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제초제내성 콩이 상업적으로 재배되기 시작한 1996년 이 후 전 세계 유전자변형(Genetically Modified, GM)작물 재배면 적은 해마다 꾸준히 증가하고 있으며, 2018년 재배면적은 191.7백만 ha에 이르고 있다(ISAAA, 2018). 콩, 옥수수, 면화, 카놀라 등 주요 GM작물이 26개국에서 재배되었으며, 미국, 브 라질, 아르헨티나, 캐나다, 인도 5개국의 GM작물 재배면적이 174.5백만 ha로 전체 재배면적의 90%를 차지한다(ISAAA, 2018). 농업생명공학 응용을 위한 국제서비스(International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications, ISAAA)에 따르면 주요 곡물 수출국인 이들 국가의 GM작물 채택율은 미국 93.3%, 브라질 93%, 아르헨티나 약 100%, 캐나다 92.5%, 인 도 95%로 거의 포화 상태에 이른 것으로 나타났으며, 우리나 라를 포함하여 EU 등 44개국에서는 비록 GM작물을 재배하지 는 않지만 식품, 사료 및 가공을 목적으로 GM작물을 이용하 고 있다(ISAAA, 2018). 국내에서는 2004년 제초제내성 콩이 처음으로 위해성 심사를 거쳐 각각 식품과 농업용으로 승인된 이래로 지금까지 승인된 농업용 GM작물은 168건에 달한다 (KBCH, 2020).

최근 3년간(2017~2019) 세계 평균 곡물자급률은 100.8%로 주요 곡물 수출국인 호주(251.7%), 미국(124.7%)은 세계 평균 보다 높았지만 중국과 일본의 곡물자급률은 각각 98.9%, 26.7%이었다(Kim & Kim, 2020). 반면, 우리나라는 곡물자급 률이 22.5%로 매우 낮아 외국으로부터 수입 의존도가 높을 수밖에 없으며, 주요 곡물 수출국의 GM작물 재배 확대로 국 내 수요를 non-GM작물로 충당하기에는 한계가 있다. 이러한 이유로 2019년 국내 수입된 GM농산물은 11.6백만톤으로 금 액은 2,479백만달러에 이른다. 이중 농업용은 9.5백만톤이며 대부분 사료용으로 사용되는 옥수수가 9.3백만톤으로 전체 수 입물량의 80%를 차지한다. 비록 식품과 사료용으로 GM농산 물을 20년 가량 수입 및 이용하고 있음에도 GM작물에 대한 국민들의 인식조사에 따르면 불안하며 안전하지 않다는 의견 (53.4%)이 높으며(Lee, 2020), GM작물을 둘러싼 찬반 논란은 여전히 계속되고 있다.

이러한 국내의 상황에도 불구하고 신육종기술 도입과 함께 농업생명공학 기술 발전에 따른 연구개발과 GM작물 개발은 전 세계적으로 계속되고 있다(MSIT, 2019). 우리나라는 GM농 산물을 신규로 수입, 생산, 이용하기 위해서는 ^「유전자변형 생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률 (유전자변형생물체법)_」 에 따라 용도별 소관 기관의 위해성 심사를 거쳐 승인을 받아 야 한다. 현재까지 국내에서 수입 승인된 유전자변형생물체는 전분, 전분당 및 식용유 등으로 이용되는 식품용과 농업가공 용을 포함하여 동물 사료로 사용되는 농업용이 거의 전부를 차지하고 있으며, 농업용 GM농산물도 사료로 사용되거나 사 료로 가공하기 위하여 원형 상태로 수입되는 품목에 한해 위 해성 심사가 이루어지고 있다. 본 연구는 국내에서 농업용으 로 승인된 GM작물의 위해성 심사 현황과 GM작물의 국제 개 발 동향을 살펴보고 국내 GM작물 연구개발 방향을 고찰해보 고자 한다.

