바이오인

Summer 2023 그린바이오 3대 유망 분야별 기술특성을 고려한 신산업 육성 방안

KISTEP InI Vol.45

◈ 목차

[InI Keypoint]

2022년 국가연구개발 연구성과 관리·활용 실태조사의 주요 내용 및 시사점

[R&D Insight]

「양자기술 전략로드맵」 수립과 의의

그린바이오 3대 유망 분아별 기술특성을 고려한 신산업 육성 방안 연구

혁신의 중심에서 "과학을 위해 일어서다" 보스턴 BIO International Convention 2023

[R&D Inside]

(이슈페이퍼) STI 인텔리전스 기능 강화 방안: 12대 과학기술혁신 정책 이슈를 중심으로

(이슈페이퍼) 기업 혁신활동 제고를 위한 R&D 조세 지원 정책 연구: 국가전략기술 연구개발 기업을 중심으로

(기술동향) 2023 인공지능 반도체

(기술동향) 전기차 배터리 핵심광물

(통계분석) OECD MSTI 2023-March의 주요 결과

(수요포럼포커스) 차세대 이차전지 기술 경쟁력 강화 방안

(수요포럼포커스) 국가 로봇 산업현황 및 지향점

(수요포럼포커스) 핵심 연구인력 고갈 위기, 이공계 대학원의 역할과 과제

[R&D Inspire]

희토류의 역설: 희귀하거나 희귀하지 않거나

[KISTEP News]

KISTEP, '2023년 과학정보통신의 날 기념식' 정부 포상 수상

KISTEP, 머니투데이 글로벌 콘퍼런스 '키플랫폼 2023' 참여

KISTEP, 2023 국가대표 브랜드 대상 수상

KISTEP, 고용평등 유공 고용노동부 장관 표창 수상

[R&D Infographic]

2022년 지역 과학기술혁신 역량평가(R-COSTII) 결과

◈본문

그린바이오 산업 육성 현황 및 필요성

생명공학기술(Biotechnology) 기반의 그린바이오 기술은 타 분야 기술과의 융합을 통한 신산업 창출 가능성이 높으며, 특히 디지털 기술과의 융합을 통해 성장한 그린바이오 산업이 세계 시장에서 선도적인 위치를 차지하고 있다. 그린바이오 산업은 IT, BT 등 관련 기술과 융합하여 고부가가치를 창출하는 신산업으로 미국, 유럽 등을 중심으로 2030년까지 2배 이상 성장할 가능성이 높을 것으로 전망되고 있다. 

이러한 높은 성장 가능성에도 불구하고, 국내에서는 그린바이오 관련 정부R&D 성과가 산업화 등의 경제적 성과로 연결되지 못하고 있으며, 국내 관련 기업들의 기술개발 및 산업화 역량이 취약하다. 우리나라는 농업 유전자원을 충분히 확보하고 있으나, IT·BT 기반의 그린바이오 분야 산업화 기술은 최고 선도국 대비 75~80% 수준으로 경제적 성과 창출이 저조한 편이다. 그동안 식품, 종자, 미생물 등 소재 개발 중심의 R&D가 진행되었으나, 식품 산업을 제외하고는 관련 산업의 국내 시장의 성장 규모가 제한적이다. 최근 정부가 그린바이오 신산업 육성을 위한 정책 수립 등 적극적인 지원책을 마련하고 있으나, 기존의 연구 결과가 정부 정책과 전략으로 연계되는데 필요한 중점기술 분류체계 기반의 민간 기술개발역량과 경쟁력 진단, 산업 생태계 현황 파악 등은 미흡한 실정이다. 

 따라서 그린바이오 유망분야-중점기술 단위에서의 민간 기술개발역량과 경쟁력 진단을 위한 정량적인 분석과 산업 생태계 여건 진단 등을 수행할 필요가 있다. 본고에서는 그린바이오 유망분야별 기술 특성을 고려하여 민간의 기술 개발역량과 경쟁력 진단, 국내 관련 기업 등 산업 생태계 현황 분석을 통해 향후 그린바이오 신산업 육성을 위한 정부 지원 방안을 제시하고자 하였다.

