우리 식단에서 가장 친환경 저탄소 단백질은?: 육류와 유제품, 식물, 생선과 해산물, 실험실 재배육의 온실가스 발자국

인간이 식량 생산을 위해 배출하는 온실 가스는 전체 온실 가스 중 약 35%를 차지한다. 그중 대부분은 동물 식단에 의해 지배되지만 이 동물 제품은 전 세계 칼로리의 20%만을 제공할 뿐이다. 따라서 동물 식단을 줄이는 것은 한편으로는 지구 온난화를 유발하는 온실가스 배출을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 우리의 식단을 다른 대체재로 풍성하게 할 수 있다. 이 글은 BBC Future의 12월 15일 자 기사 What is the lowest-carbon protein?의 번역으로 육류와 가금류, 유제품, 식물, 생선과 해산물, 실험실 재배육 등 인간이 단백질을 취할 수 있는 식단의 탄소발자국을 분석하고 친환경적인 대안 식단의 가능성을 제공한다.

가장 저탄소 단백질은 무엇인가?

소고기를 식물기반 대안으로 바꾸는 것은 우리들의 개별적 탄소배출을 줄이는데 중요한 영향을 미친다. 사진: Alamy

Isabelle Gerretsen

기후에 좋은 단백질이 풍부한 음식을 찾는 것은 복잡할 수 있다. Isabelle Gerretsen은 어떤 음식이 우리가 배출을 억제하는 데 도움을 줄 수 있는지 이해하기 위해 데이터를 파헤친다.

개인의 탄소 배출량을 줄이기 위해 취할 수 있는 가장 영향력 있는 조치 중 하나는 보다 지속 가능한 방식으로 먹는 것이다. 전 세계 식량 생산은 인간이 유발하는 모든 온실 가스 배출량의 35%를 차지한다. 동물 제품이 우리의 식단 배출의 대부분을 차지하지만, 그것들은 세계 칼로리의 20%만을 제공한다.

유제품, 계란, 생선, 육류와 같은 동물성 식품은 단백질의 좋은 공급원으로 알려져 있으며, 우리 몸이 성장하고 회복하기 위해서는 적절한 양의 단백질을 얻는 것이 필수적이다(우리가 정말로 얼마나 많은 단백질을 섭취해야 하는지에 대해 더 읽어보라).

영양가도 높은 저탄소 식단을 먹고 싶은 사람들에게, 적절한 수준의 단백질을 얻는 것은 어려울 수 있다. 우리가 이용할 수 있는 광범위한 제품들로 인해 이 그림은 복잡한데, 그중 많은 제품이 항상 이러한 주장을 뒷받침하지 않고 "탄소 중립" 또는 "지속 가능"하다고 주장한다.

그렇다면, 단백질이 풍부하고 저탄소 식단은 실제로 어떤 모습일까? 고기와 유제품이 기후에 얼마나 나쁜가? 두부, 병아리콩, 완두콩과 같은 식물성 단백질만 먹는 것이 얼마나 더 지속 가능한가? 치즈와 닭고기 중 어느 것을 먹는 것을 그만두는 것이 더 나을까? 동물을 사용하지 않는 대안 중 배출량이 가장 낮은 것은 무엇인가?

BBC 퓨처는 옥스퍼드 대학의 조셉 푸어(Joseph Poore) 연구원과 스위스 연구소 아그로스코프(Agroscope)에서 음식의 라이프사이클을 연구하는 토마스 네멕(Thomas Nemecek)이 수집한 사상 최대 규모의 식품 시스템 분석 데이터를 사용하여 이러한 질문에 답한다.

고기

분석 결과 소고기는 단백질 100g당 49.9kg의 이산화탄소 상당(CO2-equivalent) 혹은 CO2e가 발생하는데 이는 스테이크 4개 분량에 해당하는 양이다. 온실가스(greenhouse gas, GHG) 배출량이 두 번째로 많은 단백질은 새끼 양고기(lamb)와 다 자란 양고기(mutton)로 100g당 19.9kg의 CO2e를 발생시킨다.

"소고기에 대한 강조가 너무 많아서 사람들은 종종 다른 종류의 고기와 그것들의 영향에 대해 잊어버립니다,"라고 세계 자원 연구소(World Resources Institute)의 지속 가능한 식단의 책임자인 앤 보디어(Anne Bordier)는 말한다.

