영원한 젊음과 긴 삶의 시대가 도래한다.
정리했던 기술트랜드 2019 시리즈 3. 바이오
2030년, 인간과 기계의 융합 보편화가 시작되었다. 인체 내 삽입된 칩에서 측정된 몸의 이상은 실시간으로 주치의가 있는 병원과 약국에 전송되어 약이 조제된다. 간단한 장염부터 관리성질병인 당뇨, 고혈압, 에이즈 등의 원격관리가 이루어져 거의 사라지거나 간단한 질병으로 취급한다. 유전자와 줄기세포를 이용해 절단된 사지를 기계로 유연하게 대체시키며, 낡거나 기능이 떨어진 장기를 새 장기로 교체할 수 있게 된다. 이에 따라 급격하게 늘어난 수명은 종교와의 이별을 가속화시킬 것이다. 죽음에 대한 공포와 미지에 대한 부분이 상당부분 없어지기 때문이다. 개인의 유전자적 성향에 맞춰 재배된 식자재로 만들어진 음식은 삶의 질적인 수준을 올리는 하나의 기회가 될 것이다.
1) 바이오산업이란?
우리가 매일 먹는 빵, 치즈. 맥주 등의 식품을 만드는 데부터 그 역사가 시작되는 바이오 기술이
지금 우리가 생각하고 있는 현대적인 의미를 가지게 된 것은 1953년 이중나선구조가 규명되었을 때이다. 그 이후 1960-70년대를 거쳐 유전공학과 분자생물학 등이 비약적으로 발전하면서 본격적으로 여러 분야에 적용되기 시작했다.
바이오기술(biotechnolgy)이란 특정 부품, 제품이나 프로세스를 만들기 위해 살아있는 유기체나생물 시스템을 활용하는 것을 말한다. 바이오산업(biotechnology·industry 또는 bioindustry)은 바이오 기술을 바탕으로 생물체의 기능과 정보를 활용하여 인류가 필요로 하는 유용한 물질과 서비스를 생산하는 것을 일컫는다. 바이오산업의 대표적인 제품으로는 1982년 허가된 최초의 유전자재조합 의약품인 인슐린을 들 수 있다. 고혈압과 더불어 만성질환인 당료병의 해결책으로 인슐린이 상업적인 성공을 거두면서 바이오산업은 지속적으로 발전해왔다.
2000년대 이후 바이오기술에 나노기술, 정보통신기술, 센서기술 등이 효과적으로 융합되면서 바이오기술의 발전을 가속화시키고 있다. 바이오산업의 범주도 인슐린과 같은 호르몬이나 효소에서 벗어나 소재, 기기, 소프트웨어 서비스 분야까지 바이오 기술이 다른 기술과 결합하여 새로운 가치를 만드는 경우가 점점 늘어나고 있다. 즉, 바이오 기술은 일종의 기반 기술로서 다른 기술과의 결합을 통해 지금까지 없었던 새로운 제품 및 시스템을 만들고 있다. 특히 이들 방법들은 에너지 고갈, 환경 보호, 노령화 등 다양한 사회 문제들을 해결할 수 있는 대안으로 더욱 주목받고 있다
이처럼 기술 간 융합을 통해서 신기술 확보 및 신산업 등 새로운 부가가치가 가능한 바이오산업은 R&D성과물이 산업화로 직결되는 대표적인 분야로써 R&D과정부터 산업화까지 전영역에 걸쳐 경제적 효과를 창출할 수 있다. 또한 경제협력개발기구(OECD)에서는 생명공학 기반 경제를 바이오 경제(Bioeconomy)로 정의하고 2030년이면 바이오경제 시대가 올 것이라고 예측했다. 이에 따라 많은 국가에서 미래 주력 산업으로 바이오산업을 육성하고 있다.
바이오 산업은 크게 3가지로 구분된다.
혈액의 붉은색을 본따 이름 붙인 ‘레드 바이오’는 의학·약학에 생명공학을 응용한 개념으로 전체 바이오산업의 65%를 차지할 만큼 시장 규모가 가장 크다. 레드바이오 산업은 크게 헬스케어와 신약 분야로 구분할 수 있다. 헬스케어 분야는 의료기기과 서비스가 포함되는 분야다. 최근 정보기술(IT) 분야와 융합을 통해 소비자(환자)에게 원격의료, 생활질환 관리 등 서비스 범위를 확장해 제공하는 추세다. 신약 분야는 질병 진단·치료·예방, 신약 개발, 줄기세포나 형질 전환을 위한 복제동물 개발 등을 다룬다.