그린바이오 3대 유망 분야 도출 및 분야 특성

그린바이오 로드맵 등 관련 자료의 참고 및 전문가 자문 과정을 통해 그린바이오 분야 기술분류 체계를 마련하고, 3대 분야별 개념 및 범주를 설정하여 하위 소분류 단위의 세부기술을 분류하였다. 마이크로바이옴은 식품, 동물, 식물 분야와 기반기술로 구성하였으나, 식품 분야의 경우 분류 대상이 비교적 명확한 반면 동물, 식물의 경우는 분류 범위를 한정하는 데 어려움이 있었다. 특히 토양 마이크로바이옴이 별도 분류되기도 하지만 식물의 범주 안에 포함시켰다. 대체식품 분야는 원료 발굴 및 개발부터 대체육 가공품까지 개발하는 진행 프로세스를 고려하여 세부 기술 분류를 설정하였다. 동물용의약품 분야는 대체제, 진단, 백신, 치료제 중심으로 구분하고, 세부 기술 분류 시 경제동물과 반려동물로 분류하였으며, 감염병과 비감염병으로 나누어 세부 기술 특성을 반영하였다.

표 1. 3대 분야별 중분류-소분류 구성

3대 분야별 기술경쟁력 분석 및 투자현황

국내에서의 기술경쟁력 분석을 위해 특허 빅데이터를 이용하여 분석을 시도하였다. 중분류 단위에서의 특허동향 및 점유율을 비교·분석한 결과, 우리나라에서 대체육과 동물질병진단 분야는 점유율과 증가율이 평균 이상으로 나타나 비교적 각광받고 있는 기술로 판단되었다. 배양육, 마이크로바이옴 기반기술 및 동물마이크로바이옴 분야의 경우 점유율은 낮으나 지속적으로 증가하고 있어 향후에도 유망할 것으로 기대된다. 반면, 미국은 식물마이크로바이옴 분야의 점유율과 증가율이 모두 평균이상이며 해당 기술이 주목받고 있는 것으로 보인다. 대체육, 식품마이크로바이옴, 동물용백신 개발·생산 및 동물질병진단 분야의 특허 점유율 또한 평균 이상으로 현시점에서 연구개발을 활발하게 진행하는 것으로 확인되었다. 

세부기술단위별로 살펴보면, 마이크로바이옴 분야에서의 점유율과 증가율이 타 분야와 비교해 모두 평균 이상으로 나타나는 기술은 식물성장증진기술로 미국의 경우, 최근 해당 기술이 급격하게 증가한 반면 한국은 발효식품 품질고도화 및 신소재 개발기술이 급격히 증가한 것으로 나타났다. 대체식품 분야에서 점유율과 증가율이 타 분야와 비교하여 모두 평균 이상인 기술은 육류특성 향상모방기술로 미국보다 한국에서 급격하게 증가한 것으로 나타났다. 동물용의약품 분야의 경우, 한국에서는 질병신속진단기법 및 모니터링기술, 동물질병대응백신기술개발 등이 점유율과 증가율도 높고 패턴도 최근 증가한 것으로 나타난 반면, 미국에서는 전반적으로 크게 증가하지는 않았으나 천연 항생물질 발굴 및 실용화, 동물감염병 병원체 유전자 분석 등의 기술이 일부 상향되고 있는 것으로 나타났다.

