1. 서론

1.1. 반려동물 산업의 성장과 펫푸드 시장 확대

전 세계적으로 반려동물을 가족의 일원으로 인식하는 문화가 확산되면서 펫푸드 시장은 지속적으로 성장해왔다. 특히 코로나19 팬데믹 이후, 사회적 고립감과 정서적 교감에 대한 욕구로 반려동물 입양률이 증가했으며 이에 따라 사료 및 간식 소비도 급격히 확대되었다[1]. 2022년 기준, 글로벌 펫푸드 시장 규모는 약 1,267억 달러로 평가되었으며, 연평균 5‒6%의 성장률을 보일 것으로 전망되고 있다[2].

소비자들은 단순한 급여 목적의 사료보다는 영양성분, 기능성, 지속가능성, 원료의 안전성 등을 고려한 프리미엄 펫푸드를 선호하는 경향을 보이고 있으며, 이로 인해 고단백 ‧ 저알레르기 ‧ 천연 원료 기반의 제품군이 확대되고 있다[3]. 특히 인간과 유사한 건강기능식품 개념이 반영된 기능성 펫푸드의 수요가 증가하고 있으며, 이는 고령 반려동물의 건강 관리와 관련된 맞춤형 제품 개발로 이어지고 있다[4].

이러한 추세는 단백질 공급원 다변화에 대한 관심을 불러일으켰으며, 식용 곤충, 육류 부산물, 해조류, 배양육 등 새로운 원료군의 산업화 가능성이 주목받고 있다[5, 6, 7]. 특히 육류 부산물과 곤충 단백은 영양적 이점과 함께 환경적 지속가능성 측면에서 주목받고 있으며, 이들을 활용한 펫푸드 기술 개발은 산업적 ‧ 학문적 관심의 중심에 있다[8].

1.2. 육류 부산물 및 곤충단백의 펫푸드 원료로서의 가치

펫푸드 제조에 있어 단백질 공급원은 제품의 영양 품질, 기호성, 안전성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 원료 선택이 매우 중요하다. 전통적으로 닭, 소, 돼지 등의 근육이 많이 사용되어 왔으나, 최근에는 지속가능성과 자원 효율성 측면에서 육류 부산물과 곤충단백이 유망한 대체자원으로 부각되고 있다[9, 10]. 간, 폐, 신장, 심장 등으로 구성되는 육류 부산물은 부위별 영양소 조성에 차이가 있으나(Table 1) 전반적으로 높은 단백질 함량과 필수 아미노산, 철, 아연, 비타민 A 등 풍부한 미량영양소를 제공하여 반려동물의 건강 유지에 효과적인 자원으로 평가된다[11].

곤충 단백은 식용 곤충의 탈지 분말 또는 단백질 추출물 형태로 사용되며, 소화율과 기호성이 우수하고 환경 영향이 낮은 친환경 자원으로 평가받는다[12]. 특히 검정파리 유충(Hermetia illucens)과 갈색거저리 유충(Tenebrio molitor)은 산업화된 대량 생산 시스템이 확보되어 있으며, 유럽과 아시아 국가를 중심으로 펫푸드 적용이 확대되고 있다[13]. 곤충 단백질은 필수아미노산 조성이 균형잡혀 있으며, 항산화 펩타이드 및 면역조절 성분을 포함하고 있어 기능성 펫푸드 원료로서도 높은 가능성을 지닌다[14].

더불어 육류 부산물과 곤충단백을 혼합 사용함으로써 영양적 보완성과 제품 다양성 확보가 가능해지며, 이는 고령 반려동물이나 알레르기 민감 반려동물용 맞춤형 제품 개발에 유리하다[15]. 따라서 육류 부산물 및 곤충단백의 과학적 근거 기반 품질평가와 함께, 소비자 수용성 확보를 위한 기술적 접근이 요구된다.

1.3. 목적

본 논문은 육가공 기술을 기반으로 한 펫푸드 산업의 지속가능한 발전 가능성을 모색하고, 그 중심에 있는 육류 부산물과 곤충 단백질의 융합 활용 가능성에 대한 과학적 근거와 기술적 흐름을 종합적으로 검토하고자 한다. 특히 최근 주목받고 있는 대체 단백질 자원으로서 곤충의 영양학적 우수성과 환경적 이점을 고찰하고, 이를 전통적인 육가공 공정에 통합하여 고기 기반 펫푸드의 기능성, 안전성, 기호성 측면에서 어떤 향상이 가능한지를 중점적으로 분석하였다.

또한, 다양한 펫푸드 제조공정에서 활용되는 익스트루전, 가열, 건조, 혼합 및 효소 처리 기술 등을 중심으로, 이들 기술이 단백질 원료의 물리적 ‧ 화학적 특성을 어떻게 변화시키고 제품 품질에 어떤 영향을 미치는지를 설명하였다. 나아가, 최근 연구 동향을 반영하여 지속가능한 사료 자원 순환, 환경영향 평가, 소비자 수용성, 윤리적 고려사항 등 학제 간 융합적 시각을 통해 펫푸드 산업의 향후 발전 방향을 제시하는 것을 목적으로 한다. 본 리뷰는 축산자원 및 식품공학적 관점에서 육류 부산물과 곤충 단백의 융합 활용을 통해 미래 펫푸드 시장의 기술적 진보에 기여할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

2. 펫푸드의 정의와 품질 요구조건

2.1. 펫푸드의 유형 분류

펫푸드는 급여 목적, 수분 함량, 가공 형태, 기능성 여부 등에 따라 다양한 방식으로 분류되며, 이러한 분류는 제품의 가공공정, 저장 조건, 영양 설계에 직접적인 영향을 미친다. 일반적으로 상업용 펫푸드는 크게 건식(Dry), 반습식(Semi-moist), 습식(Wet) 제품으로 구분되며, 이들은 수분 함량에 따라 제조 공정과 보존 방식이 달라진다[19].