CO2e란?

이산화탄소 상당(CO2-equivalent) 또는 CO2e는 대기를 온난화하는 능력(그들의 지구 온난화 잠재력)을 기준으로 다양한 온실 가스의 배출량을 정량화하는 데 사용되는 측정법이다.

소, 양, 염소는 모두 반추동물로, 음식을 소화할 때 메탄을 내뿜는 위실이 하나 이상인 동물이다. 메탄은 대기 중 수명이 짧지만 20년간 이산화탄소(CO2)보다 84배나 높은 지구온난화 영향을 미치는 강력한 기체다.

2021년에 고기와 유제품 단백질의 탄소 발자국 분석을 수행한 프랑스 국립 과학 연구 센터(National Centre for Scientific Research)의 물리학자이자 연구원인 소피 마르바흐(Sophie Marbach)는 가축의 높은 메탄 생산량 외에도 동물 사료를 생산하고 운송하고 가축 농장을 운영하기 위해 온실 가스가 배출된다고 말한다.

젖소 군(dairy herd)에서 나오는 소고기(beef)는 소에 투자하는 모든 자원(사료, 토지, 물, 비료)에 대한 대가로 더 많은 식량을 얻기 때문에 비육우군(beef herd)에서 나오는 고기(meat)보다 온실가스 발자국이 더 적다고 보디어는 말한다. "[소고기 외에도] 이 소들은 [다른 동물들의] 사료로도 사용되는 경향이 있는 우유를 생산합니다... 따라서 전반적으로 더 효율적입니다."라고 그녀는 말한다.

젖소는 보통 약 3년 동안 높은 우유 생산량을 생산하는데, 그 후에는 도살되고 그들의 고기는 소고기에 사용된다.

닭, 칠면조, 토끼, 오리와 같은 반추동물이 아닌 작은 동물의 고기는 소고기와 양고기보다 훨씬 낮은 온실가스 발자국을 가지고 있다. 예를 들어, 닭고기는 쇠고기보다 거의 9배 낮은 온실가스 발자국을 가지고 있는데, 이는 단백질 100g 당 5.7kg의 이산화탄소를 발생시킨다.

사라 브라이들(Sarah Bridle) 영국 요크대 식품·기후·사회학과 교수는 "그것은 상당히 낮은 수준"이라며 "양식한 생선과 달걀과 정말 비슷합니다"라고 말했다."

돼지고기의 온실가스 발자국(7.6kg)은 쇠고기보다 약 6.5배 낮고, 가금류(5.7kg)보다는 약 1.4배 높다.

낙농

농업에서 양고기와 소고기 다음으로 세 번째로 높은 배출량을 발생시키는 것은 닭고기나 돼지고기가 아닌 치즈이다.

마르바흐는 "'채식주의자가 되는 것이 훌륭하다'는 공감대가 있지만, 우리는 치즈가 실제로 꽤 탄소 집약적이라는 것을 다소 잊습니다"라고 말하며, 이것은 소의 높은 메탄 생산량과 "많지 않은 생산량을 위해 많은 투입물"을 필요로 하기 때문이라고 지적했다.

치즈의 온실가스 발자국(단백질 100g당 CO2e 10.8kg)은 닭고기보다 거의 두 배, 돼지고기와 달걀(CO2e 4.2kg) 보다 높다.

식단 배출은 여러분이 먹는 치즈의 종류에 따라 크게 달라질 수 있다. 파마산과 같은 딱딱한 치즈는 더 많은 우유로 만들어지기 때문에 부드러운 치즈보다 탄소 집약적이라고 브라이들은 말한다. 부드러운 치즈는 체다보다 코티지 치즈에 50% 더 많은 물을 함유하고 있다고 그녀는 말한다.

소의 치즈의 온실가스 발자국은 염소나 양의 우유 치즈의 발자국과 유사하다. "왜냐하면 그들은 모두 반추동물이기 때문입니다."라고 브라이들은 말한다. "하지만 젖소는 엄청난 양의 우유를 생산하기 때문에 소의 치즈가 아마도 가장 효율적일 것입니다." 영국 환경식품농촌부 자료에 따르면 지난해 젖소 한 마리가 평균 8,200리터(1,800갤런)를 생산했다.

