바이오 기술은 생물의 기능과 정보를 이용해 각종 유용한 물질을 만드는 기술을 말한다. 바이오산업은 바이오 기술을 바탕으로 한 다양한 제품과 서비스로, 단순히 의료 분야를 넘어 농업과 화학, 에너지 등 다양한 분야로 확장 중이다. 기후변화와 고령화, 여기에 유례없는 코로나19 팬데믹까지 겹치며 바이오의 중요성은 커지고 있다. 바이오는 이제 미래 한국을 이끌 차세대 주력 산업인 셈이다.
바이오산업을 분류하는 방식은 나라나 기관별로 다르다. 우리나라는 2008년 국가기술표준원이 정한 ‘바이오산업 분류체계’에 따라 8가지로 구분하고 있다. 미국 바이오협회는 바이오 헬스케어, 농업, 식품업 등 응용 분야를 중심으로 구분하는데, 이에 유럽의 바이오 기업 및 석유화학 기업 연합체인 유로파바이오(EuropaBio)는 간단하게 레드, 그린, 화이트의 3가지 색으로 분류할 것을 제안했다.
양훼영 | YTN 사이언스 기자
인류의 건강을 책임질 ‘레드바이오’
우리가 ‘바이오’ 하면 떠올리는 의학이나 약학 분야에 생명공학이 응용된 것이 레드바이오로, 이름은 혈액의 붉은색을 따서 지어졌다. 진통제나 감기약 등 일반 의약품은 인공적으로 여러 가지 화학 물질을 배합해 만든다. 합성의약품은 약효가 일정하고 투여 방법도 비교적 간편한 편이지만, 환자에 따른 맞춤형 치료가 불가능하고 질병의 증상만 개선할 뿐, 근본적인 치료가 어렵다. 이를 극복하고자 개발된 것이 바로 바이오 의약품, 레드바이오다. 레드바이오는 미생물 세포나 배양 조직세포 등으로 의약품을 만들어 환자 맞춤형 치료가 가능하다. 항암제의 경우 암세포에 직접 작용해 근본적인 치료도 가능해진다. 인슐린과 같은 단백질 의약품, 항체 치료제, 감염병 예방 백신 등이 여기에 포함된다.
레드바이오는 전체 바이오 시장의 절반 이상을 차지한다. CJ제일제당 역시 레드바이오 시장에 진출해 적극적인 행보를 보이고 있다. 이미 바이오산업 경험이 있는 CJ는 지난해 인체에 사는 각종 미생물인 ‘마이크로바이옴’을 다루는 전문 기업 ‘천랩’을 인수해 ‘CJ바이오사이언스’를 출범했다. 또한 네덜란드 유전자치료제 위탁개발 생산 업체인 ‘바타비아 바이오사이언스’의 지분 75.8%를 인수해 백신 등 차세대 의약품 생산사업에도 뛰어들었다.
식량 위기의 해결책 ‘그린바이오’
그린바이오는 가공되지 않은 1차 식품에 생명공학 기술을 적용해 새로운 특성의 품종이나 향상된 제품을 만들어내는 산업을 뜻한다. 최근 그린바이오가 식량 위기 극복과 4차 산업혁명의 신성장산업으로 대두되면서 우리 정부 역시 국내 그린바이오산업 시장 규모를 2020년 4조 5천억 원에서 오는 2030년까지 12조 원 이상으로 키워 나가겠다고 밝혔다.
글로벌 그린바이오 시장은 개량종자와 작물보호제가 대부분을 차지한다. 작물 내의 유전자 중 특정 유전자를 없애거나 교정하는 유전자 편집 기술과, 어떤 형질의 작물로 자랄지 예측할 수 있는 DNA 표지 육종 기술이 개발되면서 안전한 종자 개발이 가능해졌다. 또한 특정 병해충 등 제한된 대상에만 영향을 주는 바이오 작물보호제와 미생물을 이용한 식품·사료 첨가제는 환경 피해가 적어 그린바이오에 포함되는데, 친환경 공법으로 9대 아미노산을 만들 수 있는 CJ제일제당이 글로벌 식품·사료 첨가제 시장에서 1위를 차지하고 있다.