건식 펫푸드(Dry pet food)는 수분 함량이 약 14% 이하로 낮으며, 익스트루전 기술을 통해 제조되어 저장성이 높고 대량 생산에 적합하다. 사료 형태는 사각 또는 타원형 알갱이(kibble) 형태가 일반적이며, 반려동물의 치아 건강 및 저비용 생산 측면에서 널리 사용된다[20]. 반습식 펫푸드(Semi-moist pet food)는 수분 함량이 20‒65%로, 당류나 다가알코올을 포함한 보습제와 방부제를 통해 부패를 억제하며, 건식 대비 기호성이 우수하고 급여 편의성이 높아 반려동물 제품군에서 인기가 있다[21, 22]. 습식 펫푸드(Wet pet food)는 74‒78%의 수분을 포함하며, 주로 알루미늄 캔, 파우치 등에 담겨 열처리 멸균 방식으로 제조된다. 수분 함량이 높고 가공 기술이 발달하여 식감이 부드럽고 소화 흡수가 용이하며 기호성도 우수하지만, 멸균 처리와 저장 과정에서 일부 영양소가 손상될 수 있다는 단점이 있다[23].

또한, 최근에는 기능성 펫푸드(functional pet food) 및 고급화 제품(premium or holistic pet food)이 등장하여 단순한 영양 공급을 넘어 반려동물의 관절 건강, 피부 ‧ 모질 관리, 면역력 강화 등을 목적으로 다양한 생리활성물질이 첨가되고 있다[20]. 이러한 제품은 원료의 다양성과 가공 공정의 정밀성을 요구하며, 육류 부산물과 곤충단백의 적용 가능성을 평가하는 데 중요한 기준이 된다.

2.2. 반려동물 영양소 요구량과 법적 기준

반려동물의 건강 유지를 위한 사료 설계에서 영양소의 균형은 핵심 요소로 작용한다. 개와 고양이는 생리학적 특성과 대사 요구량이 상이하기 때문에 단백질, 지방, 탄수화물, 무기질, 비타민 등의 함량 기준이 별도로 설정되어 있으며, 이는 각국의 사료 관련 기관에서 제정한 규정을 따라야 한다[24]. 대표적으로 미국 사료관리협회(AAFCO)와 유럽연합 사료산업연맹(FEDIAF)은 개와 고양이의 성장단계 및 생리적 조건에 따른 영양소 최소 ‧ 최대 권장량을 수치화하여 제시하고 있다[19, 25].

예를 들어 FEDIAF는 성견용 사료 기준으로 최소 단백질 21%, 지방 5.5%, 칼슘 0.58%, 인 0.46%를 권장하며, 이는 건물 기준으로 적용된다. 성장기 및 번식기에 있는 개체의 경우, 단백질 25%, 지방 8.5%, 칼슘 1%, 인 0.9%로 상향 조정된다[19]. 고양이는 체내에서 타우린을 합성하지 못하기 때문에, 성묘용 사료에는1000kcal당 0.25g의 타우린이 포함되도록 기준이 정해져 있으며, 이는 단백질의 종류와 소화율에 따라 조정되어야 한다[26].

우리나라에서도 「사료관리법」에 따라 반려동물용 사료의 표시기준 및 성분규격이 정해져 있으며, 2025년 개정 고시에 따라 반려동물 사료의 방사선 조사 기준과 유해물질 허용 기준이 보다 강화되었다[27]. 특히 펫푸드에 사용되는 육류 부산물, 곤충단백, 식물성 부원료 등은 반드시 잔류 농약, 중금속, 세균 수치 등을 검사하여 안전성 기준을 충족해야 유통이 가능하다. 이러한 법적 기준은 반려동물의 건강 보호뿐만 아니라 사료 제조사의 제품 개발과 품질관리를 위한 기술적 기준점이 된다.

2.3. 소비자 수요 변화 및 프리미엄 트렌드

펫푸드 시장은 과거의 단순한 사료 공급 중심에서 벗어나, 반려동물을 가족 구성원으로 인식하는 ‘펫휴머니제이션(pet humanization)’ 경향이 강화되면서 소비자 수요 구조가 프리미엄화를 지향하는 방향으로 빠르게 변화하고 있다[28]. 단순한 영양 공급을 넘어 기능성, 천연성, 친환경성, 맞춤형 급여를 포함하는 프리미엄 펫푸드에 대한 관심이 급증하고 있으며, 이는 제품의 제조 방식과 원료 선택에 큰 영향을 미치고 있다[29].

