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S&T Policy Agenda and Options for the BioEconomy

발 간 사 바이오 경제는 화학과 물리학이 주축이 되는 Physical Science의 한계로 지목되 고 있는 이른바 지속 가능성의 위기 를 극복하기 위한 대안이며, Life Science의 이론적, 기술적 기반 위에서 성립하는 새로운 체제이다. OECD는 20세기 후반부터 생명공학과 바이오 기술을 앞세운 바이오 경제가 본격화하고 있다고 분석하였고, 선진국들 역시 바이오 경제의 도래에 따른 대응과 준비에 적극적인 행보를 보이고 있다. 유럽은 이미 2조 유로 정도의 시장과 2,200만 개가량의 일자리가 바이오 경 제에 기반하고 있다고 추정하고 있으며, 미국은 향후 10년 안에 가솔린 사용량 20%를 감축시키는 20 in 10 을 선언하는 등 탈( 脫 ) 석유경제의 해법으로 바이오 경제의 중요성에 대해 주목하고 있다. 브라질, 독일, 네덜란드, 캐나다 등 바이오 자원 부국들도 발 빠른 움직임을 보이고 있다. Physical Science의 중심의 디지털 경제시대 대응에 성공적이었던 한국의 경제와 산업이 Life Science 중심의 바이오 경제시대로의 전이에 성공할 수 있을 지는 의문이 다. 대량생산과 효율화로 대표되는 지금의 산업경제에서 소형화, 개체화로 대표되는 바이오 경제는 근본적으로 패러다임의 변화를 수반하기 때문이다. Life Science 기반 에서는 생명현상이 갖는 국지성(Locality), 예측의 난해성(Unpredictability), 경로의 다양성(Diversity) 등 이전 시대와 다른 과학과 산업의 경쟁규칙이 적용되는데, 한국은 이에 대한 기반과 준비가 미흡한 것이 현실이다. 이에 본 연구는 바이오 경제시대 진입에 대비한 통합적 관점에서 사전적, 탐색적 연구를 지향하며, 바이오 경제시대 에 대비한 총괄 청사진과 정책의제, 그리고 대응전략을 도출하고자 기획되었다. 본 연구는 크게 현황 편과 분석 편으로 구성되어 있다. 현황 편에서는 바이오 경 제의 개념과 정의, 그리고 바이오 경제가 도래하게 되는 경제사적 배경을 살펴봄으 로써 바이오 경제라는 화두 의 의미를 파악해 보고자 구성되었다. 또한 바이오 경 제시대의 주요국의 대응동향을 짚어보고 우리에게 필요한 시사점을 도출하였다.

분석 편에서는 바이오산업 연구개발투자를 경쟁국 및 IT산업과 비교 분석하여 바이오산업의 현주소를 짚어보았고, 과학기술 측면과 사회경제 측면에서 바이오 경 제에 대비하기 위해 우리가 선택할 수 있는 전략방안은 무엇인지에 대해 살펴보았 다. 아울러, 바이오 경제의 대응 시나리오에 따른 한국경제에의 파급효과를 추정하 여 바이오 경제 육성이 한국 경제에 미치는 효과에 대하여 전망해 보았다. 본 연구의 주요 결과물이 바이오 경제시대를 대비하기 위한 한국 실정에 맞는 정책 수립에 유익한 참고자료로 활용되고, 과학기술기반의 정책의제를 제공하는데 일조하기를 기대한다. 끝으로 본 연구 보고서에 제시된 견해는 연구자의 의견이며, 본원의 공식 견해가 아님을 밝혀둔다. 2011년 12월 과학기술정책연구원 원 장 송 종 국

요 약 1 요 약 1. 서론 연구의 필요성 및 목적 본 연구는 Life Science가 중심이 되는 바이오 경제시대 진입에 대비한 통합적 관점에서의 사전적, 탐색적 연구를 지향하며 기획되었다. 바이오 경제시대 대비를 위한 총괄 청사진을 제공, 선진국들의 바이오 관련 정책 동향 및 대응 프로그램을 벤치마크하고, 바이오 경제시대에 대한 기술, 사회경제, 그리고 계량적 측면의 고찰 을 통하여 한국 실정에 맞는 과학기술기반의 정책적 시사점을 제시하고자 한다. 연구 구성과 연구 방법론 본 연구는 현황 편과 분석 편으로 나누어 전개된다. 현황 편은 제2장부터 제4장으로 구성되었는데, 바이오 경제시대의 주요 산업과 기술, 제품, 기대시장 등에 대한 내용을 다루었으며, 주요국의 바이오 경제 대응 동 향을 짚어보고 이로부터 시사점을 도출하였다. 분석 편은 제5장부터 제8장으로 구성되었는데, 제5장에서는 우리나라 바이오산 업 연구개발투자를 국제비교하고, 디지털경제의 주력산업인 IT산업과의 시계열적 비교를 수행하였다. 제6장에서는 과학기술 측면에서 바이오 경제시대를 준비하기 위한 투자 방향설정과 효율적 자원배분을 위하여 다양한 기준에 따라 핵심 기술과 제품을 도출하였다. 제7장은 바이오 경제의 가치 사슬에 따른 우리 사회의 예상되 는 영향은 무엇이며, 그에 대비하기 위해 우리가 선택할 수 있는 방안은 무엇인지에 대해 살펴보고자 1 바이오 경제와 산업 2 바이오 경제와 역량 3 바이오 경제와

2 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 정책의 세 개의 카테고리로 나누어 관련 전문가들의 의견을 수렴하기 위한 설문조 사를 실시하고 그 결과를 분석하고 고찰하였다. 제8장은 바이오 경제의 육성과 대 응 시나리오에 따른 한국경제에 파급효과를 추정해 보기 위한 목적으로 산업연관효 과 분석 등의 계량분석의 방법으로 진행하였다. 마지막으로 제9장 결론과 정책적 시사점 부분에서는 현황 편과 분석 편에서 도 출된 소결과 시사점, 그리고 연구과정에서 수렴되었던 전문가 의견과 자료에 근거 하여 이론탐색 및 분석을 통해 도출된 시사점을 정리하고 정책 제언을 제시하였다. 전체 연구의 주요 내용과 구성은 아래 [그림 1]에 제시되어 있다. [그림 1] 전체 연구의 주요 내용과 구성

요 약 3 <제1부 현황 편> 2. 바이오 경제시대의 도래와 동인 바이오 경제의 개요 바이오 경제를 협의와 광의로 나누어 정의해 보자면, 협의의 바이오 경제는 기 술의 발달로 기존의 화석연료를 바이오 자원으로 대체하게 되는 것을 말한다. 즉, 기존에 석유를 원료로 하여 생산되던 의약품, 화학제품, 각종 소재는 물론 운송 수 단, 전력 및 열 생산에 사용되는 연료를 곡물, 목재, 식물성 기름 등의 바이오 자원 으로부터 얻게 되는 것을 의미하는 것이다. 광의의 바이오 경제는 생물학적 자원의 생산, 관리 및 활용과 생물학적 공정을 사용하는 모든 산업 및 경제 분야, 그리고 이와 관련된 서비스 및 전후방 산업을 포함한다. 여기에는 농업, 식품업, 어업, 임 업 등의 산업이 포함되는 것은 물론이고, 관련 정책이나 법제, 교육 및 사회활동까 지 망라한다. 또한 이 모든 활동은 지속 가능성이라는 대전제를 충족시켜야 한다. 화석연료에 근거한 20세기 경제가 위에 언급한 것과 같은 바이오 경제로 전환되 기 위해서는 과학기술, 특히 생명과학기술의 발전이 절대적으로 뒷받침되어야 한 다. 이를 강조한 용어가 지식 기반 바이오 경제(Knowledge-Based Bio-Economy, KBBE)인데, 이는 2004년 유럽연합에서 처음 사용되었으며 생명 과학에 대한 지식 을 활용하여 새롭고 지속 가능하며 환경 친화적이고 경쟁력 있는 제품을 생산하는 것을 의미한다. 정리하자면 바이오 경제는 재생 가능한 바이오 자원과 생물학적 공 정에 기반을 두고 완전한 재활용 사이클을 구축하여 실질적으로 폐기물을 배출하지 않는 21세기형 경제를 지칭하는 개념이다.

4 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 2] 바이오 경제 개념도 지속 가능성에 대한 도전 화이트 바이오 기술과 그린 바이오 기술이 바이오 경제라는 개념 아래 하나로 모이면서 세계적으로 주목을 받는 이유는 바이오 경제가 전 인류가 직면하고 있는 지속 가능성 위기에 대한 해결책으로 여겨지기 때문이다. 이러한 지속 가능성 위기 로는 기후 변화, 식량 부족, 에너지 수요 급증, 유해 폐기물로 인한 생태계 파괴 및 지역 간의 경제 불균형 같은 것들이 있다. 바이오 경제의 중요성 바이오 경제는 이산화탄소 등의 온실가스 감축에 기여하여 기후 변화를 완화시 킬 것으로 예상된다. 예를 들면, 바이오 연료의 사용 및 바이오 공정과 제품으로 인하여 2030년까지 이산화탄소를 10억 톤에서 25억 톤까지 감소시키는 것이 가능 할 것이라고 추정된다. 바이오 자원 생산의 중요성이 커지면서 농업 및 임업 등에 투자가 확대되고 이는 공동화되던 농촌 지역에 고용 창출 효과를 일으키면서 지역

요 약 5 경제를 활성화시킨다. 일부 산유국을 제외하고는 대부분 해외에서 원유를 수입해 오기 때문에 주로 해안 지역에 밀집해 있던 정유 시설대신, 현지에서 생산 공급되는 바이오 자 원을 정제 처리하는 바이오 정유 시설은 내륙에 골고루 분포하게 되기 때문에 지역 경제의 균형 잡힌 성장에 기여하게 된다. [그림 3] 바이오 연료 순환 개념도 자료: Fischer(2008): pp.8 바이오 에너지가 주목되고 있는 이유는 가장 많은 에너지 소비원 중의 하나인 교통수송용 원료를 대체할 가장 현실적이고 경제적인 대안이라는 점이다. 뿐만 아 니라 바이오 에너지는 바이오 연료 외에도 결합 생산물 혹은 파생 생산물을 통해 현대 경제의 전 분야에 걸쳐 기초-중간재를 제공하고 있는 석유화학산업을 대체할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

6 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오 경제를 둘러싼 논란 바이오 경제를 실제로 추진하는 데에 있어서는 기술적으로나 경제적으로 다양한 어려움이 존재하고 있으며, 그러한 어려움들의 극복 가능성에 대해서 여러 논란이 존재하고 있다. 농업의 생산물인 곡물을 식량 이외의 용도로도 사용하겠다는 바이 오 경제의 기본 개념은 다시금 맬서스의 경고를 부활시키면서 식량 부족 사태를 초 래할 것이라는 논란을 야기하고 있다. 바이오 경제가 성장할수록 이러한 작물들이 바이오 연료로 사용되는 양이 늘어나면서 식용 및 사료용으로 사용되는 양이 줄어 들어 식량 부족을 초래할 것이라는 주장이다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 현재 세계 각국은 잡초나 잡목 등의 비식용작물, 또는 식용작물의 부산물(벼의 경우 지푸 라기나 겨 등)을 바이오 연료로 사용하는 기술 개발에 많은 투자를 하고 있다. 식량 공급률을 향상시키면서도 지속 가능한 바이오 경제를 성공시키려면 식용작물과 경 쟁 관계에 있지 않는 해조류 등의 바이오 자원을 개발하는 것과 각종 부산물 및 폐 기물 등 자원 재활용의 극대화를 위한 기술 혁신, 그리고 전 지구적 위기에 공동으 로 대처하는 국가 간의 협력 정신이 필수적이다. 필요한 만큼의 식량을 공급하고 남는 바이오 자원이라 하더라도 이를 바이오 연 료로 사용하느냐 아니면 바이오 제품의 원료로 사용하느냐는 또 다른 논란의 대상 이다. 따라서 잡다한 재료의 연료화 기술 개발 및 체계적인 수집 인프라를 통하여 각종 제품 생산 시 발생하는 부산물과 폐기물들을 모아서 효율적으로 바이오 연료 로 전환시키는 시스템을 구축하는 것이 이 문제에 접근하는 한 가지 방법일 것이다. 또 다른 방법은 풍력이나 태양 에너지 등의 대체 에너지 효율을 높이고 전체 에너지 원 중 이들의 비중을 높여서 결과적으로 바이오 자원이 바이오 제품의 소재 및 식량 과 사료로 더 많이 사용될 수 있도록 하는 것이다. 유전자조작 생물의 인체 유해성 및 생태계에 주는 영향에 대한 논란 때문에 유전 자조작 기술이 바이오 경제에서 핵심적인 역할을 하기까지는 극복해야 할 장애물이 많이 있다. 바이오 경제의 대전제는 지속 가능성이며, 여기에서 환경이나 생태계는 최우선 적으로 고려해야 할 대상이다. 그러나 바이오 경제에 대한 섣부른 접근은 오히려

