[뉴스스페이스=김혜주 기자] 성균관대학교(총장 유지범) 바이오파운드리연구센터(센터장 우한민 식품생명공학과 교수)는 경제학적 개념을 도입해 실험실 자동화의 효율성을 극대화한 새로운 바이오파운드리 시스템을 구축하고, 이를 통해 고부가가치 바이오 소재 생산 기술 개발을 가속화했다고 3일 밝혔다.

이번 연구는 로봇을 활용한 단순 자동화를 넘어, 비용과 시간 효율을 정량적으로 분석할 수 있는 평가 모델을 제시함으로써 바이오 제조 분야의 새로운 패러다임을 열었다는 평가를 받는다.

연구팀은 실험의 경제성을 한눈에 파악할 수 있는 ‘실험가격지수(EPI)’와 레고 블록처럼 조립 가능한 ‘로봇기본모듈(RAM)’ 개념을 통합 적용했다. 기존의 바이오파운드리가 단순히 로봇을 이용해 실험을 수행하는 데 그쳤다면, 연구팀은 각 공정의 비용과 시간을 수학적으로 계산하여 불필요한 과정은 줄이고 성능은 극대화하는 '최적의 자동화 경로'를 설계했다.

연구팀은 이 시스템을 활용해 유전자 조립, 미생물 유전자 편집 등 5가지 핵심 바이오 공정의 워크플로우를 구축하고, 실제 산업적 가치가 높은 물질 생산에 적용했다. 그 결과, 의료용 대마의 핵심 성분인 칸나비제놀릭산(CBGA)과 기능성 아미노산(L-트립토판)을 생산하는 미생물 균주를 고속으로 개발하는 데 성공했다. 특히 사람이 수행할 때보다 압도적으로 빠른 속도와 정확성을 보여주며 상용화 가능성을 입증했다.

또한, 연구팀은 대규모 프로젝트 수행 시 바이오파운드리 운영의 경제성을 분석한 결과도 내놓았다. 연중 가동률이 50~75% 수준일 경우, 약 5년 내에 초기 설비 투자비 회수가 가능하다는 구체적인 데이터를 제시해 기업과 정부가 바이오파운드리 투자를 결정하는 데 필요한 실질적인 근거를 마련했다.

이번 성과는 향후 축적된 데이터를 바탕으로 인공지능(AI)이 스스로 실험을 설계하고 수행하는 ‘무인 자동화 연구실(Self-driving Lab)’로 발전할 수 있는 토대가 될 것으로 기대된다.

성균관대 우한민 교수는 “이번 연구는 실험가격지수(EPI)라는 새로운 지표를 통해 바이오파운드리의 효율성을 정량적으로 증명했다는 데 큰 의미가 있다”며 “앞으로 디지털 바이오 시대의 혁신을 이끌고, 글로벌 바이오파운드리 연합(GBA)과의 협력을 통해 기술 표준화를 선도해 나가겠다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구결과는 생명공학 분야의 세계적 권위지인 ‘트렌드 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology)’ 12월 1일자 온라인판에 게재되었다. 본 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부, 대상(주) 등의 지원을 받아 수행되었다.