특히 소비자들은 원료의 투명성, 제조 공정의 안전성, 윤리적 공급망을 중요하게 여기며, “휴먼그레이드(human-grade)” 원료 사용 여부, GMO-free, grain-free, organic, 항생제 무첨가 등의 표시를 기준으로 제품을 선택하는 경향이 강해지고 있다[30, 31]. 또한 특정 질병을 예방하거나 특정 생애주기에 적합한 기능성 펫푸드에 대한 수요도 증가하고 있으며, 이는 오메가-3 지방산, 항산화제, 비타민, 프로바이오틱스 등의 기능성 성분이 포함된 제품 개발로 이어지고 있다[32].

프리미엄 시장의 성장과 함께 대체 단백질 기반 제품에 대한 수용성도 증가하고 있다. 곤충 단백, 식물성 단백, 해조류 등 지속가능한 자원에 대한 관심은 환경에 대한 소비자 인식의 변화와 맞물려 있으며, 특히 곤충 단백을 포함한 제품은 친환경성과 알레르기 저감 특성으로 점차 시장을 확대해가고 있다[33]. 또한 최근에는 반려동물의 기호도, 건강상태 등에 기반한 맞춤형 펫푸드 추천 시스템도 상용화되고 있으며, 이는 데이터 기반 영양 설계 기술과 함께 AI 및 유전체 기반 사료 추천으로 진화하고 있다[34].

이처럼 프리미엄화된 펫푸드 시장은 원료 다양화, 공정 정밀화, 기능성 강화뿐만 아니라 지속가능성과 윤리성까지 포괄하는 전방위적 기술 혁신을 요구하고 있으며, 육류 부산물 및 곤충 단백 기반 펫푸드의 상업적 가능성을 확대시키는 배경이 되고 있다.

3. 육류 부산물의 펫푸드 소재 활용

3.1. 육류 부산물의 종류 및 특성

육류 부산물은 도축 및 가공 과정에서 생산되는 비(非)정육성 부위로, 인간의 식품으로는 제한적으로 소비되지만, 반려동물에게는 영양학적으로 유용한 단백질 및 기능성 성분의 공급원으로 활용될 수 있다[35]. 일반적으로 펫푸드 산업에서 사용되는 육류 부산물은 내장류(간, 폐, 신장 등), 연골 및 뼈, 피, 피부, 지방조직, 위 및 창자, 기타 결합조직 등으로 분류된다[10].

이들 부산물은 고기의 절단 ‧ 해체 공정 이후 남게 되는 식육 잔존물, 연골, 지방, 소화기 계통 장기 등으로 구성되며, 조직 구조가 다양하고, 단백질 조성 또한 골격근과는 확연히 다르다. 예를 들어 귀, 발, 폐 등은 결합 조직이 많기 때문에, 골격근에 비해 프롤린, 하이드록시프롤린, 글리신이 더 많이 들어 있고, 트립토판과 티로신의 함량은 낮다. 또한, 간은 비타민 A와 철분, 구리 등이 풍부하고, 흉선과 췌장은 인과, 칼륨 등의 기능성 성분을 포함하여 특정 기능성 펫푸드 개발에 적합하다[36].

산업적으로는 육류 부산물을 렌더링(rendering), 탈지, 건조, 분쇄, 가수분해 등의 전처리 과정을 통해 펫푸드용 단백질 농축물 또는 분말 형태로 제조된다[37]. 다만 부산물 원료의 위생 수준, 산패 가능성, 금속성 잔류물, 감각적 기호성 등은 품질관리에 있어 반드시 고려해야 할 요소이다.

최근에는 이러한 육류 부산물의 자원화 및 고부가가치화를 위해 효소 가수분해, 저온건조, 미세분쇄, 콜라겐 분리 기술 등이 적용되고 있으며, 이는 지속가능한 사료 산업과도 연결되어 있다[38].

3.2. 영양학적 가치와 안전성 이슈

육류 부산물의 안전성은 소비자 신뢰와 직결되는 핵심 이슈로, 원료 수거, 저장, 가공 과정에서의 위생관리 미흡 시 병원성 미생물 오염, 산패, 중금속 축적, 항생제 잔류 등의 문제가 발생할 수 있다[39]. 특히 폐사 동물, 부패된 조직, 병변 부위 등은 인간용 식품에서는 사용이 금지되어 있으며, 펫푸드 원료로도 법적으로 규제되고 있다. 이와 관련하여 미국 AAFCO와 유럽 FEDIAF는 부산물의 출처, 조성, 가공 처리 과정에 대한 명확한 표시와 안전성 검증을 요구하고 있으며, 국내 「사료관리법」에서도 세균수, 중금속, 곰팡이독소 기준이 명시되어 있다[40]. 특히 원료의 이력 추적성과 유래 정보를 제품 라벨에 명시함으로써 투명성을 강화하고 있다. 결과적으로, 육류 부산물은 적절한 전처리와 품질관리를 통해 영양학적으로 우수하면서도 안전한 펫푸드 원료로 기능할 수 있으며, 지속가능한 단백질 자원의 측면에서도 중요한 역할을 수행할 수 있다.

