우주식품 알아보기

◈ 우주식품이란?

 우주식품은 우주선, 우주정거장 및 달, 화성 등의 행성에 건설하게 될 우주기지 등 우주 공간에서 우주인이 섭취할 수 있도록 만든 특수한 식품을 말한다. 여러 차례의 인체실험 결과 장기궤도비행 중에 인간의 정신을 안정시키고, 또 육체의 건강을 유지하는 데는 질이 매우 높은 식사를 공급하는 것이 절대 필요한 것으로 판명되어 우주계획의 중요한 연구과제가 되었다.
그 후 미국에서는 연료전지에서 얻어지는 물을 이용하여 환원시킬 수 있는 냉동건조식품이 가장 적합할 것이라 하여, 가볍고 다양하며 취급이 간편한 것이 개발되었다. 아폴로계획에 사용된 것은 1인당 1일분 약 450g에 지나지 않았다. 극한환경인 우주에서 임무를 수행해야 하는 우주인에게 무엇보다 중요한 필수요건이나, 현재 대부분의 우주식은 미국과 러시아에서 개발된 것으로 한국 우주인의 기호도에 적합한 한국형 우주식품이 요구된다.

우주식품

◈ 복합기능형 우주식품이란? 

복합기능형 우주식품은 우주인의 임무수행을 위한 필수 영양성분을 공급할 뿐만 아니라 저중력과 우주방사선 등 우주인이 우주환경에 대응하고 극복할 수 있도록 하는 기능성 성분이 강화된 식품을 의미한다.

◈ 우주식품 가공방법

우주는 지구와 달리 중력이 거의 없는 무중력 상태이며, 우주방사선이라 불리는 전리 ․ 입자 방사선이 존재한다. 이로 인해 우주인은 식욕부진, 골밀도 및 근육 감소 등 생리적 문제가 발생되며, 우주방사선에 의해 건강을 위협받게 되기 때문에 우주식품에는 고도의 기술이 숨어 있다. 예를 들어 김치에 포함된 젖산균은 우리 몸에 이롭지만 우주공간에서는 우주인의 건강을 위협할 수도 있기 때문에 무균상태로 공급해야 한다. 완전 무균화에 비가열 살균처리법인 방사선 조사기술이 적용됐다. 무중력 상황에서 철분과 소금은 자칫 독이 될 수 있어 그 함량을 줄여야 한다. 또 골다공증의 위험이 있어서 칼슘 성분을 높이고 운동 부족으로 인한 변비 때문에 섬유소는 증가시켜야 한다. 또 엄청난 발사 비용으로 인해 부피나 무게를 반드시 줄여야 하며 장기 체류로 인한 음식의 변질과 부패를 막아야 한다. 우주음식은 장기 보관을 위해 진공 팩 형태로 포장되며 무게를 줄이기 위해 건조식품 형태로 만들어지는 경우가 많다. 건조된 음식은 뜨거운 물을 부어 원래 형태로 복원시켜 먹는다. 커피 차 레모네이드와 같은 음료도 팩 형태로 만들어 물에 타서 빨대로 빨아먹는다. 빵처럼 부스러기가 발생하는 음식은 한 입에 들어갈 수 있도록 작게 만들어진다. 후추와 소금은 액체 형태로 만들어진다. 무중력 상태여서 우주정거장 내로 흩어져 공기정화장치나 기계장치에 고장을 일으킬 수도 있고 우주인들의 눈이나 코. 입에 들어갈 수 있기 때문이다. 우주식품은 일상적으로 집에서 먹는 일반음식과 큰 차이가 있다. 우주식품은 가급적 무게를 가볍게 해야 했으며, 건조된 제품은 물로 복원시켜 섭취해야 하지만, 국제우주정거장에서 물의 최대 온도가 70℃ 정도로 지상에 비해 낮기 때문에 라면 등과 같은 식품의 경우 낮은 온도에서도 호화가 가능하도록 개발해야 했었다. 또한 우주공간에서는 아무리 몸에 이로운
젖산균과 같은 미생물이라 할지라도 우주인의 건강을 위협할 수 있으므로 무균상태로 공급해야 하는데, 특히 김치는 발효식품으로서 건조 및 가열살균을 하기에는 많은 문제점이 있었으나 비가열 살균처리법인 방사선 조사기술을 이용하여 완전무균화가 가능하였다. 이렇게 우주식품에 사용된 기술은 크게 두 가지이다. 첫 번째가 건조 방식. 이는 무게와 부피를 최대한 줄일 수 있다는 장점이 있다. 동결 후 건조하거나 건조만 한 우주식품에 물을 부어 다시 재생시켜 먹게 된다. 반면 한국원자력연구원의 방사선 조사 방식은 방사선을 이용해 미생물을 멸균한 것이다. 실제 지상에서 먹는 음식 맛에 가깝게 만들어 우주인들의 입맛을 증진시킨다.

