디지털바이오 혁신 전략의 국내외 동향

바이오 대전환기 도래

바이오 산업은 디지털 기술과의 융합을 통해 엄청난 발전과 혁신의 촉진을 경험하고 있습니다. 이러한 융합은 다양한 측면에서 산업과 연구 환경에 긍정적인 영향을 미치고 있으며, 아래에서 자세히 살펴보겠습니다.

디지털바이오

  • 디지털 융합: 바이오 산업에서 디지털 기술과의 융합은 데이터와 소프트웨어를 활용하여 새로운 연구 방식과 기술의 개발을 촉진하고 있습니다. 이것은 기존의 실험 중심적 연구 방법에서 벗어나 데이터 중심의 연구로의 전환을 의미합니다. 이러한 디지털바이오 분야에서의 연구는 새로운 기술과 산업을 창출하고 있으며, 기존의 제한된 시스템을 혁신적으로 개선하는 역할을 하고 있습니다.
  • 유럽의 노력: 유럽의 연구기관 및 대학은 디지털바이오 분야에서의 선도적인 역할을 하고 있습니다. 예를 들어, 유럽 분자생물학연구소(EMBL)는 디지털바이오 사업을 추진하며 디지털바이오 대학원 과정과 연구 클러스터를 구축하고 있습니다. 이러한 노력은 유럽에서의 디지털바이오 분야의 성장을 견인하고 있습니다.
  • 일본의 전략: 일본은 바이오 데이터를 기반으로 한 기술 개발을 강조하고 있으며, '바이오전략 2020'을 통해 바이오 데이터를 활용한 기술 개발을 지원하고 있습니다. 이러한 노력은 바이오 분야에서 디지털 기술을 적극적으로 활용하고자 하는 의지를 보여주고 있습니다.
  • 플랫폼 기술 확산: 바이오 분야의 연구 및 개발 속도를 높이기 위해 플랫폼 기술과 인프라 혁신이 확산하고 있습니다. 이러한 공통 기반 기술과 인프라 혁신은 연구 개발의 효율성을 향상시키고 성공 가능성을 높이는 역할을 합니다.
  • 기술 경쟁 심화: 바이오 분야의 중요성이 부각되면서 국가 간의 기술패권 경쟁이 심화되고 있습니다. 중국과 미국은 바이오 분야에서의 기술 경쟁을 강조하며 미래 성장 비전을 제시하고 있습니다. 이러한 경쟁은 바이오 분야에서의 기술 혁신을 가속화하고 있습니다.

디지털바이오 분야는 바이오와 디지털 기술의 융합으로 새로운 기회를 제공하고 있으며, 이는 산업과 연구 분야 전반에 긍정적인 영향을 미치고 있습니다. 그러나 이러한 혁신적인 발전은 신중한 계획과 규제, 윤리적인 고려를 필요로 하며, 안전하고 효과적인 활용이 중요합니다.

주요 국가별 바이오 대전환 대응 정책

주요 국가들은 바이오 산업의 대전환에 대응하기 위해 다양한 정책을 수립하고 있으며, 이러한 정책들은 바이오 분야의 성장과 혁신을 지원하기 위한 목적을 가지고 있습니다. 아래에서는 주요 국가별 바이오 대전환 대응 정책에 대한 상세 설명을 제공합니다:

미국

  • 국가 생명공학‧바이오제조 이니셔티브: 바이오 분야의 리더십과 경쟁력을 강화하기 위해 바이오 분야를 글로벌 기술패권 핵심 경쟁 분야로 지정하고 관리에 착수하고 있습니다.
  • 합성생물제조연구기관 (BioMADE) 신설: 바이오 제조 혁신 전략을 구체화하고 바이오산업의 글로벌 선도 역할을 유지하기 위한 노력 중요한 부분입니다.

영국

  • 생명과학 2030 기술전략: 바이오산업의 성장과 인력의 전문성을 확립하기 위한 전략을 제시하고, 바이오 분야에서의 글로벌 선도를 유지하고자 합니다.
  • UK Plastics Pact 이니셔티브: 플라스틱 사용을 줄이고 친환경 바이오기술 개발을 통해 바이오 제조업의 영향력을 확대하고자 합니다.

독일

  • 산업 바이오기술 혁신 이니셔티브: 바이오기술이 기후, 에너지, 건강, 영양 분야에 기여할 수 있도록 학제 간 경계를 허물고 지원하고 있습니다.
  • 국가 산업 전략 2030: 바이오기술을 게임체인저 핵심기술로 지정하며, 리더십 확보 및 바이오산업의 디지털화와 인공지능을 활용한 육성을 계획하고 있습니다.