레드 바이오 기술이 발전할수록 의료 패러다임은 기존의 사후(事後) 치료에서 사전(事前) 예방으로 변화한다. 즉, 질병을 미리 예측, 선제적으로 대응할 수 있게 되는 것이다. 특히 유전자 분석, 더 나아가 유전자 조작이 가능해지면 생명체에 관련한 다양한 현상을 규명할 수 있게 된다.
녹색 작물에서 이름을 딴 ‘그린 바이오’는 농·수산업과 생명공학을 결합해 개량 종자나 작물보호제(농약) 등을 포함해 농업 공정(agricultural process)에 이용되는 1차식품 기반 고부가가치 제품을 만드는 기술을 의미한다. 합성비료의 상업화가 1차 녹색혁명을 이끈데 이어 육종 기술, 즉 교배를 통해 유전학적으로 품종을 개량하는 기술을 통해 전후 폭발적으로 증가한 인구를 먹여 살리는 데 큰 기여를 하는 2차 녹색혁명을 만들어 내었다.
특히 1996년 몬산토(Monsanto)1의 제초제저항성 콩을 시작으로 유전자변형 작물(Genetically Modified Organism, GMO)의 상업 생산이 본격화되면서 크게 산업화를 이루었다. 유전자변
형 종자(GM seed) 시장은 급속히 성장해 2014년 기준 약 200억 달러 규모로 전체 종자 시장의 약 40%를 차지하고 있다. 특히 유전자변형 작물 최대 생산국인 미국에서는 옥수수, 콩, 면화의 경우 전체 작물 경작 중 유전자변형 작물의 경작 비중이 약 95%에 이르렀다.
하지만 비료 등 생산요소의 고투입과 대량생산의 추구는 점차 토양이나 물 등을 포함한
생태계에 환경 부하를 가중시키고 살충제내성 슈퍼버그나 제초제내성 슈퍼잡초의 확산 문제, 주요 글로벌 농화학 기업들의 대표적 작물보호제2 제품들에서 줄줄이 독성, 저항성 등의 문제가 대두됨에 따라 안전하면서도 환경적으로 지속가능한 방식의 농업 활동을 지원하는 방향으로 바뀌고 있다. 현재 직면한 인구 및 소득 증가에 따른 식량수요 증가, 식품 안전성에 대한 사회적 의식 고조, 환경 및 생태계 보존 노력 강화 등의 이슈는 그린바이오산업을 통한 제3차 녹색혁명으로 해결될 것으로 전망된다.
바이오화학 또는 산업바이오라고도 칭하는 화이트바이오는 기존 석유화학산업의 친환경 대체 기술로, 석유 대신 식물, 미생물, 폐자원 등 바이오매스를 원료로 사용해 발효 등의 생물공정을 이용해 젖산, 숙신산, 부탄올 등의 물질을 생산하고, 이것을 합성중합하는 등 추가 가공하여 기존의 석유 기반 제품(섬유, 플라스틱 등)을 대체하는 다양한 제품을 생산한다. 즉 화이트바이오는 석유 대신 바이오매스에 저장된 유기물을 생물학적 공정을 활용하여 제조업에서 필수적인 소재로 전환하는 기술 분야로, 대표적 온실가스인 이산화탄소의 배출량을 감축할 수 있고 기존에 석유로부터 생산되는 각종 생활용품, 가전제품, 의류, 자동차 등의 필수 소재와 항공유 등의 특수연료를 저탄소 · 친환경적으로 대체할 수 있는 유일한 방안이다.
특히 바이오연료의 경우에는 원료 바이오매스의 종류에 따라 1세대(곡물), 2세대(육상식물 셀룰로오스), 3세대(조류(algae)로 구분된다. 1세대 바이오연료는 이미 상용화되어 있으나, 면적당 생산량이 낮고 식량 가격상승을 유발하는 문제 때문에 관련 기업들은 2, 3세대 바이오연료 관련 R&D를 추진하고 있으며, 한국에서도 해상국가라는 이점을 활용한 조류를 기반으로 한 바이오연료 연구가 활발히 이루어지고 있다. 2030년까지 탄소배출량 감축에 대한 이슈가 있기 때문에 향후 해당 분야에 대한 투자가 더욱 확대될 것으로 보인다.
이처럼 바이오산업은 의료비 급증과 에너지, 환경 문제를 해결할 수 있는 방안으로 주목받고 있다.