 

1) 우주식품의 동결건조

동결 건조란 건조의 한 종류로, 물질을 동결시키고, 수증기의 부분압을 낮춰 얼음을 직접 증기로 만드는 승화에 의해 얻어진다. 여기서 부분압을 낮춘다는 의미는 물의 3중점 이하로 압력을 낮춘다는 것이다. 낮은 압력에서 얼음 형태인 수분은 열에너지를 공급해 액체로 변하는 것이 아니라 수증기로 직접 승화한다. 승화된 얼음 결정체들은 공간을 남기기 때문에, 건조된 물질은 무수히 많은 틈을 가져, 수분 흡수가 용이해 재수화 시 완전하게 re-so l ut i on 된다. 이것이 동결건조의 가장 큰 특징 중에 하나이다. 동결건조 하는 물질은 보통 최종 생산물이 feed의 특성을 유지해야 하는 경우이다. 그러므로 제품의 구조를 안정시키기 위해 동결이 필요하다. 제품은 어는점이 가장 낮은 성분의 온도로 동결한 후 dry ing chamber에서 즉시 승화된다. 열은 일반적으로 제품을 받치고 있는 선반을 통해 전달된다. 동결건조기 안에 위치한 냉동 coil에 존재하는 vapor lock이나 없으면 그 대안인 separate condenser는 공정 중에 발생하는 많은 수증기를 진공펌프로 가는 것을 막는다. 젖은 물질이 최종 포장 용기 속에 담겨지기 바로 전 멸균 여과 될 수 있고 미립자와 박테리아 오염은 감소시킬 수 있기 때문에 동결건조는 특히 주사제 생산에 유용하다.

2) 방사선 기술

 

우주식품의 경우 일반적으로 건조 및 가열처리를 통해 우주공간에서 장기간 안전하게 보관이 가능해진다. 그러나 이와 같은 방법은 식품 고유의 풍미를 저하시키기 때문에 다른 식품저장기술이 필요하다. 방사선 조사기술은 미생물학적 안전성 및 저장성을 증진시킬 수 있는 대표적인 식품의 비가열살균 방법으로, 특히 가열처리가 불가능한 김치와 같은 신선식품의
살균에 매우 적합하며 이미 국제보건기구에서 그 안전성이 입증되어 세계적으로 널리 이용되고 있다. 식품 방사선조사는 식품의 살균이나 보존기간의 연장을 위해 전리방사선( i on i z i ngrad i at i on)을 쪼여 식품을 처리하는 것을 말한다. 이런 식품 방사선조사는 감마선, X-선 등을 식품에 조사하여 식품 품질의 변화 없이 발아를 억제시키고, 속도를 지연시켜 식품의 보존성을 향상할 수 있으며, 식품의 병원균, 기생충을 사멸시켜 위생적인 식품을 만드는 처리 기술이다. 방사선 조사 식품은 방사선 에너지를 이용하는 것으로 식품에 방사선 물질이 잔존하지는 않는다. 현재 식품조사에 이용되는 조사선원은 Co-60인데, 이는 침투력이 좋고, 균일하게 조사되고, 사용하기 용이하며, 환경에 유해한 위험도가 적은 장점이 있다.

 

ex) 감마선 멸균
우주식품은 우주공간에서 장기간 저장이 가능해야 한다. 또한, 우주식품에 존재하는 병원성 부패 미생물은 우주공간에서 인체에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 반듯이 제거가 되어야 한다. 이를 위해 감마선 멸균처리를 해야 한다. 한편, 감마선 멸균기술은 온도의 상승 없이 식품을 완전히 포장한 상태로 완전멸균이 가능한 방법으로 전 세계적으로도 안전성과 미생
물 살균 효과를 인정한 기술이다.

 

