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'바이오소재'통합검색 결과 입니다. (5건)

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[기고]"합성생물학, 첨단바이오제조 실증허브부터 구축해야"

최근 합성생물학이 주목 받고 있다. 과학적, 산업적 측면에서 발전 속도가 무섭게 빠르다. 합성생물학은 미생물이나 생물학적 시스템을 설계하고 재구성해 의약품, 식품, 화학물질 등 다양한 고부가가치 소재와 제품을 생산하는 기술이다. 기술적 발전과 정밀발효 기반 바이오제조 역량 향상으로 전세계 관련 제품시장은 현재 약 1천억 달러(한화 약 137조원) 규모로 성장했다. 그러나 고수익 구조로 원가 부담이 덜한 제약 산업을 제외하면, 동물사료 보충제나 식품첨가제, 산업용 효소와 같은 분야에서만이 합성 생물학이 규모있는 산업을 형성하고 있다. 아직은 편향돼 있지만, 코로나팬데믹 이후 바이오제조 분야는 다양한 산업영역으로 급속 확장하는 등 제양상이 변하고 있다. 특히, 전통적인 석유화학기반의 생산 방식 대신 유전자 변형 미생물과 생물공정을 사용하는 제품에 대한 수요가 패션, 뷰티산업 중심으로 증가세다. 글로벌 소비재 및 패션 분야 주요 바이오 전환 수요처로 부상하고 있는 LVMH, 커링, 로레알 등 주요 기업들은 오는 2030년까지 지속가능성을 확보하기 위해 바이오 기반 소재 사용에 대한 구체적인 마일스톤을 정했다. 이러한 산업계의 움직임은 바이오 기반 소재에 대한 수요 증가가 일시적인 흐름이 아니라 장기적이고 구조적인 추세임을 보여준다. 실제 2024년 2월, 보스턴컨설팅그룹(BCG)이 발표한 '바이오 제조의 비용 장벽을 허물다(Breaking the Cost Barrier in Biomanufacturing) 보고서에 따르면, 2040년까지 바이오 기반 특수화학소재, 화학 전구체, 식품소재 시장의 규모는 약 2천억 달러(약 270조 원)에 이를 것으로 전망됐다. 다만, 이 같은 바이오 제조 분야에서의 수요 증가가 현실화되기 위해서는 생산 비용이 시장 경쟁력을 갖출 수 있을 만큼 낮아져야 한다. 합성생물학의 핵심 요소 기술의 지속적인 개발과 유연하고 자동화된 첨단 바이오제조 설비 구축이 필수적으로 뒤따라야 한다는 의미다. 첨단 설비 구축은 사실 리드타임이 길고 초기 투자가 크기 때문에, 수요가 본격화되기 이전 단계에서 선제적인 인프라 투자가 필요하다. 국가 차원의 전략적 지원이 중요한 이유다. 정부도 합성생물학을 국가핵심전략기술로 지정하고, 올해부터 5년간 총 1천300억 원 규모의 '바이오파운드리 인프라 및 활용기반 구축사업'을 추진 중이다. 지난 달 세계 처음으로 합성생물학 육성법이 국회를 통과했다. 이에 따라 5년마다 합성생물학 육성 기본계획을 수립해야 한다. 산,학, 연이 참여하는 발전위원회도 구성할 예정이다. R&D를 추진할 연구개발 거점 기관도 지정할 수 있게 됐다. 생물공학적 요소 기술의 선진화뿐만 아니라, 첨단 산업 인력 양성을 위한 기반 마련을 위한 첫발은 내디딘 셈이다. 그러나 여전히 갈 길이 멀다. 