보고서 정보
주관연구기관 |
한국과학기술원 Korea Advanced Institute of Science and Technology |
연구책임자 |
조병관
|
참여연구자 |
정기준
,
송요셉
,
최동희
,
신종오
,
성재민
,
김강산
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2019-08 |
과제시작연도 |
2019 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
과제관리전문기관 |
한국과학기술기획평가원 Korea Institute of Science and Technology Evaluation and Planning |
등록번호 |
TRKO202000005793 |
과제고유번호 |
1711102567 |
사업명 |
다부처공동기획연구지원(R&D) |
DB 구축일자 |
2020-07-29
|
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
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 세포공장 기술확보 등의 첨단 기술력 제고
- 대량생산기술과 연계된 통합형의 살선충 바이오소재 대량생산-분리정제-제형화-현장적용 기술력 향상
< 사회적 기대효과 >
- 기후변화에 의한 외래 병해충의 유입확산에 따른 대형생태계파괴, 산업생산력감소 등의 문제해결 가능
- 국민의 환경보전에 대한 인식이 높아지면서, 농약 등 화학물질로 인한 토양오염 방지 및 지속가능한 농업을 통한 토양환경보전 가능
- 전세계적으로 문제가 되고 있는 소나무 재선충 박멸을 통하여 생태계파괴 방지, 국민 선호 수종 보호, 생물다양성 보존
- 선충 유사 유해 기생충 적용을 통한 사회적 보건 안전성 확보, ‘케모포비아’ 해결 방안 제시
- 다양한 분야에 복합적 적용 가능한 기술 및 융합형 인재 양성
< 경제적 기대효과 >
- 국내 독자적 살선충 바이오소재 탐색 및 대량생산 시스템 개발 및 생태복원 정부 투자를 통한 관련 바이오산업 육성, 국내 산업 성장 견인
- 친환경 혁신적 바이오융합기술 개발을 통한 지속가능한 환경복원, 안전한 먹거리 제공, 국민보건기여, 농수산업 소득증대 및 시장경쟁력 향상기대
- 상용화 수준의 혁신적 방제기술 개발로 농업, 수산업 생산성 향상, 친환경 소재개발 상용화로 국가 환경보전 및 재난예방, 일자리 창출 성공 가능성 제고
(출처 : 요약본 3p)
목차 Contents
- 표지 ... 1제출문 ... 2요약본 ... 3목차 ... 13그림목차 ... 14표목차 ... 16제1장 다부처공동 R&D 추진 필요성 ... 17 제1절 사업 추진 배경 ... 17 제2절 국내외 대응 현황 ... 34 제3절 다부처공동R&D 추진 필요성 ... 52제2장 사업내용 ... 57 제1절 사업목표 및 범위 ... 57 제2절 세부 사업내용 ... 63 제3절 추진체계 및 전략 ... 83제3장 기대효과 ... 89붙임. 사회문제해결형 비즈니스 모델 캔버스 ... 95끝페이지 ... 95
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.