bae 등, 2020). 곤충 사육 시 발생하는 온실가스와 암모니아는 가축 사육보다 훨씬 적은 수치이기 때문에 친환경적이며(Baek 등, 2015), 사육에 필요한 사료나 물의 양이 적게 소요되기 때문에 생산효율이 매우 높고 사육에 필요한 규모 및 설비 또한 낮은 수준이기 때문에 큰 노동력 없이 사육이 가능하다(Kim, 2017b). 곤충 중에는 음식물 부산물 및 축산 분뇨 등 환경문제의 원인으로 꼽히는 폐기물 등을 먹이로 사육할 수 있다는 장점도 있다(Kim 등, 2019). 국내에서 사료에 관한 곤충 연구로는 동애등에 분말을 사료에 첨가 시 육계 생산성의 변화에 관한 연구(Choi 등, 2018), 동애등에 분말을 사료에 첨가 시 오리의 생산성과 경제성 평가에 관한 연구(Jang 등, 2019), 조피볼락의 사료원으로 갈색거저리의 영양적 가치 및 소화율 평가에 관한 연구(Jang 등, 2017) 등이 진행되었으며, 체중과 증체량 증가, 사료 섭취량과 사료 요구율 감소에 따른 수익성 향상 등의 효과가 있다고 보고되었다. 동물 사료의 단백질 공급원으로 곤충을 이용하기 위한 연구가 계속해서 진행되고 있으며, 이에 따라 곤충과 관련된 법률 또한 개정되고 있다.

세계적으로 곤충을 중요한 산업 자원으로 주목하기 시작하면서 곤충산업을 발전시키기 위해 이와 관련된 법과 제도를 마련하고 있다(Chang, 2014). 미국의 경우 곤충을 기반으로 하는 식품은 식의약화장품법(Federal Food, Drug, and Cosmetic Act)에 따라 GMP 시설에서 제조되며, 2013년 벨기에 연방식품안전청(Federal Agency for the Safety of the Food Chain)의 경우 메뚜기, 귀뚜라미, 딱정벌레, 벌집 나방 등 곤충 10종을 식품원료로 인정하는 등 곤충시장 촉진의 기반을 마련하였다(Ryu, 2017). 일본은 10여 년 전부터 식품위생법과 동물애호관리법을 정비하였고, 프랑스는 2015년 식용곤충연구팀을 설립하여 대량사육시스템을 도입하였다(Park과 Yun, 2018). 우리나라 또한 곤충산업에 주목하는 세계적 흐름에 맞추어 곤충산업의 성장 및 육성을 뒷받침하기 위한 법적 근거를 마련하기 위하여 2010년 「곤충산업의 육성 및 지원에 관한 법률」을 제정하였다(Kim 등, 2018). 더불어 2018년에는 곤충의 날(9월 7일)을 지정하는 등 곤충산업 확대를 위해 관련법, 시행령, 고시 개정을 추진하였고, 사료용 곤충 안전 관리를 위하여 ‘식용곤충의 사육기준’을 ‘곤충의 사육기준’으로 개정하는 등 사료용 곤충 사육기준을 마련하기 위하여 곤충산업육성법 시행령을 개정하였다(Kim, 2019).

따라서 본 연구에서 사료용 곤충의 국내외 시장현황, 연구 동향을 분석하여 사료용 곤충의 가능성을 평가하고 향후 수입에 의존하는 고단백 사료 대체를 위한 국산 기술개발을 위해 의견을 제시하고자 한다.

단백질은 동물에게 중요한 영양성분으로 유전 및 생명 유지에 필수적인 영양소이며 체내에서 지속적으로 합성되고 분해되며 체조직의 많은 부분을 차지한다(Kang과 Jeong, 1993). 단백질을 구성하는 아미노산은 다양한 사료 형태를 통해 적절하게 공급해 주며 동물의 성장과 생산성에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 그중 동물의 체내에서 생산되지 않거나 합성되더라도 아주 미량으로만 합성되는 필수아미노산이 부족하면 동물의 유지, 성장, 생산에 부정적인 영향을 미친다. 동물영양학자들은 동물성 단백질 및 합성 아미노산 등의 다양한 방법들을 통해 필요한 영양소를 경제적으로 공급하기 위한 노력을 지속해오고 있다(Park 등, 2020). 국내 「사료관리법」(MAFRA, 2020)에 따르면, 사료란 축산법에 따른 가축이나 그 밖에 농림축산식품부 장관이 정하여 고시하는 동물・어류 등에 영양이 되거나 건강 유지 또는 성장에 필요한 것으로서 단미사료, 배합사료 및 보조사료를 말한다. 단미사료란 곡류, 서류, 과실류 등 식물성 원료, 단백질류, 유지류, 곤충류 등 동물성 원료, 식염류, 인산염류 등 광물성 원료를 주원료로 하며, 이 중 한 가지 원료만을 사용하여 만든 사료를 말한다. 단미사료는 단독으로 직접 사용되는 경우와 배합사료의 원료로 사용되는 경우가 있다. 배합사료는 두 가지 이상의 원료를 배합한 사료로, 단미사료・보조사료 등을 적절한 비율로 배합하거나 가공하여 제조한 것을 말하며 양축용, 프리믹스용, 대용유용, 반추동물용 섬유질배합사료 등이 있다. 보조사료는 항산화 효과, 독성 물질 제거, 지방 대사 개선, 병원균 저감, 소화력 향상 등 사료의 품질 유지와 사료의 효용을 높이기 위한 목적으로 첨가하는 것을 말한다. 보조사료는 사료첨가제로 불리기도 하며 결착제, 유화제, 보존제, 아미노산제, 비타민제, 효소제, 미생물제, 향미제, 비단백태질소 화합물, 규산염제, 완충제, 착색제, 추출제, 올리고당 등이 사용된다(Park과 Sun, 2020). 이 외에도 습식사료와 건식사료로 분류할 수 있는데 건식사료는 수분함량이 10% 미만이 되도록 건조한 것이며, 습식사료는 70~85% 정도의 수분함량을 갖는다(Choi 등, 2019a). 이러한 목적으로 생산된 사료는 동물에 급여한 뒤 증체량, 사료 섭취량, 사료효율, 사료 요구율, 영양소 소화율, 일반성분, 육색, 지방산, 아미노산 등을 분석하여 생산성과 경제성을 평가하게 된다(Park 등, 2003; Jang 등, 2019; Choi 등, 2019b). 국내에서 생산되는 사료 중 곤충을 이용한 동물 사료는 농림축산식품부의 「사료 등의 기준 및 규격」을 따르고 있으며(Kim 등, 2021a), 2021년 기준 국내에서 사료로 이용할 수 있는 곤충은 11종으로 갈색거저리(Tenebrio molitor, mealworm)와 아메리카왕거저리(Zophobas atratus, Zophobas morio, superworm)의 유충 또는 번데기, 쌍별귀뚜라미(Gryllus bimaculatus)와 왕귀뚜라미(Teleogryllus emma)의 유충 또는 성충, 우리벼메뚜기(Oxya chinensis sinuosa)와 풀무치(Locusta migratoria)의 유충 또는 성충, 아메리카동애등에(Hermetia illucens)의 유충 또는 번데기, 누에(Bombyx mori)의 유충 또는 번데기, 모기 유충(blood worm), 파리(Musca domstica) 유충이 있다(Table 1). 곤충을 사료로 사용할 경우 품질관리에 필요한 성분 등록사항으로 수분, 조지방, 조회분 및 조단백질이 있으며 휘발성 염기태질소 함량이 0.5% 미만이어야 한다. 또한, 안전성 관련 성분으로 납, 수은, 카드뮴을 검사해야 한다(MAFRA, 2019). 미국의 경우 곤충사료는 일반적 안전기준(Generally Recogniaed As Safe)에 의하여 승인되도록 실시하고 있으며(Ryu, 2017), 유럽연합은 「Animal Feed Legislation and Guidance」에 따라 곤충을 사료에 사용할 경우 정확한 성분을 표시해야 하고, 사료로 사용되는 곤충에 대하여 위생규정제도(EU regulation 13/2005)를 준수하여 사료 공장의 시설, 기록, 저장 등을 철저히 운영하도록 규정하고 있다(Kim 등, 2015).

