3D 푸드 프린팅으로 대전환하는 미국 식품산업…향후 10년간 매년 34% 성장 전망

•  배경호 기자
•  승인 2025.11.20 07:53

3D 푸드 프린터·AI 결합한 ‘소프트웨어로서의 식품’ 개념 급부상
식품 제조업, 로봇 조리 등 도입 디지털·자동화 생산 체계 전환
건강 상태·연령·목표별 영양 성분 조정 AI가 맞춤형 식단 제안
설계·출력하는 개념 셰프 등 레시피 데이터로 고급 요리 재현

미국 3D 프린팅 식품 가공 산업이 생산성과 품질 안정성을 동시에 확보하면서, 미래 식품 제조의 핵심 산업으로 떠오르고 있다.

코트라 디트로이트무역관에 따르면, 최근 미국 식품 산업에서는 3D 푸드 프린터와 AI 기술이 결합된 ‘소프트웨어로서의 식품(Food as Software)’ 개념이 부상하면서, 제조·디자인·영양을 한 번에 구현하는 식품 기술의 혁신이 이루어지고 있다.

초기 3D 푸드 프린팅은 단일 재료를 적층하는 수준에 머물렀다. 하지만 현재는 AI와 머신러닝을 활용한 기술로 분류, 조리 등 반복적인 공정을 자동화해 생산 효율을 극대화하고, 생산 데이터를 실시간으로 분석하여 품질을 정밀하게 제어하며, 장비의 유지보수 시점을 예측하고 있다.

아울러 다중 재료 프린팅(Multi-material Printing) 기술을 통해 식감과 질감을 세밀하게 구현하는 단계로 진화하고 있다. 예를 들어, 식물성 원료를 이용해 실제 스테이크의 근육, 지방, 결합조직 질감을 정밀하게 재현한 리얼리스틱 대체육(Realistic Alternative Meat) 생산이 가능해졌다. 더불어, 프린팅 기술과 오븐·레이저·적외선 가열 기술을 결합한 하이브리드 조리 시스템(Hybrid Systems)이 개발되며, 출력과 조리를 동시에 수행함으로써 기존 식품 제조의 한계를 뛰어넘고 있다.

이에 대해 현지의 한 프랜차이즈사 대표는 무역관과의 인터뷰에서 “장비와 소프트웨어 구독형 서비스만으로도 매장 운영이 가능한 사례가 늘고 있다”라며, 식품 서비스 업계가 새로운 전환점을 맞고 있다고 언급했다. 이어 “최근 많은 식품 제조 및 외식 업체들이 기존 인력 중심 조리 방식에서 벗어나, 3D 푸드 프린팅 등 디지털 조리 시스템 도입을 적극 검토하고 있다”라고 현 상황을 전했다.

기술 혁신이 여는 초개인화 영양 시대

글로벌 3D 푸드 프린팅 시장의 약 40%를 차지하는 북미는 신기술 도입과 상용화를 선도하며 산업 성장을 견인하고 있다.

시장조사기관 프리시던스 리서치(Precedence Research)는 미국 3D 푸드 프린팅 시장 규모가 2025년 한화 약 1880억 원에서 2034년 2조 7500억 원 까지 연평균 34.53% 성장할 전망이다. 이러한 장밋빛 전망에는 △디지털 레시피 생태계 구축 △개인 맞춤 식품 디자인 구현 △AI 기반 개인 영양 프로파일링 △온디맨드 식품 제조·유통 전환 등이 주요 요인으로 꼽힌다.

◇가정 속 ‘미식 다이닝 경험’

3D 푸드 프린팅 플랫폼을 통해 사용자들은 셰프·영양사·푸드 디자이너가 만든 원본 레시피 데이터를 다운로드하고, 언제 어디서나 다운로드만으로 고급 요리를 재현할 수 있는 새로운 조리 생태계를 형성하고 있다. 소비자는 원본 데이터를 기반으로 자유롭게 디자인을 변형하고, 자신만의 창작 요리를 출력할 수 있어 ‘집에서 즐기는 파인 다이닝’ 트렌드를 가속시키고 있다.