1. 국내 농업용 위해성 심사 현황

1970년대 DNA를 재조합할 수 있는 여러 효소들이 발견되 고 대장균에서 인슐린 생산(1978년)이 가능하게 된 이후, 현 대 생명공학 기술로 개발된 다양한 유전자변형생물체로 인한 인간의 건강 및 환경 보호에 미칠 위해를 사전 예방하기 위한 국제적 노력이 진행되었다. 유엔환경계획(UNEP)이 제정한 ^「생 물다양성협약 (Convention on Biological Diversity, CBD)_」 부 속의정서인 ^「바이오안전성의정서 (Cartagena Protocol on Biosafety)_」가 2000년 1월 CBD 특별당사국총회에서 채택되었 다. 의정서는 2003년 6월 팔라우가 50번째 국가로 비준함에 따 라 2003년 9월에 국제적으로 발효되었으며, 2020년 6월에 시 에라리온이 의정서에 비준하여 총 173개국이 가입하였다. 우 리나라는 2008년 1월 1일부터 바이오안전성의정서 당사국 지 위를 획득하고, 의정서 국내 이행법률인 유전자변형생물체법 을 시행함으로써 유전자변형생물체 안전성 확보를 위한 법적 ·제도적 기반을 마련하였다.

농림축산식품부는 유전자변형생물체법이 시행되기 이전부터 유전자재조합 기술을 적용한 GM작물로부터 국내 환경의 보 전과 안전한 농산물 유통을 목적으로 ^「유전자변형농산물의 환경위해성평가심사지침_」을 2002년에 마련하였으며, 농촌진 흥청은 국내에서 수입, 유통, 이용에 필요한 기본적인 요건과 GM농산물의 환경위해성평가 및 위해성 확인을 위해 전문가 심사위원회를 설치, 운영하였다. 2008년 유전자변형생물체법 시행 전까지 제초제내성 콩, 해충저항성 옥수수 등 GM농산물 27건의 환경위해성 심사를 수행하면서 국내 유전자변형생물체 위해성 심사 기반을 마련하였다. 유전자변형생물체법이 시행 된 2008년 이후 전문가심사위원회는 5개 분과(일반, 분자생물 학, 생리·생태, 유전·육종, 독성 및 타생물 영향)로 구성되어 효율적이고 전문적인 위해성 심사를 도모하고 있다.

우리나라 위해성 심사는 OECD와 국제식품규격위원회 (CODEX) 등 국제기구가 제시한 실질적 동등성 원칙과 위해 성평가 가이드라인에 따른 심사 방법을 준용하고 있으며 유럽, 일본 등 전 세계적으로 동일하게 적용되는 방법이다. 특히 농업 용 GM작물의 위해성 심사는 ‘과학적이고 건전하고 투명한 방 식에 의해서 수행되어야 한다’는 바이오안전성의정서 위해성 평가 일반원칙에 따라 바이오안전성의정서 부속서 II에 규정 된 식품·사료로 직접 이용되거나 가공을 목적으로 하는 유전 자변형생물체에 요구되는 정보를 기반으로 이루어진다. 유전 자변형생물체법 통합고시에 명시된 12개 항목과 50여개의 세 부항목들로 이루어진 위해성 심사자료를 바탕으로 신규 유전 자 도입에 따른 기존 작물과의 차별성, 위해성 증가 여부 등 을 비교 평가하여, 기존 작물과 차이가 없으면 안전하다고 판 단한다.

GM농산물의 수입, 유통, 이용에 앞서 안전성을 확보하고 국 민 건강에 대한 위해를 사전에 방지하기 위해 오랫동안 과학 적인 위해성 심사가 이루어져 왔으나 최근에는 국내 생명공학 연구 산물의 실용화를 지연하는 과도한 규제라는 주장도 제기 되고 있다. 게다가 GM작물 위해성 심사에 협의심사가 포함되 어 중복 검토 해소 등의 제도 개선도 요구되고 있다(USTR, 2020). 현재의 위해성 심사 체계는 2008년 유전자변형생물체 법이 시행된 이후 큰 변화 없이 유지되고 있어 빠르게 발전하 는 생명공학기술에 대응하기 위해서는 그동안 과학적 기반의 심사 경험과 안전관리 역량을 바탕으로 관련 산업계, 소비자, 학계 및 정부기관 등 이해관계자들이 안전성에 대한 국민의 요구를 반영한 위해성 심사 체계 개선을 종합적으로 검토해 볼 필요가 있다.