Table 1 . Proximate compositions of insects allowed for feeding in Korea

Life stageProximate composition (%)References
ProteinLipidFiberAshMoisture
Tenebrio molitorLarva, pupa46∼5724∼374∼73∼45∼8MAFRA, 2020
Zophobas atratus
Zophobas morio
Gryllus bimaculatusLarva, adult58∼6014∼166∼765∼7
Teleogryllus emma
Oxya chinensis sinuosaLarva, adult64∼666∼118∼94∼56∼9
Locusta migratoria
Hermetia illucensLarva, pupa40∼4328∼307∼89∼157
Bombyx moriLarva, pupa5228557∼8
blood wormLarva576∼7397
Musca domsticaLarva, pupa57∼637.3∼256∼75.3∼12
White fish meal69.67.6164.6Kim et al., 2000
Soybean meal47.61.869.6

세계 곤충시장은 2019년 약 1조 원으로 2024년에는 약 2.4조 원에 이를 것으로 전망하며 이 중 사료용 곤충이 1.5조 원을 차지하고 있다(Kim 등, 2021b). 유럽과 북미 등 국외에서는 사료용 곤충과 관련된 기업에 대한 투자가 증가하고 있으며 유럽의 곤충 유래 단백질을 생산하는 주요 기업으로 프랑스 인섹트(Ynsect), 영국 인섹트 테크놀로지 그룹, 네덜란드 프로틱스가 있다. Ynsect는 로봇을 이용한 자동화 사육기술을 이용하여 밀웜을 사육하고 있으며 반려동물, 수산동물, 식물용 비료를 생산하고 있다. 북미에서는 미국 사료 통제 관계자에 의해 승인된 사료에만 사용할 수 있으며 반려동물 사료로 금지되어 있지만, 양식용 가금용 곤충 유래 사료 판매를 허용하였다(MAFRA, 2021b). 북미에서도 유럽과 마찬가지로 곤충산업에 대한 투자가 증가하고 있다. 2018년 중국의 사료 곤충시장 규모는 1억 1,220만 달러로 2024년까지 2억 2,283만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 중국은 사료용 곤충으로 갈색거저리의 유충, 번데기, 성충을 사용하고 닭, 오리, 거위를 사육하는 데 살아있는 파리 구더기를 사용하기도 한다(Choi, 2013). 또한, 누에 번데기, 말린 바퀴벌레 등의 다양한 종류의 곤충이 사료용 곤충산업에 사용되고 있다. 갈색거저리는 유충, 번데기, 성충의 단백질 함량이 51~61%로 좋은 단백질 공급원이며, 파리 구더기의 가루는 약 68% 단백질 함량을 가지고 있고 누에 번데기 가루는 약 70%의 단백질 함량, 말린 바퀴벌레는 약 60~70%의 단백질 함량, 벼메뚜기 가루는 약 64%의 단백질 함량을 가지고 있어 곤충은 사료의 단백질 공급원으로 매우 좋은 소재이다(Choi, 2013). 중국에서는 축분을 활용한 동애등에 생산이 대규모로 이루어져 동애등에 건조물 생산단가가 1 kg 기준 천 원~만 원 내외로 국내보다 저렴한 것으로 나타났다. 2018년을 시작으로 곤충 단백질 사료는 1억 4,500만 원에서 2023년까지 114억 원으로 시장 규모가 10배 이상 확대될 것으로 전망하고 있다(MAFRA, 2021c). 곤충사료 시장은 벌레를 원료로 한다는 거부감으로 인해 시장 진입에 어려움을 겪었지만, 현재 사료 개발을 위한 실험이 지속되고 있으며 소규모로 사료가 유통되고 있다. Ainan Liberacio는 대체 어분 생산을 위해 수산양식용 사료 개발을 해왔으며 동애등에를 원료로 한 곤충사료를 판매하고 있다. 또한, Muska는 곤충 대량생산 체제를 구축 중이며 동애등에를 원료로 사료를 개발하였다(KOTRA, 2019).

국내의 경우 농림축산식품부에서 조사한 2018~2019년 곤충산업 실태조사를 살펴보면 2020년 곤충 판매액은 414억 원으로 전년도 판매액 405억 원 대비 2.2% 증가하였다. 곤충 종류별 판매액은 흰점박이꽃무지가 2020년 14,741억 원으로 가장 높았고, 환경정화 및 사료용 곤충인 동애등에가 2018년 약 22억 원, 2019년 약 60억 원, 2020년 약 14,741억 원으로 가장 높은 증가율을 나타내 사료용 곤충이 점진적으로 증가하고 있다는 것을 알 수 있다(MAFRA, 2021a). 곤충 유래 사료는 반려동물, 양돈, 양계, 양어용으로 다양하게 이용되고 있으며 국내에서는 (주)리얼네이쳐팜, (주)씨아이이에프 등의 기업에서 반려동물, 양돈, 양계, 양어 사료를 생산하고 있다(Table 2). 반려동물 사료의 단백질 함량이 증가할수록 기호성과 섭취량이 증가하는 것으로 알려져 있으며, 곤충 단백질 시장에서 사료・펫푸드의 비중은 전체 시장의 22.5%(1.4억 달러)로 38.4%(2.3억 달러)인 통곤충 다음으로 큰 규모를 차지하고 있다(Park 등, 2019). 국내 곤충 관련 산업의 경우 해외보다 성장이 미약한 수준이지만 지속적인 성장이 가능할 것으로 생각된다.

Table 2 . List of insect feed sold in Korea

TypeProduct imageProduct nameInsectManufacturer
Swine
PoultryMulti-wormHermetia illucensC.I.E.F
Fishery
KOHEN ROSH 13Hermetia illucensReal nature farm
Pet Guard Boyangdaecheop Harmony Insect MealwomTenebrio molitorWoosung Feed
PetINSECTUP hypo-allergenicHermetia illucensFitPet
LAPOG Real InsectHermetia illucensATbio
WELLSOMEHermetia illucensOSP

사료용 곤충 제조기술과 관련된 특허 정보를 검색하기 위해 공개 및 등록된 특허를 대상으로 검색하였다. Database(DB)로 KIPRIS(https://www.kipris.or.kr)를 사용했으며, 검색어로 사료용 곤충과 관련된 한국어, 영어 키워드를 사용해 검색하였다. 검색 결과 한국 특허는 81건, 미국 특허 62건, 유럽 특허 102건, PCT 31건, 일본 특허 9건, 중국 특허 378건이 검색되었다. 사료용 곤충과 직접적인 관련이 없는 것을 제외하고 중복건수를 포함한 결과 총 234건의 특허가 출원되었으며, 중국 189건(80.8%), 한국 30건(12.8%), PCT 12건(5.1%), 미국 2건(0.9%), 유럽 1건(0.4%), 일본 0건(0%) 순으로 나타났다(Fig. 1). 국가별, 연도별 특허출원 동향을 살펴보면 1976년 미국에서 가장 먼저 출원하였다. 2000년대부터 중국, 미국에서 출원되기 시작했으며, 중국은 2010년 이후로 출원이 급격히 증가하였고 매년 지속해서 특허출원이 진행되어왔다. 이를 통해 곤충 분야 관련 연구개발이 활발하게 진행되고 있는 것으로 생각되며(Kim 등, 2020), 한국은 2016년부터 출원되기 시작하였고 이후로 꾸준히 출원되는 추세이다. 특허 제도상 출원 후 18개월 후에 공개되기 때문에 앞으로 더 증가할 것으로 생각된다. 특허 내용으로는 가금류, 육류, 어류 등 동물 사료 내의 어분, 대두박과 같은 기존 단백질원을 곤충으로 대체하는 것이었으며, 동애등에, 집파리, 갈색거저리가 주로 사용되었다. 이외에도 항생제 대체, 셀레늄 강화, 항균 펩타이드에 관한 내용이 있었으며, 가축 배설물을 이용하여 곤충을 사육한 후 곤충을 사료에 첨가하여 기존 단백질 자원을 대체하는 내용 등이 있었다.

Fig. 1. Number of patents on insect feed in world.