◇개인 취향 반영된 맞춤형 식품 디자인

대량생산 체제에 기반한 기존 식품 제조와 달리, 3D 프린팅은 미세한 형태·질감·색상 표현이 가능해 디지털 기반 식품 디자인을 현실화하고 있다. 초콜릿, 케이크, 비건 디저트 분야에서 기술 도입이 확대되며, 소비자는 직접 디자인을 수정해 자신만의 제품을 제작할 수 있다. 이러한 개인화 경험이 확산되며, 하이엔드 베이커리와 디저트 브랜드에서도 채택이 늘고 있다.

◇데이터 기반 건강 식단의 혁신

3D 프린팅 시스템은 연령, 건강 상태, 섭취 목표에 따라 맞춤형 식단을 설계할 수 있다. 연동된 인터페이스를 통해 칼로리, 단백질, 미네랄 등 영양 성분과 조리량을 정밀하게 조정할 수 있으며, 사용자가 체질·알레르기·영양 요구에 맞춰 재료와 조리 파라미터를 설정하면 AI가 최적의 영양 레시피를 제안한다. 이처럼 3D 푸드 프린팅은 개인의 건강 데이터를 기반으로 한 ‘맞춤형 식단 관리’ 도구로 주목받고 있다.

◇주문 즉시 생산되는 식품 공급망

3D 프린팅은 재고 부담을 줄이고 생산 효율을 높이며, 식품 공급망을 근본적으로 바꾸고 있다. 소비자는 온라인에서 디자인을 선택·수정해 주문하고, 인근 출력 시설이나 가정용 프린터로 즉시 제작·수령할 수 있다. 생산-주문-배송이 실시간으로 연결되며 리드타임 단축, 비용 절감, 초개인화 서비스가 강화된 새로운 온디맨드 식품 유통 모델이 부상하고 있다.

‘자동화+맞춤화’로 고도화되는 3D 푸드 프린터

‘조리(cooking)’를 넘어 ‘설계하고 출력한다(printing)’라는 개념을 도입한 이 기술은 기존의 가열·혼합 중심 방식을 데이터 기반 적층 제조 프로세스로 바꾸며, ‘레시피와 조리 인력’ 대신 ‘설계 데이터·소재 카트리지·출력 장비’로 구성된 생산 체계를 구축하고 있다.

특히 점도·수분·온도·압력 등 재료 특성을 세밀하게 제어해 층층이 적층하는 방식을 통해, 영양 구성 조정은 물론 식감·미감·형태까지 사용자 요구에 따른 정밀 구현이 가능해진 점이 핵심 경쟁력으로 평가된다.

압출 방식이 가장 널리 사용되며, 초콜릿·버터·단백질 페이스트 등 유동성 제어가 가능한 재료가 활용된다. 고난도 구조물에는 레이저 방식과 광조형 방식이 접목된다. 미국 시장의 장비는 재료 자동감지·온도 최적화·클라우드 레시피 플랫폼 기능을 통해 운영 편의성과 재현성을 동시에 확보하고 있다.

또 3D 식품 프린터는 조작성·위생관리·레시피 재현성을 강화하며 소비자용, 산업용, 헬스케어 시장 분야까지 적용 범위를 넓히고 있는데, 미국 시장 내 상용화된 핵심 모델 다섯 가지를 중심으로 주요 기술과 시장 상황을 살펴보자.

◇휴대형 고정밀 식품 디포지션 장치 byFlow ‘Focus’

휴대용 식품 프린터로, 사용자가 직접 채운 시린지를 통해 식재료를 압출한다. 또 셰프나 파티시에가 초콜릿, 반죽 등으로 창의적인 식품 디자인을 구현할 수 있으며, 3년간 제공되는 ‘Flow Studio’ 플랫폼을 통해 100여 종의 템플릿과 레시피를 활용할 수 있다.

