과학기술 의 발전과 함께 여러가지 질병을 이겨내고, 인간의 평균 수명은 연장되게 해주는 의학기술들도 활발히 개발되고 있었다. 2020년초부터 코로나 바이러스 감염증(COVID-19)이 전세계로 빠르게 전파되었다. 활발해진 무역과 여행 활성화로 인해, 사람들의 이동이 활발하여 전염병 또한 전세계적으로 급속히 확산되었다. 이에 의학 기술은 놀라운 신약 개발을 통해 혁신적 성과를 얻어 왔지만, 짧은 기간에 막대한 치료 대상 환자들에게 충분한 의약품을 필요한 시기에 공급할 수 있는 생산성 한계를 보여주고 있다.
생산 프로세스에 자동화, AI 및 데이터 분석을 배포하는 것과 함께 생물학을 엔지니어링할 수 있는 우리의 집단적 능력은 지난 20년 동안 비약적으로 발전하여 바이오제조 혁명을 촉발했다. 규모의 경제는 기본 단위 운영에서 상당한 비용 절감을 가능하게 하고, 이는 차례로 전체 생물학 공학 툴킷(Toolkit)의 성숙을 가능하게 했다.
생물학에 대한 인식은 자연 현상에서 유전자 코드, DNA를 통해 근본적으로 프로그래밍 가능한 기술로 바뀌었다. 이 분야의 기업은 세포 프로그래밍 비용이 매년 50%씩 감소하는 것을 목격했다. 이 기술은 일반적인 '유전 공학' 접근 방식을 상대적으로 새로 확립된 합성 생물학 분야로 발전시켰으며, 이 분야는 특정 목적을 위한 새로운 생물학적 부품, 프로세스 및 시스템을 설계하고 구축하는 데 광범위하게 사용된다.
합성 생물학의 새로운 혁신 물결이 이제 다양한 이해 관계자의 관심을 끌고 있다. 2020년에 글로벌 벤처 캐피털 자금 조달 및 생명공학 거래는 기록적인 366억 달러 에 달했으며 생명공학 IPO는 2019년에 비해 두 배 이상의 자본을 조달했다. 의료 분야를 넘어서도 이동하고 있다. 향후 10~20년 동안 새로운 생명 공학 응용 프로그램의 직접적인 영향의 절반 이상이 농업 및 식품, 소비재 및 서비스, 재료 및 에너지 생산과 같은 분야에서 느껴질 것이다.
지속적인 비용 감소와 함께 이러한 혁신의 물결은 가치 사슬 전반에 걸쳐 지속 가능하고 확장 가능하며 혁신적인 바이오제조 솔루션으로 가는 길을 열어 다양한 가치 사슬 집합에 걸쳐 조직을 가능하게 한다. Mckinsey의 최근 연구에 따르면 향후 10~20년 동안 경제적 이익이 연간 최대 4조 달러에 이를 수 있다.
본질적인 경제적, 성능 및 환경적 이점 외에도 바이오 제조는 미세 플라스틱 오염, 전염병 예방 및 대비와 같은 주요 글로벌 위기를 해결할 때 기술 개발에서 가장 유망한 분야 중 하나다. 향후 20년 동안 바이오제조는 다음과 같은 분야에서 주요 발전을 이룰 것으로 예상된다.
생물 정화는 폐수 오염 물질을 대사하고 유용한 생물 제품 으로 변환할 수 있는 미생물과 효소가 개발되고 있다.
생물보안(Biosecurity )은 선진국과 개발도상국에 걸친 지역화된 생물제조 능력은 새로운 유행병에 빠르고 효과적인 대응을 가능하게 할 것이다.
바이오이노베이션은 기존 및 신규 성분 및 재료의 개발은 가치 사슬을 강화하는 동시에 석유화학적으로 파생된 대안에 대한 대안을 제공하고 있다.
많은 개인 및 공동 노력이 이미 이러한 솔루션을 지향하고 있다. 그러나 바이오 제조 혁명의 잠재력을 완전히 실현하는 데는 여전히 장애물이 있다. 현재 상업적 성공을 보장하기 위해 생물학적 설계와 제품 ??적용 사이의 피드백 루프를 가속화할 필요가 있다. 향후 20년 동안 이 분야에서 등장하는 다양한 응용 프로그램을 강화하려면 미래의 생물 인력을 성장시키고 개발하기 위한 상당한 노력이 필요하다.
그렇다면 어떻게 바이오제조 혁명을 가속화할 수 있을까요? 다음 세 가지 주요 영역에 중점을 둘 것을 제안한다.
첫째 인력은 우리는 바이오경제의 잠재력을 최대한 실현하고 지역적 분산 제조를 가능하게 하기 위해 바이오제조 인력을 크게 확대해야 한다.
둘째 규모는 바이오경제의 성장을 가속화하려면 바이오제조 솔루션의 개발 및 배포 모두에서 규모에 대한 접근성을 높이는 것이 필요하다.
셋째 정책은 잠재적인 위험을 완화하면서 영향력 있는 솔루션을 촉진하기 위해 혁신의 속도를 따라야 한다. 더욱이, 조기 규제 실수는 바이오제조 혁명의 진행을 지연시키고 혁신을 제한할 수 있으며, 특히 보다 미래 지향적인 응용분야에서 더욱 그렇다.
이에 대해 해외에서는 벌써 10여년이전부터 인식하여, 관련 연구 개발에 많은 노력들이 실행되어 오고 있다. 최근 우리 나라는 의약제조산업을 차세대 산업으로 육성하려고 노력하고 있지만, 공정 시스템 공학(PSE, Process Systems Engineering) 측면에서 아직 할 일이 많다. 이 기사는 2022 World Economic Forum. 4차산업혁명의 내용 중 기사를 디지털비즈온 내용으로 편집하였습니다.