그림 1. 대한민국의 중분류별 특허동향 및 점유율

그림 2. 미국의 중분류별 특허동향 및 점유율(대체식품 분야)

기술에 대한 정부 R&D투자 현황을 보면, 마이크로바이옴에 대한 정부 R&D 투자는 2016~ 2020년 동안 2,214억 원으로 인체 마이크로바이옴을 포함하면 최근 지속적으로 확대되었다. 과제 단위에서의 지원 규모를 보면 과제 수, 과제 예산 규모가 증가 추세에 있으나, 해외 사례에서와 같이 범부처 참여 형태의 대규모 투자는 이루어지지 않고 있다. 대체식품의 경우에도 2018~2022년 동안 약 258억 원으로 대형 사업 내에 배양육, 대체육 관련 과제들이 일부 지원되고 있으나, 기초연구, 제품·산업화연구가 추진되었으며, 식품안전 관련 연구에 대한 지원은 부족한 실정이다. 동물용의약품 분야는 2016~2020년 동안 약 1,653억 원으로 동물질병 진단에 가장 많이 투자되었으며, 동물용 백신/생산 분야에는 지속적으로 투자되고 있다. 민간 영역에서의 투자를 보면, 벤처 기업 등에 대한 벤처 투자 규모도 소수의 몇 개 기업이 투자를 받았으나, 제약기업 등 타 분야에 비하면 매우 미미한 편이다.

3대 분야별 산업생태계 여건 진단

그린바이오 분야에 대한 글로벌 시장 규모를 분야별로 구분하면, 전체 바이오산업 중에서 차지하는 비중은 9.9% 정도인 것으로 파악된다. 바이오산업을 레드, 그린, 화이트 및 기술·서비스로 구분하고 제약산업을 포함할 경우, 그린바이오 분야는 2017년 기준 1,274억 원 달러로 추산된다. 2030년에는 그 규모가 3,226억 달러(389.7조 원)에 달할 것으로 전망되고 있다. 마이크로바이옴 국내 시장은 2017년 2.7조 원 규모에서 2030년 7.4조 원 규모로 성장할 것으로 예측되며, 세계 시장은 2017년 80.2조 원에서 2030년 183.4조 원 규모로 확대될 것으로 전망된다. 국내 대체식품 시장은 2017년 1,923.7억 원 규모에서 2030년 7,782.2억 원 규모로 성장할 것으로 전망되며, 세계 시장은 2017년 10.9조 원에서 2030년 33.9조 원 규모로 확대될 것으로 예측된다. 국내 동물용의약품 산업은 2015~2021년 기간 동안 총액, 내수, 수출에서 고성장 중이며, 시장규모는 총 1조 3,481억 원(2021년 기준)이다. 세계 동물용의약품 시장은 2020년 기준 32억 불에서 연평균 5.4% 성장하며 이는 2030년까지 유지될 것으로 전망된다. 최근 우리 정부는 그린바이오 산업을 2027년까지 국내 시장 10조 원 규모로 육성하고, 수출 5조 원 및 유니콘 기업 15개를 육성하는 것을 목표로 제시하였다. 

 각 분야별 산업화 수준에 대한 현황진단을 전문가를 대상으로 평가(산·학·연 전문가 약 20명)한 결과, 마이크로바이옴은 농식품 분야의 일부 식품 부분에서 산업화가 진행되었으나 전체적으로는 태동기에 해당한다고 볼 수 있다. 대체식품의 배양육은 아직 태동기이며 식물성대체육은 시장이 활성화되어 있어 성장기로 볼 수 있다. 동물용의약품의 경우, 국내 산업의 성숙도나 반려동물 시장의 규모를 고려할 때 성장기에 해당하는 것으로 보인다. 관련 산업의 성장 한계요인을 살펴보면 마이크로바이옴은 R&D 투자가 부족하고, 대체식품은 규제, 법 등 제도가 미비하며, 동물용의약품은 국내 시장의 한계가 가장 큰 원인으로 작용한 것으로 판단된다. 

