고부가가치 천연물 산업 소재 대마 현황
Date 2023-10-13 01:17:20 페이스북으로 보내기 트위터로 보내기 hit 274
박영태
선임연구원
한국과학기술연구원 천연물연구소
pyt1017@kist.re.kr

     요즘 국내 뉴스 기사 중 핫한 키워드 중에 “마약”이며 다양한 메스컴에서 관련 내용을 많이 볼 수 있다. 특히 정부가 “마약과의 전쟁”을 선포하여 강경대책으로 진행하고 있는 상황이다. 국내에서 유통되고 있는 마약으로는 필로폰, 코카인 그리고 대마를 들 수 있다. 뉴스에서 마약류로 언급되는 대마는 마리화나로 알려진 것이며 국내 농가에서 재배하고 있는 대마는 헴프(Hemp)이다. 대마는 기원전 5000년쯤부터 인류가 재배한 가장 오래된 식물자원으로, 우리나라에서도 삼국시대부터 재배되었으며 대마 섬유의 강도와 내구성이 좋아 삼베옷, 모시, 직물, 밧줄 침구 어망 등을 만드는 데 사용되었다. 현재 국내에서는 지속 가능하고 다재다능한 작물로서 친환경 대마 재배 관행을 장려하고 대마를 기반으로 한 새로운 제품을 개발하며 대마 섬유와 관련된 전통 공예를 되살리기 위한 노력이 진행 중이다. 헴프와 마리화나는 Cannabis sativa 식물 종의 별개의 종이며 가장 중요한 차이점은 THC(tetrahydrocannabinol) 함량에 있다. THC는 향정신성 화합물이며 미국을 포함한 많은 국가에서 건중량을 기준으로 THC가 0.3% 미만을 대마로 정의하고 있으며 마리화나는 일반적으로 5%에서 35% 이상의 높은 수준의 THC를 포함하고 있다. 헴프와 마리화나 식물도 물리적 특성이 다른데 헴프는 일반적으로 키가 크고 가늘며 좁은 잎이 식물의 위쪽으로 집중되어 있으며 키가 큰 줄기와 풍부한 섬유 생산을 촉진하기 위해 밀접하게 함께 자라며 반대로, 마리화나는 짧고 잎이 넓고 무성하게 자란다. THC 농도가 가장 높은 꽃 발달을 촉진하기 위해 종종 개별식물 사이에 더 많은 공간을 두고 재배를 한다. 헴프와 마리화나는 용도가 다른데 헴프는 주로 섬유질과 씨앗을 얻기 위해 재배하며 길고 강한 헴프 섬유는 직물, 로프, 종이, 건축 자재 등에 사용되고 있다. 헴프 씨앗은 영양가가 높으며 식품으로 섭취하거나 대마유, 단백질 분말 및 기타 제품이 출시되고 있다. 반면 마리화나는 주로 THC 함량이 높기 때문에 각 나라별로 법적 규정에 따라 레크리에이션 또는 의약 목적으로 사용된다. 마리화나 식물의 꽃과 잎은 일반적으로 건조되고 흡연, 베이핑(Vaping)에 의해 소비되거나 오일 상태 혹은 음료 등 레크레이션용으로 다양한 마리화나 기반 제품이 출시되고 있다.

 

175b375c710602afdff733d8909c2edc_1697512957_8948.jpg 

그림 1. 헴프와 마리화나의 차이점 ( 출처: https://dojahemp.com/hemp-vsmarijuana-what-are-the-differences-between-these-cannabis-

 

     우리나라는 대마의 성분 또는 조제품을 1946년 군정법령을 통해 마약으로 규정했고, 현재는 ‘마약류관리에 관한 법률’을 통해 대마를 법으로 관리하고 있었는데 대마에 대한 사회 인식이 바뀌기 시작한 것은 뇌전증 치료제로 대마의 성분인 CBD (Cannabidiol)이 알려지면서부터다. 뇌전증은 인구 1,000명당 4~10명이 발병하는 만성 신경계 질환으로, 우리나라에도 약 40만 명의 환자가 있는 것으로 추산하고 있다. 뇌전증 치료제로 대마의 CBD를 주성분으로 미국 식품의 약국(FDA)은 2018년에 의약품 허가를 받은 ‘에피디올렉스'를 국내 뇌전증 환자와 시민단체 요청에 따라 치료 목적으로 사용할 수 있도록 일부 조항이 개정되어 수입하고 있으나 여전히 국내에서 대마를 활용한 산업화는 어려운 상황이다.