3) 우주식품에 등재된 우리나라식품

우주식품은 전 세계적으로 미국과 러시아에서 평가하며 인증한다. 우리나라 최초 우주인인 고산씨도 러시아 우주비행선인 소유즈호를 타고 국제우주정거장에 승선하게 되므로 한국형 우주식품 또한 러시아 인증기관인 생의약연구소( IBMP)의 적합성 평가 및 인증을 통하여 우주선에 선적하고 우주인에게 공급하게 되며, 인증평가 기간은 약 180여 일이 소요된다. 현재 미국과 러시아로부터 우주선에 공급할 수 있는 우주식품은 총 157품목이 메뉴로 등록되어 있다. 우주정거장에서는 하루 3끼의 주식과 1끼의 간식이 우주인에게 공급되며, 서로 다른 메뉴가 15일을 주기로 순환 공급된다. 식품들이 러시아 생물학연구소( IBMP)로부터 우주식품으로 최종 인증 받는 과정은 쉽지 않았다. 안전성, 영양성, 조리 간편성 등 우주식의 기본요건을 맞춰야 했기 때문이다. 한국형 우주식품으로는 김치, 밥, 고추장, 된장국, 라면, 볶은 김치, 녹차, 홍차, 생식바, 수정과
등 10여종의 우리나라 전통음식들이다. 우리나라를 대표하는 음식인 김치에 포함된 마늘, 고춧가루 등의 향신료가 우주인의 입맛을 돋우고, 식이섬유가 많이 들어있어서 우주인의 소화불량과 장운동 개선에 크게 도움을 줄 수 있다는데 착안하여 우주김치 개발에 착수했다. 김치는 고유의 맛을 유지하면서도 특유의 냄새를 줄여야 했다. 연구 끝에 나온 것이 동결건조 형태의 볶은 김치와 캔 형태 김치였다. 김치 국물이 우주 환경으로 퍼지는 것을 막기 위해 캔 내부에는 국물을 흡수할 수 있는 식품용 특수 패드를 넣었다. 골다공증을 예방하기 위해 16%에 달하는 배추김치의 소금함량도 12% 낮췄다. 김치에 포함된 젖산균은 우리 몸에 이로운 미생물이지만 우주공간에서는 우주인의 건강을 위협할 수 있으므로 무균상태로 공급해야 하는데, 가열처리가 곤란한 발효식품인 김치를 비가열 살균처리법인 방사선 조사기술을 통해 완전 무균화 함으로써 이를 해결했다. 또한 된장 등 발효식품은 미생물 관리가 관건이었다. 엄격한 기준에 맞추기 위해 동결건조 기술과 방사선 조사기술을 활용해 미생물 수준을 낮추고 보관성을 높였다. 그 결과 미생물 수를 일반음식의 3분의 1 수준으로 줄였다. 한국 우주밥 역시 세계 최초로 수분함량이 65% 정도 유지되는 형태로 개발됐다. 우주라면은 우리가 흔히 먹는 라면과는 다른 형태
이다. 우주 공간에서는 물의 최고 온도는 섭씨 70도 정도다. 지상에서처럼 팔팔 끓여야 하는 라면을 가져간다면 '생라면'을 먹게 된다는 얘기다. 그래서 이번에 개발한 우주 라면은 섭씨 70도에서도 5분 만에 끓일 수 있도록 개발됐다. 면발에 공기구멍을 극대화해 면이 빨리 익도록 한 것이다. 다만 우주 환경에서는 미생물 문제로 인해 일반 라면처럼 라면 국물을 만들어낼 수는 없다. 스파게티처럼 국물이 없는 비빔면 형태의 라면이 우주 라면이다. 뭐니 뭐니 해도 한국 사람이 가장 좋아하는 주식은 밥이다. 이미 건조 방식으로 만들어진 밥이 우주 식품으로 선정된 적은 있다. 하지만 수분 함량 65%의 밥이 우주식품으로 선정된 것은 이번이 처음이다. 건조된 밥은 저장 기간을 길게 할 수 있지만 물을 섞어 먹을 때 느낌이 좋지 않다. 찰기 있는 밥을 좋아하는 한국인의 식사로는 적합하지 않았던 것이다. 그래서 수분을 포함한 밥을 새롭게 개발하게 됐다. 개발자들은 밥을 지은 뒤 고온에서 살균과 동시에 포장하는 방식으로 수분이 포함된 우주 밥을 만들어냈다. 이 밥은 10분 정도 오븐에 가열하기만 하면 ' 차진' 밥맛을 느낄 수 있다. 우주 된장국은 된장과 시금치를 주원료로 해서 된장국을 조리한 후 농축하여 급속 냉동시키고, 이를 다시 냉동 건조한 제품이다. 뜨거운 물에 5분 정도 녹이면 된장국으로 재탄생한다. 용해 시간이 빨라서 원래의 된장국 맛을 제대로 살려낸다는 장점이 있다. 이 외에도 6년 근 홍삼을 추출하여 분말로 만든 우주 홍삼차, 한국의 대표적인 전통 음료인 수정과를 분말 형태로 바꾼 우주 수정과가 있다. 보성군에서 채취한 최상품질의 세작 녹차를 일회용 티백 형태로 만들고 이를 다시 우주식품용 포장지에 넣어 진공 시킨 우주 녹차 등 도 이번에 개발된 우리나라의 우주식품이다.