3.3. 가공 기술

육류 부산물과 곤충 단백질을 이용한 지속 가능한 반려동물 사료 생산의 전체적인 흐름은 Fig. 1과 같다[13]. 육류 부산물은 높은 수분 함량과 미생물 오염 가능성, 그리고 조직의 불균일성 등으로 인해 직접적인 펫푸드 원료로 사용하기에는 한계가 있으며, 이를 해결하기 위한 가공 기술의 적용이 필수적이다. 현재 펫푸드 산업에서 가장 널리 활용되는 부산물 가공 방식은 렌더링(rendering)으로, 고온에서 부산물을 가열하여 지방과 단백질 성분을 분리하는 기술이다. 이 과정을 통해 부산물의 수분을 제거하고, 안정적인 저장이 가능한 육골분(meat and bone meal), 동물성 지방(animal fat) 등의 형태로 가공된다[41].

렌더링은 습식(Wet rendering)과 건식(Dry rendering)으로 나뉘며, 전자는 증기압을 활용하여 단백질 변성을 최소화하는 장점이 있고, 후자는 에너지 효율이 높아 대량 생산에 적합하다. 다만 고온 가열로 인한 아미노산 변성, 맛 손실, 지질 산패의 위험이 존재하여, 최근에는 이를 보완하기 위한 저온 렌더링(low-temperature rendering)과 진공 건조, 스프레이 드라잉 등의 기술이 병행되고 있다[42].

이 외에도 최근에는 부산물의 기능성 향상을 위해 효소 가수분해(enzymatic hydrolysis) 기술이 각광받고 있다. 해당 기술은 프로테아제를 활용하여 펩타이드 단위로 단백질을 분해함으로써, 소화율을 높이고 알레르기 유발 가능성을 낮추는 동시에 기호성도 개선할 수 있다[43].

최근에는 가압 액체 추출(pressurized liquid extraction, PLE), 초음파 추출(ultrasound-assisted extraction, UAE), 펄스 전기장 처리(pulsed electric field, PEF) 등 육류 단백질의 구조적 안정성과 미생물 제어를 동시에 달성할 수 있는 기술이 실험적 수준에서 적용되고 있으며, 육류 부산물의 기능성 물질(콜라겐, 젤라틴, 미세펩타이드) 추출에도 적용 가능성이 제시되고 있다[44].

결론적으로, 육류 부산물의 펫푸드 활용을 위한 가공 기술은 영양학적 가치 증진, 위생적 안정성 확보, 소비자 수용성 제고라는 세 가지 목표를 동시에 달성하기 위한 수단으로, 향후 고도화된 정밀 공정 기술과 융합형 설비 도입이 더욱 확대될 것으로 전망된다.

Fig. 1.

Schematic flow of sustainable pet food production using meat by-products and insect protein.

4. 곤충 단백의 활용 가능성과 기술 동향

4.1. 주요 곤충단백 자원

펫푸드 산업에서 곤충 유래 단백질은 지속가능한 대체 자원으로 주목받고 있으며, 환경적 이점과 영양학적 특성을 기반으로 한 상업적 활용 가능성이 높다[9]. Miglietta 등[45]은 수자원 관점에서 볼 때, 단백질을 전통적인 가축보다 밀웜을 통해 얻는 것이 더 효율적임을 보고하였으며(Fig. 2), 이는 전통적 육류 단백질보다 자원 소모 절감에 기여할 수 있음을 시사한다.

Fig. 2.

The water footprint of food products from animal origin in terms of protein value.

곤충 단백질 자원 중 대표적인 종으로는 갈색거저리 유충(Tenebrio molitor), 검정파리 유충(Hermetia illucens), 귀뚜라미(Acheta domesticus) 등이 있다.

갈색거저리 유충은 건조 시 단백질 함량이 약 50‒60%에 달하며, 리놀레산, 오메가-6 지방산, 미네랄(철, 아연) 등이 풍부하고 기호성이 높아 반려견 및 반려묘용 펫푸드에 적합하다[46]. 이러한 영양학적 우수성과 활용 가능성을 바탕으로, 유럽연합(EU)은 2017년부터 갈색거저리 유충을 양식 어류 사료에 사용할 수 있도록 승인하였다[47].

검정파리 유충은 생장속도가 빠르고 다양한 유기성 폐기물을 사료로 활용할 수 있어 순환형 사육 구조에 적합하며, 단백질 함량(약 35‒42%)과 함께 중쇄지방산(MCFA)이 풍부하여 항균 작용 및 항비만 효과가 있다[48, 49]. 특히 검정파리 유충은 알레르기 유발 가능성이 낮고, 생리활성 펩타이드 생산 가능성이 제시되어 기능성 펫푸드 개발에도 유망하다[14].

귀뚜라미는 높은 단백질 함량(67% 이상)과 함께 필수 아미노산 조성이 우수하며, 키틴질 함량도 비교적 낮아 소화성 면에서 유리하다. 또한 타우린과 같은 고양이에 필수적인 아미노산이 포함되어 있어 고양이용 펫푸드의 원료로도 관심이 증가하고 있다[7, 9, 50].

이러한 곤충 단백질의 품질은 종마다 다를 뿐만 아니라(Table 2) 수확 시기, 사육환경, 식이 등에 따라 변동 폭이 크므로[51], 표준화된 생산 체계와 품질 관리 기준 마련이 향후 필수적으로 요구된다.

