바이오인

디지털 바이오 혁신을 위한 바이오용 반도체 산업 경쟁력 제고

◈본문

■ 요약

◎︎ (이슈제기의 필요성)

- 바이오용 반도체(Bio-MEMS)는 생명공학(Bio Technology)과 초소형전자기계시스템(MEMS)의 합성어로 고성능화, 지능화, 저전력화, 소형화를 통한 생체상태 식별, 선제적 예방 맞춤 관리 및 질병의 진단, 치료에 활용하는 차세대 디지털 바이오 기술임.

- Bio-MEMS 시장은 매년 24%(CAGR) 성장해 2024년 USD 119억 2천만 달러의 시장을 형성할 것으로 예측되며, 시장 선점이 필수인 산업 분야임.

◎︎ (주요 이슈 및 문제점, 애로사항 등)

- (디지털 바이오) 바이오가 반도체와 융합되어 기존의 한계를 벗어나 바이오 자체의 발전뿐 아니라 전 산업 분야에 전방위적으로 파급되어 혁신을 촉진함.

- (편리한 삶) 반도체 기술의 발전으로 스마트폰, 스마트카, 스마트홈 등 다양한 산업이 발전하면서 우리의 삶에 편리함을 제공함.

- (건강한 삶) 100세 시대를 위해 기존 의료 서비스와의 융합을 통해 우리의 건강한 삶을 위한 Bio-MEMS 기술이 끊임없이 발전 및 진화하고 있음.

- (영원한 삶) ‘영원한 삶’은 종교를 넘어 고대부터 내려온 인류의 오랜 꿈이며, 꿈을 실현시키기 위한 디지털 바이오 연구들이 추진 중에 있음.

◎︎ (정책 방향 및 제언 내용 등)

- 글로벌 기업이 시장을 장악하고 있는 분야로서 차별화(틈새시장 및 미래지향 시장)를 통한 글로벌 시장 선점 전략이 필요함.

* (틈새시장) 코로나19로 SD바이오센서를 비롯한 국내 진단기기 기업의 글로벌 시장 선점

* (미래지향 시장) 국가적 차원의 Bio-MEMS 산업 육성 및 글로벌 미래지향 시장 선점 필요

* 수도권의 의료기기 완제품 기업과 지역 제조기업 협력을 통한 공동성장 모델 발굴(SD바이오센서 & 인탑스)

- 정부 차원의 R&D 지원 및 사업화 지원 센터 구축으로 산업 활성화 및 고용을 확대할 수 있는 기회를 제공해야 함.

1. 배경

■︎ Bio-MEMS(Biological Micro Electro Mechanical Systems)

◎︎ Bio-MEMS는 생명공학(Bio Technology)과 초소형전자기계시스템(MEMS)의 합성어로 체내 혹은 체외에서 일어나는 생체물질 내의 생리화학적 현상에 수반되는 미세한 생체신호를 매우 정밀하게 분석 및 대량 고속 진단이 가능한 바이오용 반도체임.

◎︎ 바이오용 반도체는 환자 맞춤형 진단 및 치료뿐 아니라 제약, 의료, 의료장비, 보험, 의료 서비스의 광범위한 영역에서 개인의 생활습관, 질병의 진단과 치료, 예후 등에 대한 신호 획득, 처리, 분석 및 서비스를 제공하는 반도체를 의미함.

◎︎ 특히, 코로나19 이후 이슈가 되고 있는 디지털 바이오 산업으로의 대전환을 가속화하는 핵심기술로서 고성능화, 지능화, 저전력화, 소형화를 통한 생체상태 식별, 선제적 예방 맞춤 관리 및 질병의 진단, 치료에 활용하는 차세대 디지털 바이오 기술임.

<그림 1> Bio-MEMS 기술 기반 바이오용 반도체 개념도

◎︎ (Bio-MEMS 기반 진단기기) 생물이 지닌 기능을 이용해 물질의 상태를 측정하기 위한 것으로, 생물학적 반응을 감지하고 이를 전기신호로 바꾸기 위해 반도체 칩을 사용해 질병 유무를 판단하는 기기임.

-바이오용 반도체로 구성된 진단기기는 고성능화, 지능화, 저전력화, 소형화를 통해 분석대상 물질을 보다 간편하고 신속 정밀한 측정이 가능해 의료, 환경, 국방, 식품, 우주항공, 조선 등 다양한 분야에서 크게 주목받고 있음.

◎︎ (Bio-MEMS 기반 바이오기기) 반도체 칩을 이용해 신약후보군에 대한 세포(2D 및 3D) 및 오가노이드의 생리적/형태적인 변화와 세포독성 및 유전독성 등을 실시간 비파괴적으로 모니터링 및 정량화함으로써 신약 후보군 선별을 넘어 동물 임상의 대체가 가능한 기기임.

-신약개발 초기단계인 기초탐색 연구단계에서 대규모 저분자 화합물의 타깃 검증 과정에 소모되는 시간과 비용을 약 100분의 1 수준 이상으로 줄일 수 있는 플랫폼임.

◎︎ (Bio-MEMS 기반 헬스케어기기) 제약, 의료, 의료장비, 보험, 의료 서비스의 광범위한 영역에서 생명 시스템의 다양한 생체상태에 관해 생체정보, 의료기기, ICT 융합 기반으로 동작원리를 이해하고 이를 제어해 생체상태 식별, 선제적 예방 맞춤 관리 및 질병의 진단, 치료에 활용하는 차세대 스마트 의료기술임.

-사람의 혈당, 혈압, 심장박동률, 혈액 함량, 체온, 호흡 빈도수 등 건강지표를 수시로 체크할 수 있는 진단용 웨어러블 의료기기와 각종 질병 진료에 도움을 주는 치료용 웨어러블 의료기기로 구분할 수 있음.

■︎ Bio-MEMS 산업/시장 현황

◎︎ Bio-MEMS 기술이 필수적이라고 할 수 있는 진단/바이오/헬스케어기기 시장은 코로나19로 인 한 새로운 검사법과 치료 모니터링 및 스크리닝 방법이 개발됨에 따라 안전성 및 신뢰성을 갖춘 Bio-MEMS의 시장이 고성장하고 있음.

◎︎ 세부적으로는 2020년 09월 Technavio에서 출간한 Global Bio-MEMS Devices Market(2020~24)에 따르면 Bio-MEMS 시장은 매년 24%(CAGR) 성장해 2024년 USD 119억 2천만 달러의 시장을 형성할 것으로 예측함.[1]

<그림 2> 글로벌 Bio-MEMS 장치 시장(2020~24)[1]

...................(계속)

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