| 초록 |
사업 목표 합성생물학기반 유해선충제어 바이오소재기술 개발 유해선충으로 인한 토양환경파괴, 대형생태계 파괴, 산업생산력 저하 등의 사회문제 해결을 위한 유해선충제어 바이오소재 기술개발 및 상용화로 국가적 환경문제 해결 및 예방, 생태복원, 국민소득증대 구현 추진 배경 - 최근 환경, 농업 등 국가산업 전반에 걸쳐 유해선충에 인한 피해 발생(예: 뿌리혹선충, 소나무재선충), 급격한 산업생산력 저하, 대형생태계파괴 확산에 따른 국가경쟁력 저하 문제 대두 - 현재는 지속가능하고 고도화된 근본적 친환경 융합기술의 개발, 적용보다 홍보-예찰-예방-매개충관리-피해목 제거 등의 행정활동에 집중해 문제해결 진행 - 기존 화학적 방제법의 독성, 낮은 효과 및 내성문제※해결을 위한 유해선충제어 바이오소재 개발역량 확보를 기반으로 한 새로운 성장동력 요구 ※ 연간 약 30억 킬로그램의 살선충제 및 살충제 사용되어 높은 독성, 긴 잔류기간, 환경오염, 생태계교란 등의 문제 심화 - 유해선충제어 바이오소재 확보의 한계 극복을 위해서는 고기능 유효 활성소재 발굴, 개량, 선택적/경제적 대량생산 가능한 바이오융합 기술이 요구 - 생명과학적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 합성생물학 기술의 발전으로 고기능 유효 활성소재 확보, 개량 및 고성능 세포공장 개발이 가능해져 기존 화학합성기술로 생산이 어려운 고부가가치 바이오소재의 경제적 대량생산 및 제형화 기술 개발이 가능 → 국가적 산업경쟁력 제고에 기여 ※ 친환경 생태복원 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 - 합성생물학 핵심기술인 빅데이터 기반의 시스템 생물학 기술, 대사물질 회로 고속 발굴 기술, 바이오 인공지능 기술을 활용하여 신규 매커니즘 유해선충제어 바이오소재 예측/분석 - 조합생합성, 무세포합성, 바이오센서, 단백질공학 등의 합성생물학 기술로 신규 유효활성성분 고속 규명 및 고기능 유도체화가 가능. 용해도 증대, 독성감소 등 물성이 고도로 향상된 신기능 유해선충제어 바이오소재 개발 - 빅데이터 기반의 시스템 생물학 기술을 이용하여 현존하는 10,000여개 이상의 방선균, 곰팡이, 식물의 유전체 정보로부터 신규 유해선충제어 바이오소재 생산 유전자 클러스터 게놈 마이닝 가능 - 고성능 세포공장을 이용한 친환경 생태복원 유해선충제어 바이오소재의 경제적 고농도 대량생산을 위해서 빅데이터 기반의 시스템 생물학 기술, 생산경로 구성 효소 발굴/개량 기법 및 균주 개량기술, 인공지능 기반의 대사활성 분석/예측기술이 접목된 바이오융합 기술 개발 - 신규 유해선충제어 바이오소재 고생산을 위해 유전자원 낭비가 없는 최소유전체를 가지는 효율적 바이오소재 생산 고성능 미생물 세포공장 플랫폼 개발 - 유해선충제어 바이오소재가 안정적으로 현장에 적용될 수 있는 혁신적인 제형화 기술 개발 - 기술상용화로 현재 일부 고부가 채소와 과일작물에 적용되고 있는 한계 극복, 노지 재배 식량작물에 적용. 여러 농업기반 국가(베트남, 태국 등)로 수출, 고부가가치 창출 기대 - 사용제품의 독성으로 인한 생태계파괴, 환경오염 → 친환경 제품사용으로 생태계파괴, 환경오염 저감(지속가능한 환경 제공, 안전한 먹거리 확보) - 낮은 유해선충제어 효과 → 고기능, 선택적 유해선충제어 효과(높은 산업생산성 확보로 국가 산업경쟁력 제고 및 국민소득증대 기여) - 내성문제 → 근복적으로 내성문제 해결(고품질의 생산품, 방제예산 절감, 해외 기술수출 예상) - 낮은 생산성 → 고성능 세포공장 활용으로 고생산, 경제성 확보(일자리 창출 성공 가능성 제고) - SWOT 분석 강점(Strength) - 합성생물학기술 기반 고성능 세포공장구축 친환경적 바이오소재로, 독성과 잔류위험 최소화 - 기존 식물추출물 제제 대비 유해선충 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) - 선충방제제의 자체 항균활성으로 세포공장의 생존률 저하 위험 → 합성생물학 기술기반 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 선충방제제 수요 증가추세 위험(Threat) - 가격 경쟁력 요구 - 판매 시 친환경 유기농자재 목록 공시 필요 다부처공동 R&D 추진 필요성 - 우리나라 시설재배지의 약 54%, 원예작물의 15% 이상이 유해선충 감염에 의해 생산성 감소. 