바이오인

바이오헬스 산업의 전략적 방향성

이명화 / 과학기술정책연구원 연구위원

◈ 목차

1. 개요

2. 바이오헬스 산업 현황

3. 주요국 현황

  가. 미국

  나. 영국

  다. 일본

  라. 중국

4. 전략적 방향성

  가. 바이오제조 혁신을 위한 범부처 추진체계 구축

  나. 바이오헬스와 디지털 기술의 융합 가속화

  다. 권역별 공공 바이오파운드리 구축 및 확대

◈본문

1. 개요

 지난 수 년 간 바이오헬스 산업은 전폭적인 정부지원의 대상이 되어 왔다. 바이오헬스 분야를 지원하는 대표적인 법정계획들인 ‘생명공학육성기본계획’(1994~), ‘보건의료기술육성기본계획’(2013~), ‘식품·의약품 등의 안전기술 진흥 기본계획’(2016~), ‘첨단재생의료·첨단바이오의약품기본계획’(2021~)을 통해서, 혹은 비법정계획들인 ‘성장과 복지를 위한 바이오 미래전략’(2014), ‘바이오헬스 미래 신산업 육성전략’(2015), ‘바이오 중기 육성전략’(2016), ‘바이오헬스 7대 강국 진입을 위한 보건산업종합발전전략’(2016), ‘바이오헬스 산업 혁신전략’(2019)을 통해 바이오헬스 분야에는 R&D 투자부터 인력·인프라 확충, 규제 및 제도 개선이 지속적으로 이루어졌다(이명화 외, 2016). 이와 같은 정책기조는 올해 2월과 6월에 발표된 ‘바이오헬스 신시장 창출 전략’과 ‘제4차 생명공학육성 기본계획(’23~’32)에서도 유지되고 있다.

 지금까지 국내 바이오헬스 분야는 이러한 정책적 지원을 바탕으로 괄목한 만한 성장을 이루었지만, 점점 더 치열해지고 있는 국가 간 경쟁을 고려할 때 기존의 지원방식이 충분하고 적절한가에 대한 의문과 우려는 여전히 남아 있다. 특히 주요국들이 최근 주목하고 있는 합성생물학, 바이오파운드리에 기반한 바이오 제조혁신은 향후 바이오헬스 분야의 글로벌 산업 지형을 바꿀 것으로 예상되는 만큼 충분한 대비가 필요하다. 이러한 문제의식을 바탕으로, 본 고에서는 최근 바이오제조 혁신 관련 주요국 정책들을 살펴보고 국내 정책에의 시사점과 전략적 방향성을 제시해 보려고 한다.

2. 바이오헬스 산업 현황

 우선, 바이오헬스 산업의 국내외 현황을 간략하게나마 살펴보면 여러 자료들에서 지속적인 성장세를 확인할 수 있다. 가령 바이오헬스 산업에 대한 정의가 아직 명확하지 않고 의료기기나 디지털 헬스케어 서비스까지 포함하는 경우가 많지만, 합성의약품과 바이오의약품만을 고려한 제약바이오 시장만 보더라도 반도체나 배터리 산업군을 상회하는 규모로 나타나며, 전체 의약품에서 바이오의약품의 비중은 매년 증가하는 상황이다. 또한 글로벌 의약품 시장은 최근 5년간 연평균 5.4% 성장, 글로벌 바이오의약품 시장은 연평균 12.1% 성장하고 있다.

[그림 1] 제약바이오 시장 규모(좌); 바이오의약품 비중(우)

자료: 한국바이오의약품협회(2023: 5)

 한편 우리나라는 다양한 정책을 통해 바이오헬스 산업을 육성해 왔지만, 여전히 세계시장은 미국이 62.9%를 차지하고 한국은 0.6% 정도의 점유율을 보이고 있어 안타까운 상황이다. 다행히 제약바이오 분야의 CMO, CDMO와 같은 제조 인프라 측면에서는 전세계 최고 수준으로 확인된다. 예를 들어 삼성바이오로직스는 단일 Capa로는 글로벌 1위, 글로벌 시장점유율로는 2위 수준이다.