일본

  • 바이오전략 2020: 바이오기술을 활용한 경제 회복과 바이오 경제 사회 실현을 위한 전략을 강조하고 있으며, 바이오기술을 중심으로 연구개발을 가속화하고자 합니다.
  • 5차 산업혁명 예측: 바이오기술 중심산업에 대한 중장기 대책을 마련하고, 바이오산업의 적극적인 육성을 계획하고 있습니다.

중국

  • 14•5 바이오경제 발전계획: 바이오 분야에서의 역량을 선진국 수준으로 끌어올리기 위한 계획을 수립하고, 바이오의약, 농업, 매스, 안전 등 다양한 분야에서 발전을 추진합니다.
  • 중국제조 2025: 의료 서비스를 중점으로 바이오 분야의 혁신 기술 개발을 확대하고 있습니다.

이러한 정책들은 바이오 산업의 성장과 혁신을 지원하기 위해 국가별로 적극적으로 추진되고 있으며, 바이오 분야의 발전과 글로벌 경쟁력을 강화하기 위한 노력의 일환으로 강조됩니다.

디지털바이오 개념 및 트렌드

디지털바이오의 개념

디지털바이오란 데이터의 생산, 축적, 그리고 디지털 기술(예: 네트워크, 인공지능 등)과 바이오 기술의 융합을 통해 새로운 바이오 기술과 산업을 창출하는 개념입니다. 이것은 데이터와 바이오 기술이 상호작용하여 혁신을 이루어내고, 새로운 기회를 개척하는 분야입니다.

디지털바이오의 트렌드

바이오 데이터의 가치 상승: 바이오 분야에서 데이터가 연구 및 개발의 핵심 자원으로 부상하고 있습니다. 바이오 데이터의 양과 질은 신약 개발 및 바이오 기술의 성과에 직접적인 영향을 미치며, 기업 간 바이오데이터 거래가 중요해지고 있습니다. 민간 바이오 기업이 보유한 데이터가 기업의 가치와 경쟁력을 결정하며, 바이오데이터 거래 중개 전문회사가 출현하고 있습니다.

바이오와 디지털 기술의 융합으로 기술혁신 가속화: 디지털 기술인 인공지능(AI), 빅데이터 분석, 블록체인 등이 바이오 분야와 결합하여 전통적인 바이오 연구 및 개발 프로세스를 혁신하고 새로운 시장을 개척하고 있습니다. 이를 통해 신약 개발에 AI가 활용되어 효율성을 향상시키고 소요 기간과 비용을 대폭 단축할 수 있습니다.

디지털 플랫폼 중심 생태계: 데이터 공유, R&D 협업, 가치 전달 등이 디지털 플랫폼을 중심으로 이루어지며, 데이터 기술 연구 주체인 산업, 학계, 연구소가 이러한 플랫폼을 통해 연결되고 있습니다. 또한, 디지털 치료 플랫폼이 대두되어 소프트웨어, 전기적 신호 등을 활용하여 질병을 예방, 관리, 치료하는 방식이 발전하고 있습니다. 이로써 개발 및 생산 비용을 절감하고 부작용을 최소화할 수 있으며, 실시간 모니터링과 피드백이 가능해집니다.

디지털바이오는 바이오 산업을 혁신하고 미래에 새로운 기회와 도전을 제공하는 중요한 개념으로, 데이터와 디지털 기술이 바이오 분야에 적극적으로 융합되는 흐름을 대표합니다.

디지털바이오 현황분석 및 추진방향

현황

디지털바이오 분야에서의 바이오와 디지털 기술의 융합은 빠르게 진행되고 있으며, 이에 따라 새로운 기술과 시장이 확대되고 있습니다. 디지털 융합 첨단기술 중심으로 시장이 개편되고 있으며, 주요 국가들은 기술 경쟁력 확보를 위해 디지털바이오 기술을 필수 전략 기술로 선정하고 지원하고 있습니다. 미국 바이든 정부는 필수의약품의 국내 생산을 강화하고 R&D 및 설비 투자를 촉진하기 위한 행정명령을 발표하였습니다.

필요성

국내에서도 바이오 분야의 융합 기술을 차세대 주력산업으로 육성하기 위해 투자를 확대하는 등의 노력이 진행되고 있습니다. 그러나 디지털바이오의 핵심기술에 대한 R&D 투자 규모 및 기술 수준은 선도국 대비 낮은 수준입니다. 이로 인해 국내 바이오 기술의 국제적인 경쟁력 강화가 필요하며, 최신 글로벌 과학기술 및 시장 변화 트렌드를 반영한 바이오 분야의 혁신 방향과 전략, 목표를 제시하는 것이 중요합니다.