국내논문 검색은 한국과학기술정보연구원(Korea Institute of Science and Technology Information, KISTI)의 ScienceON(https://scienceon.kisti.re.kr), (주)누리미디어의 DBpia(Data Base Periodical Information Academic, https://www.dbpia.co.kr), 한국학술정보(주)의 KISS (Koreanstudies Information Service System, https://kiss.kstudy.com), 한국연구재단(National Research Foundation of Korea)의 한국학술지인용색인(Korea Citation Index, KCI, https://www.kci.go.kr), 한국교육학술정보원(Korea Education and Research Information Service)의 학술연구정보서비스(Research Information Sharing Service, RISS, https://www.riss.kr)를 DB로 사용하였으며, ‘곤충 AND 사료’를 검색어로 하여 전체 기간에 대하여 조사하였다. 조사 결과 ScienceON 323건, DBpia 138건, KISS 126건, KCI 57건, RISS 485건이 검색되었으며, RISS를 이용하여 국내 석사와 박사학위 논문을 검색한 결과 201건이 검색되었다. 이 중 사료용 곤충과 직접적인 관련이 없는 것과 중복되는 자료를 제외하여 20건의 연구논문과 10건의 학위논문을 추려냈다(Fig. 2). 2012년 2건의 연구논문이 보고되었으며 2019년까지 연간 1~4건의 논문이 보고되었다. 이후 2020년에 연구논문 4건, 학위논문 3건으로 가장 많은 수의 논문이 보고되었다. 동애등에가 9건으로 가장 많이 사용되었으며, 갈색거저리 7건, 아메리카왕거저리 5건이 사용되었고 이외에도 누에(3건), 쌍별귀뚜라미(2건), 풀무치(2건), 왕귀뚜라미(1건)가 사용되었다(Fig. 3). 국내논문은 사료로써 동애등에, 아메리카왕거저리, 장수풍뎅이 유충 등 곤충의 영양학적 평가와 동물에 곤충사료 급여가 생산성에 미치는 영향에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 해외논문 검색은 Web of Science(https://www.webofscience.com)를 DB로 사용하였으며 ‘feed AND insect AND protein’을 검색어로 하여 전체 기간에 대하여 조사하였다. 조사 결과 852건이 검색되었으며 사료용 곤충과 관련이 없는 것을 제외하여 324건을 추려냈다. 1993년부터 2011년까지 연간 0~1건의 논문이 보고되었으며, 이후 2012년부터 증가하여 2019년에는 77건이 보고되었지만, 2020년부터 2021년까지 감소하는 추세를 나타내고 있다. 이 중 가장 많이 인용된 논문은 인용 횟수 621회로 van Huis(2013)의 식량안보를 위한 곤충의 식량 및 사료로서의 가능성에 관한 연구이며, 저자는 곤충이 가축과 어류의 사료로써 활용될 수 있으며 기존의 곡물 자원의 단백질을 대체할 수 있다고 하였다.

Fig. 2. Distribution of research article, thesis, and dissertation on insect feed in Korea.

Fig. 3. The used number of insects for animal feed.

연구과제는 국가과학기술지식정보서비스(National Science & Technology Information Service, NTIS)를 DB로 사용하여 2021년 9월에 조사하였으며 전체 기간을 검색 기간으로 설정하였고, ‘사료 곤충’을 검색어로 사용하였다. 검색 결과 718건이 검색되었으며 재검토하여 사료용 곤충과 직접적인 관련이 없는 것은 제외하였다. NTIS를 DB로 하여 사료용 곤충에 관한 연구를 조사한 결과, 2021년 9월 2일 기준으로 2002년부터 2021년까지 총 718건의 연구과제가 검색되었으며, 재검토하여 사료용 곤충과 직접적인 관계가 없는 것을 제외하였을 때 210건으로 확인되었다. 육류, 가금류, 어류, 반려동물에 대한 사료 개발이 주로 이루어졌으며 대량생산, 제형화, 기술개발 등이 연구되었다. 또한 면역력 개선, 항병원성, 항균성, 소화율 개선, 항비만, 항당뇨 등 곤충사료의 기능적 특성이 연구되었으며, 특히 2015년부터는 반려동물 곤충사료에 관한 연구가 증가하는 추세이고 알레르기, 면역력 및 콜레스테롤 개선 등 기능성을 강화하기 위한 연구가 이루어졌다. 연도별 연구과제 동향을 Fig. 4에 나타내었다. 정부는 2010년 「곤충산업의 육성 및 지원에 관한 법률」을 제정하고, 2011년 새로운 미래 농산업을 육성하기 위해 곤충자원 조사 및 유용곤충 발굴, 곤충자원의 R&D 강화, 곤충농가 육성 지원, 전문 인력 양성 및 교육 강화를 포함하는 「제1차 곤충산업육성 5개년 종합계획」을 수립하였다(MAFRA, 2011). 이를 기점으로 2011년 4건에서 2012년~2014년 연간 16~17건으로 건수가 급격히 증가하였으며 2015년에는 24건의 과제가 진행되었다. 2016년에는 우수 종충 보급체계 등 사육기반 조성, 식용・사료용 제품개발 R&D 확대, 온・오프라인 소비채널 확보를 통한 적극적 수요 창출 등을 통해 곤충농업의 새로운 부가가치 창출의 토대를 마련하고 생산과 소비・유통체계 고도화, 규제개선 및 인력육성 등 산업 생태계 지원을 목표로 하는 「제2차 곤충산업 육성 5개년 계획」을 수립하였다(MAFRA, 2016). 이에 따라 2016년 35건으로 가장 많은 과제가 진행되었지만 이후 2017년부터 2020년까지 감소하는 추세를 나타냈다. 2021년에는 부가가치 제고를 위한 소재 및 기술 등 연구개발 확대와 수요처 발굴 및 수출 확대, 인프라 구축을 위해 조직화한 생산・유통 주체 육성 및 생산방식의 스마트화, 곤충・양잠산업 자원 기반 강화를 위한 제도 및 규제개선과 인식개선을 포함하는 「제3차 곤충・양잠산업 육성 종합계획」을 수립하였다(MAFRA, 2021a). 이를 통해 연구과제가 2020년 12건에서 2021년 21건으로 다시 증가하였다. 연구과제에 이용된 곤충을 비교했을 때 동애등에가 63건으로 가장 많이 사용되었고, 갈색거저리 61건, 누에 19건, 아메리카왕거저리 16건, 귀뚜라미 14건, 풀무치 14건 순으로 사용되었다. 갈색거저리는 2012년 6건을 시작으로 15건인 2016년에 가장 많이 사용되었으나, 2018년에 4건으로 급격하게 줄어들면서 2020년부터는 사용되지 않았다. 이에 반해 동애등에는 2011년 2건을 시작으로 연간 2~8건씩 지속해서 사용되었으며, 2021년 14건으로 급격하게 사용 건수가 증가하였다. 이외에도 사료용 곤충에 관한 연구로 집파리(10건), 쌍별귀뚜라미(7건), 집파리번데기(5건), 파리유충(5건), 흰점박이꽃무지(3건), 메뚜기(2건), 털두꺼비 하늘소(2건), 지네(1건), 흰개미(1건) 등이 이용되었다.

Fig. 4. Distribution of research and development projects on insect feed in Korea.

곤충산업은 해마다 증가하고 수입에 의존하고 있는 어분을 대체하는 효과를 낼 수 있는 단백질 대체원으로 높은 평가를 받고 있지만, 곤충산업이 지속해서 큰 성장을 하기 위해선 선결과제가 남아있다. 글로벌 인섹트 피드 마켓(global insect feed market)은 사료용 곤충산업이 2024년 약 13억 9,640만 달러에 이를 것으로 예상하였다(MAFRA, 2021b). 그러나 반려동물 곤충사료에 대한 소비자 인식을 연구한 Bae 등(2020)은 곤충이 첨가된 반려동물 사료의 소비자 구매 의사를 조사했을 때 구입하고자 하는 비율은 48.5%, 구입하지 않고자 하는 비율은 51.5%라고 답했다. 식용곤충의 경우 1,900종 이상이 식용으로 사용되고 있으며 130개국에서 20억 명의 사람들이 곤충을 소비하고 있어 영양적 가치는 이미 입증되었다고 볼 수 있지만(dos Santos Aguilar, 2021), 식용곤충 식품에 대한 소비자 인식이 더 심각하여 Jung 등(2018)의 연구에서는 식용으로 인정하는 곤충의 인지 여부에 대해 53.5%가 모른다고 답했으며, Kim(2017a)의 연구에서는 식용곤충 식품을 섭취할 의사가 있냐는 물음에 54.9%가 ‘아니오’라고 답했다. 이처럼 소비자들이 곤충에 대해 부정적으로 인식하는 이유로 혐오감이 가장 높았으며, 이유 부족, 비싼 가격, 친숙하지 않음, 의심스러운 순으로 나타났다. 곤충의 소비자 인식을 바꾸기 위해선 곤충의 영양성분에 관한 데이터베이스 구축을 통해 곤충은 영양 밀도가 높고 양질의 단백질을 포함하면서 소고기 수준의 단백질 함량 및 불포화지방산과 필수지방산을 많이 함유하고 있다는 사실을 소비자들에게 홍보해야 한다.

