*'바이오 기술' 콘텐츠는 2편으로 연재됩니다.

석유화학 100년 질서를 뒤흔들
‘바이오’의 거대한 물결

지금까지 우리가 당연히 여겨온 제조의 공식이 변화하고 있다. 우리가 매일 접하는 페트병, 옷, 화장품, 의약품 등 대부분의 제품은 석유를 정제하거나 자연에서 원료를 추출해 만들어왔다. 앞으로는 세포나 미생물 등 생명체(Bio)를 소프트웨어처럼 설계해 원하는 물질을 찍어내는 ‘바이오 제조’가 산업의 판도를 통째로 바꿀 것으로 예상된다. 글로벌 컨설팅사 맥킨지앤컴퍼니(Mckinsey&Company)는 전 세계 제조 제품의 약 60%를 생물학적 공정(Biologically)으로 생산할 수 있다고 전망한다. 값비싸고 느리게 연구되던 실험실의 아이디어들이 AI, 로봇 등 기술을 통해 압도적인 속도로 현실화되고 있기 때문이다.

이미 세계 주요국은 국가의 사활을 걸고 ‘바이오 패권’ 전쟁에 돌입했다. 바이오 혁신을 이끄는 핵심 기술인 '합성생물학'과 이를 구현하는 필수 인프라 '바이오파운드리'에 대해 살펴보자.


합성생물학(Synthetic Biology)이란?

‘합성생물학’은 생명과학에 공학적 개념을 접목해 인공적으로 생명 시스템(유전자, 단백질, 세포 등)을 설계, 제작, 합성하는 학문이자 기술이다. 예를 들어 바닐라 향을 내는 원료인 ‘바닐린’을 생산하는 경우, 전통적인 방식으로는 바닐라 난초를 재배하고 → 열매에서 바닐린 성분을 추출해 → 향료로 사용한다. 그런데 천연 바닐라는 생산량이 적고 가격도 매우 비싸다는 단점이 있다. 합성생물학에서는 바닐린을 만드는 데 필요한 여러 유전자를 미생물에 조합해 넣고 → 그 미생물을 발효 탱크에서 배양하여 → 바닐린을 생산한다. 이렇게 하면 식물을 재배하지 않아도 향료를 생산할 수 있다. 이처럼 합성생물학은 소프트웨어를 설계하듯 생명 시스템을 설계하고 조합해 원하는 생명체 기능을 만들 수 있다.


바이오파운드리(Biofoundry)란?

그런데 아무리 뛰어난 설계 아이디어라도, 실제 산업으로 연결하는 과정은 쉽지 않다. 합성생물학은 설계(Design)-제작(Build)-시험(Test)-학습(Learn)으로 이어지는 ‘DBTL 사이클’을 반복하며 발전하는데, 이 연구개발 과정은 모두 사람 손을 거쳐야 하기 때문에 오랜 기간 동안 막대한 비용이 든다. 이러한 고질적인 문제를 해결하는 인프라가 바로 ‘바이오파운드리’다.

바이오파운드리는 반도체 산업의 ‘파운드리’ 개념에서 출발한 용어다. 반도체 파운드리가 설계도에 따라 칩을 대량 생산하는 것처럼, 바이오파운드리는 AI, 로봇 등 디지털 기술을 접목해 합성생물학의 연구개발 과정을 표준화, 고속화, 자동화한 인프라다. 쉽게 말해, 24시간 돌아가는 세포 공장이라고 할 수 있다. 연구원이 상주하지 않아도 DBTL 사이클을 무한 반복할 수 있기 때문에 신약이나 신소재 개발에 걸리던 수년의 시간을 수주, 또는 수일로 단축할 수 있다.

이처럼 바이오파운드리가 등장하면서 합성생물학 시장의 발전 가능성이 커지고 있다. 맥킨지는 2030년대에 합성생물학 시장 규모가 최대 3조6,000억 달러(약 4,865조 원)까지 커질 것으로 전망한다. 이는 반도체 시장 성장 예상 규모의 3배 수준에 달한다. 합성생물학과 바이오파운드리는 아직 태동한지 30년도 채 되지 않았지만 막대한 경제적 가치를 창출할 첨단 바이오 기술로 빠르게 부상하고 있다.

* '바이오파운드리가 만드는 산업별 변화 사례'는 다음 글에서 이어집니다.


<References>
· “백신 제조 수십배 빠르게! 국가 바이오파운드리 본궤도”, 2025.4.10, 서울경제
· "합성생물학의 데이터 기반 글로벌 연구동향과 국가경쟁력 분석", 2024.12.30, 한국과학기술정보연구원
· “아하 바이오! 반도체파운드리만 있나? 바이오파운드리도 있다”, 2023.12.7, 한국생물공학회
· 「국가 합성생물학 이니셔티브」, 2022.11.29, 과학기술정보통신부
· “새 균주 만드는데 단 2.5분…'바이오파운드리'가 BT 판을 바꾼다”, 2020.7.22, 한경비즈니스
· “Inside Ginkgo and Bayer’s quest to rewrite the fertilizer rulebook: The race to create next-gen nitrogen-fixing biologicals”, 2025.11.3, AFN
· “Sumitomo Chemical Achieves Scale-Up of Its Proprietary Process for Producing Propylene Directly from Ethano”, 2025.8.20, Sumitomo Chemical
· “Ginkgo Bioworks and Sumitomo Chemical Announce Expanded Partnership To Develop Functional Chemicals with Synthetic Biology”, 2023.7.18, Sumitomo Chemical
· “U.S loans $1.1 bln to Ginkgo Bioworks for pandemic effort”, 2020.11.25, Reuters
· The Bio Revolution: Innovations transforming economies, societies, and our lives, 2020.5.13, Mckinsey & Company