바이오인

그린바이오 산업의 성과와 전망 - 핵심 요소기술을 적용한 기술개발 포트폴리오

[IPET 농산업기술전략 2023-1]

 이은주ㆍ박정은ㆍ정민정ㆍ강다솜

◈ 목차

제 1장 연구 배경

제 2장 국내‧외 그린바이오 산업 현황 및 기술개발 동향

제 3장 산업의 Real Value 창출을 위한 핵심 요소기술

3-1. 합성생물학

3-2. 시스템 대사공학 및 미생물 세포공장

3-3. 인공광합성 인공엽록체 시스템

3-4. 나노센서 나노입자 및 식물 나노생체공학

3-5. 농업 AIoT 및 블록체인

제 4장 Real Value 관점의 우수성과 및 기술개발 포트폴리오

4-1. [종자] 환경비감수성 종자, 산업용 기능성 멀티서비스 종자 개발

4-2. [동물의약품] 해외의존도 탈피, 예방과 현장 중심의 기술역량 확보

4-3. [미생물] 정밀발효, 세포공장을 활용한 다양한 산업으로 확대

4-4. [곤충] 단백질 생산에서 환경정화, closed loop, recycling으로 확장

4-5. [천연물] 국내 고유자원 발굴 소재화, 부산물 upcycling에 더 집중

4-6. [식품소재] 대체식품 푸드프린팅 소재 개발, 식품 upcycling 확산

제 5장 그린바이오 산업의 Real Value 창출

5-1. 지구의 지속가능성에 기여

5-2. 소비가치 이동에 선제적 대응

5-3. 공급망 회복탄력성 확보

참고문헌

◈본문

제1장 연구 배경

  미국 국가정보위원회(National Intelligence Council)에서 발표한 Global Trends 2040 보고서(2021.4.8.)에서 감염병, 기후변화, 신기술 안보 위협 등의 다변화된 도전들을 사실상 공식화하였다.

특히, 기술은 이제 국방력의 핵심이자 국가 발전의 요소적 관점에서 사활적 이슈로 격상되었고, 미국이 중국과 경쟁하는 본질 자체가 바로 기술이라는 것이다. 따라서 이제 기술은 더 이상 경제 산업 발전을 위한 하위 요소가 아니라 혁신역량 확보를 넘어 안보와 직결되는 국정의 핵심 의제로 볼 수 있다(윤정현 이다현, 2021).

  최근 들어 바이오가 전 분야에 파급되면서 감염병 확대, 탄소중립(Net zero), 기후변화, 자원고갈 등 글로벌 난제를 풀고 세계 경제를 견인하는 핵심기술로서 그 중요성이 커지고 있다. 미국 백악관도 향후 10년 내 기존 제조산업의 30% 이상(약 30조 달러)이 바이오 기반(BioIndustrial Manufacturing & Design Ecosystem)으로 대체될 것으로 전망했다(2022.9.).

바이오 제조(Bio manufacturing)는 바이오 기술을 통해 개발된 혁신적인 제품이 상업 규모로 전환되는 동력으로 작용한다. 바이오 기술 및 바이오 제조는 경제적 파급력 뿐만 아니라 공급망 관리(높은 해외의존도) 차원에서도 매우 중요하다.

<그림 1> 바이오경제의 기초연구에서 시장출시 과정(좌), 바이오제품 사례개발 일정(우)

출처: 미국 바이오제조 증진을 위한 정책 권고, 한국산업기술진흥원(2023)

바이오 기술이 의약품, 농작물, 플라스틱 등 다양한 분야에 응용되고 있음에도 불구하고 지금까지는 시장 규모가 큰 바이오의약품에 집중되어 있었다. 그러나 바이오 기술은 의약품 이외에도 에너지, 화학, 농업, 환경 등 다양한 분야에 영향을 주고 경제에서 큰 부분을 차지할 것으로 전망한다. 그리고 이러한 다양한 제품을 스케일업해 상업용으로 생산할 수 있는 바이오 제조의 경쟁력이 바로 바이오경제의 핵심이다.

미국은 향후 바이오 기술과 바이오 제조가 경제의 핵심 요소로 자리매김하면서 탄소 배출, 일자리 창출, 경제적 기회 확보, 국가안보 등에 결정적인 영향을 미칠 것으로 예측하고 행정명령(National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative)을 발표하고(2022.9.), 뒤이어 2023년 3월에 세부 후속조치도 발표했다(표 1 참고). 독일, 중국, 영국, 일본 등도 연구, 정책, 인프라 전략을 통해 바이오제조 역량을 가속화하고 있다.

<표 1>. 미국 Bold Goals for U.S. Biotechnology and Biomanufacturing 내 부문별 R&D 활동

※ 농업과 간접 연관되는 2개 주제

출처: Bold Goals for U.S. Biotechnology and Biomanufacturing, 산업통상자원부, 2023

  바이오 경제(Bio economy)는 바이오 기술이 경제적 산출량의 상당 부분에 기여하고 있는 경제를 말한다(OECD, 2018). 생물자원, 노하우, 혁신기술을 활용해 공정, 제품, 서비스를 개발하는 지속가능한 경제구조를 일컫는 개념이자 신흥 경제 부문으로 자리매김하고 있다(김경남, 2023). 식량, 재료, 에너지 등은 재생 가능한 자원에서 생산되므로 바이오경제는 식품에서 의약품, 연료, 소비재에 이르기까지 다양한 제품을 포괄하며, 각 제품은 생산 단계에서 생물학적 유기체에 의존하고 농업, 바이오산업, 바이오의학 부문을 비롯해 경제 전반에 영향을 미치고 있다.

세계 인구의 증가, 자원과 생물의 다양성 감소, 기후변화 등의 영향은 살아있는 유기체의 잠재력을 기반으로 미래에 생태와 경제를 조화시키는 지속가능한 사회를 만드는 바이오경제로의 전환을 촉진시켰다. 따라서 바이오경제가 저성장, 자원고갈, 기후변화 등 경제 사회 문제 극복의 필수 전략으로 부상하였고, 이제는 국가안보 측면에서 바이오가 기술패권 경쟁 및 기술 블록화의 중심으로 대두되었다.

현재 독일, 미국, 유럽연합 등 주요국의 바이오경제는 비약적으로 상승하고 있으며, 세계 시장규모는 3대 산업(자동차, 석유화학, 반도체)의 합과 유사하다(관계부처합동, 2023). 또한 맥킨지 글로벌 연구소(2020)는 030~2040년까지 글로벌 바이오 경제가 연간 약 2조~4조 달러의 직접적인 경제 효과를 창출할 수 있으며, 이 중 농업 수경재배 식품 분야가 전체의 36%(0.8~1.2조 달러)를 차지할 것으로 추정했다.

...................(계속)

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