4.2. 단백질 함량, 아미노산 조성, 기능성

곤충 단백질은 펫푸드 원료로서 고단백 ‧ 고기능성의 이점을 가지며, 육류 부산물 또는 곡물 유래 단백질과의 대체 또는 보완재로 주목받고 있다. 대표적인 식용곤충인 갈색거저리 유충(Tenebrio molitor), 검정파리 유충(Hermetia illucens), 귀뚜라미(Acheta domesticus)는 모두 건조 기준 45‒67% 이상의 단백질 함량을 나타내며, 이는 일반적으로 사용되는 육골분(45‒60%)보다도 높은 수치이다[9, 54].

아미노산 조성 측면에서 곤충 단백질은 라이신(lysine), 메티오닌(methionine), 발린(valine), 류신(leucine) 등 반려동물에게 필수적인 아미노산을 골고루 함유하고 있으며, 특히 귀뚜라미 단백질은 타우린(taurine)을 함유하고 있어 고양이용 펫푸드의 영양 강화에 효과적이다[7, 9].

곤충 단백질의 기능성 또한 최근 주목받고 있는 영역이다. 곤충 단백질은 항고혈압, 항균, 항산화 등의 기능성을 가진 것으로 보고되고 있으며[14], 이는 단순한 단백질 공급원 이상의 기능성 원료로서의 가능성을 뒷받침한다. 예를 들어, BSFL 단백질 가수분해물은 체외에서 DPPH 라디칼 소거능, 금속이온 킬레이션 활성 등의 항산화 활성이 입증되었으며, 일부 연구에서는 면역 기능 개선과 항산화 및 항염증 효과 또한 보고되었다[55, 56].

이러한 특성은 고령 반려동물, 특수 질환용 기능성 펫푸드 개발에 적용 가능성을 제시하며, 특히 단백질 기반 면역영양 펫푸드나 스트레스 저감 펫푸드 등의 차세대 프리미엄 제품으로 확대될 수 있는 잠재력을 가진다. 다만 곤충의 종, 사육 조건, 가공 방식에 따라 영양성분의 함량과 기능성이 변동하므로, 표준화된 원료 규격화 체계의 구축과 기능성 인증 절차 마련이 필수적이다.

4.3. 추출 및 가공기술

곤충 단백질의 산업적 활용도는 원료로부터의 추출 효율, 기능성 유지, 가공 적합성 등에 의해 결정되며, 펫푸드 제조에 적용하기 위해서는 영양 손실 최소화, 위생성 확보, 기호성 향상 등 다양한 기술적 고려가 필요하다[57]. 현재 곤충 단백 가공에는 크게 기계적 전처리, 단백질 분리, 효소 가수분해, 건조 및 분말화 단계로 구분된다.

먼저, 기계적 전처리 단계에서는 곤충을 세척한 후 열처리(증기 또는 열수 처리)로 불활성화하고 분쇄한다. 이 과정은 미생물 오염을 방지하고 음식 부패 및 중독을 일으키는 분해 효소를 비활성화 하며, 이후 원심분리 또는 용매추출을 통해 단백질을 분리한다[58].

효소 가수분해 기술은 펫푸드에서 곤충 단백의 소화성과 기호성을 높이기 위한 핵심 공정으로, 알칼라인 프로테아제, 파파인, 브로멜라인 등이 주로 사용된다[14]. 가수분해 조건(온도, pH, 시간 등)을 최적화함으로써 저분자 펩타이드 및 생리활성 화합물을 유도할 수 있으며, 일부 연구에서는 항산화, 항염증, 항암 활성을 나타내는 펩타이드가 분리되었다[59].

건조 공정은 일반적으로 열풍건조(hot-air drying) 또는 동결건조(freeze-drying)가 사용되며, 제품의 총 수분 함량을 낮춰 장기 저장이 가능하도록 한다. 동결건조는 단백질 구조 변형이 적고 재수화 특성이 우수하지만 비용이 높아 프리미엄 펫푸드나 기능성 원료에 제한적으로 활용된다. 반면 열풍건조는 변형이 초래하지만 생산성이 높고 상용화 사례가 많아 일반 사료용 곤충분말 제조에 적합하다[60].

최근에는 초음파 처리(ultrasound-assisted extraction), 고압 가공(high-pressure processing), 마이크로웨이브 추출(Microwave-Assisted Extraction) 등 친환경 ‧ 고효율 공정이 도입되고 있으며, 이들 기술은 단백질 수율과 추출 효율을 높이는 데 효과적인 것으로 보고되고 있다[61]. 또한 마이크로캡슐화와 같은 제형화 기술을 통해 생리활성 성분의 안정성과 기능성을 향상시키는 시도가 증가하고 있다[62].

이러한 다양한 가공 기술의 발전은 곤충 단백의 균일한 품질 확보, 가공 제품과의 호환성 강화, 기능성 성분의 최대 활용이라는 점에서 매우 중요하며, 펫푸드 산업에서 곤충 단백의 대중화 및 상업화를 위한 핵심 기반이 되고 있다.

5. 육류 부산물 및 곤충단백의 복합 적용 사례

5.1. 공정 혼합 비율 및 배합 전략

육류 부산물과 곤충 단백질의 복합 활용은 원료의 영양적 상호보완성과 가공 적합성, 기호성의 균형을 동시에 고려해야 하므로 배합비 최적화 전략이 필수적이다. 육류 부산물은 고유의 풍미와 지용성 영양소가 풍부한 반면, 곤충 단백은 단백질 밀도가 높고 기능성 물질이 포함되어 있으나 생소한 향과 불쾌감을 유발할 수 있는 위험 요소가 있다. 따라서 혼합 비율 설계에서는 영양 균형 확보, 관능적 수용성, 가공 적합성을 종합적으로 반영해야 한다.