요 약 7 또 다른 환경 문제를 야기할 수도 있어서 신중하게 추진해야 할 필요가 있다. 바이 오 경제가 성공적으로 자리 잡기 위해서는 그 중요성에 대하여 공감대가 형성되고 관련된 바이오 기술 및 인프라 개발을 위한 적절한 규모의 투자가 진행되어야 한다. 바이오 경제의 성장 예측 오늘날 세계 수송 연료 시장에서 1%를 차지하고 있는 바이오 연료의 비율이 2030년에는 7%로 상승할 것이라고 IEA는 추정하고 있다. 그러나 유럽연합은 2020 년까지 바이오 연료 비율을 10%까지 올리기로 합의하였으며 2030년까지는 그 중 30%를 국지적으로 생산한 바이오 연료로 충당할 수 있을 것으로 보고 있다. 이를 위해서는 목질계-셀룰로오스 바이오 자원으로부터 바이오 가스나 부탄올 또는 에 탄올 추출 기술의 상용화 등 기술 개발에 더 많은 투자가 있어야 한다. [그림 4] 유럽의 바이오 자원 활용 현황과 목표 자료: Clever Consult BVBA(2010): pp.21

8 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 미국은 환경에 대한 고려는 물론 에너지 분야에서 타국에의 의존도를 낮추기 위 하여 2007년 에너지 독립 및 안보법을 제정하였다. 동 법에서는 바이오 연료 사용 량을 2020년까지 360억 갤런으로 늘릴 것을 요구하였으며 그 중 210억 갤런은 옥 수수 전분 이외로부터 생산되어야 한다고 규정하였다. 이는 2005년에 제정된 에너 지 정책법에서 2012년까지 75억 갤런의 바이오 연료를 생산하고 2022년까지는 86 억 갤런을 생산하며 이 중의 2억 5,000만 갤런만을 셀룰로오스로부터 생산하면 된 다고 정했던 내용을 대폭 강화한 것이다. [그림 5] 미국 바이오 연료 증산 계획 자료: Dietzen(2009): pp.5 경제 및 산업 체제 변화의 동인과 외부 환경 요인 지속 가능성 위기로 표현되는 외부 환경의 변화는 다음과 같이 구분할 수 있다. 즉, 인구 증가 및 고령화와 경제 성장으로 인한 각종 수요의 증가와 이에 반대급부 로 뒤따르는 식량, 에너지, 물, 대지 등 각종 자원의 공급 부족, 그리고 이로 인한 자연 환경의 변화 - 기후 변화, 환경 파괴 등 - 와 경제사회 환경의 변화로 정리할 수 있다.

요 약 9 <표 1> 지속 가능성을 위협하는 외부 환경의 변화 구분 수요 증가 공급 부족 자연 환경 경제 사회 환경 세부 사항 인구 증가 및 고령화, 경제 성장 식량, 에너지, 물, 대지 기후 변화, 환경 파괴 도시/농촌 및 선진국/개도국 간 지역 경제 격차 심화 바이오 기술 적용 및 타 기술과의 융합 바이오 경제는 바이오 기술의 개발만으로 이뤄지는 것이 아니고 여러 관련된 기술 의 개발이 유기적으로 이뤄져야 성립될 수 있다. 또한 이러한 기술의 사용을 뒷받침해 주는 사회적 제도적 변화도 필수적이다. 따라서 바이오 경제에서 앞서 나가기 위해서 는 각종 법규와 정책을 통해 바이오 기술뿐만 아니라 관련 제반 기술 분야에서 포괄적 으로 혁신을 촉진하는 한편 물류 및 시장 등의 제도적인 측면에서도 이에 상응하는 변화가 병행되어야 할 것이다. 그렇게 하기 위해서는 그린 바이오 기술, 화이트 바이 오 기술 등의 바이오 기술은 물론 기타 나노 기술이나 기계 공학 등 관련되는 모든 기술 분야와 함께 정치, 경제, 사회, 법제 분야에서 서로 협력하는 것이 중요하다. [그림 6] 다학제 간 협력의 필요성 자료: Taylor and Youngs(2010): pp. 23

10 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 3. 주요국의 바이오 경제 대응 동향 주요국의 바이오 경제 논의 동향 바이오 경제가 주목받고 있는 것은 기본적으로 화석연료에의 의존도를 낮추고 전 지구적 기후 변화에 능동적으로 대처하기 위해서이다. 그러나 세계 각국은 자국 의 독특한 상황과 배경에 따라 서로 다른 목표와 수단으로 바이오 경제를 추진하고 있다. 미국은 안보적인 이유로 중동 지역에서 수입되는 원유 의존도를 줄여야 할 필요 성이 중시되어서 바이오 연료의 개발 및 활용에 더욱 중점을 두는 반면 유럽은 지속 가능성 위기에 대한 문제의식이 중요시되고 있으며 전통적으로 강한 바이오 소재 분야에서 선두를 달리고 있다. 또한 브라질은 자국의 경제 발전 및 지역 간 경제적 불균형을 해소하기 위해서 바이오 경제를 추진하고 있다. 바이오 경제가 21세기의 새로운 경제로 자리 잡기 위해서는 국가 간의 상호 이 해와 협력이 필요하며, 만약 선진국 위주의 일방적인 기준과 규제로 바이오 경제를 달성하고자 한다면 이는 새로운 형태의 무역 장벽으로 또 다른 경제적 남북 갈등을 초래할 것이다. 그러므로 우리나라에서 바이오 경제에 접근할 때에도 먼저 세계 각 국이 어떠한 배경에서 어떠한 방식으로 바이오 경제를 추진하는지를 이해하는 것부 터 시작해야 할 것이며 이를 바탕으로 세계적인 공감대에 부합하는 정책을 수립해 야 할 것이다.

요 약 11 <표 2> 주요국의 바이오 경제의 대응동향 미국 EU 브라질 독일 네덜란드 배경 경제적 이유 (유가상승) 안보적 차원 농축산 및 화학 공업 활성화 바이오정유 개 발지원 활성화 농촌지역 사회 발전 원유수입 축소 및 경제자립도 향상 농업으로 인한 바이오 자원 및 에너지 필 요성 강조 높은 작물 생 산성 및 우수 한 물류시설 관련 법규 및 정책 에너지 독립안 보법 (2007) : 2022년 까지 바이오 연료 사용량 360갤 론으로 확대 RFS * : 바이오 연료의 사용 을 의무화 하 는 정책 재생가능 에너 지 지침 2020년까지 에 너지의 20%를 재생가능에너 지로 대체 바이오 자원으 로 연료를 생 산할 경우, 연방세금 면제 혜택제공 기존 디젤에 7%까지 바이 오 디젤 혼합 바이오 에탄올 과 휘발유 혼 합비율 10%까 지 (2010년) 수송 분야의 화석연료 60%, 화학 제품 석유사 용량의 25% 를 재생가능 자원 활용 (2030년까 지) 정부 지원 프로 그램 미국에너지부 바이오 자원 프로그램실의 기술의 단계 별지원 FP(Framework Programmes) ERA-NET ETP(European Technology Platform) 에탄올 생산 증 대 프로그램 (1973) 바이오 에탄올 과학기술 연구 소 설립 산업바이오 개 발 CLIB 2021 클러스터 형성 바이오 연료 과제 2,500만 유로 투자 2002년부터 7가지 주제 로 나누어 에너지 전 환계획에 논의됨 주: * RFS: Renewable Fuel Standards 해외 대응 동향 특징 및 시사점 선진국들의 대응 동향을 대입해 보았을 때 4가지의 시사점이 도출될 수 있으며 이는 중점 기술 선정 개발, 지역 경제 개발, 국제 협력 및 포털사이트 구축 운영이다.

12 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 7] 해외 대응 동향 특징 및 시사점

요 약 13 4. 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 바이오 경제를 구성하는 주요 산업 분야 바이오 경제는 생물학적 자원의 생산, 관리 및 활용과 생물학적 공정을 사용하 는 모든 산업 및 경제 분야, 그리고 이와 관련된 서비스 및 전후방 산업을 포함한다. 생물학적 자원의 생산, 관리 및 활용에는 농업, 축산업, 임업, 어업은 물론 이를 통해 생산된 바이오 자원의 운송을 위한 물류 등도 포함된다. 농업 및 임업을 통해 생산된 식물성 바이오 자원은 식품으로 사용되거나 또는 사료로써 축산업에 사용된 다. 나머지는 바이오 공정을 통하여 바이오 연료 또는 바이오 소재의 원료로 사용되 는데, 이때 각종 도시 폐기물 및 축산 폐기물도 함께 사용될 수 있다. 생물학적 공정, 즉 바이오 공정에는 바이오 자원을 액상의 원료물질로 만드는 바 이오 정유와 기타 다양한 산업 분야에 사용되는 효소 분야가 있다. 바이오 정유를 통해 에탄올, 부탄올, 디젤 등의 화학물질로 전환된 바이오 자원은 바이오 연료로 사용되거나 아니면 추가 공정을 통해 의약품이나 페인트, 고분자물질 등 다양한 화 학제품으로 생산된다. 또한 효소를 이용한 바이오 공정은 바이오 정유에서도 중요 한 역할을 하는 것은 물론 다른 산업 분야에서도 기존의 화학적 공정을 대체하면서 환경 부담을 감소시키고 있으며 종종 생산비 절감의 효과까지 발생시키기도 한다. 이렇게 바이오 자원 및 바이오 공정을 통해 생산되는 바이오 제품은 크게 바이 오 연료와 바이오 소재 분야로 나눌 수 있다. 바이오 연료는 다시 에탄올과 디젤, 가스로 나눌 수 있는데, 현재 주로 곡물로 생산되는 바이오 에탄올을 대체할 수 있는 다른 작물들에 대한 연구가 집중적으로 진행되고 있다. 바이오 소재는 이미 많은 산업 분야에서 활용되어 왔고 거대한 잠재력을 가지고 있음에도 불구하고 바이오 연료에 비해 상대적으로 정책적 지원이 미흡하여 향후 많은 노력이 필요한 분야이다.

14 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 8] 바이오 경제를 구성하는 주요산업 자료: Battelle(2009): pp.72 기대시장 바이오 연료 : 유럽은 재생 에너지 지침을 통하여 2020년까지 유럽 내 수송 연료 사용량 중 바이오 연료의 비율을 10%까지 올리기로 하였는데, 이러한 정책을 통해서 2007년 780만 석유환산톤 규모로 사용되던 바이오 연료가 2020년에는 3,000만 석유환산톤 규모로 사용될 것으로 예상된다. 미국도 에 너지 독립 및 안보법을 통해서 2020년까지 바이오 연료 사용량을 360억 갤런 으로 늘리기로 하였다. 또한 유럽은 가중치를 주는 방식으로, 미국은 의무량 을 할당하는 방식으로 셀룰로오스 유래 바이오 연료의 개발 및 사용을 장려 하고 있으므로 소위 2세대 바이오 연료도 빠른 속도로 시장을 확대해 나갈 것으로 전망된다.