     최근 전 세계에서는 대마 자원을 고부가가치 식품·화장품·의약품 소재로 활용하기 위한 연구개발(R&D)과 산업화가 활발하게 진행되고 있다. 캐나다는 2001년부터 의료용 대마를 합법화했고, 미국도 2018년 농업법 개정 후 대마 재배 면적이 증가하고 있다. 또한 대마의 주성분인 CBD 성분을 활용한 헤어, 크림, 마스카라 등 뷰티 및 퍼스널 케어용 제품들이 개발되고 CBD 뷰티 제품의 경우, 근육통, 염증, 피부건조증 완화 등의 기능이 있어 관련 시장이 빠르게 성장하고 있으며 CBD는 통증 완화 또는 염증 조절 및 감소, 불안 진정, 수면 개선 등에 효과가 있어 미국시장에서 식품 역시 CBD 성분을 첨가하여 개발되고 있으며 젤리, 초콜릿, 소다 등 다양한 형태로 출시되고 있다. 대마 합법화와 관련하여 전세계적으로 의료용과 기호용 모두 합법화한 국가는 30개국이며 의료용 목적으로 일부 또는 상당 부분 합법화된 국가는 56개국, 기호용 목적으로도 합법화된 국가는 38개국이며 점차 확대되어 가고 있는 상황이다. 특히 대마 합법화를 진행한 국가 중, 활발하게 산업을 육성하고 있는 국가는 미국, 캐나다, EU인데 미국의 경우 ‘14년 산업용 일부를 허용하고 ’18년 대마 생산 합법화를 추진하였으며, 캐나다의 경우 ‘01년 의료 목적 합법화 후 의료용 및 기호용 전면 합법화를 추진하였다. EU는 ’93~‘96년 대마 재배를 합법화하고 CBD 제품에 THC 함유량 기준 0.3% 이하 기준을 엄격히 적용하고 있으며 그 외 태국, 중국, 일본, 이스라엘, 독일, 호주, 스페인, 네덜란드, 스위스, 콜롬비아 등에서도 의료용, 연구용 사용승인 등이 진행 중이다.

     WHO 약물의존 전문가위원회(ECDD)는 2017년 11월 제39차 회의에서 칸나비디올(CBD)에 대한 예비보고서를 발표하고 순수한 상태의 CBD는 남용 가능성도 폐해도 없다고 결론을 내린 상황이며 2020년 12월 2일 비엔나에서 개최된 제63차 UN마약위원회 회의에서 세계보건기구(WHO)의 권고(안)을 수용하여 마약 분류 시스템의 스케줄 IV에서 대마초를 제거하기로 결정하는 등 규제에 대한 완화 움직임이 활발한 상황이다. 

     이러한 국제적인 흐름에 따라 대마를 지원하고 있는 각국은 대마 산업육성을 위해 재배, 가공, 연구 및 제품화에 집중 투자를 하고 있다. 미국의 경우 대마산업협회(Hemp Industry Association; HIA)를 구성해 의료용뿐만 아니라 식품, 목욕용품 등 산업화에 적극 나서고 있고, 대마유래 의약용 CBD 시장은 ‘17년 1.9억 불에서 ’22년까지 6.5억 불까지 증가할 것으로 예상하고 있다. 캐나다에는 약 60여개 대마 회사가 상장돼 있고, ‘18년 대마 생산·판매 분야 30억 불, 연구개발 분야 1억 불 투자를 진행하고 있으며 일본은 ‘01년부터 북해도를 중심으로 약 500ha 규모의 산업용 대마 재배 및 가공을 추진하는 지역전략 사업을 진행 중에 있다. 그리고 유럽은 연 3만 톤 규모로 담배종이, 지폐, 산업용필터, 자동차용, 스포츠 용품, 건설자재 및 토목용 섬유로 사용하는 등 대마산업에 대한 투자는 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 추세에 대마 연구동향은 4가지로 구분할 수 있는데 자세히 알아보고자 한다.