그린바이오의 떠오르는 분야로 ‘육식의 미래’로 불리는 배양육이 있다. 근육세포를 이용해 일반 고기와 같이 근육이나 지방 등을 구현한 배양육은 축산업에서 발생하는 온실가스 배출을 줄이며 동물복지 차원에서도 주목받고 있다.
향후 2040년 세계 육류 소비 규모가 1,8000조 원으로 전망되며 그중 배양육 점유율이 35%까지 올라갈 것으로 추정되는 가운데, 세계 각국의 식품기업들이 배양육 기술에 집중하고 있다. 한편, CJ제일제당은 배양육 생산에 사용되는 배양배지 생산 업체와 MOU를 체결하고, 100% 식물성 식품 전문 브랜드 ‘플랜테이블(Plantable)’도 선보였다. 플랜테이블의 첫 제품인 ‘비비고 플랜테이블 왕교자’는 출시 두 달 만에 호주와 싱가포르, 필리핀 등 10개국에 수출됐으며, 육류 성분 때문에 K-만두를 즐길 수 없었던 이슬람 국가에서도 제품 입점을 요청하고 있다.
친환경 에너지·소재 개발 ‘화이트바이오’
화이트바이오는 기존 화학산업의 소재를 바이오 기반으로 대체하는 산업이다. 옥수수나 콩, 사탕수수 등 재생 가능한 자원을 이용하거나 미생물, 효소 등을 활용해 바이오 연료 및 바이오 플라스틱, 바이오 기반 정밀 특수화학 제품을 만든다. 휘발유나 경유 등 석유 제품이나 탄소 기반 화학 물질을 대체해 화석연료에 대한 의존도를 낮추고 탄소 배출을 줄일 수 있다. 화이트바이오에는 공장의 검은 연기를 하얀색으로 바꿀 수 있다는 의미가 담겼다.
화이트바이오에서 가장 주목받는 건 ‘생분해 플라스틱’이라고도 불리는 바이오 플라스틱이다. 석유 기반의 플라스틱은 자연 분해되기까지 비닐은 20년, 페트병은 450년 정도가 걸리며 분해 후에는 미세 플라스틱 문제가 남는다. 하지만 바이오 플라스틱의 분해 기간은 최소 6개월에서 5년 정도로 짧다. 옥수수 전분을 이용한 PLA와 해양에서도 생분해되는 PHA 등으로 만들 수 있다. 최근에는 생분해성 포장재와 필름, 빨대, 컵 등에 관심이 높아지고 있다. 특히, CJ제일제당은 국내에서 유일하게 100% 해양 생분해 플라스틱 PHA 생산기술을 보유하고 있으며, 국내 최초로 해양 생분해 인증을 획득하는 등 상용화에 앞장서고 있다.
시장조사업체 어드로이트 마켓리서치에 따르면, 바이오산업 시장은 연평균 10.1% 성장해 2019년 2,378억 달러에서 2028년에는 약 5,609억 달러 규모로 커질 전망이다. OECD는 2030년 세계 바이오 시장에서 화이트바이오의 총 부가가치 비중을 레드, 그린바이오보다 높은 39%로 예측했다. 하지만 한국과학기술기획평가원에 따르면, 한국의 화이트바이오 산업 관련 핵심 기술의 경쟁력은 미국보다 3~4년 정도 뒤처진 것으로 나타났다. 정부가 ‘화이트바이오 산업 활성화 전략’을 발표하는 등 지원에 나섰지만, 전문가들은 민간 화이트바이오 기업의 R&D 세제지원 등 인센티브와 함께 제품 실용화, 사용 확대 방안도 함께 마련되어야 한다고 지적한다.