기존 방제법인 담수 또는 태양열 소독 등의 처리방법은 시간적 제약 존재. 화학살충농약은 토양잔류, 약제내성발생, 토양 생태계 파괴 등의 문제 존재 - 소나무재선충 방제를 위한 훈증, 소각, 파쇄, 농약주사법은 직접적인 해결책이 아니며, 환경파괴, 경관훼손, 토양변화 등의 자연생태계 교란문제 야기 - 이러한 문제를 해결하기 위하여, 합성생물학기반 획기적 친환경 유해선충제어 바이오소재 개발, 유도체화, 대량생산 및 제형화 기술개발 필요, 현장적용이 가능한 높은 효능, 내성 미발생의 장점으로 친환경 대형생태계 복원 가능 - 6차 산업이라고 일컬어지는 농림업의 지속성(친환경 생태 복원)을 확보하기 위한 R&D 전략 필요 ※ 바이오 소재 개발 및 대량생산 원천기술(과학기술정보통신부) 기반, 농산물 생산성 감소 및 산림파괴 문제해결(농림축산식품부), 유용 바이오소재 산업(세종시)의 육성 - 제2차 과학기술 기반 국민생활(사회) 문제해결 종합계획('18~'22)의 우선 해결할 40대 주요 사회문제 중 생활안전(먹거리안전), 재난재해(감염병) 분야와 연계되어 있으며 특히, 농업, 산림복원 등 실질적 문제해결 당사자인 관련부처와 지자체참여가 필수 - 현재 정부 주도 연구개발 사업이 추진되고 있으나 소규모 개별 연구수행으로 인해 기술 개발로부터 현장 적용까지 이어지지 않는 등 총체적 문제해결에 한계존재 - 다양한 바이오 안보를 위협하는 대상들에 대한 단계적 포트폴리오와 연구개발 전략 수립이 필요하며 기존의 연구수준을 제고하기 위한 대규모 프로그램 개발이 필요 - 원천기술개발부터 상용화까지를 목표로 하므로 부처 간 시너지 효과 및 정책 부합성을 고려한 전략적 연계추진 필요 - 합성생물학, 생명과학, 의학, 생명공학, 농축산학 등 다양한 분야에 걸친 연구로 사업의 목적 달성을 위해 신규소재 발굴 및 대량생산, 독성확인, 생태계영향(실증), 인허가 등이 요구되므로, 단일부처에서 총제적 목표달성이 어려워 다부처 공동추진이 타당 사업 내용 유해선충으로 인한 급격한 토양환경파괴, 대형생태계 파괴, 산업생산력 저하 등의 사회문제 해결을 위한 유해선충제어 바이오소재 기술개발 및 상용화로 환경피해문제 해결 및 예방, 생태복원, 국민소득증대구현, 국가경제발전에 기여 - 빅데이터/인공지능 기반 유해선충제어 바이오소재 기능 극대화 - 합성생물학기반 유해선충제어 바이오소재생산 고성능세포공장구축 - 유해선충제어 바이오소재 대량생산/제형화 기술 개발 및 실증(리빙랩) - 합성생물학 기반 유해선충제어 바이오소재 기술 개발 - 빅데이터/인공지능 기반 유해선충 제어 바이오소재 발굴 및 기능 극대화 유해선충제어 바이오소재 생산 세포공장구축 및 최적화 유해선충제어 바이오소재 대량 생산, 상업화 및 현장 적용, 실증 과학기술정보통신부 1-1 세부 - 합성생물학기반 유해선충제어 바이오소재 플랫폼 균주 개발 및 제반기술확보 - 게놈 마이닝 및 시험관 전사 및 번역 시스템 기반 기술을 이용한 신규 활성물질 개발 - 고효율 유해선충제어 바이오소재 생산균주 고도화 및 대량생산을 위한 합성생물학 기술 개발 - 소재 라이브러리, 미생물 및 천연물 유래의 활성물질로부터, 고활성/저독성의 유해선충 제어 바이오소재 개발 - 유해선충제어 바이오소재의 작용기작 분석 1-2 세부 - 빅데이터 기반 유해선충제어 신규 바이오소재 생합성 대사경로 탐색기술 개발 - 합성생물학 기반 유해선충제어 신규 바이오소재 생합성 경로 규명 및 조합생합성기반 개량기술 개발 - 합성생물학, 단일세포이미징 기반 유해선충제어 신규 바이오소재 생합성 이종숙주 구축 기술 개발 1-3 세부 - 유해선충제어 바 |
