합성생물학 기술 및 투자 동향

◈본문

■ 개요

인공지능과 데이터, 로봇 등 첨단 디지털 기술과 융합된 바이오기술의 패러다임이 급속히 변하고 있다. 이 변화의 중심엔 주목해야 할 기술이 있다. 2000년 초반에 본격적인 개념정립이 시작된 합성생물학 기술이다. 개별적인 부품들을 조립하여 자동차를 제조하듯, 합성생물학은 생명과학에 공학적 개념을 도입했다. 즉, 표준화된 바이오부품을 이용하여 새로운 생물 구성요소 및 게놈으로 대표되는 바이오 시스템 자체를 합성한다. 생명정보와 유전자 등 생물 구성요소를 이용하여 존재하는 생명체를 모방 혹은 변형하거나, 기존에 존재하지 않는 생명체 구성요소와 시스템을 설계 및 구축할 수 있다. 이 디지털기술 기반 혁신은 화학, 의료, 농업, 식품 및 환경 문제에 대한 새로운 해결책을 제공할 수 있는 바이오경제의 핵심 기술로 인식되고 있다. 현재 단순한 미생물은 인공적 제작이 가능하며, 이 성과는 실험실을 넘어 산업화로 확산되고 있다. 특히 바이오파운드리 도입으로 연구의 속도, 규모, 불확실성 한계가 극복되고 있다. 결국 합성생물학은 바이오 제조 혁명을 견인하며 글로벌 혁신의 촉매 역할을 하고 있다.

■ 기술 동향

합성생물학은 DNA 합성 비용 급락, CRISPR-Cas9 유전자 편집, AI 단백질 구조 예측 등의 발전으로 혁신 속도가 가속화되고 있다. 2000년대 후반 합성생물학 회사들이 등장하면서 DNA 합성 비용이 크게 감소하기 시작했고 2004년 염기서열당 4달러에서 2021년 0.05~0.1달러 수준으로 하락하였다. 2021년 트위스트 바이오사이언스(Twist Bioscience)와 같은 회사들이 염기당 약 $0.09의 가격으로 DNA를 합성할 수 있게 되어, 10년 전보다 10배 가까이 저렴해졌다.

2005년 최초의 인간 게놈 시퀀싱에 약 1억 달러의 비용이 들던 DNA 염기서열 분석 및 합성 비용은 급격히 감소하며 이제 대규모 유전 및 생물학적 데이터셋 생성이 유리해지고, 김상욱 그룹장 한국과학기술지주(주) 투자성장본부 기술사업화팀장 한국합성생물학발전협의회 기술산업분과 박수용 팀장/수석심사역 블루포인트파트너스 합성생물학 기술 및 투자 동향 2 머신러닝과 인공지능이 더해지며 공학생물학의 새로운 지평이 개척되었고 마이크로플루이딕스, 나노리터 스크리닝 같은 자동화 도구의 도입은 DBTL(Design-Build-Test-Learn) 사이클의 효율을 극대화했다.

바이오파운드리는 균주 설계, 대규모 발효, 인라인 품질검사를 통합하며 기존 실험실 기반 연구와 차별화된 생산성을 제공한다. 세포 기반뿐 아니라 셀프리(cell-free) 시스템이 주목받고 있으며, 이는 생산 복잡성을 줄이고 정밀성을 높인다. 합성생물학 응용 분야는 의약품, 식품, 화학소재, 에너지 등으로 확산되고 있으며 특히 배양육과 대체 단백질이 부상 중이다. 글로벌 공급망에서 합성생물학 기반 원료가 차지하는 비중은 점진적으로 확대되고 있다. 다만 원가 경쟁력 확보와 대규모 생산 공정으로의 전환은 여전히 주요 과제다. 글로벌 대기업들은 소재, 식품, 의약 부문에서 스타트업과 전략적 협력(M&A, JV)을 통해 기술 도입을 가속화하고 있다.
향후 10년 내 합성생물학은 제조업 전반에서 광범위하게 활용될 것으로 예상되며, 그 시장 가치는 약 30조 달러에 이를 것으로 전망된다. 이미 제약과 식품 산업에서 활용되었던 것처럼 앞으로 5년 내에는 헬스케어, 미용, 의료기기, 전자산업 기업들 또한 합성생물학 기술을 적극적으로 도입할 가능성이 높다. 제약 산업의 경우, 효모를 이용한 말라리아 치료제 아르테미시닌 생산, 경로 최적화를 통한 파클리탁셀 전구체 생산, 에토포사이드 합성 등에서 합성생물학이 혁신을 주도하고 있으며, 향후 응용 분야는 더욱 확대될 것으로 보인다. 식품 산업에서는 가치 소비 트렌드와 맞물려 배양육과 식물성 식품이 주목받고 있으며, 줄기세포 채취, 미생물 합성, 산업용 박테리아 생산 등 제조 과정 전반에 합성생물학이 적용되고 있다. 중장기적으로는 화학, 섬유, 패션 산업에서 많은 스타트업들이 합성생물학을 활용한 비용 출처 : 합성생물학 월간동향 2025.03 [그림 1] DNA 시퀀싱 및 합성 비용 추이 그래프 Innovating Data into Strategy and Business 3 경쟁에 직면할 것으로 예상된다. 장기적으로는 광업, 전력, 건설 산업 등에서도 합성생물학 기술이 동일한 방식으로 확산될 가능성이 크다. 이러한 변화는 생물학의 발전과 DNA 조합·편집 기술의 발달, 그리고 비용 절감에 힘입어 더욱 가속화될 것으로 전망된다.

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