표제지
목차
요약 16
Summary 41
제1장 서론 51
제1절 연구의 배경 및 필요성 51
제2절 연구 목적 52
제3절 연구 방법 54
제2장 합성생물학의 기술적 특징과 R&D 분석 55
제1절 합성생물학의 기술적 특징 55
1. 합성생물학 개요 55
2. 합성생물학의 기술적 특징 55
제2절 국내외 합성생물학 R&D 프로젝트 현황 63
1. 미국 63
2. 영국 67
3. 중국 70
4. 일본 74
5. 한국 80
제3절 국내외 합성생물학 R&D 분석 88
1. 국가별 합성생물학 R&D 현황 분석 89
2. 국가별 합성생물학 세부기술 R&D 현황 분석 98
3/4. 글로벌 합성생물학 R&D 생태계 속 한국의 현황 116
4/5. 한국의 합성생물학 R&D에 대한 시사점 125
제4절 소결 및 시사점 128
제3장 국내외 합성생물학 산업생태계 130
제1절 합성생물학 산업의 특징 및 시장 전망 130
1. 합성생물학 산업의 특징 130
2. 글로벌 합성생물학 시장 현황 및 전망 134
제2절 합성생물학 주요 기업 및 제품 138
1. 합성생물학 주요 기업 138
2. 합성생물학 벤처투자 및 창업 현황 143
3. 합성생물학 주요 제품 146
제3절 주요국의 산업생태계 148
1. 미국의 합성생물학 산업생태계 148
2. 유럽의 합성생물학 산업생태계 149
3. 아시아(중국, 일본, 한국) 합성생물학 산업생태계 150
제4절 소결 및 시사점 153
제4장 국내외 합성생물학 주요 정책, 제도 및 조직 156
제1절 주요국 합성생물학 관련 정책 156
1. 미국 156
2. 영국 159
3. 중국 160
4. 일본 164
5. 한국 169
제2절 주요국 합성생물학 관련 법ㆍ제도 현황 173
1. 미국 173
2. 영국 175
3. 중국 177
4. 일본 180
5. 한국 183
제3절 주요국 합성생물학 조직 및 커뮤니티 189
1. 미국 189
2. 유럽 193
3. 중국 200
4. 일본 203
5. 한국 204
제4절 소결 및 시사점 208
제5장 합성생물학의 국제정치 213
제1절 개요 213
제2절 합성생물학의 발전과 국제질서 변화: 협력에서 경쟁으로 214
1. 합성생물학의 발전 214
2. 국제질서의 변화: 미ㆍ중전략경쟁의 심화와 코로나 팬데믹 215
제3절 합성생물학의 안보화: 왜 그리고 어떻게 안보화 되는가? 219
1. 안보화 이론 219
2. 합성생물학의 위협요인: 비대칭 상호의존 구조와 네트워크 외부효과 220
3. 분석자료와 방법 224
제4절 주요국의 안보화 과정 분석 227
1. 미국의 합성생물학 안보화 과정과 결과 227
2. 영국의 합성생물학 안보화 과정과 결과 232
제5절 소결 237
제6장 합성생물학 기술 거버넌스 239
제1절 개요 239
제2절 위험 관리 240
1. 필요성 240
2. 신기술에 적용 가능한 유연한 법체계 242
제3절 기술예측 248
1. 필요성 248
2. 관련 정책수단들 249
제4절 사회적 수용성 260
1. 필요성 260
2. 국내 현황 261
3. 관련 사례들 265
제5절 소결 270
제7장 합성생물학 성장과 발전을 위한 3대 원칙, 5대 전략 및 10대 과제 272
제1절 합성생물학 성장과 발전을 위한 3대 원칙 272
1. 합성생물학의 새 지평을 위한 바이오경제 전략 272
2. 합성생물학의 성장을 위해서는 양방향 전략의 동시 수행이 필수 274