파마산과 같은 딱딱한 치즈는 부드러운 치즈보다 탄소 집약적이다. 왜냐하면 그것들은 더 많은 우유로 만들어지기 때문이다. 사진: Alamy

한편 요구르트는 단백질 100g당 2.7kg의 CO2e로 놀랍게도 저탄소인데, 그것을 생산하는데 많은 우유가 필요하지 않고(치즈의 경우보다 훨씬 적다) 크림과 버터와 같은 많은 부산물이 있는데, 이것은 온실가스 발자국이 수많은 식품에 걸쳐 분포되어 있다는 것을 의미한다고 마르바흐는 말한다.

식물

동물성 식품은 전 세계 식품 관련 배출량의 57%를 차지하며, 식물성 식품은 전체의 29%를 차지한다.

영국의 기후 변화 위원회(Climate Change Committee, CCC)는 국가의 기후 목표를 달성하기 위해 2030년까지 육류와 유제품 소비를 20%, 고기에 대해서는 2050년까지 35% 줄일 것을 권고했다.

가장 낮은 배출 옵션은 채식주의 식단을 채택하고 고기와 유제품을 완전히 끊는 것이다. 옥스퍼드 대학의 옥스퍼드 마틴 스쿨(Oxford Martin School)의 연구에 따르면, 전 세계가 채식주의자가 된다면, 2050년까지 전 세계 식품 관련 배출량이 최대 70%까지 감소할 것이다.

완두콩, 두류, 견과류가 풍부한 식단은 믿을 수 없을 정도로 저탄소일 수 있다. 완두콩에서 100g의 단백질을 생산할 때 배출되는 CO2e는 0.4kg에 불과하다. 이것은 같은 양의 쇠고기에서 단백질을 얻는 것보다 거의 90배 적다. 렌즈콩과 같은 다른 두류는 0.8kg의 CO2e의 온실가스 발자국을 가지고 있다. 한편 두부 생산은 100g당 2.0kg의 CO2e를 생성한다.  이러한 배출은 대부분 콩 생산을 위한 토지 정리와 관련이 있다고 브라이들은 말한다.

미국 뉴시커(Nucicer)사는 야생 병아리콩과 재배 품종을 교배시켜 고단백 병아리콩 가루를 만들어냈는데, 이 가루가 농작물의 CO2e도 낮춘다고 밝혔다. 이 분말은 파스타와 구운 식품에 글루텐이 없는 밀가루로 사용할 수 있다.

단백질 함량을 증가시킴으로써, 뉴시커는 에이커 당 더 많은 단백질을 생산할 수 있고 필요한 에너지와 물의 전체적인 양을 줄일 수 있다고 회사의 최고 경영자이자 공동 설립자인 캐시른 쿡(Kathyrn Cook)은 말한다. "그것은 우리의 단백질 공급원의 환경적 영향에 정말로 도움이 됩니다."라고 그녀는 말한다. 병아리콩은 또한 매우 물 효율적이고 식물 성장에 필수적인 질소를 공기에서 토양으로 안착시킨다고 그녀는 덧붙인다.

완두콩, 두류, 견과류가 풍부한 식단은 믿을 수 없을 정도로 저탄소일 수 있다. 사진: Wolfgang-Kaehler/Getty-Images

생선과 해산물

생선과 해산물은 온실가스 배출량 산정이 더 어렵다. 그것은 어종과 포획 방법에 따라 크게 다를 수 있다.

양식 새우는 양식 어류(CO2e 6.0kg)보다 발자국(100g당 CO2e 18.2kg)이 훨씬 높다. 엄청난 양의 탄소를 저장하는 맹그로브 숲이 종종 파괴되어 새우 양식장으로 바뀌기 때문이다.

그러나 홍합, 굴, 가리비, 바지락을 포함한 양식된 쌍각류(bivalve)는 양식된 새우보다 약 6배 낮고 양식된 어류보다 약 3.5배 낮은 온실가스를 가지고 있다고 워싱턴에 있는 미국 대학의 환경과학 조교수인 제시카 게프하트( Jessica Gephart)는 말한다.

2021년, 게프하트와 그녀의 동료들은 온실 가스 배출, 오염, 담수 사용을 포함한 다양한 요소에 걸쳐 해산물의 환경적 영향을 분석했다.