실제 연구에서는 육류 부산물(닭 부산물 분말, 육골분 등)을 4.0‒9.3% 수준으로 고정하고, 검정파리 유충을 1.5‒10% 수준으로 첨가한 식이는 기호성이 향상되었으며 안전성 특면에서도 문제가 보고되지 않았다[63]. 또한, Abd El-Wahab 등[12]은 검정파리 유충 분말을 기본 식단의 30%까지 대체하여 사용한 결과, 단백질 및 지방의 소화율이 증가하고 분변 일관성 점수가 허용 범위 내에 머물렀음을 보고하였다.

한편, 곤충 단백과 육류 부산물의 복합 배합은 공정 적합성 측면에서도 유리한 조합을 형성한다. 육류 부산물의 지방 함량은 팽화도와 점성 조절에 기여하며, 곤충 단백의 수분흡수력 및 점성 증진 효과와 상호작용하여 안정된 펠릿 구조를 형성할 수 있다. 특히, 검정파리 유충 분말의 첨가량이 10%일 때 확장성과 키블 품질이 좋고 변동성도 낮다고 보고되었다[64].

궁극적으로 이러한 배합 전략은 단백질 자원의 다변화, 생산 비용 절감, 기능성 향상을 동시에 달성할 수 있는 수단이 될 수 있으며, 특히 고령 동물, 알레르기 민감 개체, 특수 기능성 식이 제품 등 다양한 시장 세분화에 유연하게 대응할 수 있는 기반을 마련해준다.

5.2. 제품화 사례

곤충 단백과 육류 부산물의 복합 활용은 실험적 연구를 넘어 상용 제품 개발로 점차 확장되고 있다. 비록 현재 시장에 이러한 제품의 수는 제한적이나, 유럽과 북미 지역을 중심으로 식품 원료의 투명성, 지속가능성, 기능성을 강조하는 트렌드가 확산됨에 따라, 곤충 단백과 육류 부산물을 혼합한 펫푸드가 향후 주요 시장으로 성장할 가능성이 크다.

대표적으로, 프랑스의 Tomojo®[65]는 검정파리 유충을 주단백으로 사용하면서 동물성 단백질 가수분해물을 보조 단백질 원료로 첨가한 드라이 펫푸드를 출시하고 있으며, “소화 용이”와 “탄소 배출 감소 효과”를 동시에 강조하고 있다. 또한 구강 및 피부 질환과 같은 특수 건강 상태를 가진 개체를 대상으로 한 펫푸드 제품을 선보이고 있다. 해당 제품들은 수의사와의 협력을 통해 개발되었으며, 천연 재료만을 사용하고 인공 방부제를 첨가하지 않는 조성으로 개발되었다. 이와 같이 복합 단백 조합은 알레르기 반응을 낮추고 소화 효율을 향상시키는 이점을 가지며, 동시에 제조단가 절감 및 자원 재활용이라는 산업적 요구도 충족시킨다.

이외에도 최근에는 곤충 단백질이 포함된 프리미엄 습식 사료, 트릿, 기능성 보충제 형태의 간식류 등으로의 확장도 활발하며, 이는 원료 다변화, 소비자 인식 변화, 정책적 지원이 맞물린 결과로 해석된다.

궁극적으로 곤충 단백과 육류 부산물의 복합 적용 제품은 지속가능한 펫푸드 모델 구축, 새로운 수출 전략 개발, 친환경 인증 기반 유통 전략과도 연계되며, 향후 동물 영양뿐만 아니라 인간-동물 복합 건강 영역(Human-Animal Health Integration)을 고려한 새로운 펫푸드 기술 개발의 교두보로서 기능할 가능성이 높다.

5.3. 제품 품질 평가

육류 부산물과 곤충단백을 적용한 펫푸드 제품은 그 특성상 단일 원료 기반 사료와 비교하여 영양학적 구성, 관능 품질, 소화성, 물리적 안정성 등 다양한 측면에서 품질 평가가 이루어진다. 특히 원료 다양성이 높은 만큼 품질 균일성 확보와 기능성 보장 여부는 제품화 단계에서 핵심적으로 고려되어야 한다.

영양학적 품질 평가는 조단백질, 조지방, 회분, 수분, 조섬유 등 기본 성분 함량과 더불어 아미노산 조성 및 지방산 프로파일 분석을 통해 이루어진다. 곤충단백은 리신, 메티오닌, 발린 등의 필수아미노산이 풍부한 반면, 일부 육류 부산물(예: 폐사육)에서는 단백질 품질지수가 낮아 혼합 비율 조절이 필요하다[9, 66]. 또한 곤충유래 중쇄지방산(MCFA)은 고에너지 급원으로 활용 가능하며, 산화안정성 지표(TBARS, POV 등) 측정도 병행된다[49].

관능 품질 평가는 제품의 향, 맛, 질감 등을 대상으로 하며, 대부분 기호성 테스트(palatability test) 형태로 수행된다. 실험견을 이용한 단일급여시험(one-bowl test) 방식 또는 선호도시험(two-bowl test) 방식이 주로 사용되며, 반려동물 보호자 패널을 대상으로 한 외형 및 냄새 선호도 조사도 일부 연구에서 활용되고 있다[67].

