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화학이야기

[화학개론] 인류의 삶을 건강하고 풍요롭게 하는 바이오산업

2016년 10월 27일

LG케미토피아 화학개론: 윤수영/ LG경제연구원 사업전략2부문 연구위원 약대를 졸업하고 제약기업의 영업/마케팅 부서에서 근무했다. 대학원에서 경영학 전공 후, LG경제연구원으로 자리를 옮겨 바이오제약, 헬스케어 관련 Consulting/ Research업무를 하고 있다.

수많은 산업들이 우리와 뗄레야 뗄 수 없지만 그 중에서도 바이오 산업은 생명과 직결된다는 점에서 그 의미가 더 특별하다고 할 수 있다.  총 3차례에 걸쳐 바이오산업의 흐름과 현주소, 앞으로의 전망에 대해 살펴보도록 하겠다.

바이오산업의 정의와 역사

바이오산업은 ‘바이오기술을 바탕으로 생물체의 기능과 정보를 활용하여 제품 및 서비스를 생산하는 산업’으로 정의할 수 있다. 화석원료를 이용해서 화학기술을 기반으로 생산하는 제품을 화학제품이라 부른다면, 생물유기체를 원료로 바이오기술을 기반으로 생산하는 제품을 바이오제품이라 칭하며, 이와 관련된 서비스까지 포함하여 바이오산업의 범주로 볼 수 있다.

바이오기술 예시를 발효 및 정제기술, 유전자 분석 기술, 유전자 재조합 기술로 나누어 설명하고 있다.

바이오기술은 과거 치즈, 와인 등의 발효식품을 만드는 데 적용된 것과 같이 역사가 매우 길지만, 현대적인 의미의 바이오기술은 1953년 DNA 이중나선구조가 규명되고 1960-70년대를 거쳐 분자생물학, 유전공학이 비약적으로 발전하면서 본격적으로 적용되었다고 할 수 있다. 현대적 바이오산업의 한 획을 긋는 제품으로는 1982년에 허가된 최초의 유전자재조합 의약품인 인슐린을 들 수 있다. 2000년대 이후 바이오기술에 정보통신기술, 나노기술 등의 기술이 효과적으로 융합되면서 바이오기술의 발전은 가속화되고 있고, 바이오산업의 범주도 소재, 부품, 기기는 물론 서비스 분야로 확장되고 있다.

바이오산업 역사를 치즈부터 유전자재조합 의약품/농작물까지 설명하고 있다.(B.C. 4000~2000부터 1986년까지)

바이오 산업의 분류는 국제적으로 표준화되어 있지는 않고, 국가별, 기관별로 다양한 분류 기준을 사용하지만 , 일반적으로 주로 사용하는 방법은 바이오산업의 대표적인 분야를 색깔로 구분하여 레드/그린/화이트 바이오로 분류하는 것이다. 레드바이오는 의약바이오, 그린바이오는 농업바이오, 화이트바이오는 산업바이오를 칭한다.

바이오산업 분야별 대표 제품과 기업

 레드바이오

액체로 된 약물이 여러 병속에 담겨있다.

레드바이오는 의약품 및 관련 기술을 개발하는 분야로서 바이오산업 중 가장 성장이 빠르고 시장규모가 큰 분야이다. 의약품은 분자 타입에 따라 크게 화학합성의약품과 바이오의약품으로 분류할 수 있다. 우리가 일반적으로 먹는 두통약, 고혈압약 등의 정제 의약품은 대부분 화학합성의약품이고, 인슐린과 같은 단백질 의약품, 항암제 등으로 쓰이는 항체 의약품, 감염병 예방을 위한 백신 등이 바이오의약품에 속한다. 레드바이오 분야의 대표기업으로는 암젠(Amgen), 로슈(Roche) 등을 들 수 있다.

 그린바이오

그린 바이오를 설명하는 사진이며 새싹에 화학비료를 주고 있다.

그린바이오는 바이오기술을 농업, 임업, 수산업에 활용하여 산업적으로 효용이 있는 소재와 제품을 대량생산하는 분야로서, GM 및 하이브리드 종자, 작물보호제(농약), 스마트팜 등이 포함된다.

