| 초록 |
사업목표 친환경 생태복원 살선충 바이오소재 기술 개발 유해 선충감염으로 인한 급격한 환경파괴, 산업생산력 저하 등의 사회문제 해결을 위한 혁신적 천연 살선충 소재기술 개발 및 상용화로 국가적 환경재앙문제 해결 및 예방, 생태복원 및 국민소득증대 구현 추진배경 - 최근 환경, 농업 등 국가산업 전반에 걸쳐 유해 선충에 인한 피해 발생(뿌리혹선충, 소나무재선충)으로 급격한 산업생산력 저하, 대형 생태계파괴 확산에 따른 국가경쟁력 저하 문제 대두 ※ 연간 약 30억 킬로그램의 살선충제 및 살충제 사용되어 높은 독성, 긴 잔류기간, 환경오염, 생태계교란 등의 문제 심 ※ 대표적 유해 선충에 의한 피해 현황 및 문제점 - 기존 화학적 방제법의 독성 및 내성문제로 천연 살선충 바이오소재, 천적기반의 미생물 살선충 바이오소재 개발을 위한 개발역량 확보로 새로운 성장동력 발굴 ※ 유해 선충에 대응하는 바이오소재 개발은 바이오농약의 시장 확대에 힘입은 BASF, Dupont, Dow AgroScience 등 다국적 화학회사에서 개발연구가 가장 활발함 ※ 연평균 4.24% 성장률을 나타내는 살선충 바이오소재는 약 1억 2,425만 달러 글로벌 시장형성(2021년). 상위 10개 다국적 화학회사가 전체 바이오 작물보호제 시장 매출액의 95.4% 차지 - 지속가능한 산업생산력 확보, 환경보전 및 먹거리 안전성 등을 동시에 추구하는 혁신적인 친환경 생태복원 살선충 바이오소재 기술개발 요구 ※ 친환경 생태복원 살선충 바이오소재는 일반적으로 독성 및 환경 잔류성이 낮고 사용자에게 안전하다는 장점이 있으며 합성생물학 등 최신의 융합바이오기술 기반으로 대량생산이 가능하여 유해 선충의 선택적 제어 및 경제성 확보 가능 - 현재 친환경 생태복원 살선충 바이오소재 확보의 한계점 극복을 위해서는 고기능 유효 활성소재를 선택적으로 경제성 있게 고농도로 생산하는 혁신적인 바이오융합 기술이 요구 ※ 현 친환경 생태복원 바이오소재의 한계점은 천연물 추출 기반의 경우 농축/추출과정의 기술적/비용적 한계 때문에 화학제품 대비 낮은 효과를 보이고 성분의 복잡성에 기인한 제형화의 어려움과 활성성분의 장기보관의 한계 등으로 활용범위가 제한적 - 생명과학적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 합성생물학 기술의 발전으로 고기능 유효 활성소재 확보 및 고성능 세포공장 개발이 가능해져 기존 화학합성기술로 생산이 어려운 고부가가치 생리활성물질, 의약단백질, 화학소재 대량생산 및 제형화기술 개발이 가능 ※ 빅데이터, 인공지능 기술이 핵심이 되는 합성생물학 기술로 유효활성성분으로부터 고기능 유도체화가 가능하므로 신기능 살선충 바이오소재 개발 가능 ※ 고성능 세포공장을 이용한 친환경 생태복원 살선충 바이오소재의 고농도 대량생산을 위해서는 빅데이터 기반의 시스템 생물학 기술, 생산경로 구성 효소 발굴/개량 기법 및 균주 개량기술, 인공지능 기반의 대사활성 분석/예측기술이 접목된 바이오융합 기술 개발 요구 ※ 살선충, 항균성 기작을 갖는 살선충 바이오소재가 안정적으로 현장에 적용될 수 있도록 환경조건에 안정적인 효과를 유지시키는 혁신적인 제형화 기술 개발 요구 - 다양한 살선충 활성 소재 젓, 신남알데하이드와 같은 천연물 유래의 유효 활성물질과 천적기반의 살선충 미생물 바이오소재를 합성생물학 등 최신의 융합바이오 기술기반 저비용, 고효율의 경제성 있는 기술로 개발한다면 국가적 산업경쟁력 제고에 기여 ※ 상용화로 현재 일부 고부가 채소와 과일작물에 적용되고 있는 한계를 넘어 노지에서 재배되는 쌀, 옥수수, 콩과 같은 식량작물을 재배하는 여러 농업기반 국가(베트남, 태국 등)로 수출이 가능하며 고부가가치 창출 기대 - SWOT 분석 강점(Strong) - 합성생물학 기술 기반 고성능 세포공장구축 친환경적 바이오소재로, 인체무해하며 잔류위험 최소화 - 기존 식물추출물 제제 대비선충 방제 활성이 매우 우수 → 고기능 유도체화 가능 - 다양한 선충 및 선택적 방제 적용 가능 - 기존 특허 침해위험성 낮음 - 중간산물 생산으로 경제성확보 가능(신규사업화) 