3. 대통령 수준의 리더십 체계와 혁신 특성에 적합한 제도 설계 필요 275
제2절 합성생물학 경쟁력 강화를 위한 기술 고도화 및 융합화 277
1. 합성생물학 R&D의 양적 규모 및 투자 범위 확대 277
2. 합성생물학 발전을 위한 인접기술과의 다학제 연구 촉진 278
제3절 합성생물학 산업 생태계 형성을 위한 민간기업 지원 전략 280
1. 합성생물학 기업 지원을 위한 규제 샌드박스 신설 및 실증화 지원 280
2. 글로벌 시장 연계 및 진출을 위한 기업 R&D 지원 282
제4절 합성생물학의 스케일업을 가능하게 하는 바이오파운드리 구축 283
1. 연구 및 산업의 스케일업 지원을 위한 공공 바이오파운드리 구축 283
2. 바이오파운드리의 성공을 위한 기반 전략 및 타겟 전략 수립 285
제5절 합성생물학의 사회적 수용성을 위한 기술거버넌스 수립과 연구 커뮤니티 확대 287
1. 데이터 기반 위험관리 및 차별화된 기술예측과 기술영향평가 추진 287
2. 후속 세대 양성을 위한 합성생물학 연구커뮤니티 확대 288
제6절 합성생물학의 글로벌 협력 강화를 위한 국제협력체계 구축과 표준 선도 전략 290
1. 국제협력체계 구축을 위한 전략적 조력집단 형성과 전략적 자율성 확보 290
2. 표준 선도를 위한 국가지원 및 산업계와의 컨소시엄 프로젝트 291
참고문헌 293
판권기 2
〈표 2-1〉 미국내 바이오파운드리 현황 67
〈표 2-2〉 2013년 영국 대학과학부(Universities and Science)의 합성생물학 연구 투자 패키지 내용 68
〈표 2-3〉 영국 6개 다학제 합성생물학 연구센터의 주요 연구 분야 69
〈표 2-4〉 영국의 바이오파운드리 구축 현황 69
〈표 2-5〉 중국 '973 계획' 중 합성생물학 관련 프로젝트 70
〈표 2-6〉 중국 내 바이오파운드리 현황 74
〈표 2-7〉 '지능형 바이오시스템 설계 및 합성연구단'의 국가 연구개발 지원액(2014~2020) 82
〈표 2-8〉 「바이오의료기술개발」 사업 내 합성생물학 기술 관련 국가 연구개발 사업 지원액 83
〈표 2-9〉 '시스템합성 농생명공사업단'의 국가 연구개발 지원액(2014~2022) 85
〈표 2-10〉 국내 합성생물학 관련 연구개발 주요 과제 내용 86
〈표 2-11〉 '바이오파운드리 인프라 및 활용 기반 구축사업'의 주요내용 87
〈표 2-12〉 주요국 합성생물학 R&D 현황 96
〈표 2-13〉 주요국의 합성생물학 6대 세부기술 R&D 투자 111
〈표 2-14〉 주요국의 합성생물학 6대 세부기술 학술 연구 성과 113
〈표 2-15〉 주요국의 합성생물학 6대 세부기술 특허 성과 115
〈표 2-16〉 6대 분야별 네트워크 지표 순위 종합 124
〈표 2-17〉 식물세포 기반 대체식품 R&D 실적 상위 기관 및 연구자 126
〈표 2-18〉 식물세포 기반 대체식품 R&D 실적 상위 기관 및 연구자(미국 제외) 126
〈표 2-19〉 미생물 기반 화학소재 R&D 실적 상위 기관 및 연구자 127
〈표 2-20〉 미생물 기반 화학소재 R&D 실적 상위 기관 및 연구자(미국 제외) 127
〈표 3-1〉 합성생물학 산업 성장의 성공요인 132
〈표 3-2〉 합성생물학 산업 성장의 저해요인 133
〈표 3-3〉 GEN 선정 2023 글로벌 25대 생명공학 기업 139
〈표 3-4〉 주요 생명공학 기업의 합성생물학 활용 기술 현황 140