곤충의 미래화가 불확실한 이유로는 첫째 시설투자비 및 운영비 부족, 둘째 사육 및 질병 관리 기술 부족, 셋째 수요 예측이 어려워 전체 생산량을 결정하지 못한다는 점이 있다. 해외에서는 곤충이 주목받는 상황에서 미국 및 유럽연합 등은 미생물농약제조법, 식물상과 동물상 관리법 등의 법적 근거를 마련하여 곤충산업에 적극적으로 투자, 지원하고 있으며, 미국의 경우 곤충 기반 식품을 식의약화장품법에 따라 GMP 시설에서 제조하고 곤충사료는 일반적 안전기준에 의해 승인되도록 하고 있다. 유럽의 경우 어류용으로 곤충 단백질 사용이 가능하지만, 축산업 법령을 준수하여 사육되어야 하며 음식물쓰레기, 축분 등 폐기물로 사육한 곤충은 사용이 불가하다. 이처럼 사료용 곤충 사육을 위한 기준은 국가별로 차이가 있으며 현재까지 마련되지 않은 법적인 규제가 남아있다. 국내에서도 지속적인 곤충・양잠 산업 성장을 위해 곤충산업 육성 5개년 계획을 1, 2차 시행해왔으며 2021년 기준 제3차 종합계획을 진행하고 있다. 곤충은 단백질뿐만 아니라 사육하면서 발생하는 부산물도 활용할 수 있어 가치가 높다. 2013년에 개정된 폐기물관리법 시행령에 따라 음식물 처리 후 발생하는 동애등에 분변토 생산시설을 폐기물 재활용 시설에 추가하여 퇴비 원료로 사용이 가능하며, 2017년에는 동애등에분 생산시설 및 검사기준이 마련되어 법적 제도가 보완되고 있음을 알 수 있다(Choi 등, 2013; Kwon과 Kim, 2016; ME, 2021). 이와 같은 제도적인 측면이 보완되고, 곤충산업에 대한 지속적인 투자와 연구개발을 통해 소비자가 곤충을 친숙한 식품으로 받아들여 상용화가 이루어진다면 국내 곤충산업이 더욱 확대될 것으로 전망한다.

기존 사료 내 단백질 공급원의 수요 증가 및 원가 상승에 의하여 대체 단백질원이 필요한 실정이다. 곤충은 단백질과 지질로 대부분 이루어져 있고 필수아미노산 및 불포화지방산을 다량 함유하고 있으며, 이외에도 비타민, 무기질 등의 미량원소도 함유하는 것으로 알려져 있다. 또한 곤충은 사육에 필요한 사료, 물 등이 적게 소요되고 사육에 필요한 설비 또한 적기 때문에 쉽게 사육할 수 있으며, 경우에 따라 음식폐기물을 먹이로 사육할 수 있어 친환경적이다. 이러한 이유로 전 세계적으로 곤충을 미래 식량으로 활용하기 위한 연구가 이루어지고 있으며, 우리 정부는 곤충산업 육성을 위해 곤충산업 육성 및 지원에 관한 법률을 제정하고, 2011년부터 2021년까지 곤충산업육성 5개년 종합계획을 3차례 발표하는 등 노력을 기울이고 있다. 이에 따라 곤충의 식용 및 사료화에 관한 국가 연구과제가 활발히 이루어지고 있으며 관련 특허 및 논문이 발표되고 있다. 또한, 안전한 제품 생산을 위하여 법적 기준 및 제도 등이 지속적으로 개정되고 있으며, 시장 규모가 꾸준하게 증가하는 추세를 나타내고 있다. 본 연구에서는 사료 내 단백질 대체 공급원으로서 곤충의 기술개발 현황 및 미래 전망에 대하여 조사하였으며, 기존 사료 자원의 대체 가능성을 확인하였다. 농가 활성화를 위하여 법률 개정 및 제도 마련과 국가 연구사업 추진 등 지속적인 지원이 이루어진다면 이른 시일 내에 상용화가 이루어질 수 있을 것으로 생각된다.

본 논문은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 축산현안대응산업화기술개발사업의 지원을 받아 연구되었음(321079-3).

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Article

Review

Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51(5): 395-402

Published online May 31, 2022 https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.395

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

사료용 곤충의 고단백질 대체원료 기술개발 현황

남정현1*․김두리1*․현지용1․진희정1․최윤상2․조진호3․이병곤4․천지연1

1제주대학교 식품생명공학과, 2한국식품연구원 가공공정연구단
3충북대학교 농업생명환경대학 축산학과, 4(주)체리부로

Received: January 27, 2022; Revised: March 2, 2022; Accepted: March 28, 2022

Current Status and Future Prospects of the Insect Industry as an Alternative Protein Source for Animal Feed

Jung-Hyun Nam1* , Duri Kim1* , Ji-Yong Hyun1 , Hee-Jung Jin1 , Yun-Sang Choi2 , Jin-Ho Cho3 , Byoung Kon Lee4 , and Ji-Yeon Chun1

1Department of Food Bioengineering, Jeju National University
2Research Group of Food Processing, Korea Food Research Institute
3Department of Animal Science, Chungbuk National University
4CHERRYBRO Co., Ltd.

Correspondence to:Ji-Yeon Chun, Department of Food Bioengineering, Jeju National University, 102, Jejudaehak-ro, Jeju-si, Jeju 63243, Korea, E-mail: chunjiyeon@jejunu.ac.kr
Author information: Jung-Hyun Nam (Graduate student), Duri Kim (Graduate student), Ji-Yong Hyun (Graduate student), Hee-Jung Jin (Student), Jin-Ho Cho (Professor), Ji-Yeon Chun (Professor)
*These authors contributed equally to this work.

Received: January 27, 2022; Revised: March 2, 2022; Accepted: March 28, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

To study the domestic and foreign status of insects in animal feed, we summarized the productivity and possibility related to the utilization of insects as alternative protein feed in livestock production and aquaculture. Insects are reported to have high nutritional value and are rich source of proteins, amino acids, unsaturated fatty acids, vitamins, minerals, and fibers. In addition, they are low-cost and environmentally friendly, and can replace imported expensive resources such as fish and soybean meal. Furthermore, insects can be fed animal manure and food waste, including kitchen and agricultural waste, for breeding. These factors make insects an attractive source of animal feed. Since 2011, research on insects as products for animal feed increased rapidly but has recently shown a steady decline. However, the insect industry is steadily developing. Moreover, the ‘Control of Livestock and Fish Feed Act’ is being revised to revitalize the insect industry, and insect-based feed products are being released. This review will provide the current status of insects as an alternative resource in feed products, and ongoing research and projects. We will further discuss the prospect of the insect industry with these inputs.

Keywords: insect, animal feed, protein source

서 론

현재 지구의 인구는 지속해서 증가하고 있고 국제연합식량농업기구(FAO)는 2050년에 지구의 인구가 90억 명까지 증가할 것으로 예상하며 식생활의 큰 변화가 없는 한 전 세계적으로 육류 소비량 또한 증가할 것으로 보인다(Lange와 Nakamura, 2021). 2050년까지 동물성 제품의 소비가 60~70% 증가할 것으로 예상되며, 소비 증가에 따라 많은 양의 사료가 필요하고 콩과 어분과 같은 기존의 사료 자원은 비용이 많이 소요되며 제한되어 있기 때문에 대체 자원이 필요한 실정이다(Makkar 등, 2014).

