[기고]바이오파운드리, 바이오산업 퀀텀점프의 발판

바이오 기술의 혁신속도가 눈부시다. 특히 합성생물학의 발전으로 인간이 직접 DNA(유전자)를 고치거나 만들 수 있는 수준에 이르렀다. 합성생물학 기술은 나사나 볼트와 같은 여러 표준화된 부품을 사용해 기계 제품을 만들듯, 표준화된 생물학적 부품을 대량으로 만들고 모듈화해 기존의 고성능, 고효율 생명체를 모방하거나 자연에 존재하지 않는 새로운 생명체를 만들 수 있다. 이미 실험실을 벗어나 제약, 에너지, 환경, 화학, 농업 등 매우 다양한 산업현장에 적용되고 있다. 세계적으로 이미 관련 수백개의 스타트업이 설립됐고, 시장규모도 작년 103억 달러에서 오는 2030년 1255억 달러로 연평균 28.4% 성장할 전망이다.

한국생명공학연구원 김장성 원장/사진=생명연

합성생물학이 산업적으로 활발히 활용되기 위해서는 '바이오파운드리'라는 인프라가 필요하다. 이는 합성생물학에 인공지능(AI)과 로봇 기술을 적용해 바이오 실험·제조공정을 자동화·고속화하는 플랫폼을 뜻한다. 인공지능이 새 세포를 설계하면, 자동화된 시스템이 이를 제작하고, 제작된 세포의 성능을 자동화된 장비를 통해 빠르게 테스트하면, 그 결과를 인공지능이 피드백해 개선된 세포를 다시 설계하는 순환과정을 통해 필요한 세포를 신속하게 개발하는 것이다. 이를 통해 그간 바이오 분야의 난제였던 자연 생명체의 복잡성에 따른 낮은 재현성과 느린 개발 속도에 따른 효율성 문제를 획기적으로 개선할 수 있다.

주요 선진국들은 합성생물학을 국가 핵심기술 분야로 중점 육성하고 있다. 미국의 경우 합성생물학을 국가 10대 핵심기술로 지정했다. 우리 정부도 최근 바이오파운드리를 중심으로 바이오 제조혁신을 위해 합성생물학 생태계를 조성·지원하는 계획을 발표했다. 한국생명공학연구원도 10여 년 전부터 합성생물학을 미래 중점 분야 중 하나로 선정하고 전문 연구조직인 ‘합성생물학전문연구단’을 운영해왔다.

관련 원천기술을 확보하고, 파일럿 규모의 연구용 바이오파운드리를 구축하는 등 미생물 세포공장, 산업용 효소, 생분해성 플라스틱 소재 등을 개발하는 연구를 진행 중이다. 또 글로벌바이오파운드리연맹(GBA)에도 참여하고 있다.

합성생물학 기술의 성패는 세계적으로 경쟁력을 가진 바이오파운드리 구축에 달려있다. 바이오파운드리는 위탁생산에 필요한 좋은 장비만 갖춘 시설에 그쳐서는 안된다. 개념설계 역량을 갖춘 전문가를 양산하고, 산학연 연구자에게 지속적이고 안정적인 생산 서비스를 제공하는 기술집약형 공공 연구인프라가 돼야 한다.

미국의 바이오벤처 모더나가 코로나19(COVID-19) 팬더믹 시작 12개월 만에 mRNA 백신이라는 새로운 기술을 개발하고 임상시험하고, 접종까지 할 수 있었던 것도 mRNA 합성 속도를 높인 합성생물학 기술과 백신 개발에 필요한 주요 원료를 신속하게 공급해준 바이오파운드리의 지원이 있었기 때문이다.

파운드리를 기반으로 한 반도체 산업이 우리나라를 선진국 반열에 올리는데 큰 역할을 했듯이, 미래에 합성생물학 기술과 바이오파운드리를 통해 바이오산업이 국가 주력산업으로 우뚝 서는 날이 오기를 기대해본다.

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김장성 한국생명공학연구원 원장

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