요 약 15 [그림 9] 셀룰로오스 유래 에탄올 생산량 예측 자료: Bryant(2010): pp.9 바이오 소재 : 바이오 소재 분야에서 용량 기준으로 가장 대규모의 생산 및 거래가 일어날 것으로 전망되는 분야는 고분자물질, 용매 및 계면활성제이다. 그러나 가장 수익성이 높고 전망이 좋은 분야는 의약품 성분, 효소 및 정밀 화학물질이며, 그 다음은 대량 생산 화학물질과 바이오 고분자물질이다. <표 3> 바이오 소재 시장 전망 자료: Langeveld, J. et al.(2010): pp. S-145

16 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오 자원의 생산 바이오 자원이라 하면 생물에서 유래된 물질로서 지층에 퇴적되어 화석화된 것, 즉 화석연료를 제외한 물질을 뜻한다. 현재 바이오 연료의 원료로는 옥수수(미국), 사탕수수(브라질) 및 각종 채종유(유럽) 등 곡물이 주로 사용되고 있다. 그러나 이 는 식량 및 사료의 공급량 감소로 인한 가격 상승 및 궁극적으로는 윤리적인 문제까 지 야기할 수 있기 때문에 세계 각국은 바이오 연료 및 나아가서는 바이오 소재의 원료로 쓸 수 있는 비곡물 작물과 임산물을 활용하기 위해 전력을 기울이고 있다. 바이오 자원 생산 관련 기술 다양한 바이오 자원을 사용할 수 있게 되는 것만큼 중요한 것이 그러한 작물들의 생산성, 그리고 활용도를 높이는 것이다. 이러한 개량을 위해서는 전통적인 육종법 외에도 식물유전학, 식물 및 미생물유전체학, 생화학, 생태학, 생리학, 효소학, 기능 유전체학, 미생물대사공학, 분자생물학과 같은 첨단 생명과학기술이 크게 기여할 것이다. 이렇게 바이오 자원의 양적 질적 개선을 위해 사용되는 기술이 곧 그린 바 이오 기술이다. 바이오 자원의 전환 및 물류 바이오 자원을 효율적으로 활용하기 위해서는 수확 및 수집은 물론 저장 및 운송 을 용이하게 하기 위한 전처리 기술과 효율적인 물류 체계 수립이 필수적이다. 바이 오 자원의 물류는 크게 3단계로 발전할 것으로 예상된다. 1단계는 기존의 방식으로 서 다양한 형태의 바이오 자원을 일단 바이오 정유시설로 운송한 후에 전처리부터 시작하는 것이다. 2단계는 장거리 운송을 하기 전에 주요 전처리 시설에서 바이오 자원의 전처리를 마친 후 바이오 정유 시설로 운송하는 것이다. 더욱 발전된 3단계 에서는 바이오 자원의 생산지에서 바로 전처리를 마친 후에 보관 및 운송을 하여 바이오 정유시설로 이동하는 것이다.

요 약 17 [그림 10] 바이오 자원의 물류 발전 3단계 자료: Wright(2009): pp. 10 바이오 공정 바이오 정유 : 바이오 정유는 바이오 자원으로부터 연료, 에너지 및 화학물질 등을 생산하기 위한 바이오 자원의 전환 공정 또는 그에 필요한 장비를 일컫 는다. 전작물 바이오 정유(Whole crop biorefinery)는 작물을 건식법 또는 습 식법으로 제분한 후 발효 및 증류하는 것이다. [그림 11] 전작물 바이오 정유: 건식법 및 습식법 자료: Blaschek(2008): pp. 5

18 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 현재 미국에서 생산되는 바이오 에탄올의 60% 이상이 건식법에 의해 생산되고 있어서 미국에서만 연간 700만 톤의 주정박이 발생하고 있으며 유럽에서는 1,100만 톤의 주정박이 발생하고 있다. 유지화학 바이오 정유(Oleochemical biorefinery)는 바이오 디젤의 생산과 고부가가치의 식물성 기름이 동시에 생 산된다. 이는 기름을 생산하는 작물의 지방산, 지방 에스테르 및 글리세롤을 이용하여 화학물질이나 윤활제, 계면활성제 등을 생산하는 것이다. 목질 셀 룰로오스 바이오 정유는 목질 셀룰로오스를 셀룰로오스, 헤미 셀룰로오스, 리그닌 등의 중간물질로 전환시킨 후에 2차 가공을 하게 된다. 녹색 바이오 정유는 기계적으로 풀을 분쇄하여 젖산이나 아미노산 등의 수용성 성분이 녹 아 있는 액체와 주로 섬유질로 이뤄져 있는 고체로 분리한다. 이 정유 방식의 경제성은 섬유질을 어떻게 활용하느냐에 좌우된다. 효소/촉매 : 효소는 모든 생물에 존재하고 있는 단백질의 일종으로서 생물학적 촉매의 역할을 수행한다. 생체 내에서 이뤄지는 수많은 생물학적 반응들이 효소에 의해 중재되고 있으며, 이제는 각종 산업용 공정에도 효소가 널리 사 용되고 있다. 효소는 독성이 없고 생분해가 되며 다른 유독물질의 사용량도 감소시키기 때문에 바이오 경제의 핵심 구성 요소 중의 하나인 생물학적 공정 에 있어서 효소가 차지하는 비중이 매우 크다. [그림 12] 효소 비용 및 셀룰로오스 유래 에탄올 생산 비용 감소 현황 자료: Bryant(2010): pp.13

요 약 19 바이오 제품 바이오 연료 : 현재 사용되는 바이오 연료, 소위 1세대 바이오 연료는 옥수수 와 사탕수수 등의 곡물을 발효해서 생산한 바이오 에탄올이 대부분이며, 지난 10년간 주로 미국과 브라질 위주로 사용량이 급격히 증가하였다. 그밖에 야 자유나 채종유 등의 식물성 기름으로부터 생산된 바이오 디젤이 일부 사용되 고 있다. 액상의 바이오 에탄올 및 바이오 디젤과는 달리 기체 형태의 바이오 가스도 상당한 연구가 진행되고 있다. 바이오 가스에는 크게 2가지 종류가 있 는데 하나는 목질 셀룰로오스를 열화학적 방법으로 바이오 정유할 때 발생하 는 합성가스이고 다른 하나는 축산분뇨 등에서 발생하는 메탄가스이다. 바이 오 가스는 기존 천연가스 공급에 사용되던 배관 시스템을 그대로 사용할 수 있다는 것이 커다란 장점이다. 바이오 소재 : 바이오 소재는 식물, 동물, 해양 생물 또는 그 찌꺼기로부터 생산되는 식품 이외의 제품을 이야기하는데 의약품, 화장품, 식품첨가물 등 고부가가치의 정밀 화학물질과 효소, 생고분자물질, 바이오 연료, 섬유 등 대 량생산물질을 모두 포함한다. 바이오 연료와는 달리 바이오 소재에 대해서는 현재 유럽 같은 경우 어떠한 정책도 수립되어 있지 않으며 이는 각종 혜택의 부재 및 규제의 불확실성으로 이어져서 민간 분야에서의 활동도 미흡한 상황 이다. 반면 일본에서는 관련 소재의 의무사용 등 각종 규제를 통하여 바이오 소재의 사용을 장려하고 있다.

20 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <제2부 분석 편> 5. 바이오산업 연구개발투자의 국제비교 및 국내 IT산업과의 비교 연구 목적과 방법 신산업의 경우 산업의 성장과 미래는 연구개발투자의 지속적인 확충이 중요하기 에 바이오산업의 R&D투자의 현황을 파악해 봄으로써 한국 바이오산업의 성장 가 능성과 문제점을 진단해 보고자 한다. 연구 방법으로 1 최근 시점의 주요 선진국과 한국과의 바이오산업 R&D 투자 를 비교하는 방법과 2 시계열 자료를 통해 국내 바이오산업과 IT산업 간의 R&D투 자를 비교하는 방법을 사용하였으며 선진국과 한국의 바이오산업 R&D 투자를 비교 하는 방법은 OECD의 Biotechnology Statistics Database 와 Main Science and Technology Indicators Database 상의 바이오산업 R&D 통계를 이용하였다. [그림 13] R&D투자비교 연구의 틀

요 약 21 따라서 이 경우의 바이오산업의 정의와 R&D 투자의 범위는 OECD의 기준에 의 해 수행되었다. 비교 대상 국가들로는 Great 7(미국, 일본, 영국, 프랑스, 독일, 이탈 리아, 캐나다) 중 데이터가 존재하는 국가로 한정하되, 필요할 경우 다른 선진국과 의 비교도 병행하였다. 한편, 시계열 자료를 통해 국내 바이오산업과 IT산업 간의 R&D투자를 비교하는 방법의 경우, 산업연관표를 이용하여 분석하는 과정에서 산업 의 정의와 R&D 투자는 본 보고서에서 자의적으로 정의하였다. 민간 바이오 R&D 국제비교 한국 민간 부문의 바이오R&D투자/바이오산업부가가치 비율은 2008년 기준 0.106%를 기록하였으며, 이것은 G7국가들 중 독일(0.067%), 이탈리아(0.031%)보다 높은 수준이며 다른 대부분 선진국들에 비해서도 낮은 수준이 아닌 것으로 평가 되었다. 한국 민간 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비중은 2008년 기준 2.8%로 독일을 제외하고 비교 가능한 G7 국가 중 가장 낮은 수준을 기록하였다. 그 밖의 G7 국가들 중에서는 미국(12.0%), 프랑스(9.1%), 캐나다(7.2%) 등이 높은 비중을 보이고 있다. <표 4> 기타 선진국 민간부문의 바이오 R&D 지출액 및 바이오R&D/총R&D 비중 (단위: 100만 USD PPP, %) 바이오 R&D 지출액 바이오R&D/총R&D 기준년도 미 국 32,418.0 12.0 2007 프 랑 스 2,454.9 9.1 2008 독 일 1,223.7 2.3 2009 한 국 957.5 2.8 2008 캐 나 다 944.5 7.2 2007 스 위 스 922.3 12.6 2008 스 페 인 606.9 5.7 2008 벨 기 에 574.0 12.6 2006 덴 마 크 492.5 14.0 2007 네 덜 란 드 395.7 6.6 2008

22 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오 R&D 지출액 바이오R&D/총R&D 기준년도 이 탈 리 아 360.1 3.2 2008 아 일 랜 드 301.6 15.1 2009 노 르 웨 이 126.6 5.7 2007 핀 란 드 115.6 2.5 2007 체 코 50.7 2.2 2009 포 르 투 칼 31.5 1.7 2008 슬 로 베 니 아 20.7 3.4 2008 남 아 공 19.0 0.8 2006 에 스 토 니 아 12.7 7.8 2008 폴 란 드 9.9 0.8 2008 슬 로 바 키 아 2.4 1.1 2009 자료: OECD(2010b). 공공 바이오 R&D 국제비교 한국 공공부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비중 1) 은 2008년 현재 18.2%에 달하고 있다. 이는 데이터 비교가 가능한 G7 국가들 중 독일 다음으로 높은 수준이며, 이외 선진국들에 비해서도 높은 수준이다. <표 5> 기타 선진국 공공 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비율 바이오R&D/총R&D 지출(%) 기준년도 독 일 19.3 2008 한 국 18.2 2008 스 페 인 12.5 2008 덴 마 크 11.2 2008 네 덜 란 드 9.7 2008 노 르 웨 이 7.9 2007 캐 나 다 6.7 2008 폴 란 드 6.6 2008 체 코 5.9 2009 슬 로 바 키 아 3.9 2009 1) Biotechnology R&D expenditures by the public sector as a percentage of total public sector R&D

요 약 23 바이오R&D/총R&D 지출(%) 기준년도 포 르 투 칼 2.1 2008 슬 로 베 니 아 1.0 2008 이 탈 리 아 0.9 2008 자료: OECD(2010b). 바이오산업과 IT산업의 산업 내 R&D 투자 비교 산업 내 R&D투입/총투입 비중을 통해 바이오산업과 IT산업이 미래를 위해 연 구개발투자에 어느 정도 비중을 두고 있는지를 분석해 본 결과, IT산업은 2001년 글로벌 IT경기 침체 이후 지속적으로 R&D 투자를 증가시키고 있는 반면 바이오산 업은 소폭 증가하는 수준에 그치고 있는 것으로 나타났다. [그림 14] 국내 바이오산업의 R&D투입/총투입 비중 5% 4% 3% 2% 1% 0% IT산업 바이오산업 전산업 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 주: 산업 및 연구개발투자의 정의는 본문의 내용에 따름 자료: 한국은행 산업연관표를 이용한 자체 계산 산업 내 R&D 투입/부가가치 비율 산업 내 R&D투입/부가가치 2) 비율도 앞에서의 산업 내 R&D투입/총투입 비 중 분석과 비슷한 결과를 보이고 있는데, IT산업은 2001년 글로벌 IT경기 침체 이후 그 비율이 크게 높아지고 있는 반면 바이오산업의 비율 증가폭은 미약한 것으로 나타난다. IT산업의 R&D투입/부가가치 비율은 1995년 7.8%에서 2000년 6.6%로 2) 산업연관표상 부가가치는 대략적으로 중간재투입을 제외한 자본, 임금 등의 생산요소에 대한 보수를 의미함

