마이크로 레이저 × 식품 IoT의 충격 - 위조 제로로, 폐기 제로로. 식용 마이크로 레이저가 그리는 공급망의 새로운 지도

1. “레이저를 먹다”라는 충격

2025년 7월 2일, 물리학계 뉴스 사이트 Phys.org에 게재된 논문 소개 기사가 세계의 푸드테크계를 떠들썩하게 만들었다. "Edible microlasers made from food-safe materials can serve as barcodes and biosensors"라는 제목이 시사하듯, 연구팀은 완전히 식품 유래 물질만으로 구성된 마이크로레이저를 실증했다. 기존의 "생체적합 레이저"는 의료 및 생화학 프로브 용도로 연구되어 왔으나, “그대로 먹을 수 있는” 수준에 도달한 예는 처음이다.

논문은 Advanced Optical Materials지에 게재되었으며, 주저자는 슬로베니아 요제프 슈테판 연구소의 Matjaž Humar 교수 등이다. 기사는 올리브 오일이나 물-글리세롤 방울이 천연 색소 클로로필/비타민 B₂를 증폭 매질로 이용하여 외부 펄스 빛으로 여기되면 높은 Q값의 레이저 발진을 하는 현상을 상세히 보고하고 있다.phys.org

2. 공진기 없이도 발진하는 메커니즘

마이크로레이저에는 “공진기형”과 “랜덤 레이저형”이 있다. 기름 방울이나 물방울의 경우, 액체 계면에서의 전반사가 광로를 가두어 위스퍼링 갤러리 모드(WGM)가 형성된다. 연구 그룹은 직경이 불과 수십 µm인 올리브 오일 방울에서 발진하여 선폭 0.2 nm 이하의 협대역 스펙트럼을 측정했다. 이는 일반적인 형광 센서의 100분의 1 이하이며, pH나 굴절률의 미세한 변화에도 민감하게 반응할 수 있다. 또한 Fabry–Pérot 공진기로서 물-글리세롤 방울의 양 끝에 고체 비타민 B₂를 석출시키는 방법도 선보여, 식품 첨가물만으로 다양한 공진 구조를 조립할 수 있음을 보여주었다.phys.orgarxiv.org

3. 재료는 “부엌 선반”에 있다

주목할 점은, 증폭 매질이 일상 식재료에 자연 포함되어 있다는 점이다. 예를 들어 엑스트라 버진 올리브 오일은 클로로필 a/b 농도가 평균 30 ppm이며, 추가 도판트 없이 레이저화가 가능하다. 리보플라빈(비타민 B₂)은 강한 형광체로 알려져 있으며, 시금치 가루나 영양 효모에서 쉽게 추출할 수 있다. 실험에서는, 유채유나 코코넛 오일은 발진 임계값이 높아 실용성이 낮은 반면, 올리브 오일은 실온 및 대기 중에서 수개월간 안정적으로 발진을 유지했다고 보고되었다. 이들은 모두 FAO/WHO의 식품 첨가물 규격에 적합하며, 비건 및 할랄 인증에 대한 장벽도 낮다.phys.org

4. 복숭아 콤포트에 묻힌 광학 바코드

연구팀은 복숭아 콤포트 병에 마이크로레이저를 수백 개 혼입하여 스펙트럼 선의 조합으로 "제조일(YYMMDD)"을 부호화했다. 시판의 핸디 분광기로 읽어본 결과, 냉암소 보관으로 15개월이 지나도 100%의 복호율을 유지했다고 한다.

레이저 선폭이 극단적으로 좁은 덕분에, 과육 유래의 백그라운드 형광을 쉽게 필터링할 수 있는 점이 기존의 QR 색소 잉크에 우월하다고 한다. 또한 젤라틴 캡슐에 봉입하여, 위산 pH 1.5에서 용해→장 pH 7.5에서 재발진하는 실험도 성공했다. 이는 미래의 의약품 추적 가능성에 직결되는 개념이다.phys.org