양식된 쌍각류가 전반적으로 가장 좋은 점수를 받았다. 하지만, 야생에서 잡힌 쌍각류는 온실 가스 배출과 관련하여 거의 같은 성능을 발휘하지 못했다. 그들은 농장에서 기르는 쌍각류보다 5배에서 10배 더 많은 배출물을 배출한다고 게프하트는 말한다.

양식된 쌍각류는 물에서 영양분을 걸러내기 때문에 동물의 사료가 필요하지 않고 많은 양의 에너지 없이 수확할 수 있다. 야생 쌍각류는 종종 해저를 따라 크고 단단한 그물을 견인하는 준설 작업으로 잡힌다. 이는 퇴적물에 저장된 탄소를 교란시켜 바다를 산성화 하는 CO2를 방출하는 탄소 집약적인 과정이다.

한 연구는 해저 준설로 인해 연간 10억 톤의 이산화탄소가 발생한다고 추정한다.

실험실 재배 단백질

살아있는 동물에서 수확한 세포를 사용하는 세포육(cellular meat)부터 콩이나 완두콩 단백질로 만든 식물성 고기, 정밀 발효(precision fermentation)를 통해 생산된 젖소를 사용하지 않은 유제품에 이르기까지 우리는 이제 이제 동물 제품을 피하고 싶다면  우리가 선택할 수 있는 다양한 육류 및 유제품 대체품을 가지고 있다.

그러나 배출량과 관련하여 전통적인 육류 및 유제품과 어떻게 비교할 수 있을까?

볼티모어에 있는 살기 좋은 미래 센터(Center for a Livable Future)의 연구원인 레이첼 산토(Raychel Santo)의 2020년 연구에 따르면, 식물성 고기는 100g 당 1.9kg의 CO2e를 생성하는 반면, 세포육은 5.6kg을 생성한다. 이와 비교해 쇠고기의 온실가스 발자국은 25.6kg이다. 세포육의 방출량은 전통적인 고기에 비해 상당히 낮았지만, 맥동, 두부, 완두콩과 같은 식물성 단백질의 방출량보다 5배에서 21배 더 높았다고 산토의 연구는 밝혔다.

세포육의 발자국 중 많은 부분이 제품을 제조하는 데 필요한 에너지에서 나온다고 산토는 말한다. 동물에서 채취한 세포는 에너지 집약도가 높은 생물반응기에서 자란다.

산토는 "식물성 육류 대체품은 대부분의 양식 육류와 세포성 육류보다 온실가스 발자국이 작지만 야생 참치(1.2kg), 곤충(0.9kg), 두부(1.2kg), 가공 두류(0.4kg), 완두콩(0.3kg)은 단백질이 풍부한 식품 중 가장 발자국이 낮습니다"라고 설명했다.

홍합의 온실가스 배출량은 양식 새우의 약 6배, 양식 어류의 약 3.5배 낮다. 사진: Credit: Alamy

핀란드 헬싱키 대학의 지속 가능한 식품 시스템 부교수인 한나 투오미스토(Hanna Tuomisto)의 연구에 따르면, 세포육의 발자국은 소고기와 양고기의 발자국보다 상당히 낮다.

투오미스토의 분석에 따르면, 전통적인 육류를 배양육으로 완전히 대체하면 온실가스 배출량이 78~98%, 토지이용이 99%, 에너지 이용이 45% 감소하는 결과를 가져올 것이다.

정밀 발효를 사용하여 생산된 동물성 단백질은 배양된 고기의 단백질보다 방출량이 적다고 투오미스토는 말한다. 재조합 단백질 생산(recombinant protein production)으로도 알려진 정밀 발효는 박테리아, 효모 또는 다른 균류와 같은 비동물 세포에 특정 DNA 서열을 삽입하는 것을 포함하며, 이를 통해 전통적인 유제품과 고기에서 발견되는 것과 동일한 단백질을 생산할 수 있다.

이러한 미생물들은 세포육에 사용되는 동물 세포보다 더 간단하다고 투오미스토는 말하는데, 이것은 몇 가지 이점으로 이어진다. 그들은 신진대사가 빠르고 "더 적은 투입물로 더 많은 단백질을 생산합니다"라고 그녀는 말하며, 배양육과 달리, 그들은 복제하는 동안 스스로 열을 생산하기 때문에 가열을 필요로 하지 않는다고 덧붙였다. 이것은 그들의 전반적인 온실가스 배출량이 현저히 낮다는 것을 의미한다.