24 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 하락하였으나 다시 증가하여 2008년에는 18.5%에 달하고 있다. 한편 바이오산업의 R&D투입/부가가치 비율은 1995년 0.9%, 2008년에는 2% 수준에 그치고 있다. [그림 15] 국내 바이오산업의 R&D투입/부가가치 비율 20% 15% IT산업 10% 5% 0% 전산업 1995 1996 1997 1998 1999 2000 바이오산업 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 주: 산업 및 연구개발투자의 정의는 본문의 내용에 따름 자료: 한국은행 산업연관표를 이용한 자체 계산 바이오산업 - IT산업간 R&D 투자 비교 바이오산업R&D투입/IT산업R&D투입 비율을 계산해본 결과 2008년 약 11% 수준에 불과하다. 특히 바이오산업R&D투입/IT산업R&D투입 비율 자체가 1998년 을 정점으로 하락하는 추세로, 1998년 22.2%에서 하락하여 2008년 11.4%에 그쳤다. [그림 16] 바이오산업R&D투입/IT산업R&D투입 비율 30% 20% 바이오산업R&D / IT산업R&D 10% 0% 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 주: 산업 및 연구개발투자의 정의는 본문의 내용에 따름 자료: 한국은행 산업연관표를 이용한 자체 계산

요 약 25 소결과 시사점 민간부문 R&D 투자 확대가 산업 육성의 핵심 : 한국의 공공부문 바이오R&D 투자는 다른 선진국들에 비해 낮은 수준은 아닌 것으로 분석되고 있으나, 민 간부문 R&D 투자는 상대적으로 미약한 수준으로 평가된다. 이를 확대해석 하자면 정부 차원의 바이오산업 육성 전략이 민간 부문으로 확산되지 못하고 있음을 의미한다. 즉, 선진국들의 민간부문 바이오R&D 투자 비중이 높다는 의미는 민간부문이 바이오 시장에 대한 투자 가치를 인식하고 이에 대해 적극 적으로 대응하고 있다는 것을 의미한다. 민간 부문의 R&D투자가 활성화되기 위해서는 기술개발에 따르는 리스크 축소, 충분한 연구 인력의 공급, 기술 특 허 관련 행정 지원 등의 종합적이고 체계적인 정책적 지원을 통해 정부 정책 에 대한 민간의 신뢰를 얻는 것이 필요하다. 바이오시장의 성급한 육성보다는 바이오산업 발전을 기반 마련에 주력 : 분석 결과 바이오산업이 90년대 이후 IT산업이 해오고 있는 경제적 역할에 이르기 는 아직 시기상조인 것으로 판단된다. 산업의 성장은 그 산업에 속한 기업들 의 규모 또는 기업의 수가 중요하기에 2000년 닷컴 벤처 기업들의 몰락과 같 은 사태가 발생하지 않도록 바이오기업들이 생존할 수 있는 토양 마련에 주력 할 필요가 있다. 특히 중소기업의 경우 자금 여력이 상대적으로 취약할 수밖 에 없기 때문에 연구개발투자에 대한 대규모의 금융 세제상의 혜택 확대, 국 내외의 중장기 투자자와의 연결 등 현실적인 지원 방안이 절실하다. 6. 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 평가 개요 과학기술영역에 대한 분석 및 평가를 위해 본 연구에서는 두 가지 경로로 연구를 진행하였다.

26 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 첫 번째 경로는, 바이오산업의 가치 사슬을 토대로 원료 및 제품 지도를 작성하 여 연구개발 역량, 산업 연관성, 미래 전략성의 기준에 따라 한국이 집중 투자 해야 할 원료 및 제품들의 우선순위를 선정해 보았다. 두 번째 경로는 바이오산업에서 핵심적인 역할을 하는 10대 기술과 제품을 도출 하여 선정된 기준에 따라 분석, 평가하였다. 10대 핵심 기술 및 제품 도출은 2010 산업융합원천 기술로드맵 기획보고서 3) 를 바탕으로 바이오 기술 영역의 목적기능 에 따른 후보 기술리스트를 정리하였고, 이를 토대로 전문가들의 토론을 통해 10대 핵심 기술 및 제품을 선정하였다. 선정된 10대 핵심 기술 및 제품의 평가 분석은 상업성, 내부화, 지역성의 관점에서 진행하였으며, 이를 통하여 각 10대 기술 및 제 품의 육성방안을 도출해 보았다. [그림 17] 기술작업반 연구의 틀 바이오 원료 제품 지도 평가 바이오 원료 및 제품 지도의 우선순위는 연구개발 역량, 산업연관성, 미래전략 성의 관점에서 10점 척도로 중요도를 평가하였고, 각각의 평균치를 사용하여 최종 우선순위를 선정하였다. 우선순위의 선정은 2011년 4월과 5월 한차례 씩 실시한 전 문가 워크숍의 토론을 거쳐 평가 기준 및 평가 대상을 정리하였고, 이후, 추가 토론 과 서베이를 거쳐 진행하였다. 첫째, 연구개발 역량 평가는 향후 우리나라가 해당 원료 및 제품을 연구개발, 생 산해 나갈 수 있는 기반이 충분한지에 대한 여부를 판단하는 것이다. 세부적으로는 3) 한국산업기술진흥원(2010)

요 약 27 연구개발에 필요한 장비나 시설과 같이 인프라가 제대로 갖추어져 있는지, 연구 인 력은 충분한지, 해당 자원 및 제품을 개발할 연구비는 적정한지에 대한 항목이 포함 될 수 있다. 둘째, 산업연관성 평가는 해당 원료 및 제품이 기존시장에 어느 정도 기여할 수 있 으며, 기존시장의 부가가치화 및 생산성 향상에 기여할 수 있는지를 판단할 수 있다. 셋째, 미래전략성 평가는 해당 원료 및 제품을 개발하였을 때 바이오 경제에 있 어 시장의 패러다임을 바꿀 수 있는 기술 혹은 제품에 근접할 수 있는지 확인할 수 있는 평가 항목이다. <표 6> 바이오 원료 및 제품의 평가 기준 평가 기준 연구개발 역량 산업연관성 미래전략성 내 용 연구개발을 수행하는데 있어서 필요한 연구인력, 인프라, 투자 등의 연구개 발 능력 정도 해당 제품 및 원료가 기존 산업의 부가가치화 및 생산성 향상에 기여할 수 있는 정도 새로운 산업을 창출할 가능성, 관련 시장 규모 확대의 가능성, 해당 기술의 개발 및 발전을 통한 미래 사회적 니즈에 부합하는지 바이오 원료 제품 지도 평가결과 연구개발 역량 평가 연구개발 역량 측면을 평가한 결과 Feedstock 단계에서는 설탕, 옥수수, 채종 유, 대두를 포함한 농작물과 폐식용유, 슬러지 등을 포함한 산업폐기물의 점수가 가장 높게 나타났다. BioRefinery 단계에서는 바이오 디젤을 생산하는 유지작물을 변환하는 Oleochemical Biorefinery와 Sugar Platform Biorefinery, 목질계 바이오매스나 농산물계 바이오 매스와 같이 수분이 적은 상태의 것에 적합한 변환 방식인 Thermochemical Biorefinery가 가장 높은 점수를 받았다. End-Product 단계에서는 바이오 연료와 기능성 식품, 바이오리액터가 높은 점수를 받았다.

28 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 산업연관성 평가 산업 연관성 측면에서의 평가 결과를 살펴보면 Feedstock에서는 임산물을 제외 하고 비슷비슷한 점수의 분포를 보였다. Biorefinery에서는 Sugar Platform Refinery가 End-Product 단계에서는 유기용제 및 효소의 점수가 높게 나타났다. 미래 전략성 평가 미래 전략성 측면에서의 평가결과를 살펴보면 Feedstock 단계에서는 임산물의 부산물과 축산물의 점수가 가장 높게 나왔다. Biorefinery에서는 Feedstock 단 계에서 임산물의 부산물의 결과가 높게 나온 것과 마찬가지로 이러한 목질계 원 료를 변환하는 Lignocellulosic feedstock biorefinery의 점수가 가장 높게 나 타났다. End-Product에서는 유기용제의 점수가 가장 높게 나타났다. 최종 연료 및 제품 우선순위 도출 전문가들이 평가한 평가기준의 상대적 중요도 평가 결과를 종합해 보면 연구개 발 역량이 2.7, 산업 연관성이 3.5, 미래 전략성이 3.8의 분포를 보여 미래 전략 성이 가장 높은 비중을 차지하고 있는 것으로 파악되었다. <표 7> 기준별 중요도 평가 결과 연구개발 역량 산업 연관성 미래 전략성 합 계 가중치 2.7 3.5 3.8 10.0 각 원료 및 제품의 점수에 각 기준별 중요도를 고려한 최종 평가 결과를 보면 Feedstock 단계에서는 농작물과 임산물의 부산물이, Biorefinery 단계에서는 Sugar Platform Biorefinery가, End- Product에서는 유기용제의 점수가 가장 높은 것으로 나타났다.

요 약 29 <표 8> 가중치를 고려한 최종 평가 결과 Feedstock Biorefinery End-Product 항목 점수 항목 점수 항목 점수 Organic Solvents 78.4 Fuels Forest 55.8 Renewable Energy 73.1 Conventional B/R 56.4 Electricity 59.3 Power Forestry by-product 64.8 Heat 60.1 Agricultural Crops 65.5 Whole Crop B/R 67.3 Oleochemical B/R 68.3 Lignocellulosic Feedstock B/R Pesticides 60.9 Plastics 65.6 Agricultural Green B/R 64.8 Materials 42.8 by-product Nutraceuticals 71.9 Marine B/R 53.8 Animal waste 43.8 Syngasplatform B/R 42.8 Bioreactors 76.3 Marine resources 34.5 Sugar platform B/R 72.6 Pigments 50.9 Marine by-product 26.2 Thermochemical B/R 70.0 Municipal solid waste 46.4 62.0 Biochemical B/R 70.1 Two-platform concept B/R 60.1 Chemical Enzymes 77.4 Reagents 72.0 Etc 62.9 바이오 원료 제품 지도상의 이슈 및 당면과제 앞서 평가한 바이오 원료 제품지도 상에서 원료 및 제품을 생산 유통하는 과 정에서 일어날 수 있는 이슈들을 점검해보고 이에 대한 대응방안 도출을 정리하면 아래와 같다. <표 9> 바이오산업 가치 사슬상의 이슈리스트 가치사슬 Feedstock 이슈의 내용 Feedstock의 국제가 격 변동 및 수급 불 안정 작물 및 산림자원 재배 면적 협소 및 기후 부적합 발생 확률 (%) 크기 시급성 (peak time) 90 대 보통 (2020) 100 중 보통 (2020) 통제 가능 여부 종류 불가 경제 How to Minimize 원산지로부터 장기독점계 약 등의 글로벌 차원 접근 필요 농경지를 연료용 작물 경 작지로 전환 불가 정책 의무 경작지 지정

30 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 가치사슬 이슈의 내용 작물 및 산림자원의 가격 경쟁력 부족 발생 확률 (%) 크기 시급성 (peak time) 90 중 보통 (2015) 통제 가능 여부 종류 How to Minimize 불가 정책 해외원료 도입 및 곡물 유 통채널 확보 축산 폐기물 및 도시 생활 쓰레기 이용 에 너지 생산 효율 50 중 보통 (2015) 가능 기술 생산성 향상의 연구개발 투자 전문 연구인력 부족 50 중 시급 (2015) 가능 정책 교육 및 R&D투자 해외인재 도입 Conversion 다국적 회사의 기술 독점 90 중 시급 (2020) 불가 기술 비즈니스 모델 확보 관련 기술동향 파악을 위 한 정보시스템 마련 설비 및 생산시설의 고비용 80 중 시급 (2015) 가능 정책/ 기술 보조금 지원 높은 생산비용에 따 른 가격 경쟁력 부족 End Product 기존 석유화학 제품 과의 차별성 의무 사용 및 보조금 지원 시급 70 중 (2015) 가능 정책 대량생산을 통한 생산비 용 감소 50 중 시급 (2015) 가능 정책 바이오 마크 사용을 통한 이미지 제고 공통 바이오에너지 활성화 에 따른 기존의 산업에 영향력 80 중 시급 (2015) 가능 정책 영향분석을 통한 관련 산 업 피해 최소화 10대 기술 및 제품 평가 본 연구에서는 한국 산업기술진흥원의 2010 산업융합원천 기술로드맵 기획 보 고서를 기반으로 기술리스트를 도출하고, 참여 연구진의 토론과 전문가 서베이를 거쳐 10대 핵심 제품 및 기술의 우선순위를 선정하였다. 서베이 방식은 전문가 각자 에게 바이오 기술 영역에서의 핵심 기술 및 제품의 우선순위를 선정하게 한 후, 점 수를 합산하여 최종 10대 기술 및 제품을 선정하였다.