약점(Weakness) - 살선충제제의 자체 항균활성으로 세포공장의 생존률 저하 위험 → 합성생물학 기술 기반 저항성 균주개발 요구 - 세포공장효소의 활성 향상기술 및 신규효소개발 요구 기회(Opportunity) - 친환경 식물보호제에 대한 현장 및 국가산업 니즈 - 정책적 뒷받침(환경규제강화) - 선충에 의한 피해 규모 증가에 따라 살선충제제 수요 증가추세 위험(Threat) - 가격 경쟁력 요구 - 판매 시 친환경 유기농자재 목록 공시 필요 - 살선충 바이오소재의 개발 및 대량생산 기술의 확보로 국가환경재난 해결 및 예방, 생태복원, 미래 먹거리위협 환경 및 생체유해 원인제어, 국민소득증대 구현 가능 다부처공동 R&D 추진필요성 - 최근 합성생물학의 기술적 진보와 인공지능 및 빅데이터 기반의 분석/예측기술의 발전으로 고부가가치 생리활성 물질, 살선충 바이오소재의 대량생산이 가능해짐 - 규제강화로 글로벌기업의 바이오 식물보호제 투자 및 시장 진출 활발 - 6차 산업이라고 일컬어지는 농림업의 지속성(친환경 생태복원)을 확보하기 위한 R&D 전략 필요 ※ 바이오 소재 개발, 대량생산 기술(과학기술정보통신부)은, 농산물 생산성 감소 문제 및 산림 파괴 문제(농림축산식품부) 해결 뿐 아니라 유용 바이오소재 산업(산업통상자원부, 세종시)의 육성필요 - 제2차 과학기술 기반 국민생활(사회) 문제해결 종합계획(‘18~’22) 젓 우선 해결할 40대 주요 사회문제 젓 생활안전(먹거리안전), 재난재해(감염병) 분야와 연계되어 있으며 특히, 농업, 산림복원 등 실질적 문제해결 당사자인 관련부처와 지자체참여가 필수 - 합성생물학, 생명과학, 의학, 생명공학, 농축산학 등 다양한 분야에 걸친 연구로 사업의 목적 달성을 위해 부처 간 연계협력 및 독성확인, 생태계영향, 인허가 등이 요구되므로 다부처 공동추진이 타당 사업내용 유해 선충 감염으로 인한 급격한 토양환경파괴, 대형생태계 파괴, 산업생산력 저하 등의 사회문제 해결을 위한 살선충 바이오소재 기술 개발 및 상용화 - 합성생물학 기반 살선충 바이오소재 생산 고성능 세포공장구축 - 빅데이터/인공지능 기반 살선충 바이오소재 기능 극대화 - 살선충 바이오소재 대량생산/제형화 기술 개발 및 실증(리빙랩) < 사업범위 > 살선충 바이오소재 생산 세포공장 구축 살선충 바이오소재 생산 세포공장구축 및 최적화 바이오 살선충소재 기능 극대화 빅데이터/인공지능 기반 살선충 바이오소재 기능 극대화바이오 살선충 소재 대량생산 기술 개발 및 실증살선충 바이오소재의 대량생산 및 현장적용, 실증 - 사용제품의 독성으로 인한 생태계파괴, 환경오염 → 친환경제품사용으로 생태계파괴, 환경오염 저감(지속가능한 환경제공, 안전한 먹거리 확보) - 낮은 살선충 효과 → 고기능, 선택적 살선충 효과(높은 산업생산성 확보로 국가 산업경쟁력 제고 및 국민소득증대 기여) - 내성문제 → 근복적으로 내성문제 해결(고품질의 생산품, 방제예산절감, 해외 기술수출 예상) - 낮은 생산성 → 고성능 세포공장 활용으로 고생산, 경제성 확보(일자리 창출 성공 가능성 제고) < 본 사업성과의 수혜대상 > 수행과제의 공급, 수요, 수혜 대상 추진체계 및 전략 제안 다부처 사업 연관된 정부 부처별 역할을 정립하고, 해당 역할에 대해서 긴밀한 협조체계 구축 - (과학기술정보통신부/주관부처) 살선충 바이오소재 기술 개발에 기반한 친환경 생태복원을 위한 “사회문제 해결”을 위해 다양한 원천 기반기술 개발 - (농림축산식품부/협력부처) 농산물 생산성 감소 및 대형 생태 파괴문제 해결을 위한 살선충 바이오 소재 생산, 실증, 피드백을 통한 “사회문제해결”을 위한 협력 - (산업통상자원부/협력부처) 살선충 바이오소재의 대량생산, 제형화, 사업화 시스템 구축 협력 - (세종시/협력부처) 살선충 바이오소재의 대량생산, 정제, 시작품 제작, 실증, 적용점 확대 분야 협력 기대효과 < 기술적 기대효과 > - 살선충 바이오소재 기술 고도화를 통해 안정적이고 신뢰성 높은 소재 발굴기술 확보, 빅데이터 및 인공지능 기반의 바이오소재 분석/개량 플랫폼 기술 확보, 합성생물학 및 대사공학을 활용한 대량생산 |