〈표 3-5〉 GEN 선정 글로벌 10대 합성생물학 기업(상장) 141
〈표 3-6〉 GEN 선정 글로벌 10대 합성생물학 기업(비상장) 141
〈표 3-7〉 국내 합성생물학 주요기업 142
〈표 3-8〉 합성생물학 스타트업 145
〈표 3-9〉 합성생물학 레드바이오 관련 주요제품 146
〈표 3-10〉 합성생물학 화이트바이오 관련 주요제품 147
〈표 3-11〉 합성생물학 그린바이오 관련 주요제품 147
〈표 3-12〉 국제 네트워크 참여현황 153
〈표 4-1〉 미국 「국가 바이오기술ㆍ바이오제조 이니셔티브」 추진을 위한 관련 부처별 투자 내용 158
〈표 4-2〉 「국가 중장기 과학기술발전 규획 강요('06~'20)」의 중점 기술 개발 방향 161
〈표 4-3〉 「국가 중장기 과학기술발전 규획 강요('06~'20)」의 '바이오 기술' 프론티어 기술개발 과제에 나타난 합성생물학 관련 내용 161
〈표 4-4〉 「14차 5개년 바이오경제발전 규획」의 주요 내용 요약 163
〈표 4-5〉 「바이오전략 2019」의 주요 내용 165
〈표 4-6〉 「바이오전략 2020」에 나타난 바이오 시장 육성 로드맵의 주요 내용 166
〈표 4-7〉 우리나라 합성생물학 관련 정책 이니셔티브 내용 172
〈표 4-8〉 미국 「생명공학기술 규제를 위한 협력체계」에서 나타난 기관별 역할 및 관련 법 174
〈표 4-9〉 미국 NIH 가이드라인에 따른 유전자변형생물체 개발ㆍ실험 승인 대상 175
〈표 4-10〉 영국 SACGM의 생물안전 가이드라인 176
〈표 4-11〉 중국 '생물안전법'의 주요 내용 178
〈표 4-12〉 일본 「카르타헤나법」의 구성 181
〈표 4-13〉 카르타헤나의정서와 국내 유전자변형생물체법에 나타난 유전자변형생물체 정의와 범위 비교 184
〈표 4-14〉 국내 유전자변형생물체법의 구성 185
〈표 4-15〉 국내 유전자변형생물체법의 이슈와 개선ㆍ개정 방향 187
〈표 4-16〉 iGEM 커뮤니티 연혁 191
〈표 4-17〉 SynBERC의 운영미션 192
〈표 4-18〉 EUSynBioS 주요 구성 협의체 195
〈표 5-1〉 네트워크 외부효과 유형 223
〈표 5-2〉 미국과 영국의 합성생물학 및 공학바이오 관련 기술 비전 및 전략 문서 226
〈표 5-3〉 USCC 보고서 및 전략문서 기반 미국의 전략 방향 229
〈표 5-4〉 전략문서 및 회의록 기반 영국의 전략 방향 233
〈표 5-5〉 미국과 영국의 합성생물학 안보화 근거 236
〈표 6-1〉 글로벌 사회에 미치는 바이오제조의 단기, 중기, 장기 이슈들 251
〈표 6-2〉 시스템생물학 및 합성생물학 분석 및 활용기술에 대한 기술수준평가 전문가 정성평가 결과(2020년 기준) 254
〈표 6-3〉 합성생물학 관련 기술영향평가 현황 256
〈표 7-1〉 일본 「바이오전략 2019」 9대 시장 영역 273
〈표 7-2〉 합성생물학 성장과 발전을 위한 3대 원칙 276
〈표 7-3〉 일본 합성생물학의 가치사슬내 병목현상 284
〈표 7-4〉 바이오파운드리 가치사슬별 주요 기술 286
[그림 1-1] 연구의 구조 및 연구 질문 53
[그림 2-1] 합성생물학의 추상화 계층 57
[그림 2-2] D-B-T-L 공정 도식화 58
[그림 2-3] 바이오파운드리의 박테리아 형질 전환의 자동화사례 59
[그림 2-4] 합성생물학 CAD Cello를 활용한 유전자 프로그래밍 61