요 약 31 <표 10> 바이오 경제의 10대 핵심 기술 및 제품 기술 제품 T1 바이오촉매기술 및 전환기술 P1 플렌테이션 T2 생물학적 바이오매스 전처리 기술 P2 식물공장 T3 바이오소재 고기능화 기술 P3 분자 재설계 바이오매스 T4 바이오탄화수소 생산기술 P4 신물질생산 바이오매스 T5 유전체 정보 활용 기술 P5 바이오플라스틱 T6 분자 육종 기술 P6 바이오연료 T7 대사 조절 기술 P7 고기능성 정밀 화학소재 T8 고분자 발효생산 기술 P8 발효성 당 T9 이산화탄소 환원 효소 기술 P9 고효율 전처리용 효소 T10 대량 재배관리 기술 P10 바이오플랫폼 화합물 주: T: Technology의 약자, P: Product의 약자 10대 기술 및 제품의 평가 10대 기술 및 제품 평가는 상업성, 내부화, 지역성의 기준으로 평가하였다. 3가 지 기준을 선정한 이유는 기술 혹은 제품의 개발 프로세스로 널리 알려져 있는 시장 성 분석과 기술 및 제품의 개발, 구현의 프로세스에 따라 각 단계에서 핵심적으로 평가되어야 할 항목이라고 판단되었기 때문이다. <표 11> 10대 기술 및 제품의 평가 기준 기술 혹은 제품 개발 단계 평가 기준 상업성 내부화 지역성 평가 항목 경제적 파급효과 Make Or Buy Localization vs. Globalization 개발의 예상 소요 기간 투자비용 부가가치 정도 (상업성 평가) 10대 기술 상업성 평가결과 10대 기술을 살펴본 결과 경제적 파급효과가 가장 큰 기술로는 생물학적

32 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오매스 전처리 기술로 나타났고, 반대로 경제적 파급효과가 가장 낮은 기술은 고분자 발효생산 기술과 이산화탄소 환원 효소 기술로 나타났다. 개 발 기간이 가장 길 것으로 예상되는 기술은 대량 재배관리 기술과 바이오탄 화수소 생산기술로 나타났고, 개발기간이 가장 짧은 기술은 바이오촉매기술 및 전환기술로 나타났다. 10대 제품 상업성 평가결과 10대 제품의 상업성을 평가해본 결과 경제적 파급효과가 가장 큰 제품으로는 바이오 플라스틱과 바이오 연료로 나타났고, 개발기간이 가장 길 것으로 예 상되는 제품은 플렌테이션이, 개발기간이 가장 짧은 제품은 발효성 당으로 나타났다. (내부화 평가) 10대 기술 내부화 평가결과 10대 기술 중 내부 개발이 가능할 것으로 평가된 기술로는 바이오 촉매기술 및 전환기술, 생물학적 바이오매스 전처리 기술, 바이오소재 고기능화 기술, 분자 육종 기술, 대사 조절 기술로 나타났고, 바이오탄화수소 생산기술, 유전 체 정보활용 기술, 고분자 발효생산 기술, 이산화탄소 환원 효소 기술, 대량 재배관리 기술은 외부 도입이 필요하다는 결과로 나타났다. 10대 제품 내부화 평가결과 10대 제품의 내부화 평가 결과를 살펴보면 내부 개발이 가능한 제품으로는 식물공장, 바이오재설계 바이오매스, 신물질생산 바이오매스로 나타났고, 외 부 도입이 필요한 제품으로는 플랜테이션, 바이오플라스틱, 바이오연료, 고 기능성 정밀 화학 소재로 나타났다. (지역성 평가) 10대 기술 지역성 평가결과 10대 기술 중, 국내에서의 구현이 효과적인 기술로는 바이오촉매기술 및 전환 기술, 생물학적 바이오매스 전처리 기술, 바이오탄화수소 생산기술, 분자육종

요 약 33 기술, 대사조절기술, 대량 재배관리 기술로 나타났고, 해외에서의 구현이 효 과적인 기술로는 바이오소재 고기능화 기술, 유전체 정보 활용 기술, 고분자 발효 생산기술, 이산화탄소 환원 효소 기술로 나타났다. 10대 제품 지역성 평가결과 10대 제품의 지역성을 평가해본 결과, 국내에서의 구현이 효과적인 제품은 플렌테이션, 식물공장, 바이오재설계 바이오매스, 신물질생산 바이오매스, 고기능성 정밀 화학 소재, 고효율 전처리용 효소로 나타났고, 해외에서의 구 현이 효과적인 제품은 바이오플라스틱, 바이오 연료, 발효성 당, 바이오 플랫폼 화합물로 나타났다. 소결 및 시사점 바이오산업 가치 사슬을 평가한 결과 한국이 우선적으로 집중할 분야는 유기용 제나 효소, 바이오리액터와 같은 최종제품으로 나타났다. 바이오산업의 10대 기술 과 제품 육성을 위해서는 장기적인 관점에서의 미래 전략사업 기획에 따른 체계적 인 연구개발 투자가 필요하다. 또한, 바이오 제품 사용에 대한 대국민 홍보와 바이 오산업 시설에 대한 탈 님비화를 위한 정책이 필요하고 다국적 회사의 기술적 독점 현상을 완화시키고 국내 기술의 경쟁력을 강화하기 위한 방안 마련도 시급하다. 7. 사회 경제영역에 대한 분석 및 평가 평가 개요 본 장에서는 바이오 경제시대의 가치 사슬 변화에 따른 우리 사회의 예상되는 영향은 무엇이며, 그에 대비하기 위해 우리가 선택할 수 있는 방안은 무엇인지에 대해 살펴보고자 한다. 이를 위해 크게 1 바이오 경제와 산업 2 바이오 경제와 역량 3 바이오 경제와 정책의 세 카테고리로 나누어 관련 전문가 설문조사를 실시 하였다.

34 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 18] 사회경제작업반 연구의 틀 바이오 경제와 산업 현재의 역량 평가 바이오 경제를 구성하는 세 가지 산업인 Health(의약학 분야), Primary Production(농산업 분야), Industry(산업바이오 분야)각각의 현재 역량에 대 한 중요도를 평가해보았다. 각 분야별 전문가들의 응답결과를 종합해 보면 현 재 한국의 역량에서 차지하는 중요도는 Industry 분야가 0.436로 가장 높게 나왔고, Primary production 분야가 0.300, Health 분야가 0.265의 순으로 나 타났다. 미래 산업적 중요도 평가 바이오 경제에서 향후 5년 내지 10년간 해당 산업이 국내 및 해외 산업 규모 를 확대하고 이익을 창출할 가능성에 대해 평가하기 위해 미래의 산업적 중요 도에 대해 조사해보았다. 각 분야의 결과를 종합해보면 Health 분야의 중요 도가 0.530으로 가장 높게 나타났고, Industry 분야의 중요도가 0.299, Primary Production 분야의 중요도가 0.171순으로 나타났다.

요 약 35 전략적 육성 분야 평가 앞서 실시한 현재 역량과 미래의 산업적 중요도 평가를 종합하여 한국이 앞으 로 집중적으로 육성해야 할 분야의 중요도를 평가하였다. 이를 종합해 보면 Industry 분야와 Health 분야의 중요도가 0.422로 동등하게 나타났고, Primary Production분야의 중요도가 0.155로 다소 낮게 나타났다. [그림 19] 바이오 경제의 전략적 육성 분야 중요도 평가 결과 주: 평균은 분야별 응답한 응답자 수에 따른 편향된 결과를 최소화하기 위해 각 평균의 평균을 나타낸 값이다. 바이오 경제와 역량 바이오 경제의 가치 사슬 단계별 역량 평가 가치 사슬 단계별 평가 결과를 종합해 보면 바이오 에너지 합성 및 변환의 단 계의 평균이 2.8점으로 그 역량이 가장 높은 것으로 나타났고, 바이오 제품/소 재 생산과 사용자의 인식이 평균 2.7점, 바이오매스 전처리와 가공이 평균 2.6점의 순으로 나타났다. 바이오매스, 생산, 유통과 보급/활성화를 위한 인 프라 측면은 평균 2.1점으로 가장 취약한 것으로 나타났다.

36 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오 경제의 분야별 역량 평가 바이오 경제의 분야별 역량 평가 결과를 종합해 보면 기술적 역량이 평균 2.9점 으로 가장 높은 것으로 나타났고, R&D인력/자금(평균 2.5점), 시장역량(평균 2.4점)과 연계 및 통합 역량(평균 2.4점), 제도/정책 활용 역량(평균 2.3점) 순으로 나타났다. [그림 20] 바이오 경제와 역량 평가결과 [가치사슬 단계별 역량 평가결과] [분야별 역량 평가결과] 연구단계별 상대적 중요도 평가 바이오 에너지, 제품/소재부분을 육성하기 위하여 우선적으로 집중해야할 연 구 단계에 대한 상대적 중요도를 평가해본 결과 응용연구의 중요도가 3.8, 기 초연구의 중요도가 3.7, 개발연구의 중요도가 2.5로 나타났다. 기대효과 상대적 중요도 평가 바이오 경제를 육성할 경우 기대되는 효과는 경제적 혜익, 환경적 혜익, 파급 효과의 혜익을 고려할 수 있다. 경제적 혜익은 신산업 창출이나 고용 유발과 같은 효과를 의미하고, 환경적 혜익은 CO 2 감소 등 국제 환경규제 대응, 대체 에너지 확보 등을 의미한다. 파급효과 혜익은 농촌 및 지역경제의 활성화, 바 이오 기술 발전에 따른 부수 효과 등을 의미한다. 바이오 경제 육성에 따른 기대 효과를 평가해본 결과 환경적 혜익의 상대적 중요도가 4.3으로 가장 높은 결과를 보였고, 다음으로 파급효과 혜익의 중요도가 2.9, 경제적 혜익의 중요도가 2.8 순으로 나타났다.

요 약 37 바이오 경제와 정책 정책목표 평가결과 정책 목표의 중요도를 평가한 결과 CO 2 감소 등 국제 환경 규제 대응(평균 4.11점)으로 가장 높게 나타났다. 다음으로 신규고용 유발 등 신산업 창출(평 균 4.06점), 탈석유 대체에너지 확보(평균 4.00점) 순으로 나타났다. 정책목 표의 우선순위를 평가한 결과 1순위로 가장 높게 나타난 정책 목표는 탈석유 대체 에너지 확보(12명, 33.3%)였으며, 다음으로 CO 2 감소 등 국제 환경 규 제 대응(9명, 25%), 신산업 창출(6명, 16.6%)의 순으로 나타났다. [그림 21] 정책목표 평가결과 [중요도 평가결과] [우선순위 평가결과] 정책옵션 평가결과 정책옵션의 중요도 평가 결과를 살펴보면 연구개발투자 확대(평균 4.25점)가 가장 높게 나타났고 사용/보급/확산을 위한 인프라 확충(평균 3.86점), 사업 보조금/세금 감면 등의 재정지원(평균 3.81점) 순으로 나타났다. 정책옵션의 우선순위 평가결과는 연구개발투자 확대에 20명이 응답하여 55.6%의 매우 높은 비중을 보이며 1순위에서 가장 높게 나타났다. 다음으로는 사업 보조금 및 세금 감면 등의 재정지원이 4명(11.1%)이 응답하였다.