사료에 이용되는 단백질 공급원으로는 대표적으로 어분과 대두박이 주로 이용되고 면실박, 콘글루텐 밀, 채종박 등의 식물성 단백질원과 육골분, 육분, 혈분, 우모분, 가금 부산물 등의 동물성 부산물 단백질원이 있다(Kim과 Bai, 1997). 그러나 최근 동물 사료에 첨가되는 단백질 성분 가격의 급격한 상승으로 인해 대체 단백질원으로 곤충에 대한 관심이 높아지고 있으며(Kim 등, 2021a), 단백질, 불포화지방산, 비타민, 미네랄 및 섬유질이 풍부하게 함유되어 있어 영양적 가치가 매우 높기 때문에 사료의 단백질과 지방 공급원으로의 가능성이 제시되고 있고(Jang 등, 2019; Park과 Yun, 2018), 소화율이 높고 필수아미노산을 갖추고 있어 적은 양의 단백질만으로도 동물의 성장에 필요한 단백질의 양을 만족시킬 수 있는 것으로 알려져 있다(Bae 등, 2020). 곤충 사육 시 발생하는 온실가스와 암모니아는 가축 사육보다 훨씬 적은 수치이기 때문에 친환경적이며(Baek 등, 2015), 사육에 필요한 사료나 물의 양이 적게 소요되기 때문에 생산효율이 매우 높고 사육에 필요한 규모 및 설비 또한 낮은 수준이기 때문에 큰 노동력 없이 사육이 가능하다(Kim, 2017b). 곤충 중에는 음식물 부산물 및 축산 분뇨 등 환경문제의 원인으로 꼽히는 폐기물 등을 먹이로 사육할 수 있다는 장점도 있다(Kim 등, 2019). 국내에서 사료에 관한 곤충 연구로는 동애등에 분말을 사료에 첨가 시 육계 생산성의 변화에 관한 연구(Choi 등, 2018), 동애등에 분말을 사료에 첨가 시 오리의 생산성과 경제성 평가에 관한 연구(Jang 등, 2019), 조피볼락의 사료원으로 갈색거저리의 영양적 가치 및 소화율 평가에 관한 연구(Jang 등, 2017) 등이 진행되었으며, 체중과 증체량 증가, 사료 섭취량과 사료 요구율 감소에 따른 수익성 향상 등의 효과가 있다고 보고되었다. 동물 사료의 단백질 공급원으로 곤충을 이용하기 위한 연구가 계속해서 진행되고 있으며, 이에 따라 곤충과 관련된 법률 또한 개정되고 있다.

세계적으로 곤충을 중요한 산업 자원으로 주목하기 시작하면서 곤충산업을 발전시키기 위해 이와 관련된 법과 제도를 마련하고 있다(Chang, 2014). 미국의 경우 곤충을 기반으로 하는 식품은 식의약화장품법(Federal Food, Drug, and Cosmetic Act)에 따라 GMP 시설에서 제조되며, 2013년 벨기에 연방식품안전청(Federal Agency for the Safety of the Food Chain)의 경우 메뚜기, 귀뚜라미, 딱정벌레, 벌집 나방 등 곤충 10종을 식품원료로 인정하는 등 곤충시장 촉진의 기반을 마련하였다(Ryu, 2017). 일본은 10여 년 전부터 식품위생법과 동물애호관리법을 정비하였고, 프랑스는 2015년 식용곤충연구팀을 설립하여 대량사육시스템을 도입하였다(Park과 Yun, 2018). 우리나라 또한 곤충산업에 주목하는 세계적 흐름에 맞추어 곤충산업의 성장 및 육성을 뒷받침하기 위한 법적 근거를 마련하기 위하여 2010년 「곤충산업의 육성 및 지원에 관한 법률」을 제정하였다(Kim 등, 2018). 더불어 2018년에는 곤충의 날(9월 7일)을 지정하는 등 곤충산업 확대를 위해 관련법, 시행령, 고시 개정을 추진하였고, 사료용 곤충 안전 관리를 위하여 ‘식용곤충의 사육기준’을 ‘곤충의 사육기준’으로 개정하는 등 사료용 곤충 사육기준을 마련하기 위하여 곤충산업육성법 시행령을 개정하였다(Kim, 2019).

따라서 본 연구에서 사료용 곤충의 국내외 시장현황, 연구 동향을 분석하여 사료용 곤충의 가능성을 평가하고 향후 수입에 의존하는 고단백 사료 대체를 위한 국산 기술개발을 위해 의견을 제시하고자 한다.

사료의 정의

단백질은 동물에게 중요한 영양성분으로 유전 및 생명 유지에 필수적인 영양소이며 체내에서 지속적으로 합성되고 분해되며 체조직의 많은 부분을 차지한다(Kang과 Jeong, 1993). 단백질을 구성하는 아미노산은 다양한 사료 형태를 통해 적절하게 공급해 주며 동물의 성장과 생산성에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 그중 동물의 체내에서 생산되지 않거나 합성되더라도 아주 미량으로만 합성되는 필수아미노산이 부족하면 동물의 유지, 성장, 생산에 부정적인 영향을 미친다. 동물영양학자들은 동물성 단백질 및 합성 아미노산 등의 다양한 방법들을 통해 필요한 영양소를 경제적으로 공급하기 위한 노력을 지속해오고 있다(Park 등, 2020). 국내 「사료관리법」(MAFRA, 2020)에 따르면, 사료란 축산법에 따른 가축이나 그 밖에 농림축산식품부 장관이 정하여 고시하는 동물・어류 등에 영양이 되거나 건강 유지 또는 성장에 필요한 것으로서 단미사료, 배합사료 및 보조사료를 말한다. 단미사료란 곡류, 서류, 과실류 등 식물성 원료, 단백질류, 유지류, 곤충류 등 동물성 원료, 식염류, 인산염류 등 광물성 원료를 주원료로 하며, 이 중 한 가지 원료만을 사용하여 만든 사료를 말한다. 단미사료는 단독으로 직접 사용되는 경우와 배합사료의 원료로 사용되는 경우가 있다. 배합사료는 두 가지 이상의 원료를 배합한 사료로, 단미사료・보조사료 등을 적절한 비율로 배합하거나 가공하여 제조한 것을 말하며 양축용, 프리믹스용, 대용유용, 반추동물용 섬유질배합사료 등이 있다. 보조사료는 항산화 효과, 독성 물질 제거, 지방 대사 개선, 병원균 저감, 소화력 향상 등 사료의 품질 유지와 사료의 효용을 높이기 위한 목적으로 첨가하는 것을 말한다. 보조사료는 사료첨가제로 불리기도 하며 결착제, 유화제, 보존제, 아미노산제, 비타민제, 효소제, 미생물제, 향미제, 비단백태질소 화합물, 규산염제, 완충제, 착색제, 추출제, 올리고당 등이 사용된다(Park과 Sun, 2020). 이 외에도 습식사료와 건식사료로 분류할 수 있는데 건식사료는 수분함량이 10% 미만이 되도록 건조한 것이며, 습식사료는 70~85% 정도의 수분함량을 갖는다(Choi 등, 2019a). 이러한 목적으로 생산된 사료는 동물에 급여한 뒤 증체량, 사료 섭취량, 사료효율, 사료 요구율, 영양소 소화율, 일반성분, 육색, 지방산, 아미노산 등을 분석하여 생산성과 경제성을 평가하게 된다(Park 등, 2003; Jang 등, 2019; Choi 등, 2019b). 국내에서 생산되는 사료 중 곤충을 이용한 동물 사료는 농림축산식품부의 「사료 등의 기준 및 규격」을 따르고 있으며(Kim 등, 2021a), 2021년 기준 국내에서 사료로 이용할 수 있는 곤충은 11종으로 갈색거저리(Tenebrio molitor, mealworm)와 아메리카왕거저리(Zophobas atratus, Zophobas morio, superworm)의 유충 또는 번데기, 쌍별귀뚜라미(Gryllus bimaculatus)와 왕귀뚜라미(Teleogryllus emma)의 유충 또는 성충, 우리벼메뚜기(Oxya chinensis sinuosa)와 풀무치(Locusta migratoria)의 유충 또는 성충, 아메리카동애등에(Hermetia illucens)의 유충 또는 번데기, 누에(Bombyx mori)의 유충 또는 번데기, 모기 유충(blood worm), 파리(Musca domstica) 유충이 있다(Table 1). 곤충을 사료로 사용할 경우 품질관리에 필요한 성분 등록사항으로 수분, 조지방, 조회분 및 조단백질이 있으며 휘발성 염기태질소 함량이 0.5% 미만이어야 한다. 또한, 안전성 관련 성분으로 납, 수은, 카드뮴을 검사해야 한다(MAFRA, 2019). 미국의 경우 곤충사료는 일반적 안전기준(Generally Recogniaed As Safe)에 의하여 승인되도록 실시하고 있으며(Ryu, 2017), 유럽연합은 「Animal Feed Legislation and Guidance」에 따라 곤충을 사료에 사용할 경우 정확한 성분을 표시해야 하고, 사료로 사용되는 곤충에 대하여 위생규정제도(EU regulation 13/2005)를 준수하여 사료 공장의 시설, 기록, 저장 등을 철저히 운영하도록 규정하고 있다(Kim 등, 2015).