[그림 2-5] D-B-T-L 공정의 학습 단계에 적용된 머신러닝 62
[그림 2-6] 미국 연방정부의 합성생물학 분야 예산액 추이(2008~2014년) 64
[그림 2-7] 미국 연방정부의 합성생물학 예산 추이(2008~2020년) 64
[그림 2-8] 중국 국가자연과학기금의 합성생물학 분야 연구개발 지원 추이(2010~2019년) 71
[그림 2-9] 중국 선전 광밍 과학도시 내 합성생물학 연구 대규모 시설 전경 73
[그림 2-10] 일본 및 주요국의 합성생물학 관련 연구개발조성 현황 75
[그림 2-11] 합성생물학 관련 일본 정부부처별 연구사업 내용 78
[그림 2-12] 일본 합성생물학 기술 영역별 주요 연구주제 및 연구기관 80
[그림 2-13] '지능형 바이오시스템 설계 및 합성연구단'의 연구개발 목표와 주요 내용 82
[그림 2-14] '대한민국 바이오 위대한 도전(코리아 바이오 그랜드 챌린지)' 사업 추진 개요 84
[그림 2-15] '시스템합성 농생명공학사업단'의 연구개발 단계별 목표와 주요내용 85
[그림 2-16] 합성생물학 R&D 분석 체계도 89
[그림 2-17] 합성생물학 R&D 투자 현황 90
[그림 2-18] 합성생물학 R&D 투자 및 논문 수 92
[그림 2-19] 합성생물학 R&D 논문 수 및 논문 인용률 93
[그림 2-20] 합성생물학 R&D 투자 및 특허 수 95
[그림 2-21] 주요국 합성생물학 R&D 현황 97
[그림 2-22] DNA/RNA 디자인 R&D 투자 및 학술 연구 성과 99
[그림 2-23] 단백질 설계 R&D 투자 및 학술 연구 성과 100
[그림 2-24] 대사경로 설계 제어 R&D 투자 및 학술 연구 성과 101
[그림 2-25] 미생물 기반 화학소재 R&D 투자 및 학술 연구 성과 102
[그림 2-26] 동물세포 기반 백신치료제 R&D 투자 및 학술 연구 성과 103
[그림 2-27] 식물세포 기반 대체식품 R&D 투자 및 학술 연구 성과 104
[그림 2-28] DNA/RNA 디자인 R&D 투자 및 특허 성과 105
[그림 2-29] 단백질 설계 R&D 투자 및 특허 성과 106
[그림 2-30] 대사경로 설계 제어 R&D 투자 및 특허 성과 107
[그림 2-31] 미생물 기반 화학소재 R&D 투자 및 특허 성과 108
[그림 2-32] 동물세포 기반 백신치료제 R&D 투자 및 특허 성과 109
[그림 2-33] 식물세포 기반 대체식품 R&D 투자 및 특허 성과 110
[그림 2-34] 주요국의 합성생물학 6대 세부기술 R&D 투자 비중 112
[그림 2-35] 주요국의 합성생물학 6대 세부기술 학술 연구 성과 114
[그림 2-36] 주요국의 합성생물학 6대 세부기술 특허 성과 115
[그림 2-37] 합성생물학 R&D 투자 국가-6대분야간 2모드 네트워크 117
[그림 2-38] 합성생물학 R&D 투자 국가별 연결중심성 그래프 119
[그림 2-39] 합성생물학 논문 출간 국가-6대분야간 2모드 네트워크 120
[그림 2-40] 합성생물학 6대 분야별 논문 매개중심성 그래프 121
[그림 2-41] 합성생물학 특허 출원 국가-6대분야간 2모드 네트워크 122
[그림 2-42] 합성생물학 6대 분야별 특허 매개중심성 123
[그림 3-1] Engineering Biology의 잠재적 활용 분야 130
[그림 3-2] 합성생물학의 적용시점 및 적용부문 131