추진방향:

핵심기술 선별과 집중: 신기술 및 신산업 창출 가능성을 고려하여 디지털바이오 분야의 핵심기술을 선별하고 그에 집중적으로 투자하는 전략을 추진해야 합니다. 이를 통해 경쟁력을 확보하고 신산업을 육성할 수 있습니다.

투자 포트폴리오 조정: 디지털바이오 분야에서의 투자 포트폴리오를 조정하여 신기술 및 신산업에 중점을 두어야 합니다. 이를 통해 미래 성장을 주도하고 경쟁 우위를 유지할 수 있습니다.

혁신 방향 설정: 최신 글로벌 과학기술 및 시장 변화 트렌드를 파악하고, 바이오 분야의 혁신 방향과 전략을 설정하는 것이 필요합니다. 이를 통해 미래에 필요한 기술과 시장에 대비할 수 있습니다.

디지털바이오 분야에서의 국내 경쟁력 강화와 미래 성장을 위해서는 전략적으로 핵심기술을 발전시키고 투자 포트폴리오를 조정하는 것이 핵심적인 과제입니다.

1. 데이터·네트워크·인공지능 등을 활용, 신개념 연구·산업 육성

첨단뇌과학: 바이오와 디지털 기술의 융합을 통해 첨단 뇌과학 분야에서의 연구와 산업을 육성하고 있습니다. 이 분야에서는 뇌와 기계 간의 상호작용을 가능하게 하는 뇌-기계 인터페이스, 뇌 기능 및 뇌 질환의 시각화, 그리고 뇌 신호의 측정과 해석을 위한 플랫폼을 구축하고 있습니다. 이를 통해 뇌 질환의 극복 및 뇌 기능의 활용 가능성을 탐구하며, 해당 기술을 사업화하고 있습니다. 이러한 연구와 사업은 뇌과학 선도 융합 기술 개발 사업을 통해 지원되며, 23~32년까지 약 4,497억원의 예산이 투입될 예정입니다.

전자약: 국민의 체감에 중점을 두는 차세대 치료 사례를 확보하고, 전자약 핵심 원천 기술을 개발하여 의료 패러다임의 변화에 대비하고자 합니다. 전자약 기술 개발 사업은 과학기술정보통신부와 보건복지부가 공동으로 추진하며, 23~26년까지 약 100억원의 예산을 투입할 계획입니다.

디지털치료제: 정서장애 관리를 위한 디지털 치료 플랫폼을 개발하고, 이를 국내 최초로 디지털 치료제 사용 승인 사례로 만들고자 합니다. 이를 통해 정서장애 환자의 관리 및 치료를 디지털 기술을 활용하여 개선하고, 공공 서비스에 적용 및 고도화를 추진하고 있습니다. 해당 프로젝트는 21~243년까지 약 80억원의 예산이 투입될 예정입니다.

이러한 프로젝트와 사업은 바이오와 디지털 기술의 융합을 통해 혁신적인 연구와 신산업을 육성하고 국가 수준에서 중요한 건강 및 의료 분야의 도약을 목표로 하고 있습니다.

《 3세대 치료제 개요 》

구분 정의 특징 예시
전자약 전기‧빛 등 물리자극을 활용한 다양한 질병 치료 목적의 의료기기 기존과 유사한 치료효과 또는 기존 시술로는 치료가 어려운 질환에 효과 국내 Y社 우울증 전자약
MINDD STIM
디지털 치료제 장애‧질병을 예방/관리/치료하기 위한 게임‧VR 컨텐츠 등의 SW의료기기 범용HW에서 독립적 기능 및 실시간 모니터링‧피드백, 맞춤형 치료 가능 Pear社 중독치료 디지털 치료기기 reSET, reSET-O

바이오닉스: 장기・조직 기능 향상을 위한 생체 조직과전자부품이 결합 한광범위한기능장치 기술 개발고도화및 현장적용 지원 

※ (예시) 바이오칩, 전자시스템 기반 인공장기 등, ’23년 신규사업 기획 착수

2. 바이오기술을 도입, 소재·제품 개발 등 제조산업 혁신

바이오파운드리: 바이오 기술을 적용하여 합성생물학, 인공지능(AI), 빅데이터, 로봇 등을 활용하여 바이오 연구와 제조 공정을 자동화하고 고속화하려는 노력이 진행 중입니다. 바이오파운드리 인프라 구축 사업은 과학기술정보통신부가 주관하며, 산업부도 참여하고 있으며, 5년 동안 총 3,000억원의 규모로 예산이 편성되어 있습니다.