국내 유전자변형생물체 주요 통계(KBCH, 2020)에 의하면, 제초제내성 콩이 처음으로 농업용으로 승인된 이후 현재까지 단일품목 72건과 후대교배종 96건의 GM작물이 승인되었다 (Fig. 1). 국내에서는 옥수수, 콩, 카놀라, 면화, 알팔파 5종의 작물이 농업용으로 승인되었으며, 옥수수 86건, 면화 31건, 콩 29건, 카놀라 17건, 알팔파 5건이 각각 승인되었다. 유전자변 형생물체법이 시행된 2008년에 GM작물 승인이 크게 증가하 였으며, 이후 매년 10건 내외의 승인 건수를 유지하다가 2015 년에 가장 많은 20건이 승인되었다. 다국적 기업들의 인수 합 병이 활발하게 일어난 2018년 이후에는 신청 건수가 감소함 에 따라 승인 건수도 점차 줄어드는 추세를 보였다.

후대교배종은 이미 위해성 심사를 거쳐 승인된 GM작물간 에 전통적인 육종 방식인 인공교배로 만들어졌기 때문에 모본 과 부본으로 사용된 품목간 상호작용과 특이사항 유무를 판단 할 수 있는 자료를 제출받아 위해성 여부를 판단한다. 심사 결 과, 상호작용과 특이사항이 없어 안전한 것으로 판단되면 ‘안 전성 평가 대상이 아님’으로 결정하고 종료한다. 농업용 위해 성 심사가 시작된 이래 단일품목의 위해성 심사 승인은 꾸준 히 증가하는 경향을 보였으며(KBCH, 2020), 반면 후대교배종 은 19건의 GM작물이 승인된 2008년 이후 승인 건수가 빠르 게 증가하다가 2015년에 후대교배종 누적 승인 건수가 단일 품목보다 많은 것으로 나타났다(Fig. 2). 승인된 단일품목과의 교배를 통해 복수의 제초제내성을 부여하거나 해충저항성의 대상 범위를 넓히기 위해 빠르게 품종화가 이루어진 결과로 판단되며, 앞으로 더욱 다양한 후대교배종이 종자시장에 등장 할 것으로 예상된다. 미국, 캐나다, 호주 등 수출국에서는 후 대교배종의 위해성 심사를 규제 대상에서 제외하고 있으며, 최 근 일본, 대만도 후대교배종 심사를 면제하거나 간소화하고 있 다. 반면, 우리나라는 후대교배종의 국내 수입을 위해서는 위 해성 심사 여부를 판단하도록 되어 있어 국제적 추세와 지난 10년 이상 안전한 사용 경험에 비추어 개선 방안을 검토할 필 요가 있다.

국내에서 농업용으로 승인된 GM작물 형질은 단일품목과 후 대교배종을 포함하여, 대부분이 제초제내성과 해충저항성이 차 지한다(Fig. 3). 제초제내성이 48건, 해충저항성이 15건이며, 두 가지 특성을 모두 포함하여 승인된 작물은 78건으로 전체 168건의 약 84%를 차지한다(ISAAA, 2018;KBCH 2020). 지금까지 주요 GM작물에 제초제내성과 해충저항성과 같은 1 세대 GM작물의 승인이 많은 것은 GM작물이 주로 생산성 향 상에 따른 농업인의 소득 증대를 목적으로 개발되었기 때문이 다. 게다가 국내에서는 재배 목적으로 승인된 종자용 GM작물 이 없어 외국의 사례와 같이 다양한 GM작물의 특성은 나타 나지 않았다. 그럼에도 불구하고 기능성 지방산 생산과 환경 재해저항성을 도입한 GM작물이 7건 승인되었으며(Table 1), 해당 GM작물들과 제초제내성 또는 해충저항성 형질과 교배 한 후대교배종이 각각 16건과 4건이 승인되었다(ISAAA, 2018). 전분을 당으로 분해하는 알파-아밀라아제를 생산하는 옥수수는 바이오에너지 생산에 적합하도록 개발되었으며, 가 뭄에 저항성을 나타내거나 초기 생육단계를 촉진하여 수량성 증진을 위한 옥수수도 승인되었다. 지방산 조성을 변경하여 고 품질의 기능성 지방산을 생산하도록 변형된 콩이 승인되었으 며, 식물체내의 리그닌 함량을 낮춘 알팔파도 승인되었다. 아 직 많은 수는 아니지만 농업인 편의를 위해 개발된 기존 GM 작물은 영양성분이 개선된 2세대 기능성 제품을 넘어서 의약 품 생산, 바이오에너지 원료 생산을 위한 3세대 고부가가치 소 재로 활용될 전망이다(ISAAA, 2018). 비록 느리지만, 2, 3세 대 GM작물의 실용화는 다수가 보편적으로 혜택을 누릴 수 있 는 농업생명공학 기술이 우리 주변으로 확산되는 것으로 여겨 진다.