GM 종자(유전자변형 종자)는 해충이나 농약에 강한 품종을 만들기 위해 목표 유전자를 대상 품종에 적용하여 만드는데, 옥수수, 면화 등의 비식용 곡물을 중심으로 적용이 확대되고 있다. 하이브리드 종자는 이종교배를 통해 형질이 우수한 잡종을 개발하는 것으로, 곡물, 채소, 과일 등 다양한 작물 위주로 시장이 형성되어 있다. 스마트팜은 재배시설의 환경과 작물의 생육상태에 대한 실시간 센싱(sensing) 정보를 기반으로 최적의 환경조건을 유지하여 작물의 생산성 및 품질을 향상하기 위한 농업 솔루션이다. 그린바이오 분야의 대표기업으로는 몬산토(Monsanto), 신젠타(Syngenta) 등을 들 수 있다.

 화이트바이오

탱크처럼 보이는 것에 화학물질을 운반하고 있다.

화이트바이오에는 바이오연료, 바이오기반 화학제품, 기능성 식품/화장품 원료 등이 포함되며, 바이오공정 자체도 하나의 서비스사업으로 포함될 수 있다. 바이오연료에는 바이오에탄올, 바이오부탄올, 바이오디젤 등이 있는데 콩, 옥수수와 같은 곡물, 미세조류 등을 원료로 해서 만들어진다. 바이오 기반 화학제품으로는 유기산, 바이오폴리머를 예로 들 수 있고, 기능성 식품/화장품 원료로는 히알루론산, EGF 등이 있다. 바이오공정은 효소, 미생물, 동식물세포 등을 이용하여 우리가 원하는 물질을 생산하는 공정이다.

화이트바이오 분야는 레드바이오, 그린바이오에 비해 아직 산업화 진행 속도가 느린 영역이다. 따라서 화이트바이오 전체를 리드하는 대표기업보다는 제품별 주요기업 위주로 시장이 형성되어 있다. 즉 바이오연료는 ADM, 코산(Cosan)과 같은 기업, 바이오폴리머 및 기능성 식품원료는 다우듀폰(Dow-DuPont), DSM 등이 주요 기업에 속한다.

이 세가지 분류 외에 바이오기술을 기반으로 정보통신기술 또는 나노기술을 접목시킨 융합바이오를 별도의 산업으로 분류하기도 한다. 융합바이오 산업에는 개인 맞춤형 진단/치료를 위한 진단기기, 생체 물질을 다루고 생명현상을 규명하기 위한 고성능 분석/처리 장비, 환경 오염원의 고감도 검출/분석/처리를 위한 기기 및 관련 서비스가 포함된다.

바이오산업의 가치

바이오기술은 인구 고령화 및 만성질환 증대로 인한 의료비용 급증과 같은 보건•의료 문제, 세계인구 증가 및 경작지 감소 등에 의한 식량 부족 문제, 화석연료 고갈 및 환경 오염, 지구 온난화와 같은 에너지•환경문제 등 인류의 난제를 해결할 수 있는 수단으로 주목 받고 있다.

인류의 난제 및 이에 대응하는 바이오산업을 보건/의료, 식량, 에너지/환경으로 나누어 설명하고 있다. 이는 각각 레드바이오(의약), 그린바이오(농업), 화이트바이오(산업)로 대응하며 이 모든것을 퓨전바이오(융합바이오)라고 한다.

급격히 발전하고 있는 유전공학을 기반으로 질병을 조기에 진단하고 효과적으로 치료할 수 있는 진단•치료법이 개발되고 있고, 좁은 땅에서 많은 양의 농작물을 생산하거나 농사가 불가능한 땅에서 농사를 가능케 하는 미래농업기술이 발전하고 있다. 또한 화석원료를 원료로 사용하여 화학공정을 통해 제품을 생산하는 기존의 산업체계를 바이오매스를 원료로 하여 미생물 배양 등의 바이오공정을 통해 제품을 생산하는 체계로 전환함으로써 원료 부족 및 온실 가스 배출 이슈를 해결할 수 있기 때문이다.

이렇게 다양한 방법으로 인류의 삶을 건강하고 풍요롭게 만들 수 있는 바이오기술을 개발하고 바이오산업을 육성하기 위해 각국 정부는 적극적인 바이오산업 육성정책을 실시하고 있으며, 또한 바이오산업의 발전이 야기할 수 있는 문제점들을 미연에 방지하기 위한 각종 규제방안 마련에도 고심하고 있다.

 

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