 

표 1. 전세계 의료용 대마 사용 허가 현황 

175b375c710602afdff733d8909c2edc_1697513043_5944.jpg
 


1. 재배 및 생산 기술

     대마 산업이 증가함에 따라 더 많은 회사가 스마트팜 재배 기술을 이용한 농업에 투자하고 있다. 여기에는 수경재배와 같은 첨단 재배 시스템을 개발하고 Cas 9과 같은 유전 공학 기술을 접목하여 대마 종자를 특정 특성을 가진 새로운 품종을 만드는 연구가 많이 되고 있다. 한국에서도 농촌진흥청에서 9% 이상의 CBD를 함유한 대마와 0.3% 미만의 THC 저함유 대마를 육성하는 등 종자 개발에 힘쓰고 있는 상황이다. 산업화를 위해서는 대마의 표준화의 필요성이 제기됨에 따라 재배의 표준화 및 품질관리에 대한 초점이 커지고 있으며 일관되고 안전한 제품을 생산하기 위한 안정성 평가와 관련된 연구도 진행 중에 있다.

     재배된 대마에서 필요한 성분을 생산하기 위해서는 대마에서 추출과 몇 가지 공정단계를 거쳐 확보를 하고 있다. 우선 추출방법에는 에탄올 추출, CO2 추출 탄화수소 추출 등 용매에 따른 추출방법이 있으며 추출된 용매 내에는 원하는 칸나비노이드뿐만 아니라 지질, 클로로필 등 다양한 물질들이 포함되어서 추출이 되어 이를 분리해야 하는 공정이 필요하다 [1]. 그러기 위해서는 필요한 대표적인 정제공정이 Winterization 공정이며 이를 통하여 지질과 클로로필 등을 제거하고 분별증류를 통해 칸나비노이드의 순도를 높이는 공정을 거쳐 최종적으로 원하는 칸나비노이드를 얻을 수 있다 [2].


2. 칸나비디올의 치료 효능에 대한 연구

     칸나비디올(CBD)은 다양한 치료 효과로 지속적으로 주목을 받고 있는 대마유래 화합물이다. 연구 결과에 따른 칸나비디올의 효과는 다음과 같다.

     1) 통증 완화: CBD는 진통 특성과 급성 및 만성 통증을 완화와 관련된 연구가 진행되어 있다. 체내칸나비노이드 시스템의 수용체 및 통증 조절에 관여하는 다른 수용체와 상호 작용하여 통증 완화 효능이 있다 [3].

     2) 항염증 효능: CBD는 전임상 및 일부 임상 연구에서 항염증 효과가 있는데 이 효능은 관절염과 같은 염증을 줄이는데 효능이 있다 [4].

     3) 불안 및 스트레스 감소: CBD는 동물 및 인간 연구 모두에서 불안 증상을 줄이는 데 효과가 있는 것으로 확인이 되어 기분과 스트레스 반응 조절에 관여하는 수용체와 상호 작용하여 안정감을 주는 효능을 준다 [5].

     4) 신경 보호 효과: CBD는 뉴런의 손상으로부터 보호하고 뇌의 염증을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 알츠하이머병 및 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 장애에 효과가 있을 수 있는 연구 결과가 있다 [6].

     5) 간질: CBD는 Dravet 증후군 및 Lennox-Gastaut 증후군과 같은 특정 형태의 간질을 치료하는 효과로 상당한 주목을 받았다. 실제로 Epidiolex라는 CBD 기반 약물은 이러한 특정 간질 증후군의 치료를 위해 미국 식품의약국 (FDA)의 승인을 받았다 [7].

     6) 수면 개선: CBD는 진정 효과가 있는 것으로 보고되어 수면의 질 향상에 기여하는 것으로 알려져 있다. 불면증과 수면 장애에 대한 치료법으로 연구가 진행되고 있는 상황이다 [8].

     7) 항암 효과: 일부 전임상 연구는 CBD가 종양 성장을 억제하고 암세포 사멸을 촉진함으로써 항암 효능이 있는 것으로 확인하였으나 효과와 안전성에 대한 추가 임상 연구가 필요한 상황이다 [9,10].

     그 외에 CBD의 대표적인 효능에 대한 연구결과는 아래 표 2에 정리하였으며 CBD는 다양한 분야에서 가능성을 보여주지만 그 효과와 작용 메커니즘을 완전히 이해하기 위한 연구는 여전히 진행 중에 있다.