38 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 22] 정책옵션 평가결과 [중요도 평가결과] [우선순위 평가결과] 전략과제 평가결과 전략과제의 중요도 평가를 종합한 결과, 원천기반기술 확보가 평균 4.53점으 로 가장 높은 결과를 보였다. 그 다음으로 전문 인력 및 인프라 확대(평균 4.22점), 기존 개발된 기술의 사업화(평균 3.78점) 순으로 나타났다. 전략과 제의 우선순위 평가결과로는 1순위의 비중이 가장 높은 항목은 원천기반기술 확보(23명, 63.9%)로 나타났고, 시범 사업 추진(4명, 11.1%), 환경과 에너지 에 대한 국민 의식 개선(3명, 8.3%), 바이오매스 가용성 확보(3명, 8.3%) 순 으로 나타났다. [그림 23] 전략과제 평가결과 [중요도 평가결과] [우선순위 평가결과]

요 약 39 소결 및 시사점 바이오 경제를 육성하기 위해 현재 한국이 보유한 역량은 모두 취약한 것으로 나 타났다. 바이오 경제를 육성하기 위해서 가장 먼저 실천해야 할 전략 과제는 원천기 술 확보 로 나타났고, 정책 옵션으로는 연구개발 투자를 활성화 로 나타났다. 8. 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 분석 방법 본 연구에서 보고자 하는 것은 바이오 경제 관련 산업 즉, 바이오매스와 산업바 이오의 육성이 경제에 미치는 영향이다. 이를 보기 위하여 본 연구는 기본적으로 산업연관분석 중 생산유발효과에 초점을 맞추고 있다. 구체적으로는 바이오 경제 관련 산업이 경제의 일정 부분을 차지함으로써 투입산출구조의 변동이 가져오는 (국산)생산유발계수의 변화를 살펴보는 방법으로 3가지 시나리오를 추정하여 시나 리오 간 비교를 진행하였다. [그림 24] 산업연관효과 추정 연구의 틀 시나리오 a는 국내 산업바이오가 육성되었으나 필요한 바이오매스를 전량 수입 하는 경우이다. 시나리오 b는 산업바이오가 육성되지 못하였기에 필요 바이오 화 학제품을 전량 수입에 의존하는 경우로서 비교의 기준점이 된다. 시나리오 c는 국내 산업바이오가 육성되었지만 필요한 바이오매스의 일부를 국내에서 생산하는

40 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 경우이다. 다만 국토의 협소성, 인구의 급격한 감소 등 한국이 가지는 고유한 특성 을 고려해 보면 시나리오 c가 현실적으로 가능할지는 의문이다. 이후 세 개의 시나리오별 산업연관표가 구성되면 각각을 이용하여 생산유발계수 를 비교해 봄으로써 경제의 생산력에 어느 정도의 변화가 있는지 비교해 보았다. 분석의 전제와 시점 추정의 전제는 2030년의 시점에서 바이오 경제가 기존 경제를 30% 대체하였다 는 것을 전제로 한다. 2030년 바이오 경제의 30% 대체율은 관련 선행연구와 논의 에서 가장 폭 넓게 통용되는 전제이자 유럽의 바이오 경제와 관련된 정책의 도전 목표이기도 하다. 분석 결과 경제 전체의 생산유발계수는 산업바이오를 육성하였을 경우(시나리오 a) 1.8687 4) 에서 산업바이오를 육성하지 못하였을 경우(시나리오 b) 1.8445로 0.0242p만큼 하락하고 있다. 한편 분석 대상 5개 산업 중 원유 및 바이오매스 산업 을 제외하고 나머지 4개 산업의 생산유발계수가 모두 하락하는 것으로 나타났다. 5) 특히 화학산업의 생산유발계수의 하락폭보다 다른 산업들의 하락폭이 대체로 더 크게 나타나고 있다는 점을 미루어 보아 산업바이오가 육성되지 못할 경우에 발생 되는 생산력 감소 효과는 다른 산업들에 큰 영향을 미칠 개연성이 높다는 점을 알 수 있다. 4) 경제 전체 생산유발계수 1.8687의 의미는 전체에 평균적으로 1조원의 최종수요가 발생할 때 직간접적으로 1조 8,687억 원의 생산 파급효과가 이루어짐을 의미한다. 5) 원유 및 바이오매스 산업의 생산유발계수 값은 크게 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 산업바이오가 육성되 지 못할 경우 원유나 바이오매스에 대한 수입이 그만큼 감소하게 되는 긍정적인 효과에 기인하기 때문이다.

요 약 41 [그림 25] 시나리오 a 와 시나리오 b 의 생산유발계수 변화 자료: 산업연관표(2008)를 이용한 자체 계산 다음으로 바이오매스를 일정부분 국내에서 생산할 경우의 생산력 변화를 알아보 았다. [그림 26]은 농림수산업 산출 규모의 10%가 증산되고 이 증산된 부분이 바이 오매스로 이용되었을 경우의 생산유발계수 변화를 보여주고 있다. 앞에서 서술되었 던 바와 같이 이 경우에도 상당부분의 바이오매스는 수입에 의존하고 있고 국내에 서 일부를 충당하는 것에 불과하다는 점을 주지할 필요가 있다. 즉 농림수산업 산출 규모의 10%는 국내 필요 바이오매스의 약 17%를 차지하는 것으로 계산될 수 있다. 분석 결과 경제 전반의 생산유발계수 값이 상승하였으며, 농림수산업을 제외한 경제 내 모든 산업들의 생산유발효과도 상승하는 것을 알 수 있었다. 경제 전체의 생산유발계수는 바이오매스 산업을 육성하지 못하여 전량을 해외에서 수입할 경우 (시나리오 a) 1.8687이며, 바이오매스 산업을 육성하여 농림수산업 산출액 기준으 로 10%를 국내에서 생산할 경우(시나리오 c) 1.8745로 시나리오 a 대비 0.0058p 만큼 상승하고 있다.

42 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 26] 시나리오 a 와 시나리오 c 의 생산유발계수 변화 자료: 산업연관표(2008년)를 이용한 자체 계산. 분석의 한계 본 분석은 다소 무리한 가정과 많은 한계를 가지고 있다. 그 중에서도 가장 큰 한계는 산업간 연관성, 즉 전방효과(forward linkage)와 후방효과(backward linkage)를 모두 1단계까지만 고려하였다는 점이다. 산업연관분석이란 전후방효과 가 모두 무한 단계로 전개되어야 한다. 물론 산업간 연결되는 단계가 높을수록 그 연관성이 급격하게 약화된다는 특성을 가지고 있지만 산업연관분석의 기본에는 충 실하지 못했음을 인정하지 않을 수 없다. 향후 본 연구에서 제시되는 모델의 정교성 을 보완하는 이론적인 방법을 찾을 수만 있다면 분석의 강건성이 보다 높아질 수 있을 것으로 기대된다.

요 약 43 9. 결론 및 정책적 시사점 본 연구에서는 화석기반 디지털 경제에 대응되는 개념으로서 바이오 경제의 의 미와 특징을 정리해 보고, 이에 대응하는 선진국들의 전략과 특징, 그리고 활동 내 용들을 살펴보았다. 이어서 과학기술적 관점, 사회경제적 관점, 그리고 계량분석적 관점에서의 접근을 통하여 우리나라가 바이오 경제시대를 준비함에 있어서의 대응과 전략과제를 도출해 보고자 하였다. 본 연구의 결과를 토대로 도출된 결론에 대하여 정리하면 다음과 같다. 첫째, 바이오 경제시대의 대응을 위한 정책적 의사결정에서 가장 중요한 원칙은 바이오 경제의 상황적 특성(Context Specificity)을 정확히 이해하는 것이다. 둘째, 바이오 경제시대의 대응을 위한 정책적 의사결정에서 두 번째 원칙은 바이오 경제의 통합적 특성(Holistic Specificity)을 이해하는 것이다. 셋째, 바이오 경제시대의 대응을 위한 정책적 의사결정에서 세 번째 원칙은 바이오 경제의 상호보완적 특성(Complementarity Specificity)을 이해하는 것이다. 마지막으로 바이오 경제의 특성에 대한 이해를 기반으로 바이오 경제시대 대응을 위한 7대 전략과제와 구체적인 실행단위의 실천과제를 제시하고자 한다. 전략과제 1 국가가 보유하고 있는 바이오 자원의 현황과 재화적 가치에 대한 지도와 DB를 구축하여야 한다. 실천과제 1 : 바이오 자원의 현황과 재화적 가치에 대한 지도와 DB구축 전략과제 2 독일형 바이오 경제시대 대응 모델을 추구하여야 한다. 실천과제 2 : CLIB 2021과 같은 바이오 경제시대 대응을 위한 사회적 협의체, 연구체 확립과 사회적 성숙도 개선 전략과제 3 완제품에서는 연료보다 소재와 부재에 집중하여야 한다.

44 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 실천과제 3 : 바이오 가스를 도시가스 관 또는 봄베(Bombe)로 유통 판매시키기 위한 조사연구 수행 전략과제 4 그린, 화이트, 레드 바이오에서 국가의 역할과 비중에 차별적 접근이 필요하다. 실천과제 4 : 효소(Enzyme)산업에 대한 국가 R&D 프로그램 개발 및 추진 전략과제 5 바이오 에너지화 프로그램을 지속적으로 추진하되, 다른 신재생 에너지와 상호보완적 관점에서 지속적으로 개선하여야 한다. 실천과제 5 : 석유화학기업의 Petro to Bio Transition 을 지원하고, 민간 연구 개발을 유도 전략과제 6 바이오매스 자원 확보에 국가의 전략적 추진이 필요하다. 실천과제 6 : 바이오 에너지에 대한 발전차액지원액 확대 및 태양광, 풍력과의 형평성 제고 전략과제 7 복잡한 부처별 추진체계를 지속적으로 정리하고 조율해야 한다. 실천과제 7 : 국내 바이오매스와 수입 바이오매스 여부에 따라 CO 2 감소량 인정, 보조금, 세금면제, 정책자금 지원 등 정책지원 차별화 실천과제 8 : 목적중심, 최종결과중심의 범부처 연구개발 및 추진 체계 확립

목 차 요약 1 제1부 바이오 경제시대의 전개와 동향(현황 篇 ) 제1장 서론 57 제1절 연구 필요성 및 목적 57 제2절 연구 구성과 방법론 59 제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 63 제1절 바이오 경제의 개요 63 제2절 바이오 경제시대의 도래 81 제3절 경제 및 산업 체제 변화의 동인과 외부 환경 요인 86 제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 103 제1절 바이오 경제의 논의 동향 103 제2절 국가별 대응 동향 106 제3절 주요국 대응 동향 분석 및 시사점 138 제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 145 제1절 지식 기반 바이오 경제와 기술, 산업 그리고 혁신 145 제2절 바이오 자원 152 제3절 바이오 공정 158 제4절 바이오 제품 165 제5절 연관 산업 분야 170

제2부 바이오 경제시대의 대응과 과제(분석 篇 ) 제5장 바이오산업 연구개발 투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 175 제1절 연구개요 175 제2절 바이오 R&D의 국제 비교 176 제3절 국내 바이오산업과 IT산업의 R&D 투자 비교 181 제4절 소결과 시사점 188 제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 189 제1절 연구개요 189 제2절 바이오 원료 제품 지도 평가 190 제3절 10대 기술 및 제품 선정 평가 201 제4절 소결 및 시사점 221 제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 223 제1절 연구개요 223 제2절 바이오 경제와 산업 227 제3절 바이오 경제와 역량 231 제4절 바이오 경제와 정책 236 제5절 소결 및 시사점 243 제8장 대응시나리오에 따른 산업연관효과 추정 245 제1절 연구개요 245 제2절 바이오 경제의 구조와 범위 246 제3절 연구범위 252

제4절 연구 결과 265 제5절 소결 및 한계점 270 제9장 결론 및 정책적 시사점 271 참고문헌 285 부록 1. 전문가 설문조사 설문지(사회경제영역) 291 부록 2. 산업연관표의 개요 및 산업연관분석 방법 297 부록 3. 2008년 산업연관표 부문분류표 309 SUMMARY 325 CONTENTS 327