특히, 정밀발효 기반 바이오제조 인프라의 첨단화 수준은 미국, 유럽, 중국 등 주요국에 비해 규모나 투자 면에서 여전히 뒤처진다. 미국은 '엔드 투 엔드(End-to-End)' 바이오 제조 생태계 구축을 목표로 바이오메이드(BioMADE)라는 조직을 설립했다. '바이오메이드'는 합성생물학 연구와 산업화 사이의 간극을 메우기 위해, 1~10톤 규모의 파일럿 및 데모용 첨단 바이오제조 시설에 대한 투자를 적극 추진 중이다. 스타트업이나 중소기업이 겪는 막대한 초기 고정자본 지출(CAPEX) 및 운영 비용(OPAX)의 부담을 크게 줄여주기 위해서다. 이 같은 정책이 도전적인 바이오 소재의 조기 기술 사업화를 이끌어 합성생물학 산업 생태계 확장의 기반이 되고 있다. 반면 우리나라 상황은 녹록치 않다. 신규 바이오 소재의 초기생산용 파일럿/데모 규모의 정밀발효기반 바이오제조 설비 부족이 시장 진출의 가장 큰 걸림돌이다. 바이오 소재의 최종상품화를 위한 다양하고 모듈화된 후공정(DSP) 설비 및 관련된 전문 인력도 제한적이다. 우수한 합성생물학 연구성과와 사업 경험을 갖춘 대기업 연구 인력이 다수 존재하지만, 바이오제조 인프라가 부족하다 보니 창업을 주저하는 경우가 많다. 이로 인해 기존의 합성생물학 스타트업과 중소기업 역시 성장 기회를 제대로 얻지 못한다. 글로벌 시장 진출 역시 큰 제약을 받고 있다. 현재로서는 800톤 이상 대규모 위탁 생산이 필요한 경우, 중국이나 인도 등의 해외 CMO(위탁생산기관)에 의존할 수밖에 없다. 생산 비용 증가와 함께 기술 유출의 위험성도 커지고 있는 실정이다. 이러한 상황을 고려할 때, 우리도 로봇과 AI를 활용한 국가 주도의 정밀발효 기반 바이오제조 실증 인프라인 가칭 '첨단바이오제조 실증허브' 구축을 서둘러야 할 때다. 이 허브가 마련된다면, 관련 스타트업과 중소기업은 막대한 초기 설비 투자 없이도 도전적인 바이오 소재 개발 및 시제품 생산, 소규모 상용화를 시도할 기회를 가질 수 있게 된다. 기술 사업화 시간(Time-to-Market)도 크게 단축할 수 있다. 파일럿 및 데모 규모의 실증 허브는 단순한 생산 설비를 넘어 학교, 연구기관, 중소기업, 대기업 간 협업 네트워크를 구축하는 플랫폼이 될 수 있다. 또한, 로봇 및 AI 기반의 제조 자동화 기술을 집약한 표준 설비 모델로 기능하면서, 관련 로봇·AI 산업 생태계까지 활성화하는 연쇄 효과를 창출할 수 있다. "제조역량 강화는 글로벌 경쟁력 확보 기본" 대한민국 첨단 바이오제조 역량 강화는 합성생물학 분야에서 글로벌 경쟁력을 확보하는 핵심 기본 전략이다. 정밀발효기반 첨단바이오제조 실증허브 구축과 전문 인력 양성을 통해 바이오제조 역량을 강화해야 한다. 이 일이 이루어지면 혁신적인 바이오소재 및 제품의 상품화가 탄력을 받을 것이고, 국내 바이오제조업의 활성화 뿐 아니라 이 시설을 이용하기 위한 전세계 합성생물학 분야 기업 유입도 기대할 수 있다. 나아가 대한민국 석유화학 기반 제조 구조를 바이오 기반으로 전환하는 계기를 제공할 것이다. 수출 경쟁력 강화와 지속가능한 바이오경제 실현을 위한 중요한 토대가 될 것을 믿어 의심치 않는다.

