전남 해조류를 이용한 헬스케어제품 개발과 전망

미국 NASA가 찍은 완도 해조류 양식장 위성사진(출처 : 완도군)
[현대해양] 세계보건기구에 따르면 2022년 한국인의 평균 기대수명은 84세이며 2140년에 이르면 한국이 세계 최고의 장수국가가 될 것으로 예상하고 있다. 지난해 통계청 발표 자료에 따르면 우리나라는 앞으로 2년 뒤인 2025년에는 65세 이상 고령인구가 천만 명을 돌파하는 초고령 사회에 진입할 전망이다. 따라서 고령층의 건강한 삶을 유지하기 위해서는 고령 친화형 바이오헬스케어 제품의 수요가 급속하게 늘어날 것으로 예상된다. 시장조사업체인 ‘프로스터 앤 설리번’에 따르면 글로벌 바이오헬스케어 시장 규모가 2023년 2,933조 원에서 2027년 3,770조 원으로 성장할 것으로 분석하였다.

한편, 해조류는 비타민, 미네랄, 식이섬유 등 식품영양학적으로 매우 유용한 성분을 다량 함유하고 있어서 예로부터 동양을 중심으로 식품의 원료로 이용해 왔으며, 오늘날에는 후코이단, 폴리페놀 등 인체 건강의 유지와 치료에 도움이 되는 물질들이 다수 발견되면서 바이오헬스케어 제품의 원료로도 부각 되고 있다.

최근에 발표된 세계은행(WB)의 ‘글로벌 해조류 신흥 시장 보고서(The Global Seaweed New and Emerging Markets Report 2023)’에 따르면 세계 10대 신규 해조류 시장이 2030년까지 지속 성장하는 과정에서 단기적으로 생물 자극제, 동물 사료, 펫푸드(Pet Food), 메탄 감소 첨가제 등 시장 규모가 44억 달러에 이를 것으로 예상했다. 중기적으로 영양 보충제, 대체 단백질, 바이오 플라스틱, 직물 등 시장이 60억 달러에 달할 전망이다. 장기적으로 해조류 관련 의약품, 건설자재 시장이 14억 달러에 이를 것으로 예상하였다.

특히 해양수산통계연보(2023년)에 따르면 우리나라 해조류 생산량의 89%를 전라남도가 차지하고 있으며, 해조류 가공제품 생산량도 96%를 점유하고 있다.

따라서 국가 해양바이오 산업 신성장 전략(2022. 7. 28)에서는 완도를 중심으로 한 전남지역을 해조류 기반 바이오 소재 특화 클러스터로 지정하여 중점 육성하고 있다.

해조류로부터 코로나-19 치료 후보물질 개발

전남바이오산업진흥원 해양바이오연구센터 임성근 박사 연구팀은 2021년도에 전남 해안에서 생산된 전복 내장과 톳, 청각, 다시마 등 해조류 추출물의 신종 코로나바이러스 감염증(코로나-19) 억제 효과에 대하여 연구를 수행하였다. 코로나-19의 감염은 바이러스의 스파이크 단백질이 세포 표면의 앤지오텐신 전환효소 수용체와 결합하여 세포 내로 침투가 이뤄지는 것으로 알려져 있다. 따라서 실험은 전복 내장과 해조류를 열수로 추출 후 정제한 후보 물질을 유사 코로나-19 바이러스와 함께 앤지오텐신 전환효소가 과발현되도록 조작한 인간 배아 신장 세포에 농도별로 처리해 96시간 후 감염 정도를 확인하는 방식으로 이뤄졌다. 연구 결과는 톳, 청각, 다시마 순으로 억제 효과가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 해조류 추출물 중 분자량이 크고 후코스(Fucose) 함량이 높은 물질이 코로나-19 바이러스의 스파이크 단백질과 앤지오텐신 전환효소(ACE-2) 수용체의 결합을 방해하여 코로나-19의 감염을 억제하는 것으로 추정되었다.

2022년도에는 전북대학교 인수공통전염병연구소 탁동섭 교수 연구팀과의 공동연구를 통하여 실제 코로나-19 바이러스를 이용해 전복 내장과 해조류 추출물의 바이러스 증식 억제 효과를 검증하였다. 그 결과는 해조류 추출물이 실제 코로나-19 바이러스에 대하여도 증식을 억제하는 효과가 있음을 확인할 수 있었으며 연구 결과는 국제 해양 의약 분야 학술지인 ‘마린 드럭스(Marine Drugs)’에 연구 논문으로 게재되었다.