Table 1 . Proximate compositions of insects allowed for feeding in Korea.

Life stageProximate composition (%)References
ProteinLipidFiberAshMoisture
Tenebrio molitorLarva, pupa46∼5724∼374∼73∼45∼8MAFRA, 2020
Zophobas atratus
Zophobas morio
Gryllus bimaculatusLarva, adult58∼6014∼166∼765∼7
Teleogryllus emma
Oxya chinensis sinuosaLarva, adult64∼666∼118∼94∼56∼9
Locusta migratoria
Hermetia illucensLarva, pupa40∼4328∼307∼89∼157
Bombyx moriLarva, pupa5228557∼8
blood wormLarva576∼7397
Musca domsticaLarva, pupa57∼637.3∼256∼75.3∼12
White fish meal69.67.6164.6Kim et al., 2000
Soybean meal47.61.869.6

사료용 곤충 관련 산업 현황

세계 곤충시장은 2019년 약 1조 원으로 2024년에는 약 2.4조 원에 이를 것으로 전망하며 이 중 사료용 곤충이 1.5조 원을 차지하고 있다(Kim 등, 2021b). 유럽과 북미 등 국외에서는 사료용 곤충과 관련된 기업에 대한 투자가 증가하고 있으며 유럽의 곤충 유래 단백질을 생산하는 주요 기업으로 프랑스 인섹트(Ynsect), 영국 인섹트 테크놀로지 그룹, 네덜란드 프로틱스가 있다. Ynsect는 로봇을 이용한 자동화 사육기술을 이용하여 밀웜을 사육하고 있으며 반려동물, 수산동물, 식물용 비료를 생산하고 있다. 북미에서는 미국 사료 통제 관계자에 의해 승인된 사료에만 사용할 수 있으며 반려동물 사료로 금지되어 있지만, 양식용 가금용 곤충 유래 사료 판매를 허용하였다(MAFRA, 2021b). 북미에서도 유럽과 마찬가지로 곤충산업에 대한 투자가 증가하고 있다. 2018년 중국의 사료 곤충시장 규모는 1억 1,220만 달러로 2024년까지 2억 2,283만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 중국은 사료용 곤충으로 갈색거저리의 유충, 번데기, 성충을 사용하고 닭, 오리, 거위를 사육하는 데 살아있는 파리 구더기를 사용하기도 한다(Choi, 2013). 또한, 누에 번데기, 말린 바퀴벌레 등의 다양한 종류의 곤충이 사료용 곤충산업에 사용되고 있다. 갈색거저리는 유충, 번데기, 성충의 단백질 함량이 51~61%로 좋은 단백질 공급원이며, 파리 구더기의 가루는 약 68% 단백질 함량을 가지고 있고 누에 번데기 가루는 약 70%의 단백질 함량, 말린 바퀴벌레는 약 60~70%의 단백질 함량, 벼메뚜기 가루는 약 64%의 단백질 함량을 가지고 있어 곤충은 사료의 단백질 공급원으로 매우 좋은 소재이다(Choi, 2013). 중국에서는 축분을 활용한 동애등에 생산이 대규모로 이루어져 동애등에 건조물 생산단가가 1 kg 기준 천 원~만 원 내외로 국내보다 저렴한 것으로 나타났다. 2018년을 시작으로 곤충 단백질 사료는 1억 4,500만 원에서 2023년까지 114억 원으로 시장 규모가 10배 이상 확대될 것으로 전망하고 있다(MAFRA, 2021c). 곤충사료 시장은 벌레를 원료로 한다는 거부감으로 인해 시장 진입에 어려움을 겪었지만, 현재 사료 개발을 위한 실험이 지속되고 있으며 소규모로 사료가 유통되고 있다. Ainan Liberacio는 대체 어분 생산을 위해 수산양식용 사료 개발을 해왔으며 동애등에를 원료로 한 곤충사료를 판매하고 있다. 또한, Muska는 곤충 대량생산 체제를 구축 중이며 동애등에를 원료로 사료를 개발하였다(KOTRA, 2019).

국내의 경우 농림축산식품부에서 조사한 2018~2019년 곤충산업 실태조사를 살펴보면 2020년 곤충 판매액은 414억 원으로 전년도 판매액 405억 원 대비 2.2% 증가하였다. 곤충 종류별 판매액은 흰점박이꽃무지가 2020년 14,741억 원으로 가장 높았고, 환경정화 및 사료용 곤충인 동애등에가 2018년 약 22억 원, 2019년 약 60억 원, 2020년 약 14,741억 원으로 가장 높은 증가율을 나타내 사료용 곤충이 점진적으로 증가하고 있다는 것을 알 수 있다(MAFRA, 2021a). 곤충 유래 사료는 반려동물, 양돈, 양계, 양어용으로 다양하게 이용되고 있으며 국내에서는 (주)리얼네이쳐팜, (주)씨아이이에프 등의 기업에서 반려동물, 양돈, 양계, 양어 사료를 생산하고 있다(Table 2). 반려동물 사료의 단백질 함량이 증가할수록 기호성과 섭취량이 증가하는 것으로 알려져 있으며, 곤충 단백질 시장에서 사료・펫푸드의 비중은 전체 시장의 22.5%(1.4억 달러)로 38.4%(2.3억 달러)인 통곤충 다음으로 큰 규모를 차지하고 있다(Park 등, 2019). 국내 곤충 관련 산업의 경우 해외보다 성장이 미약한 수준이지만 지속적인 성장이 가능할 것으로 생각된다.

Table 2 . List of insect feed sold in Korea.

TypeProduct imageProduct nameInsectManufacturer
Swine
PoultryMulti-wormHermetia illucensC.I.E.F
Fishery
KOHEN ROSH 13Hermetia illucensReal nature farm
Pet Guard Boyangdaecheop Harmony Insect MealwomTenebrio molitorWoosung Feed
PetINSECTUP hypo-allergenicHermetia illucensFitPet
LAPOG Real InsectHermetia illucensATbio
WELLSOMEHermetia illucensOSP

사료용 곤충에 관한 특허출원 동향

사료용 곤충 제조기술과 관련된 특허 정보를 검색하기 위해 공개 및 등록된 특허를 대상으로 검색하였다. Database(DB)로 KIPRIS(https://www.kipris.or.kr)를 사용했으며, 검색어로 사료용 곤충과 관련된 한국어, 영어 키워드를 사용해 검색하였다. 검색 결과 한국 특허는 81건, 미국 특허 62건, 유럽 특허 102건, PCT 31건, 일본 특허 9건, 중국 특허 378건이 검색되었다. 사료용 곤충과 직접적인 관련이 없는 것을 제외하고 중복건수를 포함한 결과 총 234건의 특허가 출원되었으며, 중국 189건(80.8%), 한국 30건(12.8%), PCT 12건(5.1%), 미국 2건(0.9%), 유럽 1건(0.4%), 일본 0건(0%) 순으로 나타났다(Fig. 1). 국가별, 연도별 특허출원 동향을 살펴보면 1976년 미국에서 가장 먼저 출원하였다. 2000년대부터 중국, 미국에서 출원되기 시작했으며, 중국은 2010년 이후로 출원이 급격히 증가하였고 매년 지속해서 특허출원이 진행되어왔다. 이를 통해 곤충 분야 관련 연구개발이 활발하게 진행되고 있는 것으로 생각되며(Kim 등, 2020), 한국은 2016년부터 출원되기 시작하였고 이후로 꾸준히 출원되는 추세이다. 특허 제도상 출원 후 18개월 후에 공개되기 때문에 앞으로 더 증가할 것으로 생각된다. 특허 내용으로는 가금류, 육류, 어류 등 동물 사료 내의 어분, 대두박과 같은 기존 단백질원을 곤충으로 대체하는 것이었으며, 동애등에, 집파리, 갈색거저리가 주로 사용되었다. 이외에도 항생제 대체, 셀레늄 강화, 항균 펩타이드에 관한 내용이 있었으며, 가축 배설물을 이용하여 곤충을 사육한 후 곤충을 사료에 첨가하여 기존 단백질 자원을 대체하는 내용 등이 있었다.