2025.05.06 12:23최원우

바이오소재 정보 "검색서 분양까지 원스톱"

우리나라 대부분의 바이오 소재 정보를 검색에서 실물소재 분양까지 원스톱으로 서비스가 가능한 통합 플랫폼 '바이오원'이 문을 열었다. 과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 '과기정통부')는 관계부처 5곳과 함께 산·학·연 연구자를 비롯한 수요자 의견을 반영한 '바이오소재 정보 통합플랫폼'(BioOne, https://www.bioone.re.kr)을 29일 오픈했다고 밝혔다. 산업적 부가가치가 높은 바이오소재를 확보하고 활용하기 위한 경쟁이 격화하면서 바이오소재 간 융합과 다학제적 연구도 급증했다. 국내에서도 연구자들의 고품질 실물소재와 소재정보(특성정보, 효능정보, 유전체 정보 등)에 대한 요구도 다양화하고, 수요도 증가했다. 이번에 오픈한 플랫폼 '바이오원'은 바이오소재에 대한 수요자 접근성과 이용 편의성을 제고하기 위해 소재 분야별 전문포털을 연계한 것이 특징이다. 소재자원은행 별로 분산되어 있는 다양한 소재에 대한 통합검색, 연관 검색에서 분양신청 연계까지 한 곳에서 이루어지는 통합서비스를 제공한다. 현재까지는 클러스터별 중앙은행을 중심으로 분야별로 전문포털을 구축‧운영해 왔다. 현재 전문포털 연계 현황을 보면 ▲합성화합물‧배양세포‧천연물(2023)이 연계돼 있다. 올해엔 ▲미생물‧뇌‧모델동물‧축산‧해양생물을 연계한다. 내년엔 ▲야생생물, 2026년엔 종자 소재를 연계할 계획이다. 단순 검색만으로는 부족한 바이오소재 관련 정보를 보완하기 위해 논문 정보나 국내외 우수하고 유용한 정보(DB)를 활용, 부가적인 정보를 제공한다. 주요 특성 정보와 관련 있는 국내 소재에 대한 2차 검색 등으로 찾고자 했던 소재와 연관성 있는 정보도 같이 제공한다. 과기정통부 측은 소재간 융합연구 도출, 새로운 연구를 시작하는 연구자, 신진연구자에게 도움을 줄 수 있을 것으로 기대했다. '바이오원'에서는 문헌 정보, 질병 관련 지식 정보(DB)를 활용해 질병, 유전자 기반의 바이오소재 검색도 가능하다. 질병, 유전자 기반의 검색 결과와 소재의 관계, 관련 연구들의 중심 키워드(특성)와 소재 간의 관계 등을 도식화해 파악하기 쉽도록 데이터 맵, 트리 구조 등 그래프 기반의 검색 기능도 제공된다. 이창윤 제1차관은 “최근 바이오 분야에 대한 세계 각국의 투자와 경쟁이 치열해지고 있다.”면서 “이번 바이오소재 정보 통합플랫폼 오픈을 계기로, 연구자들의 현장 눈높이에 맞는 바이오소재 활용을 촉진해 새로운 융합연구를 도출하고, 산학연간 협력의 지평을 넓히는 계기 또한 만들어 내기를 기대한다”고 말했다. 이 차관은 또 “첨단바이오산업의 혁신을 견인하고 고부가 가치를 창출함으로써 우리나라가 글로벌 바이오 강국으로 도약을 이루는 발판이 되기를 기대한다”고 강조했다. 한편, 이 날 개최되는 '바이오원' 오픈 행사에서는 △과학기술 분야 정보 활용 사례, △BioOne 구축 경과보고 및 시연에 대한 발표가 진행됐다. 이어 △'바이오원' 이용 활성화 및 이를 이용한 바이오소재 활용 방안에 대한 토론과 △우수 베타테스터에 대한 시상이 있었다.