소화율 평가는 표준화된 회수법(total fecal collection)을 통해 실시된다[68]. 곤충 단백의 소화율은 보통 76.2‒94.7%로 보고되며, 육류 부산물 중에서도 간, 신장 등은 소화성이 높아 상호보완적 배합이 효과적이다[69, 70].

물리적 품질 평가에서는 익스트루전 펠릿의 밀도, 파손률, 수분활성도(water activity), 팽화도, 색도 등을 측정한다. 특히 곤충단백 함량이 높을수록 펠릿 경도가 증가할 수 있으나, 육류 부산물의 지방 함량이 이를 보완하여 텍스처 안정성을 유지하는 데 기여할 가능성이 있다. 이러한 물리적 특성은 저장 안정성 및 유통 중 변질 가능성과 직결되므로, 포장 기술과 연계한 품질 보증 체계 구축이 필요하다.

이러한 다양한 품질 평가 항목은 단순한 영양 보급을 넘어 반려동물의 건강 증진, 기호도 유지, 보호자 신뢰 확보를 위한 필수 조건으로 간주되며, 향후 기능성 표시 기준 설정, 맞춤형 펫푸드 제품 개발, 국제 수출 표준 정립을 위한 과학적 근거로 활용될 수 있다.

6. 소비자 인식과 산업화 전망

6.1. 소비자 기호도 및 인식 변화

펫푸드 소비자는 제품의 품질뿐만 아니라 반려동물의 건강, 환경영향, 안전성 등을 종합적으로 고려하는 경향이 증가하고 있으며, 이러한 경향은 특히 MZ세대 반려인을 중심으로 뚜렷하게 나타난다. 전통적인 펫푸드는 가격과 기호성이 주요 선택 기준이었으나, 최근에는 ‘신선 식품’, ‘지속가능성’, ‘기능성’, 그리고 ‘고단백’ 등의 가치가 구매에 영향을 미친다[71, 72].

특히 곤충 단백질 기반 펫푸드에 대한 소비자 인식은 초기에는 거부감이 존재했으나, 다양한 캠페인과 환경친화적 메시지 전달을 통해 점차 긍정적인 인식 전환이 이루어지고 있다. Fig. 3과 같이 소비자들의 급여 의향은 원물 형태보다 가공도가 높은 형태에서 더 높게 나타났으며, 간식 형태에서 가장 높고, 이어서 사료, 원물 형태 순으로 감소하였다[73]. 또한 연구에 따르면, 곤충 기반 사료에 대해 반려동물의 건강에 유익하다는 정보 제공 시, 수용 가능성이 유의하게 증가하였다[74].

또한 육류 부산물의 경우에도 단순한 ‘잔재물’의 이미지에서 벗어나, 기능성 성분 함유 및 순환자원 활용의 긍정적 의미를 인식할 수 있도록 소비자 대상의 정보 제공과 마케팅 전략이 요구된다.

Fig. 3.

Consumer acceptance and preference for novel pet food ingredients. *Participants indicated how willing they would be to feed these foods to their dogs using a scale ranging from 0 (not at all willing) to 100 (entirely willing).

6.2. 시장 수용성 및 제도적 과제

국내외 펫푸드 시장은 빠른 성장세를 보이고 있으며, 프리미엄화 및 기능성 제품의 확대가 주요 트렌드로 자리잡고 있다. 그러나 곤충 단백 및 육류 부산물의 본격적인 산업화에는 여전히 법적 제도적 장벽이 존재한다. 예를 들어, 곤충 원료는 국가별 사료용 인허가 품목 지정 여부, 가공 처리 기준 등 규제가 상이하다[75].

호주 반려동물 사료 산업은 자율적으로 규제되며, 호주 반려동물 사료 산업협회(PFIAA, Pet Food Industry Association of Australia)는 호주 표준(AS 5812-2017)을 통해 반려동물 사료 산업을 관리한다[75]. 한국 식품의약품안전처는 식용곤충 10종을 식용으로 허가되었으며, 가공 조건 및 안전성 기준이 엄격하게 제한되고 있다[76]. 육류 부산물의 경우에도 사람이 섭취하지 않는 부위에 대한 정의, 위생 처리 기준, 원산지 표시, 추적 시스템 도입 등의 제도가 미비하거나 부처 간 이원화되어 있는 경우가 많아 통합적 개정이 필요하다.

시장 수용성 확대를 위해서는 산업체, 정부, 학계가 협력하여 원료 안정성 인증 시스템, 기능성 평가 기준 마련, 소비자 신뢰 확보 방안 등을 마련해야 하며, 특히 곡물 중심에서 단백질 다양화로의 전환 정책이 병행되어야 한다.

6.3. 산업 적용을 위한 과제와 기회

곤충 단백과 육류 부산물 기반 펫푸드는 향후 펫푸드 산업의 지속가능성, 기능성, 고부가가치화 전략에서 중요한 위치를 차지할 것으로 기대된다. 특히 다음과 같은 요소들이 향후 산업 적용의 핵심 과제로 부각된다.

