국내 대학 연구팀이 미생물을 활용한 바이오제조의 상용화를 가로막는 핵심 난제를 분석하고 인공지능(AI)을 활용한 산업화 전략을 제시했다.

KAIST는 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 바이오제조 상용화 과정의 핵심 병목을 종합적으로 분석하고 이를 극복하기 위한 산업화 전략과 미래 발전 방향을 제시했다고 16일 밝혔다.

바이오제조는 미생물을 이용해 플라스틱과 의약품 원료 등 화학물질을 생산하는 기술로, 석유화학을 대체할 차세대 제조기술로 주목받고 있다. 그러나 연구실에서 개발한 기술을 경제성 있는 대량 생산으로 연결하는 과정은 여전히 상용화의 걸림돌로 꼽힌다.

연구팀은 바이오 기반 화학원료인 숙신산과 생분해성 플라스틱(PHA) 사례를 분석해 연구개발과 산업화 사이의 간극을 극복하기 위한 전략을 제시했다. 생산성뿐 아니라 원료 조달과 발효·정제 비용, 시장 규모 등을 함께 고려하는 접근이 필요하다고 분석했다.

또 연구 초기부터 기술경제성 평가와 전과정평가를 연구 설계에 반영하고, 인공지능을 활용한 미생물 설계와 공정 최적화, 디지털 트윈 기술 등을 통해 개발 기간과 생산 비용을 줄여야 한다고 제안했다.

이상엽 교수는 “바이오제조의 상용화는 원료부터 생산, 시장까지 전 주기가 유기적으로 연결돼야 가능하다”며 “시스템대사공학과 AI의 융합이 바이오제조 산업화를 앞당기는 핵심 기술이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 ‘차세대 바이오리파이너리 원천기술 개발사업’과 ‘바이오제조 산업 선도를 위한 첨단 합성생물학 원천기술 개발사업’의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)​에 게재됐다.