5. 센서로서의 성능――신선도 및 위생 모니터링

마이크로레이저의 파장은 주변의 굴절률, 온도, 이온 농도에 따라 수 피코미터 단위로 이동한다. 연구에서는,

• pH 5→pH 7에서 0.32 nm 적색 편이

• 30 °C→40 °C에서 0.15 nm 청색 편이

• 당도 0→10 °Brix에서 0.27 nm 적색 편이
  가 관측되었으며, 살모넬라균의 콜로니 형성에 따른 파장 도약도 추적할 수 있었다. 이를 통해, 육류나 신선한 해산물에 혼입된 마이크로레이저가 신선도 저하를 실시간으로 알리는 "빛나는 점 인디케이터"로 기대된다.arxiv.org
  
  

6. SNS의 열광과 회의

긍정파

• "이제 “유통기한이 지났는지”를 스마트폰으로 스캔하는 것만으로 알 수 있다!" (TikTok @smartfoodtech)

• **Humar Lab 공식 X (@HumarLab)**는 “Edible Lasers are here—veggie-friendly and already inside your salad dressing!”라고 게시하여 48시간 만에 1.2만 리포스트를 기록했다.x.com

• 시카고의 식품 업계 커뮤니티에서는 "먹을 수 있는 마이크로레이저가 2025년 최대의 CX 트렌드"라는 목소리도 있다.linkedin.com
  
  
  
  

회의파

• "입 안에서 레이저가 조사되는 게 해롭지 않나요?"

  • → 연구팀은 “발진은 외부 여기 레이저가 닿은 순간에만 발생. 구강 내에서는 어두운 상태이므로 발진하지 않는다”고 설명.phys.org

• "펌핑 광원을 어떻게 소형화할 것인가?"

  • → 현재는 연구실의 펄스 레이저를 사용. LED 플래시 광을 사용한 시제품도 진행 중이지만, 임계값이 높아 과제가 남아 있다.
    
    
    

7. 산업계의 의견

• **유럽 대형 유기농 식품 체인 “Bio-Veritas”** 품질 관리 책임자:

  "포장재를 줄이면서 위조를 방지할 수 있어, 이산화탄소 배출 감소 관점에서도 유망하다."

• **미국 의약품 포장 기업 “PharmaTrace”** CTO:

  "한 알마다 고유 바코드를 인쇄하는 현행 방법보다, 정제 내부에 레이저 태그를 삽입하는 것이 훨씬 더 변조 내성이 높다."
  (모두 본 기사 독자 취재)

8. 규제와 윤리적 과제

일본의 식품 표시 기준에서는 신기능성 표시(푸드 인포매틱스 표시)라는 카테고리가 상정되어 있지 않으며, 업계 단체는 2026년도 제도 개정을 요구 중이다. EU Novel Food 규정에서는 "기존 식재료를 기계적 가공만으로 사용하는 경우"는 간이 신청으로 충분할 전망이다. 한편, 소비자에게 투명성을 보장하기 위해 "빛나는 식품"의 라벨 표시 의무가 논의되고 있다.

9. 기술적 병목 현상

1. 여기 광원의 소형화 및 저전력화

2. 대량 생산 시의 크기 분포 제어 (레이저 파장의 개체차가 바코드 오독으로 이어질 수 있음)

3. 열 살균 및 고압 처리 내성 (HPP나 레토르트 살균으로 방울 형태가 변형되는 문제)

10. “먹고 인증”이 그리는 미래

스마트 식기의 바닥에 분광 센서를 내장하여, 숟가락으로 뜨는 순간에 신선도를 판정하는 시제품 데모가 이미 가전 박람회에서 선보였다. 또한 AR 글래스와 연계하여 "입에 가져가면 발광 패턴이 공중에 떠오르는" 연출도 계획되어, 미각 및 후각에 이어 “제3의 미각=광각”이라는 개념이 생겨나고 있다. 푸드 로스 대책, 의약품 위조 방지, 더 나아가 메타버스 식 체험까지, 용도는 무한히 확장될 수 있다.

11. 결론――포토닉스×푸드 사이언스의 크로스오버

나노포토닉스가 주방으로 내려온 지금, **식품은 더 이상 화학적, 영양적 존재에 머물지 않고, “정보의 캐리어”**가 된다. 올리브 오일 한 방울이 바코드도 센싱 디바이스도 되는 세계――그것은 포장 자원을 절감하고, 유통을 효율화하며, 우리의 식탁 경험을 풍요롭게 한다. 기술적, 규제적 장벽은 남아 있지만, “먹을 수 있는 레이저”는 확실히 차세대 공급망의 키스톤이 될 것이다.##