2024.03.29 10:33박희범

나일론 원료 생산 미생물 '세포공장' 나오나

나일론 필수원료를 생산하는 미생물 '세포공장'이 합성생물학 기술로 개발됐다. 합성생물학은 정부가 공을 들이고 있는 '12대 국가전략기술' 의 '첨단바이오' 분야 중점 기술이다. 한국화학연구원(원장 이영국) 백승호·노명현 박사 연구팀은 산업용 미생물로 활용되는 유질 효모인 야로위아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica)를 활용한 '바이오 아디프산(Adipic acid)' 생산용 '미생물 세포'를 개발했다고 18일 밝혔다. ■왜 개발했나 최근들어 바이오 소재 개발은 글로벌 친환경 규제와 탄소 배출량 저감 요구에 따라 석유화학 기반의 화학소재를 대체하기 위한 연구가 세계적인 이슈다. 특히, 석유화학산업에서의 친환경 규제와 탄소배출 감소에 대한 요구가 커지면서, 바이오매스 유래의 탄소중립형 바이오화학원료로 대체하기 위한 패러다임 전환이 강조되고 있다. 하지만 현재까지 개발된 기술들은 인체 내 질병을 유발할 수 있는 병원성 미생물을 활용하거나 유전자 조작이 까다로운 점 등, 아직까지는 상용화를 위해 보완할 점이 많은 상황이다. 특히, 합성생물학은 정부가 '12대 국가전략기술' 로 정해 놓은 '첨단바이오' 중점 원천 분야다. ■연구성과 연구팀은 미국식품의약국(FDA) 인정 식품첨가 안전 물질(GRAS)로 지정된 유질 효모인 '야로위아 리폴리티카'를 미생물 세포공장으로 활용해서 아디프산을 생산하는 원천기술을 세계 최초로 개발했다. 바이오매스로부터 바이오 아디프산을 생산하는 기술이다. 아디프산은 나일론 섬유의 필수 중간 원료다. 생분해성 플라스틱 원재료, 식품첨가제 등 다양한 용도로 활용되는 핵심 화학소재다. 대부분의 아디프산은 나프타, 천연가스 등 화석연료로 생산되지만, 생산 공정 상 발생하는 아산화질소(N2O)가 온실효과를 유발하기 때문에 환경 친화적이고 지속 가능한 바이오 아디프산 생산 기술 개발이 필수적이다. ■개발과정 연구팀은 합성생물학 기술을 기반으로 지방산 유래 산물 분해 능력을 인공적으로 조절하고 아디프산 생산량이 증가하도록 미생물 특성을 재설계했다. 일반적인 유질 효모의 지질 분해 과정은 카복실기(화학 작용기의 일종)가 양 끝에 붙어있는 디카르복실산(유기산의 일종) 형태로 변환되는 '오메가 산화기작'이후 분해경로를 통해 유질 효모가 살아가는데 필요한 아세틸코에이 등의 에너지원으로 전환되는 '베타 산화기작' 과정을 거친다. 연구팀은 식물성 오일에 다량 함유된 지방산 유래 산물을 디카르복실산으로 원활하게 전환하기 위해 필요한 유전자를 선별, 오메가 산화기작을 강화했다. 또한 기존 미생물은 여섯 차례의 반복적인 순환 과정을 통해 디카르복실산으로부터 에너지 생성과 생존에 필요한 아세틸 코에이를 생산했지만, 연구팀은 유전자 조작을 통해 3회만 순환되도록 했다. 나머지 디카르복실산은 아디프산을 생산할 수 있도록 유도하는 베타 산화기작을 최적화했다. ■기대효과 완성된 미생물 세포공장은 미생물 배양 과정을 거쳐 지방산 유래 산물을 선택적으로 분해, 전환해 효율적으로 바이오 아디프산을 생산하는 환경친화적 기술이다. 석유화학 기반의 아디프산 대체를 위한 원천기술이다. 향후 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 전망된다 이 기술을 활용해 향후 아디프산이 주요 화학소재로 사용되는 의류, 생활, 산업용 응용 제품 영역에 널리 활용될 것으로 기대된다. ■실용화는? 다만 실용화까지는 갈 길이 험난하다. 백승호 정밀·바이오화학연구본부 선임연구원은 "이 기술이 원천기술 단계여서 응용으로 가기 위해선 합성생물학 기반 지방산 산화 활성 조절이 가능한 대사회로 시스템을 구축해야 한다"며 "기질 전환 수율 및 생산성 향상을 위한 스케일업 연구와 고순도, 고농도의 단량체 확보를 위한 분리/정제기술 개발이 뒤따라야 한다"고 말했다. 전 세계적으로 관련 연구에 대한 원천기술 개발 수요는 급증하고 있으나 현재까지 상용화 된 사례는 없다. 화학연 이영국 원장은 “본 성과는 12대 국가전략기술 중 첨단바이오 분야의 핵심인 합성생물학 기술을 통해 확보된 바이오 아디프산 생산 맞춤형 미생물 세포공장 기술로써, 향후 대한민국 바이오소재 생산 원천기술 확보에 기여할 수 있기를 희망한다”라고 밝혔다. 이 연구는 바이오매스 관련 권위 학술지인 '바이오리소스 테크놀로지(Bioresource Technology, IF : 11.4)' 1월호 논문으로 게재됐다. 과제는 한국화학연구원의 기본사업과 과학기술정보통신부 석유대체 친환경 화학기술개발사업의 지원을 받았다.