 분야별 현 단계를 진단해 보면 마이크로바이옴 분야는 산업 태동기 단계로 앞으로 더 많은 R&D가 필요하다. 마이크로바이옴은 기술의 성장과 함께 다양한 산업을 넘나들며 확장이 가능한 영역임에도 불구하고 그동안 국가 차원의 중대형 규모 R&D 투자가 부재했다. 농업생산, 농업기후변화 적응 및 대응, 탄소중립, 축산업 문제 해결, 친환경 농업 등을 목표로 농업, 축산업, 원예산업 등에 적용할 수 있는 그린바이오 마이크로바이옴 육성 방안을 기획하여 지원할 필요가 있다. 대규모 투자를 통해 정책적으로 육성하고자 하는 기술 분야에 대해서는 연구개발프로세스(기초-산업화)와 연결하여 관련 부처도 유기적으로 연계될 수 있는 제도를 마련할 필요가 있다. 대체식품 분야 중 대체육은 이미 제품화되어 있어 성장기에 해당하나 원료 수급, 해외 시장 개척 등의 해결 과제가 있다. 배양육은 태동기 단계로 많은 기업이 관심을 두고 있지만 아직 핵심기술, 노하우 등이 공유되지 않고 있는 상황이며, 향후 경쟁이 치열해질 전망이다. 식량안보를 위해 인구증가 문제, 식품산업 시장 규모의 증가 및 개척, 이상 기후 현상, 친환경 원료 확보 등 세계적으로 직면한 다양한 과제를 직시하고 해외농업개발과 다양한 신기술을 적용한 최적생산·보관·수송 기술을 확보해야 한다. 배양육의 경우에는 기존 축산 농가와의 마찰 등을 감안하여 축산물로 규정하는 등 정책적 기반 마련이 필요하다. 동물용의약품 분야는 기존 기업들이 정부에 의존하여 성장하였으나, 어느 정도 성숙한 단계로 볼 수 있다. 그러나 국내 시장 규모 등을 감안하면 인체 제약산업보다는 경쟁력이 약한 편이다. 동물용의약품에 대한 수요는 재난형 동물 감염병 증가, 반려 인구의 증가, 전 지구적 육류 소비의 증가, 동물복지와 동물권에 대한 인식 강화 등으로 인해 증가하는 추세로 우리나라의 경우, 내수시장은 작지만, 최근 수년간 수출이 증가하고 있기 때문에 성장 가능성에 대한 정부의 육성정책과 지원이 있으므로 향후 도약과 발전이 가능할 것으로 기대되는 분야이다. 

 산업 성장의 저해 요인으로는 3대 분야 간 차이가 있는 것으로 나타났다. 전문가를 대상으로 서면 조사한 결과, 마이크로바이옴 분야는 R&D 투자 부족이 가장 높은 저해 요인으로 꼽혔다. 그다음으로는 국내 핵심기술력 부족, 산업 생태계 활성화 미흡, 규제·법 등 제도 미비 순이었다. 대체식품 분야의 경우, 산업 성장 저해 요인에 관한 전문가 자문 결과를 통해 규제·법 등 제도 미비가 가장 큰 요인으로 도출되었으며, 이어 R&D 투자 부족, 국내 핵심기술력 부족, 산업 생태계 활성화 미흡 순으로 나타났다. 동물의약품 분야의 산업 성장 저해 요인은 규제·법 등 제도 미비, R&D 투자 부족, 산업 생태계 활성화 미흡 순이었다. 대다수의 기업은 자본자원이 영세하여 국제적으로 경쟁력 있는 차별화된 제품을 개발할 수 있는 R&D 역량을 갖추지 못했기 때문에 민간 기업들의 R&D 역량 강화를 통해 성장을 지원하는 정책이 여전히 필요하며, 제품화 시 규제 관리 등 법과 제도적 미비점을 보완하여 관련된 산업의 발전에 촉진제 역할을 할 수 있는 지원 방안을 마련할 필요가 있다.

표 2. 분야별 산업화 단계 및 성장 한계 요인

...................(계속)

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