기술로드맵: 합성생물학을 비롯한 주요 전략 기술을 도출하고, 이를 단계적으로 활용하기 위한 기술 로드맵이 2023년에 마련될 예정입니다. 이후 핵심 기술을 확보하기 위한 R&D 사업도 신규 기획되어 추진될 예정이며, 전략 기술마다 50억원에서 100억원의 규모로 투자될 예정입니다.

바이오파운드리는 현대 제조산업을 혁신하고 생명과학 분야에서의 연구와 개발을 가속화하기 위한 핵심적인 구조입니다. 이를 통해 미래 제조산업에서 바이오기술의 중요성을 높이고 경쟁력을 확보하려는 목표를 달성하고 있습니다.

【바이오파운드리】

• 자동화‧고속화된 DBTL(Design‧Build‧Test‧Learn) 순환시스템 기반의 합성생물학 인프라 유전자‧세포 디자인 및 합성, 파일럿 생산 등을 지원
• ‘22.9월, 美 ‘생명공학·바이오제조 이니셔티브‘ 행정명령의 핵심 시설

디지털 그린 팩토리: 빅데이터와 인공지능(AI) 기술을 활용하여, 식물 기반의 대량 생산 기술을 개발하고 작물 생산량을 확대하는 방식으로 효율성을 증진하려는 노력이 진행 중입니다. 이 프로젝트는 광합성 효율을 향상시킴으로써 그린 바이오 생산을 가속화하기 위한 기술 개발을 목표로 하며, 총 160억원의 예산이 2023년부터 2030년까지 투자될 예정입니다. 광합성 효율 향상은 광합성 과정에서 효율을 증가시키는 기술을 개발함으로써, 농작물 및 식물 기반의 바이오 생산을 향상시키고 환경 친화적인 대량 생산을 실현하고자 합니다.

마이크로바이옴 리소싱: 인체 및 환경의 마이크로바이옴(미생물 군집)을 활용하여 유효한 작용 및 유용한 물질(신약, 소재 등)을 발굴하고 생산하는 기술을 개발하려는 프로젝트입니다. 이를 통해 마이크로바이옴을 기반으로 한 차세대 치료 기술의 원천을 발굴하고자 하며, 이 프로젝트는 2023년부터 2027년까지 진행될 예정이며, 총 예산은 55.5억원입니다. 마이크로바이옴 기반의 치료 기술은 인체 내 미생물 군집을 조사하고 분석하여, 새로운 치료법 및 생산 기술을 개발함으로써, 신약 및 바이오소재 분야에서의 혁신을 추진하고 있습니다.

3. 새로운 기전·접근방식에 기반한 바이오 신기술의 신속한 적용으로 질병치료 및 감염병 대응 역량을 강화

첨단신약 개발: mRNA 백신 상용화 사례를 고려하여, 기존 화합물 약물 한계를 극복하는 신물질 약물 원천 기술을 확보하는 프로젝트가 진행 중입니다. 이를 위해 '혁신신약 기초기반기술개발사업'이 시작되었으며, 2022년부터 2026년까지 진행되며, 2023년에는 70.5억원의 예산이 할당되었습니다. 또한, 'RNA신약 개발 비임상 평가 플랫폼 구축사업' 등 신규 기획 및 추진 사업도 준비 중입니다.

신물질 약물 원천 기술: mRNA 백신과 같은 혁신적인 접근 방식을 통해, 기존 화합물 약물의 한계를 극복하고 새로운 신약을 개발하기 위한 기술을 연구하고 있습니다.

