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[ASTI Market Insight 230] 합성생물학

◈본문

KEY FINDING

• 1.합성생물학은 글로벌 바이오경제를 실현하고 선도국가로의 도약을 주도하는 차세대 바이오 제조기술 분야로, 코로나19 팬데믹, 기후변화와 같은 글로벌 이슈와 기술 패권 경쟁에 대응하기 위해 그 중요성이 더욱 커지고 있다. 이에 세계 주요 국가들은 관련 핵심기술을 선점하고, 공급망 내재화를 구축하기 위해 경쟁적으로 공공 및 민간 투자를 확대하는 중이다.
  

• 2.합성생물학의 세계 시장 규모는 2022년 기준으로 114억 3,150만 달러에서 연평균 25.6%의 가파른 시장 성장률을 기록, 2027년까지 356억 9,200만 달러에 이를 것으로 전망된다.
  

• 3.북미는 가장 큰 시장 점유율(2022년 기준 45.7%)을 차지하고 있으며, 2022년 52억 1,050만 달러에서 연평균 25.2%로 성장하여 2027년까지 160억 5,430만 달러 규모를 형성할 것으로 전망된다. 그 뒤를 이어 유럽(29.3%), 아시아·태평양(19.5%), 라틴아메리카(3.9%) 등의 지역이 차지하고 있다.
  

• 4.우리나라의 경우, 「국가 합성생물학 이니셔티브」가 수립됨에 따라, 합성생물학 핵심기술 확보, 바이오파운드리 구축 및 활용, 지속 가능한 생태계 조성 등 국가 차원의 바이오 제조 혁신역량 강화를 지원하는 법적 근거 및 관련 산업 육성 정책의 기반이 마련되었으며, 추후 관련 산업의 연구 개발 투자가 가속화될 것으로 전망된다. 
  

• 5.국내 기업들은 글로벌 합성생물학 시장에서 선도할 수 있는 핵심 요소 기술을 선제적으로 확보하고, 정부의 R&D 투자, 인프라 지원과 정책을 활용하여 연구개발 역량을 강화하며, 제조 생산 기술·노하우를 공유하고 상호 협력을 강화하기 위한 전략적 제휴 및 협업을 추진함과 아울러, 인력 확보를 위한 산·학·연·정의 제조혁신 협력체계를 구축해나간다면, 글로벌 경쟁력을 확보하고, 기술 패권 경쟁에 점진적으로 대응해나갈 수 있을 것으로 기대된다.

1) 시장의 개요

 합성생물학(Synthetic Biology)은 기존 생물학적 시스템을 공학적으로 활용하거나 재설계하는 기술, 자연에 존재하지 않는 인공 생명체를 제작하거나 합성하는 목적으로 표준화된 생물학적 구성요소 (바이오부품·모듈)를 조합해서 새로운 생명체나 생명시스템을 설계·제작·합성·구축·조작하는 기술이다. 합성생물학은 유전자 편집 도구, 빅데이터, 인공지능(AI), 로봇공학, 전산학 등과의 융합기술을 기반으로 합성생물학 과정(설계(Design)-제작(Build)-검증(Test)-학습 (Learn))을 자동화한 바이오파운드리(Biofoundry)를 추구함으로써, 기존 바이오산업에서의 고속화·대량화·저비용화를 실현하고 의료, 제약, 에너지, 화학, 농업, 식품 등 다양한 산업으로의 활용이 가능한 바이오 제조 산업의 핵심 분야로 주목받고 있다. 이러한 합성생물학은 혁신적인 융합 기술을 통해 발전하며, 연구 개발 활동 증가, 수요 증가 및 투자 증가 등의 성장 촉진 요인으로 급격히 성장하고 있으며, 전 세계적으로 공공 자금 및 정부 주도의 연구 개발뿐만 아니라 민간에서의 자금 투자와 연구개발까지도 확대되고 있다. 더불어 최근 심화되고 있는 글로벌 기술 패권 경쟁의 주도권을 쥐고 있는 핵심 기술로 주목받고 있어, 미국, 영국, 일본, 중국 등 세계 각국에서는 합성생물학을 국가 차원에서 육성해야 할 전략기술 분야로 지정하고, 바이오파운드리와 같은 핵심 인프라를 구축하는 등 기술 주도권을 확보하고, 치열한 글로벌 기술패권 경쟁에 선제적·전략적 대응을 이어나가고 있다.

2) 기술 개요 및 가치사슬

 합성생물학 분야에서 융합 기술의 발전은 혁신적인 도구들의 발견을 촉진하며, 이러한 도구들은 유전자 회로를 설계하고 유전자 발현을 제어함으로써 세포의 생물학적 기능을 조작하여 세포에서 원하는 결과를 얻는 데 핵심적으로 활용되고 있다. 주요 도구에는 올리고 뉴클레오티드 및 합성 DNA, 섀시 유기체, 제노 핵산, 효소, 복제 기술 키트 및 합성 세포가 포함된다. 이러한 도구들은 유전자 합성, 게놈 공학 및 편집, 차세대 시퀀싱과 같은 주요 기술을 효과적으로 지원하고, 합성생물학의 연구와 응용 분야에서 혁신적인 역할을 한다. 본 보고서는 <표 1>에서와 같이 합성생물학 분야에서 활용되는 주요 도구 및 기술에 따른 시장 동향 및 전망을 중심으로 작성되었다.

합성생물학 시장의 제품 가치사슬은 연구개발에서 시작하여 제품설계, 최적화, 제조, 조립, 유통, 마케팅 및 판매, 판매 후 서비스로 이어진다. 연구개발 과정은 연구 및 비용 편익 분석, 규제 승인까지 포함하며, 내부와 아웃소싱 업무로 구분된다. 이 단계에서 프로토타입이 제작되고 테스트를 거친 후, 최종 제품은 규제 승인 후 마케팅 및 판매 과정을 거친다. 제조 및 조립 단계는 대부분 부가가치가 창출되며 파트너 및 원료 공급업체를 활용하여 제품을 생산하는 단계이다. 유통, 마케팅, 판매는 제품의 시장 진입과 홍보를 담당하며, 이러한 활동은 제품 가치에 약 10~20%의 부가가치를 발생시킨다. 최근 들어 합성생물학 시장에서는 가치사슬의 각 단계에 있는 대형 생명공학 및 제약 기업이 서로 제휴하거나 협업하는 추세이다. 합성생물학 시장의 제품 가치사슬은 아래의 <표 2>와 같다.

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