[그림 2] 바이오헬스 관련 시장 규모 및 국내 현황

자료: 한국바이오의약품협회(2023: 6)

3. 주요국 현황

 앞서 언급한 것처럼 글로벌 차원에서는 합성생물학, 바이오파운드리에 기반한 바이오제조 혁신이 최근 핵심 화두이다. 2022년 12월 OECD에서는 글로벌기술포럼(Global Forum on Technology)를 신설하면서 이 포럼에서 다룰 3대 핵심기술 중 하나로 합성생물학을 선정하였으며 주요국들은 새로운 정책 및 로드맵 등을 통해 바이오제조 혁신을 가속화하기 위해 치열하게 경쟁 중이다. 주요국의 정책과 특징을 정리하면 다음과 같다.

가. 미국

 2022년 8월, 바이든 대통령은 「반도체와 과학법(CHIPs and Science Act)」을 승인하면서, 합성생물학을 10대 핵심기술 중 하나로 포함하였고, 2022년 9월 12일에는 대통령 행정명령으로 「국가 바이오기술 및 바이오제조 이니셔티브(National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative) (이하, 이니셔티브)」를 발표하였다. 이 이니셔티브에서는 바이오경제를 ‘바이오기술 및 바이오제조에서 비롯된 경제활동’으로 정의하고, 바이오제조 개념을 “미생물을 프로그래밍하여 플라스틱, 연료, 재료, 의약품 등을 만드는 공정”으로 설명하고 있다.

[Box 1] 미국 국가바이오기술 및 바이오제조 이니셔티브 개요

출처: [생명공학종합정책심의회 2023]

 주목할 부분은 2023년 3월 이니셔티브의 후속조치인 「Bold Goals for U.S. Biotechnology and Biomanufacturing: Harnessing Research and Development to Further Societal Goals」에서 에너지부(Department of Energy), 농무부(Department of Agriculture), 상무부(Department of Commerce), 보건복지부(Department of Health and Human Services), 국립과학재단(National Science Foundation)에서 바이오경제를 실현하는데 필수적인 R&D 우선순위를 발표한 것이다. 가령 보건의료 측면에서는 20년 이내에 세포기반치료의 제조 스케일을 확대하여 건강불평등을 해소하고 접근성을 향상시키며, 세포기반 치료의 제조비용을 1/10 감소시키겠다는 목표를 제시하였다. 5개 부처·기관이 합동으로 마련한 후속조치를 통해 바이오제조 혁신에 대한 미국의 강력한 의지와 범부처 차원의 노력을 확인할 수 있다.

[그림 3] 미국 국가바이오기술 및 바이오제조 이니셔티브 후속조치

출처: White House(2023); 정일영(2023: 3) 재인용

나. 영국

 영국은 이미 2012년에 전 세계 최초로 국가차원의 합성생물학 육성전략인 「영국 합성생물학 로드맵」을 통해, 합성생물학 기초연구 개발, 응용 분야 발굴, 국제협력 등을 기반으로 한 2030년까지의 장기 발전 전략을 제시하였다. 구체적으로는 ① 영국 합성생물학 자원 확립을 위해 다학제 센터 투자 ② 영국 내 합성생물학 커뮤니티 구축, ③ 기술의 시장 진입 가속화, ④ 선도적인 국제 리더십 구축, ⑤ 합성생물학 전문가협의회(Synthetic Biology leadership Council) 설립 등 다양한 계획을 포함하였다.

[그림 4] 영국 합성생물학 로드맵

출처: UK Synthetic Biology Roadmap Coordination Group(2012: 2); 정일영 외(2023: 94) 재인용

 한편 2023년 2월 부처 개편으로 새롭게 등장한 과학혁신기술부(DSIT, Department for Science, Innovation and Technology)에서는 영국이 세계를 주도할 5개 핵심기술(critical technologies)에 합성생물학을 포함시켰으며, 2023년 12월 5일 합성생물학 국가비전(National Vision for Engineering Biology)를 발표하였다. 이 비전에서는 ⓵ 새로운 합성생물학 운영그룹(Steering Group) 구축, ⓶ 월드 클래스 R&D 추구 ⓷ 인프라 투자, ⓸ 인력 양성, ⓹ 합성생물학 규제 당국자들의 네트워크를 통한 규제와 표준 개선, ⓺ 보다 넓은 경제로의 편입, ⓻ 책임 있고 믿을 수 있는 혁신이라는 목표를 설정하였다(UK DSIT, 2023). 그리고 이 비전 실현을 위해 영국 정부는 향후 10년 간 합성생물학에 2십억 파운드(약 3.2조원)를 투자할 것을 공표하였다.