2. 국제 GM작물 연구개발 현황

인구의 폭발적인 증가, 산업화에 따른 경작지 감소, 기후변 화 등 환경변화에 의한 인류의 식량 문제 해결을 위하여 생명 공학 기술을 작물 개량에 적용하려는 시도가 계속되고 있으며, 1985년 미국이 식물에 대한 실용특허를 승인함에 따라 다수의 GM작물이 특허로 등록되어 개발되었다. OECD와 FAO 등 국 제기구에서는 전세계 GM작물의 국가별 승인 현황을 취합하 여 제공하는데, OECD는 생물안전성 활동에 참여하는 당사국 들에 의해 자발적으로 공개되는 생명공학 산물 데이터베이스 (BioTrack Product Database)를 제공한다. 이 자료는 국가별 식품, 사료 또는 재배를 목적으로 승인된 GM작물의 기본 정 보를 포함하여 고유 식별자(Unique Identifier), 삽입 유전자, 국가별 규제 정보 등을 공개한다. 비록 OECD 회원국들의 자 발적인 공개로 자료 제공 시기와 범위가 국가별로 상이하거나 지연되지만 콜롬비아에서 실용화된 청색소 발현 화훼(국화, 안 개꽃) 등에 대한 자료들을 포함하여 현재까지 21작목 339건이 등록되어 있다. 반면, ISAAA GM Approval Database는 빠 른 업데이트가 장점이나 실용화되지 않은 GM작물이 승인 목 록에 포함되어 추가적인 확인이 필요하다. ISAAA 등록 자료 에는 전 세계적으로 생명공학기술을 통해 개발된 GM작물은 32품목이며 2020년까지 526건이 국가별로 승인을 받았다 (Table 2). 이중 16작목이 종자시장에서 유통되어 실제 재배되 고 있으며, 나머지 16작목은 개발 이후 위해성 심사 승인을 받지 않았거나 비록 승인은 받았어도 재배되지 않는 것으로 조사되었다.

ISAAA(2018)에 의하면 상업적으로 승인된 GM작물 형질은 제초제내성, 해충저항성, 작물 품질 개선, 수분 제어, 환경재해 저항성, 생육(수량) 조절 및 병저항성 7가지이다(Table 3). 복 수의 형질을 부여한 GM작물을 포함하여, 제초제내성과 해충 저항성이 가장 많이 개발되었으며, 작물은 옥수수, 면화, 카놀 라, 콩 등의 순서로 많이 개발되었다. 전 세계적으로 glufosinate 와 glyphosate 제초제내성 GM작물이 가장 많으며, 최근에는 dicamba 등 새로운 제초제내성을 가진 작물이 승인되고 있다. 작물 품질 향상과 관련한 숙기조절, 화색변이 뿐만 아니라 지 방산 개선, 성분 조성 변경 등 기능성 물질을 생산하는 GM작 물도 최근 승인되고 있다. 또한 많지는 않지만 환경재해저항 성, 병저항성 등의 GM작물이 승인되고 있어 국내의 연구자들 도 가뭄저항성과 기능성 물질 생산 등 글로벌 수요가 많은 형 질을 대상으로 연구개발과 실용화를 추진해야 효과적일 것으 로 판단된다.

3. 국내 GM작물 연구개발 현황

국내 농업생명공학 연구는 농업의 부가가치와 생산성을 높 이고 안전한 친환경 먹거리 생산 기반을 마련하는데 핵심적인 역할을 수행하였다. 바이오그린21사업(2001~2010)은 산학연관 공동연구를 통해 농업생명공학 기술의 실용화를 위한 기초기 반 연구를 수행하여 2000년 초반에는 모델식물인 담배, 벼 뿐 만 아니라 사료, 화훼, 과수 및 수목류 등 51작목 177종의 다 양한 GM작물 연구가 국내에서 시도되었다(Woo et al., 2006). 특히 모델식물을 대상으로 제초제내성과 해충저항성 형 질전환체 개발과 함께 환경재해저항성과 병저항성 기작 연구 등이 활발하게 진행되었다. 2011년부터는 차세대바이오그린21 사업을 통해 산학연 공동으로 신기능성 생물소재 개발 및 고 부가 GM작물 개발을 추진하면서, 글로벌 종자시장 진출과 미 래 상용화를 대비하여 12작목 81건을 연구하였으며, GM작물 의 상용화 기술기반 구축을 위하여 안전성 심사기준을 충족시 키는 콩, 들잔디 등 10종의 후보를 선발하였다(Cho et al., 2020). 외래 유전자를 도입하는 가장 보편적인 방법으로는 Agrobacterium 형질전환법, microparticle bombardment를 이 용한 방법, Electroporation 방법, 원형질체 방법 및 전통적인 육종방법을 이용한 GM 작물간의 교배 등이 있는데, 앞선 10 종의 후보를 포함하여 국내 GM작물은 대부분 Agrobacterium 을 이용하여 개발되었다.