2024.03.18 13:50박희범

KCL, 기초과학지원연구원과 첨단 바이오 소재 사업화 '맞손'

KCL(한국건설생활환경시험연구원·원장 조영태)은 6일 한국기초과학지원연구원(KBSI·원장 양성광)과 '첨단 바이오 소재 사업화 촉진을 위한 업무협약'을 체결했다. 두 기관은 협약을 통해 ▲첨단 바이오 소재의 분석기술 연구개발(R&D) 및 표준화 개발 ▲첨단 바이오 소재의 표준분석법을 통한 기업지원 사업 ▲분석기술 표준화를 위한 R&D 협력 ▲KBSI의 분석기술 및 KCL의 공인분석 인력교류 등의 분야에서 협력하기로 했다. KCL은 2천여 종의 최첨단 연구장비를 보유한 KBSI 인프라와 협력해 중소·중견기업의 기술개발을 위한 시험분석 서비스를 지원한다. KCL은 앞으로 KBSI와 첨단 바이오 소재 분석기술 표준화 개발과 기업지원사업을 공동으로 추진한다는 계획이다. 조영태 KCL 원장은 ”이번 협력이 첨단 바이오 소재 개발과 상용화 기간 단축에 기여할 것으로 기대한다”며 “긴밀한 기업지원 협력체계를 구축해 기술개발에 어려움을 겪고 있는 중소·중견기업을 적극 지원하겠다”고 밝혔다.

2024.03.06 18:16주문정

정부, 새해 바이오·디지털헬스 R&D에 2660억원 지원

산업통상자원부는 새해 바이오 연구개발(R&D)에 총 2천660억원 규모 예산을 지원한다고 24일 밝혔다. 산업부는 우선 바이오의약 분야에서 혁신신약·인공혈액·마이크로바이옴 등의 첨단바이오의약품 개발과 바이오제조 역량 강화를 위한 제조공정 기술개발을 지원한다. 또 의료기기 분야에서는 시장지향형 의료기기 개발을 위한 전주기 기술개발과 사용 편의성 향상을 위한 융복합 바이오제품 개발을 지원한다. 디지털헬스 분야는 인공지능(AI)·빅데이터 등을 활용한 디지털치료기기 개발과 헬스케어 서비스 개발·실증을 지원한다. 바이오소재 분야는 원료의약품 소재 개발과 생체친화적 생리활성 소재 발굴을 통한 바이오소재 개발을 지원할 예정이다. 특히 지원 예산 가운데 468억원 가량은 도전적이고 혁신적인 과제에 신규 지원하기로 하고 새로운 기술개발 수요에 적기 대응하기 위해 연중 분할해 공고할 예정이다. 29일에는 1차 공고 대상 사업에 대한 구체적인 지원내용과 기획의도, 신규지원 방법, 절차 안내 등을 위해 설명회를 개최한다. 산업부는 바이오의약품 원부자재 국산화, 바이오 제조혁신 기술개발, 융복합 바이오제품 개발, 디지털헬스 서비스 육성, 바이오빅데이터 구축 등에 지원을 강화해 바이오산업이 새로운 주력산업으로 성장할 수 있도록 정책적 지원을 지속한다는 계획이다.

2024.01.24 13:02주문정

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