표 목 차 <표 1-1> 디지털 경제 VS 바이오 경제 58 <표 2-1> 바이오 경제 구성 요소 65 <표 2-2> 유럽 바이오 경제의 규모와 고용 현황(2009년) 71 <표 2-3> 우리나라와 OECD의 신재생에너지원별 현황 비교 75 <표 2-4> 지속 가능성을 위협하는 외부 환경의 변화 87 <표 3-1> 미국 바이오 연료 관련 개발 기술 분야(회사) 및 투자 규모 116 <표 3-2> 독일 재생 가능 에너지 사용 현황 및 목표 123 <표 3-3> 독일 비식용작물의 용도별 경작 면적 규모(2008년) 125 <표 3-4> 캐나다 정부의 바이오 경제 관련 투자 현황 136 <표 4-1> 바이오 소재 시장 전망 152 <표 4-2> 작물별 바이오 연료 생산성 비교 153 <표 4-3> 주요 바이오 정유 방식의 특징 162 <표 5-1> 주요국의 민간 부문 바이오 R&D 관련 지표(2008년 기준) 177 <표 5-2> 기타 선진국 민간부문 바이오 R&D 집약도(바이오R&D투자 /부가가치) 177 <표 5-3> 기타 선진국 민간부문의 바이오 R&D 지출액 및 바이오R&D /총R&D 비중 179 <표 5-4> 기타 선진국 공공 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비율 180 <표 5-5> 바이오산업과 IT산업의 정의 182 <표 5-6> 산업연관표상 바이오산업 및 IT산업에 대한 R&D 투입액(명목) 184 <표 5-7> 바이오산업 및 IT산업의 R&D 투입 諸 비율 186 <표 6-1> 기존 연구들의 연구개발 투자 우선순위 선정기준 정리결과 191 <표 6-2> 바이오 원료 및 제품의 평가 기준 192 <표 6-3> 연구개발 역량 평가 결과 193 <표 6-4> 산업연관성 평가 결과 194

<표 6-5> 미래 전략성 평가 결과 195 <표 6-6> 기준별 중요도 평가 결과 196 <표 6-7> 가중치 고려한 최종 평가 결과 196 <표 6-8> 바이오산업 가치 사슬상의 이슈리스트 200 <표 6-9> 바이오 기술 영역 기술 및 제품 리스트 201 <표 6-10> 바이오 경제의 10대 핵심 기술 및 제품 204 <표 6-11> 식물 공장 관련 기술 207 <표 6-12> 바이오 연료의 종류별 특성 208 <표 6-13> 10대 기술 및 제품의 평가 기준 210 <표 6-14> 상업성 평가 항목 및 척도 211 <표 6-15> 10대 기술 상업성 평가 결과 211 <표 6-16> 10대 제품 상업성 평가 결과 213 <표 6-17> 내부화 평가 항목 및 척도 214 <표 6-18> 10대 기술 내부화 평가 결과 215 <표 6-19> 10대 제품 내부화 평가 결과 217 <표 6-20> 지역성 평가 항목 및 척도 218 <표 6-21> 10대 기술 지역성 평가 결과 218 <표 6-22> 10대 제품 지역성 평가 결과 220 <표 6-23> 바이오 경제의 가치 사슬 상 원료 및 제품의 우선순위 선정 222 <표 7-1> 설문대상 응답자의 종사분야별 구성 224 <표 7-2> 설문대상 응답자의 세부 연구 분야별 구성 225 <표 7-3> 설문대상 응답자의 연구단계별 구성 226 <표 7-4> 바이오 경제와 역량 평가 체계 232 <표 7-5> 바이오 가치 사슬 상 역량 평가 결과 233 <표 7-6> 바이오 경제의 분야별 역량 평가 결과 233 <표 7-7> 연구단계별 상대적 중요도 평가 결과 234 <표 7-8> 바이오 경제 육성 시 기대 효과 상대적 중요도 평가 결과 235 <표 7-9> 바이오 경제와 정책 평가 체계 236 <표 7-10> 정책 목표의 중요도 평가 결과 237

<표 7-11> 정책옵션의 중요도 평가 결과 239 <표 7-12> 전략 과제의 중요도 평가 결과 241 <표 8-1> 본 연구에서의 상품 분류와 산업연관표 상 분류 비교 254 <표 8-2> 본 연구의 5부문 기준 국산거래표 및 수입거래표(2008년, 조 원) 257 <표 8-3> 시나리오 a의 투입산출표 259 <표 8-4> 변화된 시나리오 b의 투입산출표 261 <표 8-5> 변화된 시나리오의 투입산출표 263 <표 8-6> 시나리오별 구분 264 <표 9-1> 바이오 분야별 R&D 지출 규모와 부가가치 추정치 비교 279 <표 9-2> 바이오 분야별 거시적 접근과 주안점 280 <표 9-3> 부처별 바이오 에너지 관련 담당 업무 282

그림목차 [그림 1-1] 전체 연구의 주요 내용과 구성 60 [그림 1-2] 제5장 연구의 틀(바이오산업 연구개발 투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교) 61 [그림 1-3] 제6장 연구의 틀(과학기술작업반: 과학기술영역에 대한 분석 및 평가) 61 [그림 1-4] 제7장 연구의 틀(사회경제작업반: 사회경제영역에 대한 분석 및 평가) 62 [그림 1-5] 제8장 연구의 틀(계량분석작업반: 바이오 경제시대 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정) 62 [그림 2-1] 바이오 경제 개념도 64 [그림 2-2] 바이오 연료 생산 과정: 원료, 공정 및 최종 제품 66 [그림 2-3] 바이오 자원의 활용 흐름도 67 [그림 2-4] 바이오 연료 순환 개념도 73 [그림 2-5] 1933년 미국에서 옥수수 에탄올 휘발유를 판매하는 모습 81 [그림 2-6] 세계 에탄올 연료 생산 현황 83 [그림 2-7] 유럽의 바이오 자원 활용 현황과 목표 84 [그림 2-8] 미국 바이오 연료 증산 계획 85 [그림 2-9] 연료 유형에 따른 세계 에너지 사용 현황 및 전망 89 [그림 2-10] 국가별 자동차 소유 현황 및 전망 89 [그림 2-11] 전 세계 경작 가능한 토지의 증가 현황 91 [그림 2-12] 전 세계 곡물 생산성 증가 현황 95 [그림 2-13] 바이오 경제 관련 기술 투자 현황 98 [그림 2-14] 다학제 간 협력의 필요성 102 [그림 3-1] 미국 휘발유 가격 상승 추이 106 [그림 3-2] 유가 변화 및 바이오 자원 연구개발 공공 자금 지원 규모 107 [그림 3-3] 바이오 연료 자원 다각화 108 [그림 3-4] 에너지 독립 안보법 및 Cap & Trade 정책의 탄소 감축 효과 분석 109

[그림 3-5] 미국 에너지부 바이오 자원 기술 개발 지원 체계 112 [그림 3-6] 미국 에너지부 바이오 자원 기술 개발 지원 규모 112 [그림 3-7] 바이오 연료 생산 및 엔진 효율성 향상으로 인한 원유 수요 감축 114 [그림 3-8] 미국 부처별 바이오 연료 연구 개발 지원 비율 114 [그림 3-9] 미국 바이오 연료 연구 개발 지원 규모 115 [그림 3-10] 미국 바이오 연료 관련 기술 개발 투자 업종 및 비율 116 [그림 3-11] BP사의 바이오 자원 활용 기술 관련 제휴 관계도 117 [그림 3-12] 바이오 연료 공급 단계에 따른 연구 개발 체제 118 [그림 3-13] 독일 재생 가능 자원 경작 면적 증가 추이 124 [그림 3-14] 독일 재생 가능 에너지 중 바이오 에너지의 비중 변화 126 [그림 3-15] 독일 바이오 연료 사용 현황 127 [그림 3-16] 해외 대응 동향 특징 및 시사점 144 [그림 4-1] 바이오 경제의 자원 활용 흐름도 145 [그림 4-2] 바이오 경제를 구성하는 주요 산업 146 [그림 4-3] 바이오 경제 관련 주요 산업의 기술 경제적 영향과 개발 소요 기간 148 [그림 4-4] 비타민 B2 생산 공정 변경 효과 149 [그림 4-5] 셀룰로오스 유래 에탄올 생산량 예측 150 [그림 4-6] 바이오 제품 시장 현황 151 [그림 4-7] 미국의 바이오 자원 규모: 농업 및 임업 153 [그림 4-8] 바이오 자원의 물류 관련 중요 요소 156 [그림 4-9] 바이오 자원의 물류 발전 3단계 156 [그림 4-10] 바이오 자원의 물류: 기존 방식 157 [그림 4-11] 바이오 자원의 물류: 2번째 단계 157 [그림 4-12] 바이오 자원의 물류: 최종 단계 158 [그림 4-13] 전작물 바이오 정유: 건식법 및 습식법 160 [그림 4-14] 생화학적 방법 및 열화학적 방법의 바이오 정유 161 [그림 4-15] 노보자임 사의 산업 분야별 매출 및 시장 점유율 164 [그림 4-16] 효소 비용 및 셀룰로오스 유래 에탄올 생산 비용 감소 현황 165 [그림 4-17] 스마트 그리드의 구성 170

[그림 4-18] 스마트 그리드의 에너지 절약 및 이산화탄소 감축 효과(국내) 171 [그림 5-1] 바이오산업 R&D 투자 분석의 틀 176 [그림 5-2] 주요국 공공 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비중 180 [그림 5-3] 본 보고서상의 연구개발 투자의 흐름 예시(산업연관표 예시) 182 [그림 5-4] 국내 바이오산업의 R&D투입/총투입 비중 184 [그림 5-5] 국내 바이오산업의 R&D투입/부가가치 비율 185 [그림 5-6] 바이오산업R&D투입/전산업R&D투입 비중 187 [그림 5-7] 바이오산업R&D투입/IT산업R&D투입 비율 187 [그림 6-1] 기술작업반 평가의 틀 190 [그림 6-2] 바이오 원료 및 제품 지도 190 [그림 6-3] 일본의 자국 원료 활용 바이오에탄올 생산 사업 개요 197 [그림 6-4] 10대 기술 상업성 매트릭스 분석 결과 212 [그림 6-5] 10대 제품 상업성 매트릭스 분석 결과 214 [그림 6-6] 10대 기술 내부화 매트릭스 분석 결과 216 [그림 6-7] 10대 제품 내부화 매트릭스 분석 결과 217 [그림 6-8] 10대 기술 지역성 매트릭스 분석 결과 219 [그림 6-9] 10대 제품 지역성 매트릭스 분석 결과 221 [그림 7-1] 사회경제작업반 평가의 틀 224 [그림 7-2] 설문 응답자의 업무 경력 226 [그림 7-3] 바이오 경제와 산업 평가의 틀 227 [그림 7-4] 바이오 경제의 현재 역량 중요도 평가 결과 228 [그림 7-5] 바이오 경제의 미래 산업적 중요도 평가 결과 229 [그림 7-6] 바이오 경제의 전략적 육성 분야 중요도 평가 결과 230 [그림 7-7] 연구단계별 상대적 중요도 평가 결과 234 [그림 7-8] 바이오 경제 육성 시 기대효과 상대적 중요도 평가 결과 235 [그림 7-9] 정책 목표의 우선순위 평가 결과 238 [그림 7-10] 정책옵션 우선순위 평가 결과 240 [그림 7-11] 전략과제의 우선순위 평가 결과 242 [그림 8-1] 산업연관효과 추정 분석의 틀 245

[그림 8-2] 바이오 기술의 부가가치 사슬 구조(협력자 모델) 246 [그림 8-3] 바이오 기술의 새로운 사업 모델(통합자 모델) 247 [그림 8-4] 바이오 경제의 가치 사슬 248 [그림 8-5] 바이오산업 구조도 249 [그림 8-6] 석유 화학산업의 구조 250 [그림 8-7] 시나리오 a 와 시나리오 b 의 생산유발계수 변화 266 [그림 8-8] 시나리오 a 와 시나리오 c 의 생산유발계수 변화 267 [그림 8-9] 시나리오 a 와 가정이 변경된 시나리오 b 의 경제 전체 생산 유발계수 변화 268 [그림 8-10] 시나리오 a 와 가정이 변경된 시나리오 c 의 경제 전체 생산 유발계수 변화 269