첫째, 표준화된 가공공정과 원료 관리 체계 구축이 요구된다. 곤충 단백의 경우 변성 단계, 사육환경, 먹이 등에 따라 품질이 크게 달라지며, 육류 부산물도 원료 안정성과 미생물 오염 수준이 불균일하기 때문에 공정 표준화가 산업화의 전제 조건이다[51, 77]. 둘째, 기능성 및 안전성에 대한 과학적 근거 확보가 필요하다. 특히 곤충 단백의 경우 항산화, 면역조절, 장 건강 개선 등의 기능성에 대한 연구가 증가하고 있으며, 이를 펫푸드에 적용할 경우 기능성 표시나 인증 기반 마케팅 전략이 가능하다. 셋째, 스마트 제조공정 도입도 중요한 기회 요인이다. 기존 가공설비에 AI 기반 품질 제어, 디지털 트윈 기반 생산 모니터링 등을 결합할 경우, 품질 균일성과 유통 신뢰도를 확보할 수 있다[78]. 넷째, 해외 진출과 글로벌 기준 대응도 필요한 과제로, 각국의 사료 원료 허용 기준, 수출입 통관 절차, 인증 요구사항 등을 면밀히 분석한 대응이 필요하다.

이러한 과제들은 단점이자 동시에 산업 전환의 기회로 작용할 수 있으며, 특히 친환경 ‧ 윤리적 소비로 전환하는 시장 흐름과 맞물려, 관련 기술과 제도적 기반이 갖추어진다면 새로운 시장 리더십을 확보할 수 있는 분야로 자리매김할 수 있다.

7. 결론 및 향후 연구 방향

본 논문은 육류 부산물과 곤충단백을 기반으로 한 펫푸드 산업의 기술적 발전, 지속가능성, 시장 수용성, 품질 및 안전성 관리 등 다양한 측면을 종합적으로 고찰하였다. 육류 부산물은 우수한 영양학적 특성과 기능성을 지니고 있음에도 식품산업의 부산물로 저평가되어 왔으며, 곤충단백은 친환경성과 고단백 원료로서의 가치를 인정받고 있으나 소비자 인식과 제도적 기반의 미비로 인해 상용화에 한계가 있었다. 최근에는 이 두 자원을 복합적으로 활용한 고기능성 펫푸드에 대한 기술적 연구와 산업적 관심이 증가하고 있으며, 이를 통해 잉여 자원의 가치 고도화와 탄소 저감 효과라는 이중의 목적을 실현할 수 있는 가능성이 열리고 있다. 특히 에너지 절감형 공정, 고도화된 품질 및 보존 기술, AI 기반 스마트 제조 시스템의 도입은 펫푸드 산업의 기술 고도화를 가속화하고 있으며, 향후 다양한 산업 분야로의 기술 이전 가능성도 시사하고 있다.

향후 펫푸드 산업의 지속가능한 성장을 위해서는 기술적 고도화뿐만 아니라 제도적 기반 정비와 시장 확장을 위한 다층적 전략이 필요하다. 첫째, 곤충 및 육류 부산물의 품질 표준화와 안전성 확보를 위한 과학적 가이드라인 마련이 필요하며, 이에 따른 원료 인증제도 및 품질등급 체계의 구축 등 생산 단계 관리 방안을 마련하는 것이 시급하다. 둘째, 친환경 생산을 위한 저탄소 공정 개발과 함께, 에너지 효율을 극대화할 수 있는 스마트 설비 및 공정 제어 기술의 상용화가 요구된다. 셋째, 국가 및 지자체 차원의 정책적 지원 또한 병행되어야 하며, 펫푸드 산업에 특화된 R&D 지원, 창업 인큐베이션, 국제 인증 대응 프로그램 등이 체계적으로 마련될 필요가 있다. 특히 중소기업이나 스타트업이 진입할 수 있도록 생산 인프라 공유, 공동 실증센터 구축 등의 공공지원이 병행되어야 한다. 넷째, 산업의 안정적 확산을 위해, 소비자 신뢰 제고 중심의 제도화가 필요하다. 투명한 표시제도, 원료 정보 공개, 기능성 인증 체계 등 소비자 대상 제도화를 추진하는 것이 산업의 안정적 확산을 위한 기반이 될 것이다.

지속가능하고 기능성 높은 펫푸드의 개발을 위해서는 식품공학, 동물영양학, 수의학, 미생물학, 소비자행동학, 환경공학 등 다양한 분야 간의 학제 간 융합 연구가 반드시 필요하다. 예를 들어, 육류 부산물의 영양적 가치를 극대화하기 위한 소화율 향상 및 단백질 구조변형 기술은 식품과학과 동물영양학의 융합에서 출발하며, 곤충단백의 안전성 평가 및 기능성 검증에는 미생물학적 위생관리와 수의영양학적 분석이 병행되어야 한다. 또한 저장 중 품질 변화 예측을 위한 AI 기반 시뮬레이션 기술, 지속가능성 평가를 위한 LCA 기반 모델링, 소비자 수용성 분석을 위한 행동경제학적 접근 역시 융합적 연구의 전형적 사례이다. 궁극적으로 이러한 융합적 접근을 통해 펫푸드 산업은 단순한 반려동물 식품을 넘어 기능성 식품, 지속가능 소비재, 미래지향 산업모델로서의 새로운 위상을 확보할 수 있을 것이다.