더 나아가 연구진은 해조류 추출물에 대하여 수많은 분리·정제 과정을 거쳐 활성물질을 찾아냈으며, NMR 분석 등을 통하여 2종의 단일물질을 확보하는 데에 성공하였다. 이와 관련된 핵심기술은 국제특허로 출원되어 있다. 앞으로도 연구진은 이 후보물질의 표준화 및 대량생산을 위하여 추가적인 연구를 지속적으로 추진해 나갈 계획이다.

해조류 화장품 상품화 및 수출시장 개척


해양바이오연구센터는 2021년에 산업통상자원부의 ‘지역 거점 스마트 특성화 기반 구축 사업’에 선정되어 도내 바이오 메디컬 중소기업의 글로벌 진출 지원을 목표로 화장품 생산 및 품질 관리 전문 장비 16종을 도입하는 등 전남 유일의 화장품 공동 생산 플랫폼을 구축하여 운영하고 있다. 한편 해조류는 바다의 채소라고 불릴 정도로 우리에게는 아주 익숙한 건강식품으로 인식되어 오고 있으며 해조류에 들어있는 알긴산, 후코이단, 폴리페놀, PDRN 등 다양한 기능성 물질들은 인체 피부에 아주 유용한 성분으로 잘 알려져 있다. 특히, 피부병에 걸린 바닷속 물고기가 해조류에 몸을 접촉하여 병을 치료한다는 사례에 비추어 볼 때 해조류가 피부에 얼마나 좋은 것인지를 잘 알 수 있다. 우리나라 화장품 업계에서도 해조류의 유용성을 잘 인식하고 해조류를 이용한 화장품 생산을 시도하고 있지만 아직 초기 단계로 대부분 해조류 단순추출물을 소량으로 첨가하는 수준에 그치고 있다. 해양바이오연구센터는 오랫동안에 거쳐 터득한 해조류 가공 기술을 활용하여 화장품의 기능성이 우수하고 해조류 냄새가 나지 않는 화장품을 생산하는 데에 역점을 두고 연구개발을 추진하였다. 그 결과 다시마, 미역, 우뭇가사리, 세모가사리 등의 해조류 추출물이 함유된 슬리핑 크림, 보습크림, 마스크 팩, 완도 머드팩 등 10종의 화장품을 개발하는 데에 성공하였으며 개발 제품들은 국내 온·오프 시장에 상품화되었다.

나아가 센터는 2022년도에 화장품 우수 제조관리기준의 국제 인증인 ISO22716을 획득하여 전남 기업들의 해외 수출을 지원하기 시작하였으며, 그 결과 2023년 4월에는 ‘해조류 유래 화장품 해외 신규시장 수출 선적식’을 개최하였다. 이날 행사는 전남의 3개 화장품 기업이 캄보디아, 스페인, 미국, 러시아, 두바이 등 5개국을 대상으로 25만 4,000 달러의 수출계약을 체결한 데 따른 것이다. 수출 기업 중 홍일식품은 다시마와 미역귀로 만든 보습크림을 캄보디아에, 그린오션은 다시마로 만든 마스크팩을 스페인에, 어업회사법인 이노플럭스는 미역 유래 후코이단, 다시마, 참풀가사리 등을 활용한 슬리핑 크림 등을 미국, 러시아, 두바이에 수출했다. 특히, 도내 화장품 기업 중 처음으로 캄보디아와 스페인에 화장품을 수출하게 되어 이날 선적식이 더욱 의미가 크다고 할 수 있다.

전복 내장 및 해조류 추출물의 실제 코로나-19 바이러스 억제 효과에 관한 논문

다시마 이용 항충치 기능성 펫푸드 상품화

글로벌 시장조사 기관인 유로모니터(Euromonitor)는 2021년 기준 우리나라 펫 푸드 시장 규모가 약 1조 5,000억 원에 이르며 매년 10% 이상 성장세를 보이는 것으로 분석했다. 한편 우리나라 생후 3년 이상 반려동물의 70∼80%가 치주에 질환을 앓고 있는 것으로 조사되어 천연항균물질을 이용한 반려동물용 덴탈케어 제품의 시장 전망이 밝다고 할 수 있다.