 20년 전부터 로드맵을 통해 합성생물학 발전을 위한 기틀을 확보한 영국에서는 아래 그림과 같이 각 도시별로 합성생물학 발전을 위한 클러스터들이 발전해 있다.

[그림 5] 영국 합성생물학 클러스터 맵

출처: UK DSIT(2023)

다. 일본

 일본은 「바이오 전략 2019」를 통해 바이오경제 전반에 걸친 발전 전략을 제시하였다. 「바이오 전략 2019」에서는 “2030년 글로벌 최첨단 바이오경제 실현”을 목표로 하여, ‘바이오 퍼스트 발상’, ‘바이오 커뮤니티 형성’, ‘바이오 데이터 활용’ 3가지를 구현하고자 하였다. 바이오경제 실현을 위해서, 시장 영역 재검토, 데이터 기반 바이오와 디지털 융합, 글로벌 바이오 커뮤니티 구축, 컨트롤 타워 기능 강화, 윤리적·법적·사회적 문제 대응을 기본 실행방침으로 제시했다.

 일본 정부는 바이오경제를 ‘바이오 기술을 모든 제조 영역에서 활용하는 것’으로 정의하고 있으며, 2022년 6월 기시다 정권이 국무회의에서 의결한 「경제 재정관리 및 개혁 기본방침 2022」에서 과학기술 분야의 중점 투자 분야로 양자, AI와 함께 바이오제조를 포함시켰다.

 주목할 부분은 일본은 바이오제조 혁신을 위해 바이오파운드리 단계별(Design-Build-Test-learn, 이하 DBTL)로 주요국과 일본의 현재 역량을 비교하고, 정부 부처별로 관련 사업들을 분석하는 등 일본의 현재 역량과 준비상황을 면밀하게 파악하는 작업을 수행하였다는 것이다. 가령 아래 그림에서처럼 경제산업성에서는 탄소 재순환 실현을 가속화는 바이오 유래 제품 생산기술 개발 사업을 추진하고 있으며, 이는 DBTL 단계 중에서 Design(설계)와 Learn(학습)에 해당되고, 생산 프로세스 개발에 주력하는 사업이라고 분석하였다. 이러한 부처별 사업 분석을 통해 일본의 현재 역량과 발전 가능성을 보다 정확하게 이해하고 향후 발전 전략 구축에 활용한 것으로 예상된다.

[그림 6] 바이오파운드리 단계별 일본 정부부처의 연구개발사업 개요

출처: Little(2022: 56); 정일영 외(2023: 27) 재인용

라. 중국

 중국에서도 바이오제조를 통한 바이오경제 발전은 핵심적인 화두로서, 「14차 5개년 바이오경제발전규획(2021~2025)」에서 중점 발전분야(major fields)로 바이오 의약, 바이오 농업, 바이오 제조, 바이오 안보 분야를 포함하였다. 또한, 바이오기술 혁신, 산업 발전, 정부 정책이라는 세 가지 접근 중에서 바이오기술 혁신에 합성생물학을 포함시키고, 2021~2025동안 바이오경제의 총규모를 증대하고 산업적 통합을 강화하며, 2026~2035에는 바이오기술을 주도한다는 내용을 담고 있다는 사실을 참고할 필요가 있다.

[그림7] 중국 「14차 5개년 바이오경제발전규획(2021~2025)」 개요

출처: Zhang et al.(2022: 72)

 또한 바이오제조 혁신을 위해서는 디지털 기술과의 융합이 필수적인데, 중국은 이미 두 분야를 함께 발전시킬 수 있는 환경 조성을 위해 노력해 왔다. 아래 그림에서처럼 바이오 클러스터와 AI 클러스터는 지리적으로 근접할 뿐만 아니라, 베이징과 상하이의 경우 바이오 및 AI 클러스터를 모두 보유한 도시로 나타난다. 또한 실제로 2개 분야가 결합된 논문이 점점 증가하는 추세로 시사하는 바가 크다.