◇고점도 다중소재 정밀 적층 시스템 Structur3D ‘Discov3ry’

기존 3D 프린터에 부착해 식품용으로 업그레이드할 수 있는 페이스트 압출형 어댑터 시스템이다. 다양한 노즐 크기와 2가지 재료를 동시에 출력할 수 있는 듀얼 익스트루전 기능을 갖췄다. 특히 Ultimaker 프린터와의 호환성이 뛰어나다.

◇맞춤 영양식 자동화·정밀 조형 플랫폼 Natural Machines ‘Foodini’

‘스타트렉 리플리케이터’라 불릴 만큼 다양한 식재료를 조합 출력할 수 있는 고성능 장비다. 초콜릿부터 크랜베리·호두 버거까지 다양한 질감의 식품을 구현하며, 헬스케어·요양시설 등 전문 기관에서도 활용된다. 온도 제어 챔버, 자동 교체식 캡슐 시스템 등으로 위생성과 효율성이 뛰어나다.

◇제과·교육 환경용 식재료 조형 장비 WiibooxSweetin

초콜릿뿐 아니라 잼, 으깬 감자, 콩 페이스트 등 다양한 식재료를 출력할 수 있는 범용 식품 프린터다. 자동 레벨링 기능과 터치스크린 인터페이스로 조작이 간편하며, 웹 기반 디자인 툴을 통해 텍스트나 간단한 이미지를 손쉽게 모델링할 수 있다.

◇범용 식품 적층 제조 솔루션 Createbot 3D Food Printer

견고한 금속 프레임과 다기능 재료 제어 시스템을 갖춘 모델이다. 쿠키 반죽, 소시지, 참깨 페이스트 등 다양한 식재료를 출력할 수 있다. 모바일·태블릿·PC 등 다양한 기기에서 제어 가능하여 재료에 따라 온도를 자동 조정한다.

이처럼 미국 식품 제조업은 기존의 대량생산 모델에서 벗어나 디지털·자동화 중심의 고도화된 생산 체계로 전환되고 있다. 또 3D 푸드 프린팅, 로봇 기반 조리 시스템, AI 품질 진단, IoT 위생·설비 모니터링 기술이 공정에 적용되면서, 식품 생산과 ICT·소프트웨어 산업이 결합한 ‘Food Tech 4.0’ 생태계가 빠르게 확장되는 모습이다. 이 과정에서 영양 설계, 조리 디자인, 디지털 레시피 등 고부가가치 요소가 새로운 기술 경쟁 분야로 부상하고 있다.

특히 초개인화 식단, 스마트 조리 및 배송, 클라우드 레시피 플랫폼 기반 사업 구조가 자리잡으며, 경쟁 초점 또한 전통적 레시피 역량에서 데이터 분석·공정 제어·알고리즘 기반 제조 능력으로 이동하고 있다. 이에 따라 기업들은 생산비 절감이나 효율화 단계를 넘어, 데이터 기반 품질 검증과 실시간 공정 최적화, 예측 유지보수 체계 도입이 요구되고 있는 상황이다. 동시에 장비 가격 인하, 모듈형 도입, 구독형 운영 모델 확산이 중소 사업자의 진입 장벽을 낮추며 생태계 확장을 촉진하고 있다.

향후 식품 제조 분야에서는 단순한 스마트 장비 도입을 넘어, 메뉴 개발 단계 데이터 활용, 제조 알고리즘의 클라우드 관리, IoT 기반 위생·공급망 모니터링, AI 품질 자동 조정 등 생산 전 과정에서의 디지털 내재화가 더욱 요구될 것으로 관측된다. 아울러 식품 안전 및 위생 강화를 위해 FDA·HACCP·ISO22000 등 인증 체계도 데이터 기반 검증 방식으로 고도화될 가능성이 제기된다.

이러한 환경 변화 속에서 미국 식품 제조 산업은 장비–운영 소프트웨어–영양 및 공정 데이터가 연계되는 통합형 구조로 진화하며, 기존 대량생산 중심 구조에서 개인화·현장 자동화·클라우드 운영 기반 체제로 전환하는 흐름이 이어질 전망이다.