2018년부터 농업생명공학연구단에서는 고부가 의료용 소재 와 기능성 산업용 소재 등 첨단 신소재 개발기술과 함께, 환 경재해저항성 작물 개발, 농업형질 개선 등을 목적으로 연구 가 수행되고 있다(RDA, 2018). 최근 들어서는 화장품 원료 소재 개발을 위한 GM 콩 개발(Kim et al., 2020) 뿐만 아니 라 옥수수 형질전환 시스템을 확립함으로써(Hong et al., 2019) 글로벌 종자시장에서 경쟁할 수 있는 기술 기반을 확보 하였다. 반면 상업화된 주요 GM작물인 카놀라와 면화에 대한 국내 연구개발은 미미한 수준으로 종자에서 중쇄지방산 함량 을 증대시키기 위한 카놀라 연구가 수행되기도 하였으나(Roh et al., 2010) 최근에는 거의 연구되고 있지 않다.

특히, 옥수수, 콩, 카놀라, 면화처럼 상업적으로 이용되는 주 요 GM작물에 대한 연구보다는 벼에 관한 연구가 집중되어 있 으며, 주곡인 벼에 대한 유전자오염 발생 가능성과 인체 위해 성을 포함한 사회/경제적 고려를 요구하는 분위기로 상업화가 쉽지 않은 상황이다(Kim, 2017). 또한 연구용과 달리 상업용 GM작물은 위해성평가를 거쳐 사전에 안전성을 확보해야 하 는데 초기 개발단계부터 심사 기준에 맞는 증빙자료가 미흡한 경우에는 막대한 비용과 시간이 소요되는 위해성평가를 진행 하는 것은 매우 어렵다. 게다가 세계 종자시장 진입을 위해서 는 GM작물 개발에 필요한 유전자 운반체와 선발표지 등 경 쟁력 있는 핵심기술을 보유해야 하는데 다국적 기업의 특허를 회피할 수 있는 고유 기술 개발도 다소 부족한 상황이다. 더 구나 30여년 가까운 GM작물 상용화에도 여전히 국내에서는 GM작물에 대한 부정적 인식으로 평균 84.8%가 GM작물의 규제 필요성을 요구하고 있어(Lee, 2020), 세계 종자시장 진출 을 목표로 종자시장 점유율이 높은 주요 작물을 대상으로 의 료용, 기능성 산업소재를 생산하는 실용화 전략을 수립할 필 요가 있다.

이와 관련하여 비록 국내 수요는 많지 않지만 호주의 잇꽃 (safflower) 개발 사례는 시사하는 바가 크다. 잇꽃은 60개국 이상에서 상업적으로 재배되고 있으며 유채를 대신할 차세대 유지작물로 주목을 받고 있다. 또한 아열대 지방에서 냉온대 까지 다양한 재배 조건에 적합한 품종을 육종함으로서 화석연 료 기반의 석유를 식물성 원료로 대체하는데 적합한 산업용 생산 소재로 주목받고 있다(Mani et al., 2020). 최근 호주에 서는 생명공학기술을 통해 지방산 함량을 조절하여 올레산을 93%까지 증진시킨 GM 잇꽃을 개발하였으며(Wood et al., 2018), 아르헨티나에서는 치즈 제조공정에 첨가물로서 bovine pro-chymosin 효소를 생산하는 GM 잇꽃 3건이 승인되었다 (OECD, 2020). 이와 같이 취약한 국내 바이오산업의 경쟁력 확보를 위해 그동안 축적된 기술을 바탕으로 산업소재 생산용 작물을 우선적으로 실용화에 적용하는 전략을 연구개발에 반 영할 필요가 있다.

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