[그림 8] 중국의 AI 및 바이오 산업 클러스터

출처: Puglisi & Chou(2022: 6); 정일영 외(2023: 87) 재인용

4. 전략적 방향성

 본 고는 앞서 살펴본 바이오헬스 산업의 현황과 주요국 동향을 바탕으로 바이오경제 실현을 위한 바이오제조 혁신의 관점에서 전략적 방향성을 도출해 보았다. 바이오헬스 산업 육성을 위해 이미 여러 정책들이 시도되어 왔고, 최근에는 합성생물학과 바이오파운드리 관련 전략과 로드맵이 발표되기도 하였지만 여전히 국내에서 미흡한 부분을 중심으로 전략적 방향성을 아래와 같이 정리하였다.

가. 바이오제조 혁신을 위한 범부처 추진체계 구축

 바이오헬스 산업 육성을 위해 과거에도 강조된 적이 많았지만, 바이오제조 혁신을 위해서는 더더욱 범부처 추진체계가 요구된다. 바이오제조 혁신에 핵심적인 기술들은 의료, 농업, 환경 등 여러 산업에 활용될 수 있는 만큼 범부처 차원의 추진체계를 통해 해당 기술의 실현 시기를 앞당기고 시너지를 창출할 필요가 있다. 이러한 측면에서 미국이 「국가 바이오기술 및 바이오제조 이니셔티브」의 후속조치로 에너지부, 농무부, 상무부, 보건복지부, 국립과학재단이 R&D 우선순위를 종합적으로 발표한 것은 범정부적인 추진체계의 일면을 보여준 것이라 할 수 있겠다. 또한 일본에서 2022년 발간한 보고서처럼 DBTL 단계별로 현재 진행되는 부처별 사업 현황과 각각의 중점영역을 분석한 것은 국가 차원에서 향후 전략을 수립하는데 매우 유용한 자료가 될 수 있어 주목할 필요가 있다.

나. 바이오헬스와 디지털 기술의 융합 가속화

 꽤 오래전부터 국내에서도 바이오헬스 분야에 디지털 기술의 접목이 강조되어 왔고, 디지털 헬스케어 분야에서는 ICT 전공자들이 바이오벤처에서 제품이나 서비스를 개발하는 사례들을 어렵지 않게 볼 수 있는 상황이긴 하지만 바이오제조 혁신을 위해서는 바이오헬스와 디지털 기술의 융합을 보다 적극적으로 장려할 필요가 있다. 가령 바이오파운드리에 들어가는 다양한 실험 및 생산 장비들은 AI기술이 고도화될 때 보다 정확하고 신속하게 작동할 수 있기 때문에 디지털 기술과의 융합은 필수적이다.

 중국은 이미 Al 클러스터와 바이오산업 클러스터를 인접하게 발전시켜 양 분야의 시너지를 기대하고 있으며, 대표적인 바이오파운드리 기업인 미국의 Ginkgo Bioworks는 연구자 중 3분의 1이 IT 전문가일 정도로 디지털 기술은 바이오 분야에 이미 깊숙이 들어와 있다. 하지만 국내에서 발표되는 합성생물학 관련 정책들에는 두 분야의 융합에 관한 이슈들이 충분히 다뤄지지 않고 있어 개선이 필요하다. IT 전문가들이 새로운 바이오 시스템 제작을 위한 DBTL 단계에 참여할 수 있도록 지원방안이 마련될 필요가 있다.

다. 권역별 공공 바이오파운드리 구축 및 확대

 현재 한국생명공학연구원에서 베타 바이오파운드리를 운영하고 있고, 공공 바이오파운드리가 예타를 통과하면서 설립 예정이지만, 바이오제조 혁신을 이루기 위해서는 지역별 거점으로 바이오파운드리가 제기능을 할 수 있도록 수적으로 그리고 규모 측면에서도 확대가 필요하다. 앞서 살펴본 것처럼 영국은 도시별로 합성생물학을 위한 클러스터들을 발전시켜 왔고, 현재까지 6곳 이상의 바이오파운드리가 구축되어 있는 상황이다. 중국 또한 상하이, 텐진 지역에 합성생물학 클러스터를 구축한 것에 이어, 선전 지역에 뇌 분석 및 시뮬레이션 시설(8.79억 위안)과 합성생물학 바이오파운드리 시설(7.22억 위안) 등 총 16억 위안을 투입하여 대규모 바이오파운드리를 구축 중이다.

 바이오헬스 산업의 발전에 지대한 영향을 미치게 될 바이오제조 혁신에 대비하기 위해서는 공공 바이오파운드리를 확대하여 권역별 산업생태계에 거점으로 기능할 수 있도록 해야 할 것이다.

...................(계속)

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