해양바이오연구센터는 2022년도에 ‘다시마 추출물을 이용한 펫 푸드(Pet Food) 개발사업’을 추진하여 충치 유발 세균(Streptococcus Mutans)의 발육을 억제하는 물질을 개발하는 데에 성공하였다. 동 기술은 도내 기업인 ㈜논다에 이전하여 상품화를 추진하였다. 다시마에서 추출한 기능성 물질은 수입 해조류 분말 대비 약 3배의 항균 효과가 있어 수입산 덴탈케어용 해조류 분말에 대한 수입대체 효과가 클 것으로 분석된다. 이러한 성과는 양식장에서 다시마를 수확할 때 바다에 버려지는 미이용 부산물을 항균물질을 추출하는 원료로 활용할 수 있다는 점에서 양식 어업인의 새로운 소득원이 될 수 있을 것으로 기대된다.

전남의 해조류 바이오헬스케어 제품개발 전망
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해양바이오연구센터가 개발한 해조류을 이용한 화장품

해조류는 전술한 바와 같이 식품, 의약품, 화장품 및 산업용 소재로 아주 유용하게 활용할 수 있는 생물 소재라고 할 수 있다. 그러나 해조류는 염분, 중금속, 요오드 등이 상당량 함유되어 있어서 내륙지방에 있는 기업이 바로 해조류를 산업에 활용하기에는 수많은 한계가 있다. 따라서 해조류의 주생산지인 완도군에서는 2024년까지 해양수산부와 전라남도의 지원을 받아서 총사업비 250억 원을 마련하여 해조류 활성 소재 생산시설을 건립할 예정이다. 동 시설은 하이브리드 세정 기술(Hybrid Cleaning Technology)을 이용하여 해조류에 존재하는 염분, 중금속, 요오드 등을 제거하여 HACCP 안전기준에 맞는 해조류 원료를 생산한 후 기업에 공급하거나 이것을 원료로 하여 기능성 물질을 추출한 다음에 의약품, 건강 기능 식품, 화장품 등을 생산하는 기능성 소재를 공급하는 역할을 할 계획이다. 해양바이오연구센터는 2025년부터 동 시설을 완도군으로부터 인수하여 기업과 함께 해조류로부터 면역 활성 소재(김), fucoxanthin, fucoidan, alginic acid, PDRN(Poly deoxy ribo nucleotide), 항균(다시마) 및 항바이러스(감태) 소재, 피부재생 소재(마이크로 니들 탑재용) 등을 생산할 계획이다. 그리고 해조류 활성 소재 생산시설의 원활한 운영을 위하여 해조류 활성 소재 표준화 및 대량생산 공정 개발을 위한 국가 R&D 사업을 산·학·연 공동으로 추진할 계획이다.

완도군은 조선대 해양 헬스케어 유효성 평가 실증 센터와 해조류 활성 소재 인증·생산 시설을 연계하여 연구부터 상품화까지 해양바이오산업 생태계를 조성해 나간다는 방침이다.​​해조류 화장품 수출 선적식

한편 전 세계적으로 열풍을 일으키고 있는 비건이즘(Veganism)은 식품 분야로도 활기를 띠며 시장이 확대되고 있다. 특히 코로나19를 거치면서 비건 인구가 급증하는 등 비건 열풍이 더욱 거세지고 있다. 이에 따라 세계 각국은 비건 식품의 성장 가능성에 큰 관심을 보이고 있으며 정책적 지원은 물론 시장 변화에도 적극적으로 대응해 나가고 있다. 수산물 중 해조류는 대표적인 비건 식품의 하나이다. 특히 해조류에 다량으로 들어 있는 다당류는 그 용용 가능성이 무궁무진하다고 할 수 있다. 따라서 3D 푸드 프린팅 기술을 접목하여 해조 다당류를 이용한 비건 대체육을 개발한다면 새로운 부가가치를 창출할 수 있을 것이다. 해양바이오연구센터는 고려대학교 박현진 교수 연구팀과 공동으로 2025년부터 해조류를 이용한 3D 푸드 프린팅 기술 개발을 추진할 계획이다. 이 외에도 해양바이오연구센터는 2023년부터 산·학·연 공동연구로 ‘해조류 유래 천연추출물을 이용한 비만성 근 감소증 완화 소재 개발 및 제품화 사업’, ‘해조 다당류를 활용한 피부 재생능력 촉진 기능성 패치 개발’, ‘해조류를 이용한 자연 유래 염증성 장 질환 관리 헬스케어 제품개발’, ‘해양 치유 자원의 활용 기술 개발’ 등 4개 연구과제를 추진하고 있다.

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다시마를 이용한 반려동물용 덴탈케어 제품
앞으로도 해양바이오연구센터는 우리나라 서남해안권의 해조류 기반 바이오 소재 특화 거점 연구기관으로써 그 역할을 성실하게 수행해나가고자 한다. 

출처 : 현대해양(http://www.hdhy.co.kr)