《차세대 첨단신약 유형별 개요》

구분 핵심 기술‧물질 시장규모(’21) / 예상성장률
단백질 분해 치료제 프로테아좀, 리소좀, 오토파지 활성화 물질 $1.3억 / 연평균 6.8%
※ 프로테아좀 기술(Protac) 기준
CAR 치료제 면역세포의 항원 수용체 리모델링 기술 $17.4억 /연평균 56.8%
RNA 치료제 Antisense-Nucleotides, siRNA, mRNA,, RNA압타머 등 $50억 / 연평균 17.6%
펩타이드 치료제 50개 이내의 아미노산으로 구성된 펩타이드 $354억 / 연평균 12.1%

※ 글로벌 의약품 시장 : (시장규모)$1.2조 (성장률)연평균 4~7% (’20, 제약바이오협회)

병원체 극복 기술: 항생제 내성, 신종 바이러스와 같은 미해결한 병원체에 대응하고, 선제적으로 대비하기 위한 과학기술 역량을 확보하려는 노력이 이루어지고 있습니다. 이를 위해 예방, 치료, 진단, 감시, 예측 등 6대 분야에서 25개의 핵심 기술이 선정되어, 감염병 분야의 기술 자립화를 촉진하고 있습니다. 신‧변종 감염병 대응 플랫폼 기술개발사업과 차세대 백신 기초‧원천 핵심기술 개발사업이 진행 중이며, 이를 통해 감염병 대응 능력을 강화하고 있습니다.

※ 신‧변종 감염병 대응 플랫폼 기술개발사업(’21~’24, ’23년 136억원) 및 차세대 백신 기초‧원천 핵심기술 개발사업(’22~’25, ’23년 91억원)

《감염병 R&D 6대 분야, 25대 핵심기술(‘22.6월, 감염병 기초원천 핵심기술위원회)》

기반 ①유전체 기능 ②병원성‧숙주 방어기전 ③감염‧전파‧생활사 ④변이‧신변종 병원체
예방 ⑤mRNA백신 ⑥재조합단백질 백신 ⑦바이러스벡터 백신 ⑧어쥬번트‧전달기술 ⑨항원제작 ⑩백신평가 ⑪세포주
치료 ⑫저분자물질 치료제 ⑬바이오치료제 ⑭新치료제 ⑮新타겟/기전 ⑯평가‧시험 ⑰내성극복
진단 ⑱신속·현장형 진단 ⑲정밀·다면 맞춤형 진단 ⑳표준물질 구축, 활용 감시
감시 예측 ㉑감시‧유입 위험도 예측 ㉒확산예측‧대응전략 ㉓유효성평가
인프라 ㉓유효성평가 모델‧스크리닝 기술 ㉔ 안전성평가 플랫폼 개발 기술 ㉕ 세포주‧오가노이드 기반 스크리닝 기술

 

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딜로이트, 2023 글로벌 그린수소 시장 전망

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그린수소(Green Hydrogen): 넷제로 실현 가속화 동인 Green Hydrogen: Energizing the path to net zero (Deloitte’s 2023 global green hydrogen outlook) 2023년 6월 발표 한국 딜로이트 그룹은 2050년 청정수소 생산규모는 약 6억메트릭t(MtH2eq)에 이를 것으로 전망 * 출처 : 2023 글로벌 그린수소 전망 리포트 넷제로 실현과 청정수소의 역할 정부와 기업 그리고 연구소 등 전 세계 각계 각층에서 탄소중립 달성을 위한 노력으로 에너지 전환 속도를 높이고 있다. 지구 평균 기온 상승폭을 산업화 이전 대비 2.0℃ 보다 낮은 수준으로 유지하고, 1.5℃까지 제한하기로 한 파리협정의 이행과 점검의 시간이 다가오면서, 화석 연료에 의존한 기존 발전 시스템을 재생에너지와 같은 저탄소 에너지원으로 전환하는 것이 필수적인 상황이다. 저탄소 에너지원으로 재생에너지를 활용한 전 산업의 ' 전기화(Electrification) 가 근본적인 대안일수 있다. 하지만 고온가열 공정이 요구되는 중공업과 제품 원료 조달을 담당하는 교통 및 중대형 화물 운송 분야까지 도입하기에는 실질적으로 많은 장애물이 상존한다. 더욱이 완벽한 탄소감축 수단으로 태양광, 풍력 등 활용한 전기화가 발전 단가 하락으로 확장세를 보인다 하더라도, 에너지원의 가변성(variability)과 송배전 네트워크 안정성(Network Stabilization) 등의 문제를 해소해야 한다. 청정수소(Clean Hydrogen)는 이 모든 장애와 문제를 해소하는 대안기술로서 그 혁신성과 잠재력을 인정받고 있다. 수소는 연료전지의 연료로 산소와 화학반응을 일으켜 전기 에너지 생산에 직접적으로 기여하는 다용도 분자(versatile molecule)이기도 하지만, 간접적으로 에너지 유도체로 활용되어 수소에 질소(N) 또는 탄소(C)를 첨가해 암모니아(NH3), 메탄올(CH3OH) 및 지속가능항공연료(SAF) 등...
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