 

표 2. 대마에서 추출된 CBD 성분의 잠재적 치료 효능 연구결과 

175b375c710602afdff733d8909c2edc_1697513103_4088.jpg
 


3. 미량 칸나비노이드 성분 연구

     주요 식물성 칸나비노이드인 THC 및 CBD 외에도 칸나비스는 120가지 이상의 다른 칸나비노이드를 미량 보유하고 있어 대마에 더 적은 양으로 존재하는 식물성 칸나비노이드는 마이너 칸나비노이드라고 하며 칸나비놀(CBN)과 칸나비게롤(CBG) 등이 있다. 이러한 미량 칸나비노이드는 물질 확보가 어려워 CBD와 THC만큼 광범위하게 연구되지는 못하였지만 최근 연구에서는 신경병성 통증, 신경퇴행성 질환, 간질, 암 및 피부 질환에 효능이 있는 것으로 알려져 있다 [11-13]. 하지만 이러한 결과들은 임상 실험이 아닌 단순 연구를 통해 나온 것으로 추가적인 연구가 필요한 상황이다.


4. 대마 기반 의약품의 새롭고 향상된 전달 시스템

     대마 기반 의약품 개발의 중요한 과제는 활성 화합물을 신체에 전달하는 효과적인 방법을 찾는 것이다. 흡연과 같은 방식은 사람들의 건강을 해칠 수 있으며 일관된 복용하기에는 어려움이 있다. 또한, 낮은 용해도와 생체이용률로 인해 경구 칸나비노이드 제제 또한 한계가 있는 상황이다. 그래서 최근 대마 제품을 보다 효과적이고 안전하게 만들기 위한 새로운 전달 방법을 모색하고 있고 한가지 예로 칸나비노이드를 함유한 필름형태로 제형하여 혀 아래에 붙여 입안의 점막을 통해 흡수되어 빠르고 효율적으로 혈류에 흡수되도록 제작되고 있다.

     대마유래 의약품을 제공하기 위해 나노기술을 사용하는 것은 또 다른 유망한 연구 주제이다. CBD의 안구 약물 전달을 위한 고분자 나노캐리어로 개발 중에 있으며 Aphios Corporation은 오피오이드 의존에 대한 약물 요법으로서 CBD의 효능, 안전성 및 내약성을 평가하는 2상 연구에서 나노캡슐화 기술을 사용한 연구결과도 있다 [14]. 활성 화합물이 피부를 통해 천천히 방출되도록 하는 경피 패치도 칸나비노이드 전달 시스템으로 각광받고 있다. 이 방식은 1차 통과대사를 피하고 일정한 칸나비노이드 혈장 수치로 이어지기도 한다. 대마 기반 의약품을 전달시스템 개발은 활발히 연구되고 있으며 향후 칸나비노이드 치료 관련 연구에 중요한 분야이다.


     국내에서는 마약으로 규정되어 식약처에 마약류 학술허가를 통해서만 연구할 수 있으며 산업화를 위해서는 현재 상황에서는 불가능한 상황이다. 하지만 세계적으로는 산업용 대마의 활용 가치가 매우 높게 평가받고 있으며 특히 주요 성분인 CBD의 효능과 안전성에 관한 연구가 활발히 진행됨에 따라 대마 자체를 규제하기보다는 환각 증상을 유발하는 THC 함량을 0.3% 기준으로 규제하는 추세로 변경되고 있다. 이렇게 급성장하고 있는 대마(HEMP) 산업 세계시장 동향을 고려할 때 바이오산업 및 농생명 산업에 대한 정부의 강한 육성 의지를 기반으로 고부가가치 바이오산업 육성을 통한 세계시장 진출을 검토할 필요가 있다. 그러기 위해서는 세계시장 진출을 위해 의약용 성분인 CBD의 함유량을 증가시키고 마약 성분인 THC 함유량을 낮춘 국산 품종 개발이 필요하며 국내산 대마를 의약품·건강식품 등 고부가가치작물로 육성하기 위한 관련 법령 및 제도의 개선이 필요한 상황이다. 이는 누구나 쉽게 대마를 사용할 수 있도록 자유화하기 위한 것이 아니라 오히려 기존의 안전성과 품질을 철저히 관리하여 국민 건강증진에 도움이 되어야 하며 안전성과 품질이 검증되지 않은 대마의 불법적, 음성적 생산, 유통, 사용 차단을 목적으로 추진되어야 한다. 하지만 불법매매 및 오남용이 우려되기 때문에 이를 예방하기 위해서 생산부터 판매까지 정부나 공공기관의 철저한 관리를 통해 대마의 씨앗부터 재배, 가공, 유통에 이르기까지 대상물의 변화 시점과 내용에 대한 실시간 모니터링 및 통제 체계의 구축이 필요한 상황이다. 마약으로 취급돼 지난 70여 년 동안 냉대와 불신을 받아 온 대마도 앞으로 정부의 적극적인 지원과 R&D 성과에 근거한 안전한 상용화를 통해 천연물 산업의 중요한 고부가가치 소재로 국내에서도 충분히 성장할 수 있는 환경이 구축되길 기대하며 이 글을 마친다.