Fig 1. Number of patents on insect feed in world.

사료용 곤충에 관한 논문 동향

국내논문 검색은 한국과학기술정보연구원(Korea Institute of Science and Technology Information, KISTI)의 ScienceON(https://scienceon.kisti.re.kr), (주)누리미디어의 DBpia(Data Base Periodical Information Academic, https://www.dbpia.co.kr), 한국학술정보(주)의 KISS (Koreanstudies Information Service System, https://kiss.kstudy.com), 한국연구재단(National Research Foundation of Korea)의 한국학술지인용색인(Korea Citation Index, KCI, https://www.kci.go.kr), 한국교육학술정보원(Korea Education and Research Information Service)의 학술연구정보서비스(Research Information Sharing Service, RISS, https://www.riss.kr)를 DB로 사용하였으며, ‘곤충 AND 사료’를 검색어로 하여 전체 기간에 대하여 조사하였다. 조사 결과 ScienceON 323건, DBpia 138건, KISS 126건, KCI 57건, RISS 485건이 검색되었으며, RISS를 이용하여 국내 석사와 박사학위 논문을 검색한 결과 201건이 검색되었다. 이 중 사료용 곤충과 직접적인 관련이 없는 것과 중복되는 자료를 제외하여 20건의 연구논문과 10건의 학위논문을 추려냈다(Fig. 2). 2012년 2건의 연구논문이 보고되었으며 2019년까지 연간 1~4건의 논문이 보고되었다. 이후 2020년에 연구논문 4건, 학위논문 3건으로 가장 많은 수의 논문이 보고되었다. 동애등에가 9건으로 가장 많이 사용되었으며, 갈색거저리 7건, 아메리카왕거저리 5건이 사용되었고 이외에도 누에(3건), 쌍별귀뚜라미(2건), 풀무치(2건), 왕귀뚜라미(1건)가 사용되었다(Fig. 3). 국내논문은 사료로써 동애등에, 아메리카왕거저리, 장수풍뎅이 유충 등 곤충의 영양학적 평가와 동물에 곤충사료 급여가 생산성에 미치는 영향에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 해외논문 검색은 Web of Science(https://www.webofscience.com)를 DB로 사용하였으며 ‘feed AND insect AND protein’을 검색어로 하여 전체 기간에 대하여 조사하였다. 조사 결과 852건이 검색되었으며 사료용 곤충과 관련이 없는 것을 제외하여 324건을 추려냈다. 1993년부터 2011년까지 연간 0~1건의 논문이 보고되었으며, 이후 2012년부터 증가하여 2019년에는 77건이 보고되었지만, 2020년부터 2021년까지 감소하는 추세를 나타내고 있다. 이 중 가장 많이 인용된 논문은 인용 횟수 621회로 van Huis(2013)의 식량안보를 위한 곤충의 식량 및 사료로서의 가능성에 관한 연구이며, 저자는 곤충이 가축과 어류의 사료로써 활용될 수 있으며 기존의 곡물 자원의 단백질을 대체할 수 있다고 하였다.

Fig 2. Distribution of research article, thesis, and dissertation on insect feed in Korea.

Fig 3. The used number of insects for animal feed.

사료용 곤충에 관한 연구과제 동향

연구과제는 국가과학기술지식정보서비스(National Science & Technology Information Service, NTIS)를 DB로 사용하여 2021년 9월에 조사하였으며 전체 기간을 검색 기간으로 설정하였고, ‘사료 곤충’을 검색어로 사용하였다. 검색 결과 718건이 검색되었으며 재검토하여 사료용 곤충과 직접적인 관련이 없는 것은 제외하였다. NTIS를 DB로 하여 사료용 곤충에 관한 연구를 조사한 결과, 2021년 9월 2일 기준으로 2002년부터 2021년까지 총 718건의 연구과제가 검색되었으며, 재검토하여 사료용 곤충과 직접적인 관계가 없는 것을 제외하였을 때 210건으로 확인되었다. 육류, 가금류, 어류, 반려동물에 대한 사료 개발이 주로 이루어졌으며 대량생산, 제형화, 기술개발 등이 연구되었다. 또한 면역력 개선, 항병원성, 항균성, 소화율 개선, 항비만, 항당뇨 등 곤충사료의 기능적 특성이 연구되었으며, 특히 2015년부터는 반려동물 곤충사료에 관한 연구가 증가하는 추세이고 알레르기, 면역력 및 콜레스테롤 개선 등 기능성을 강화하기 위한 연구가 이루어졌다. 연도별 연구과제 동향을 Fig. 4에 나타내었다. 정부는 2010년 「곤충산업의 육성 및 지원에 관한 법률」을 제정하고, 2011년 새로운 미래 농산업을 육성하기 위해 곤충자원 조사 및 유용곤충 발굴, 곤충자원의 R&D 강화, 곤충농가 육성 지원, 전문 인력 양성 및 교육 강화를 포함하는 「제1차 곤충산업육성 5개년 종합계획」을 수립하였다(MAFRA, 2011). 이를 기점으로 2011년 4건에서 2012년~2014년 연간 16~17건으로 건수가 급격히 증가하였으며 2015년에는 24건의 과제가 진행되었다. 2016년에는 우수 종충 보급체계 등 사육기반 조성, 식용・사료용 제품개발 R&D 확대, 온・오프라인 소비채널 확보를 통한 적극적 수요 창출 등을 통해 곤충농업의 새로운 부가가치 창출의 토대를 마련하고 생산과 소비・유통체계 고도화, 규제개선 및 인력육성 등 산업 생태계 지원을 목표로 하는 「제2차 곤충산업 육성 5개년 계획」을 수립하였다(MAFRA, 2016). 이에 따라 2016년 35건으로 가장 많은 과제가 진행되었지만 이후 2017년부터 2020년까지 감소하는 추세를 나타냈다. 2021년에는 부가가치 제고를 위한 소재 및 기술 등 연구개발 확대와 수요처 발굴 및 수출 확대, 인프라 구축을 위해 조직화한 생산・유통 주체 육성 및 생산방식의 스마트화, 곤충・양잠산업 자원 기반 강화를 위한 제도 및 규제개선과 인식개선을 포함하는 「제3차 곤충・양잠산업 육성 종합계획」을 수립하였다(MAFRA, 2021a). 이를 통해 연구과제가 2020년 12건에서 2021년 21건으로 다시 증가하였다. 연구과제에 이용된 곤충을 비교했을 때 동애등에가 63건으로 가장 많이 사용되었고, 갈색거저리 61건, 누에 19건, 아메리카왕거저리 16건, 귀뚜라미 14건, 풀무치 14건 순으로 사용되었다. 갈색거저리는 2012년 6건을 시작으로 15건인 2016년에 가장 많이 사용되었으나, 2018년에 4건으로 급격하게 줄어들면서 2020년부터는 사용되지 않았다. 이에 반해 동애등에는 2011년 2건을 시작으로 연간 2~8건씩 지속해서 사용되었으며, 2021년 14건으로 급격하게 사용 건수가 증가하였다. 이외에도 사료용 곤충에 관한 연구로 집파리(10건), 쌍별귀뚜라미(7건), 집파리번데기(5건), 파리유충(5건), 흰점박이꽃무지(3건), 메뚜기(2건), 털두꺼비 하늘소(2건), 지네(1건), 흰개미(1건) 등이 이용되었다.