[그림 3-3] 글로벌 합성생물학 시장현황 및 전망(2015-2020) 134
[그림 3-4] 지역별 합성생물학 시장비중(2015-2030) 135
[그림 3-5] 합성생물학 주요 기술별 시장비중(2015-2030) 136
[그림 3-6] 합성생물학 벤처 투자 추이 143
[그림 3-7] 2021년도 합성생물학 관련 산업 투자현황 144
[그림 3-8] 중국의 AI 및 바이오 산업 클러스터 151
[그림 4-1] 미국 「국가 바이오기술ㆍ바이오제조 이니셔티브」의 추진 방안 157
[그림 4-2] 영국의 합성생물학 로드맵 159
[그림 4-3] 「바이오전략 후속조치」(2021)의 주요 내용 167
[그림 4-4] 일본 경제산업성이 발표한 국내외 바이오산업 동향조사 보고서 168
[그림 4-5] 「합성생물학 핵심기술개발 및 확산전략」 비전 및 추진과제 170
[그림 4-6] 「제4차 생명공학육성기본계획」 비전 및 추진과제 171
[그림 4-7] 영국 「유전기술(정밀육종)법」 주요 내용 177
[그림 4-8] 일본의 유전자변형생물체 규제 체계 182
[그림 4-9] 일본의 유전자변형생물체 규제 기본 방침 183
[그림 4-10] iGEM의 운영체계 190
[그림 4-11] 영국의 합성생물학 커뮤니티 발전과정 194
[그림 4-12] EUSynBioS 커뮤니티 구성원의 거주국가 195
[그림 4-13] 지역별 iGEM 참가현황 196
[그림 4-14] iGE 참가국 196
[그림 4-15] 유럽 iGEM 참가국 현황 197
[그림 4-16] 영국의 합성생물학 커뮤니티 구성 197
[그림 4-17] 독일의 합성생물학 발전과정 199
[그림 4-18] GASB의 합성생물학 커뮤니티 구축 활동 199
[그림 4-19] 중국 내 합성생물학 연구 수행기관 현황 202
[그림 4-20] KAIST 공학생물학 대학원 소개 206
[그림 5-1] Algorithmic Network Effect 222
[그림 6-1] 콜링리지 딜레마 249
[그림 6-2] 미래예측(Foresight) 개요 250
[그림 6-3] KISTEP에서 추진하는 기술영향평가 공식절차 257
[그림 6-4] 유전자변형생물체 국내 공공 인식 현황 : 식품안전 vs. 환경(2020년 기준) 262
[그림 6-5] 유전자변형식품 구입의향(2020년 기준) 263
[그림 6-6] 합성생물학 관련 호주의 대중인식 조사 결과 264
[그림 6-7] 유전자가위 기술에 대한 인식(2020년 기준) 265
[그림 6-8] Synenergene의 프로젝트 구조 266
[그림 6-9] iGEM 국가별 참가예정 팀 현황 269
[그림 7-1] 미국의 국가 생명공학ㆍ바이오제조 이니셔티브('22) 및 후속조지('23) 273
[그림 7-2] 합성생물학 성장과 발전을 위한 3대 원칙 276
[그림 7-3] 합성 생물학 논문(연평균 성장률)(좌) 및 2020년 논문 생산량에 따른 중국의 합성생물학 연구 허브(우) 279
[그림 7-4] 싱가포르에서 규제 승인된 배양육(Lab-grown chicken meat) 281
[그림 7-5] 합성생물학의 및 바이오 파운드리의 가치사슬 283
[그림 7-6] 합성생물학의 및 바이오 파운드리 성장의 병목현상 285
[그림 7-7] 합성생물학에서 표준이 적용될 수 있는 분야 291
[그림 7-8] 합성생물학 성장과 발전을 위한 3대 원칙, 5대 전략 및 10대 과제 292