Reference

1. Fischedick, J. T., R. Glas, A. Hazekamp, and R. Verpoorte (2009) A qualitative and quantitative HPTLC densitometry method for the analysis of cannabinoids in Cannabis sativa L. Phytochem Anal. 20: 421-426.

2. Zheljazkov, V. D. and F. Maggi (2021) Valorization of CBD-hemp through distillation to provide essential oil and improved cannabinoids profile. Sci. Rep. 11: 19890.

3. Boyaji, S., J. Merkow, R. N. M. Elman, A. D. Kaye, R. J. Yong, and R. D. Urman (2020) The role of cannabidiol (CBD) in chronic pain management: an assessment of current evidence. Curr. Pain Headache Rep. 24: 4.

4. Peyravian, N., S. Deo, S. Daunert, and J. J. Jimenez (2022) The anti-inflammatory effects of Cannabidiol (CBD) on acne. J. Inflamm. Res. 15: 2795-2801.

5. Moltke, J. and C. Hindocha (2021) Reasons for cannabidiol use: a cross-sectional study of CBD users, focusing on selfperceived stress, anxiety, and sleep problems. J. Cannabis Res. 3: 5.

6. Li, H., Y. Liu, D. Tian, L. Tian, X. Ju, L. Qi, Y. Wang, and C. Liang (2020) Overview of cannabidiol (CBD) and its analogues: Structures, biological activities, and neuroprotective mechanisms in epilepsy and Alzheimer’s disease. Eur. J. Med. Chem. 192: 112163.

7. Gray, R. A. and B. J. Whalley (2020) The proposed mechanisms of action of CBD in epilepsy. Epileptic Disord. 22: S10-S15.

8. Hsiao, Y.-T., P.-L. Yi, C.-L. Li, and F.-C. Chang (2012) Effect of cannabidiol on sleep disruption induced by the repeated combination tests consisting of open field and elevated plus-maze in rats. Neuropharmacology 62: 373-384.

9. Seltzer, E. S., A. K. Watters, D. MacKenzie Jr, L. M. Granat, and D. Zhang (2020) Cannabidiol (CBD) as a promising anticancer drug. Cancers 12: 3203.

10. Heider, C. G., S. A. Itenberg, J. Rao, H. Ma, and X. Wu (2022) Mechanisms of cannabidiol (CBD) in cancer treatment: A review. Biology 11: 817.

11. Martinelli, G., A. Magnavacca, M. Fumagalli, M. DellʼAgli, S. Piazza, and E. Sangiovanni (2022) Cannabis sativa and skin health: Dissecting the role of phytocannabinoids. Planta Med. 88: 492-506.

12. Dos Santos, R. G., J. E. C. Hallak, J. P. Leite, A. W. Zuardi, and J. A. S. Crippa (2015) Phytocannabinoids and epilepsy. J. Clin. Pharm. Ther. 40: 135-143.

13. Li, Dongping, Y. Ilnytskyy, E. G. Gojani, O. Kovalchuk, and I. Kovalchuk (2022) Analysis of Anti-Cancer and Anti-Inflammatory Properties of 25 High-THC Cannabis Extracts. Molecules 27: 6057.

14. Grifoni, L., G. Vanti, R. Donato, C. Sacco, and A. R. Bilia (2022) Promising nanocarriers to enhance solubility and bioavailability of cannabidiol for a plethora of therapeutic opportunities. Molecules 27: 6070.