미국 회사 퍼펙트 데이(Perfect Day)는 이 기술을 아이스크림과 우유를 포함한 동물이 없는 유제품 대체품을 생산하기 위해 사용하고 있다. 퍼펙트데이가 생산하는 유청은 온실가스 발자국이 단백질 100g당 0.3kg으로 우유 단백질(CO2e 9.5kg)보다 35배나 낮다고 회사의 지속가능성 및 사회적 영향 담당 이사인 리사 쉴로(Liza Schillo)는 말한다.

라이프사이클 평가에 따르면 퍼펙트데이의 유청단백질은 우유에 들어있는 전체 단백질에 비해 온실가스 배출량이 91~97% 낮으며, 이 중 일부는 에너지 수요가 29~60% 낮기 때문이다.

"오늘날 미국 진열대에 있는 유제품의 5%에만 우리의 무동물성 유청 단백질이 사용된다면 우리는 샌프란시스코와 뉴욕 간 140,000번의 왕복 비행에서 발생하는 온실 가스 배출량과 6년 동안 워싱턴 DC에 전력을 공급할 수 있는 충분한 에너지를 절약할 수 있습니다. "이라고 실로는 말한다.

솔라 푸드(Solar Foods)와 같은 회사들도 수소를 섭취한 박테리아로 만든 고기 대용품을 생산하고 있다. 이 핀란드 회사는 CO2, 수소, 산소를 포함한 기체를 공급받는 미생물로부터 노란색 단백질 분말을 생산했는데, 이는 식품의 첨가제 또는 배양육을 재배하는 매개체로 사용될 것이다.

이러한 가스 발효 단백질은 "재생 에너지를 사용하는 한" 가장 낮은 탄소의 고기 대안이다. 솔라 푸드가 하는 것처럼, 물로부터 수소를 만드는 것은 많은 양의 전기를 필요로 한다. 재생 에너지가 전기를 생산하는 데 사용된다면, 가스 발효 단백질의 전반적인 온실가스 배출은 식물 기반 단백질과 매우 유사할 것이라고 그녀는 말한다.

이 조사는 충분한 양의 단백질을 섭취하면서 당신의 음식 선택에서 나오는 배출물을 줄일 수 있는 방법들이 한 가지 이상 있다는 것을 밝혀냈다. 여러분의 식단에서 동물성 식품의 양을 줄이는 것은 배출량을 줄이는 강력한 방법이지만, 차이를 만드는 다른 교환들도 있다.

예를 들어, 마르바흐의 연구에 따르면, 동물 단백질을 완전히 포기하고 싶지 않다면, 다음으로 좋은 것은 작은 동물들(닭, 오리, 토끼), 계란, 요구르트만 먹는 식단을 채택하는 것일 것이다.

이 "저 CO2, 고단백 식단"을 고수함으로써 개인의 탄소 발자국을 최대 50%까지 줄일 수 있다고 마르바흐는 말한다. 많은 유제품, 특히 치즈를 포함하는 채식주의 식단을 채택하는 것은 "저 CO2" 옵션만큼 효과적이지 않다고 마르바흐는 말한다. 그녀의 분석에 따르면, 그것은 사람의 음식 온실가스 발자국을 20%만 줄일 것이다.

하지만 동물 제품에 대한 우리의 의존을 최소화하는 것이 우리의 전반적인 발자국을 낮추는 데 도움이 될 것이라는 것은 분명하다. 사실, 유엔의 기후 변화에 관한 정부 간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)는 세계가 장기적인 기후 목표를 달성하고 지구 온난화를 섭씨 1.5도로 제한하려면 이것이 중요하다고 말한다.

지속 가능하다고 주장하는 슈퍼마켓 제품의 압도적인 선택에도 불구하고, 우리는 기후에 도움이 될 것이라고 확신할 수 있는 몇 가지 선택이 있다. 소고기와 양고기를 두부나 병아리콩으로 바꾸거나, 우리가 먹는 생선과 해산물이 어떻게 잡히는지를 확인함으로써, 우리는 우리의 음식 선택이 정말로 배출을 억제하는 데 도움을 주고 있다는 자신감을 느낄 수 있다.