Fig 4. Distribution of research and development projects on insect feed in Korea.

곤충 사료화의 미래

곤충산업은 해마다 증가하고 수입에 의존하고 있는 어분을 대체하는 효과를 낼 수 있는 단백질 대체원으로 높은 평가를 받고 있지만, 곤충산업이 지속해서 큰 성장을 하기 위해선 선결과제가 남아있다. 글로벌 인섹트 피드 마켓(global insect feed market)은 사료용 곤충산업이 2024년 약 13억 9,640만 달러에 이를 것으로 예상하였다(MAFRA, 2021b). 그러나 반려동물 곤충사료에 대한 소비자 인식을 연구한 Bae 등(2020)은 곤충이 첨가된 반려동물 사료의 소비자 구매 의사를 조사했을 때 구입하고자 하는 비율은 48.5%, 구입하지 않고자 하는 비율은 51.5%라고 답했다. 식용곤충의 경우 1,900종 이상이 식용으로 사용되고 있으며 130개국에서 20억 명의 사람들이 곤충을 소비하고 있어 영양적 가치는 이미 입증되었다고 볼 수 있지만(dos Santos Aguilar, 2021), 식용곤충 식품에 대한 소비자 인식이 더 심각하여 Jung 등(2018)의 연구에서는 식용으로 인정하는 곤충의 인지 여부에 대해 53.5%가 모른다고 답했으며, Kim(2017a)의 연구에서는 식용곤충 식품을 섭취할 의사가 있냐는 물음에 54.9%가 ‘아니오’라고 답했다. 이처럼 소비자들이 곤충에 대해 부정적으로 인식하는 이유로 혐오감이 가장 높았으며, 이유 부족, 비싼 가격, 친숙하지 않음, 의심스러운 순으로 나타났다. 곤충의 소비자 인식을 바꾸기 위해선 곤충의 영양성분에 관한 데이터베이스 구축을 통해 곤충은 영양 밀도가 높고 양질의 단백질을 포함하면서 소고기 수준의 단백질 함량 및 불포화지방산과 필수지방산을 많이 함유하고 있다는 사실을 소비자들에게 홍보해야 한다.

곤충의 미래화가 불확실한 이유로는 첫째 시설투자비 및 운영비 부족, 둘째 사육 및 질병 관리 기술 부족, 셋째 수요 예측이 어려워 전체 생산량을 결정하지 못한다는 점이 있다. 해외에서는 곤충이 주목받는 상황에서 미국 및 유럽연합 등은 미생물농약제조법, 식물상과 동물상 관리법 등의 법적 근거를 마련하여 곤충산업에 적극적으로 투자, 지원하고 있으며, 미국의 경우 곤충 기반 식품을 식의약화장품법에 따라 GMP 시설에서 제조하고 곤충사료는 일반적 안전기준에 의해 승인되도록 하고 있다. 유럽의 경우 어류용으로 곤충 단백질 사용이 가능하지만, 축산업 법령을 준수하여 사육되어야 하며 음식물쓰레기, 축분 등 폐기물로 사육한 곤충은 사용이 불가하다. 이처럼 사료용 곤충 사육을 위한 기준은 국가별로 차이가 있으며 현재까지 마련되지 않은 법적인 규제가 남아있다. 국내에서도 지속적인 곤충・양잠 산업 성장을 위해 곤충산업 육성 5개년 계획을 1, 2차 시행해왔으며 2021년 기준 제3차 종합계획을 진행하고 있다. 곤충은 단백질뿐만 아니라 사육하면서 발생하는 부산물도 활용할 수 있어 가치가 높다. 2013년에 개정된 폐기물관리법 시행령에 따라 음식물 처리 후 발생하는 동애등에 분변토 생산시설을 폐기물 재활용 시설에 추가하여 퇴비 원료로 사용이 가능하며, 2017년에는 동애등에분 생산시설 및 검사기준이 마련되어 법적 제도가 보완되고 있음을 알 수 있다(Choi 등, 2013; Kwon과 Kim, 2016; ME, 2021). 이와 같은 제도적인 측면이 보완되고, 곤충산업에 대한 지속적인 투자와 연구개발을 통해 소비자가 곤충을 친숙한 식품으로 받아들여 상용화가 이루어진다면 국내 곤충산업이 더욱 확대될 것으로 전망한다.

요 약

기존 사료 내 단백질 공급원의 수요 증가 및 원가 상승에 의하여 대체 단백질원이 필요한 실정이다. 곤충은 단백질과 지질로 대부분 이루어져 있고 필수아미노산 및 불포화지방산을 다량 함유하고 있으며, 이외에도 비타민, 무기질 등의 미량원소도 함유하는 것으로 알려져 있다. 또한 곤충은 사육에 필요한 사료, 물 등이 적게 소요되고 사육에 필요한 설비 또한 적기 때문에 쉽게 사육할 수 있으며, 경우에 따라 음식폐기물을 먹이로 사육할 수 있어 친환경적이다. 이러한 이유로 전 세계적으로 곤충을 미래 식량으로 활용하기 위한 연구가 이루어지고 있으며, 우리 정부는 곤충산업 육성을 위해 곤충산업 육성 및 지원에 관한 법률을 제정하고, 2011년부터 2021년까지 곤충산업육성 5개년 종합계획을 3차례 발표하는 등 노력을 기울이고 있다. 이에 따라 곤충의 식용 및 사료화에 관한 국가 연구과제가 활발히 이루어지고 있으며 관련 특허 및 논문이 발표되고 있다. 또한, 안전한 제품 생산을 위하여 법적 기준 및 제도 등이 지속적으로 개정되고 있으며, 시장 규모가 꾸준하게 증가하는 추세를 나타내고 있다. 본 연구에서는 사료 내 단백질 대체 공급원으로서 곤충의 기술개발 현황 및 미래 전망에 대하여 조사하였으며, 기존 사료 자원의 대체 가능성을 확인하였다. 농가 활성화를 위하여 법률 개정 및 제도 마련과 국가 연구사업 추진 등 지속적인 지원이 이루어진다면 이른 시일 내에 상용화가 이루어질 수 있을 것으로 생각된다.

감사의 글

본 논문은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 축산현안대응산업화기술개발사업의 지원을 받아 연구되었음(321079-3).

Fig 1.

Fig 1.Number of patents on insect feed in world.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51: 395-402https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.395

Fig 2.

Fig 2.Distribution of research article, thesis, and dissertation on insect feed in Korea.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51: 395-402https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.395

Fig 3.

Fig 3.The used number of insects for animal feed.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51: 395-402https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.395

Fig 4.

Fig 4.Distribution of research and development projects on insect feed in Korea.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51: 395-402https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.395

Table 1 . Proximate compositions of insects allowed for feeding in Korea.

Life stageProximate composition (%)References
ProteinLipidFiberAshMoisture
Tenebrio molitorLarva, pupa46∼5724∼374∼73∼45∼8MAFRA, 2020
Zophobas atratus
Zophobas morio
Gryllus bimaculatusLarva, adult58∼6014∼166∼765∼7
Teleogryllus emma
Oxya chinensis sinuosaLarva, adult64∼666∼118∼94∼56∼9
Locusta migratoria
Hermetia illucensLarva, pupa40∼4328∼307∼89∼157
Bombyx moriLarva, pupa5228557∼8
blood wormLarva576∼7397
Musca domsticaLarva, pupa57∼637.3∼256∼75.3∼12
White fish meal69.67.6164.6Kim et al., 2000
Soybean meal47.61.869.6

Table 2 . List of insect feed sold in Korea.

TypeProduct imageProduct nameInsectManufacturer
Swine
PoultryMulti-wormHermetia illucensC.I.E.F
Fishery
KOHEN ROSH 13Hermetia illucensReal nature farm
Pet Guard Boyangdaecheop Harmony Insect MealwomTenebrio molitorWoosung Feed
PetINSECTUP hypo-allergenicHermetia illucensFitPet
LAPOG Real InsectHermetia illucensATbio
WELLSOMEHermetia illucensOSP

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