제1부(현황 篇 ) 바이오 경제시대의 전개와 동향

제1장 서 론 57 제1장 서 론 제1절 연구 필요성 및 목적 산업과 경제의 근본 패러다임이 Physical Science 중심에서 Life Science 중심으 로 빠르게 재편되고 있다. 19세기 중반 이후에 일어난 산업혁명은 화학과 물리학이 주축이 되는 Physical Science가 이론적, 기술적 기반을 형성한 것이다. Physical Science 기반의 산업 혁명은 전례 없는 물질적 풍요를 가져왔지만, 자연과 생명에 대한 이원적인 접근으로 인해 환경과 생태의 위기를 가져오기도 하였다. 이른바 지속 가능성의 위기 또는 지속 가능성에 도전 으로 요약되는 오늘날 우리 주변의 많은 난제들의 뿌리는 Physical Science로부터 유래된 측면이 크다. 이처럼 Physical Science의 성장한계를 극복하고 문제를 해결하기 위한 대안으로 Life Science가 주목 받고 있으며, 과학의 발전은 기존 Life Science의 기술 장벽을 빠르게 제거하고 있다. 또한 Physical Science가 가져온 물질적 풍요를 넘어서서 인류의 수 명이 급속히 증가하는 과정에서 삶의 질과 건강, 환경, 복지에 대한 요구 수준도 높아 지고 있다. 현재의 과학기술과 산업기반이 Physical Science에서 Life Science 중심으로 옮 겨가는 과정은 대응여부에 따라 위기와 기회의 양면성을 지닐 수 있다. 신흥 개도국 들은 세계 최고 수준의 제조업 육성에 전념하고 있는 반면, 선진국들은 이미 Life Science 시대에 대비한 농산업, 보건의료, 환경산업 등의 준비를 가속화하고 있다. Physical Science 시대 대응에 성공적이었던 한국의 경제와 산업이 Life Science 중심의 바이오 경제시대로의 전이에 성공할 수 있을지는 의문으로 남아 있다. 대량 생산과 효율화로 대표되는 Physical Science 기반의 산업경제와 소형화, 개체화로 대표되는 Life Science 기반의 바이오 경제는 근본적인 패러다임의 변화를 수반한 다. Life Science 기반에서는 생명현상이 갖는 국지성(Locality), 예측의 난해성

58 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 (Unpredictability), 경로의 다양성 (Diversity) 등 이전 시대와 다른 과학과 산업의 경쟁규칙이 적용되는데, 한국은 이에 대한 기반과 준비가 미흡한 것이 현실이다. Physical Science의 디지털 경제시대에 한국은 세계적 수준의 IT산업 육성에 성 공하였고, 이를 기반으로 세계 11번째 경제대국 반열에 오를 수 있었다. 그러나 Life Science 중심의 바이오 경제시대의 도래에 대응하려면 지금까지와는 다른 새로운 혁신의 방법론과 준비가 필요할 것이다. 예로써 한국은 국가 R&D투자에서 ISIC 32 번 산업 1) 의 비중이 48%(2008년 기준)에 이르는 등 IT산업 의존도와 몰입도가 지나 치게 높아 BT전이(Transition)의 적시성과 효과성이 우려되기도 한다. 이에 본 연구는 Life Science가 중심이 되는 바이오 경제시대 진입에 대비한 통 합적 관점에서의 사전적, 탐색적 연구를 지향하며 기획되었다. 본 연구는 바이오 경 제시대 대비를 위한 총괄 청사진을 제공하고, 선진국들의 바이오 관련 정책 동향 및 대응 프로그램을 벤치마크하고, 바이오 경제시대에 대한 기술, 사회경제 그리고 계량적 측면의 고찰을 통하여 한국 실정에 맞는 과학기술 기반의 정책적 시사점을 제시하고자 한다. <표 1-1> 디지털 경제 VS 바이오 경제 디지털 경제 바이오 경제 중심 최소단위 전자(electron) 세포(cell) 중심기술 IT BT 경제 지향점 Fast &Fat Slow &Flat 자원 화석자원 바이오자원 공정 화학적 공정 생물학적 공정 자연계 순환 배출과 폐기 완전한 재활용 중심과학 물리, 지구과학 화학, 생물 에너지 공급방식 중앙 집중형 지역 분산형 거주형태 Urban Sub-urban 경제학적 목적 경제성장 생명복지, 삶의 질 중심자본 산업자본 생명자본 중심산업 전기전자, 기계, 중공업 농산업, 보건의료, 화학 부가가치 17% Up to 8% 1) 국제산업분류기준에 따른 산업분류로서 ISIC 32번 산업의 직역은 영상 음향 통신장비 제조업 으로 IT산업을 의미함

제1장 서 론 59 제2절 연구 구성과 방법론 본 연구는 크게 제1부 현황 편과 제2부 분석 편의 두 부분으로 구성되었다. 현황 편은 서론을 포함하여 바이오 경제의 개념과 정의, 그리고 바이오 경제가 도래하게 되는 경제사적 배경을 살펴봄으로써 바이오 경제라는 화두 의 의미를 파 악해 보고자 구성되었다. 또한, 현황 편에서는 바이오 경제시대의 주요 산업과 기술, 제품, 기대시장 등 현황 및 미래 전망에 대해 정리하였으며, 주요국의 바이오 경제 대응 동향을 짚어보고 이로부터 우리에게 필요한 시사점을 도출하였다. 현황 편은 제1장 서론부터 제4장 주요국의 바이오 경제 대응 동향까지로 구성되어있고, 문헌 연구와 인터뷰, 해외사례조사 등의 방법론이 주로 활용되었다. 분석 편은 바이오 경제 시대의 대응과 과제를 도출하기 위한 목적으로 진행되었 다. 분석 편은 제5장부터 제8장까지 구성되어 있으며 제5장에서는 우리나라 바이 오산업 연구개발투자를 국제비교하고, 디지털 경제의 주력산업인 IT산업과의 시계 열적 비교를 수행하였다. 제6장에서는 과학기술 측면에서 바이오 경제시대를 준비 하기 위해 과학 기술작업반을 운영하였다. 아울러 전문가 토의를 통해 투자 방향설 정과 효율적 자원배분을 위하여 10대 핵심 기술과 제품군을 도출하여 다양한 기준 에 따라 평가해 보았다. 제7장은 바이오 경제의 가치 사슬에 따른 우리 사회의 예 상되는 영향은 무엇이며, 그에 대비하기 위해 우리가 선택할 수 있는 방안은 무엇 인지에 대해 살펴보고자 1 바이오 경제와 산업 2 바이오 경제와 역량 3 바이오 경제와 정책의 세 개의 카테고리로 나누어 관련 전문가들의 의견을 수렴하기 위한 설문조사를 실시하고 그 결과를 분석하고 고찰하였다. 제8장은 바이오 경제의 육 성과 대응 시나리오에 따른 한국경제에의 파급효과를 추정해 보기 위한 목적으로 산업연관효과 분석 등 계량분석의 방법으로 진행하였다. 마지막으로 제9장 결론과 정책적 시사점 부분에서는 현황 편과 분석 편에서 도

60 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 출된 소결과 시사점, 그리고 연구의 과정에서 수렴되었던 전문가 의견과 자료에 근거하여 이론탐색 및 분석을 통해 도출된 시사점을 정리하고 정책 제언을 제시하 였다. 전체 연구의 주요 내용과 구성은 아래 [그림 1-1]에 제시되어 있다. 분석 편의 각 장에서 사용한 연구 방법은 각 장에 소개되어 있으나, 보고서 내용의 이해와 가 독성의 편의를 높이기 위하여 아래 한자리에 한 번 더 소개하였다. [그림 1-1] 전체 연구의 주요 내용과 구성

제1장 서 론 61 [그림 1-2] 제5장 연구의 틀(바이오산업 연구개발 투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교) [그림 1-3] 제6장 연구의 틀(과학기술작업반: 과학기술영역에 대한 분석 및 평가)

62 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 1-4] 제7장 연구의 틀(사회경제작업반: 사회경제영역에 대한 분석 및 평가) [그림 1-5] 제8장 연구의 틀(계량분석작업반: 바이오 경제시대 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정)

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 63 제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 제1절 바이오 경제의 개요 1. 바이오 경제의 정의 농자천하지대본( 農 者 天 下 之 大 本 )이라는 말이 있었을 정도로 농산업은 모든 산 업의 핵심이었다. 그러나 18세기 후반 영국에서 시작된 산업혁명 이후에 농산업은 제조업 및 서비스업에 핵심 산업으로서의 자리를 내줬고, 천연 섬유나 목재 등 식물 을 원료로 했던 제품들이 합성 섬유나 플라스틱처럼 석유를 원료로 하여 생산되기 시작하면서 농산업은 식량 공급을 위해서는 필수적이지만 경제적인 기여도가 낮은 전통 산업으로 인식되고 있었다. 그러나 21세기에 들어와서는 농산업이 다시 각광 받기 시작하는데, 그것은 농산업이 첨단 생명과학과 바이오 기술의 발전에 힘입어 지식 기반 바이오 경제에서 핵심적인 역할을 하게 되었기 때문이다. 가. 정의 바이오 경제, 또는 지식 기반 바이오 경제란 무엇인가? 협의의 바이오 경제는 기술의 발달로 기존의 화석연료를 바이오 자원으로 대체하게 되는 것을 말한다. 즉, 기존에 석유를 원료로 하여 생산되던 의약품, 화학제품, 각종 소재는 물론 운송 수 단, 전력 및 열 생산에 사용되는 연료를 곡물, 목재, 식물성 기름 등의 바이오 자원 으로부터 생산하게 되는 것을 의미하는 것이다. 단순히 자원의 대체에 초점을 맞추고 있는 위와 같은 정의가 생물학적 공정과 관련된 개념으로까지 확장이 되면서 환경친화적인 요소가 부각되기 시작한다. 이러 한 시각에서는 천연재료를 원료로 사용하는 것은 물론 생물학적 공정을 통하여 에 너지 사용량을 최소화하고 독성 폐기물 발생을 사전에 봉쇄하며 공정의 부산물 및

64 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 폐기물을 모두 다른 공정에 투입하거나 재활용하여 마치 자연 생태계처럼 완전한 물질 순환을 이루는 것을 바이오 경제라고 본다. 광의의 바이오 경제는 생물학적 자원의 생산, 관리 및 활용과 생물학적 공정을 사용하는 모든 산업 및 경제 분야, 그리고 이와 관련된 서비스 및 전후방 산업을 모두 포함한다. 여기에는 농업, 식품업, 어업, 임업 등의 산업이 포함되는 것은 물론 관련 정책이나 법제, 교육 및 사회활동까지 모두 망라한다. 또한 이 모든 활동은 지 속 가능성이라는 대전제를 충족시켜야 한다. [그림 2-1] 바이오 경제 개념도 화석연료에 근거한 20세기 경제가 위에 언급한 것과 같은 바이오 경제로 전환되 기 위해서는 과학기술, 특히 생명과학기술의 발전이 절대적으로 뒷받침되어야 한 다. 이를 강조한 용어가 지식 기반 바이오 경제(Knowledge-Based Bio-Economy, KBBE)인데, 이는 2004년 유럽연합에서 처음 사용되었으며 생명 과학에 대한 지식 을 활용하여 새롭고 지속 가능하며 환경 친화적이고 경쟁력 있는 제품을 생산하는

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 65 것을 의미한다. 유럽은 전통적으로 강세를 보였던 농축산업 및 화학 공업 분야를 첨단 과학 기술과 결합하여 21세기 인류의 가장 큰 도전 과제인 지속 가능성 문제에 선도적으로 대응하고자 지식 기반 바이오 경제에 전력을 기울이고 있다. 나. 구성 요소 지금까지 살펴 본 것과 같이 바이오 경제는 매우 광범위한 개념이다. 하지만 핵 심을 살펴보면 화석연료 및 화학 공정에 기반을 두고 대량의 폐기물을 배출하던 20 세기 경제에 반해 바이오 경제는 재생 가능한 바이오 자원과 생물학적 공정에 기반 을 두고 완전한 재활용 사이클을 구축하여 실질적으로 폐기물을 배출하지 않는 21 세기형 경제를 지칭하는 개념이다. <표 2-1> 바이오 경제 구성 요소 구분 기존 경제 바이오 경제 자원 화석연료(석탄/석유) 재생 가능한 바이오 자원 공정 화학적 공정 생물학적 공정 폐기물 대량 배출 완전한 재활용 다. 분야 1) 바이오 에너지/연료 현재 바이오 경제에서 가장 큰 부분을 차지하는 분야는 바이오 에너지 분야이다. 바이오 에너지는 생물학적 자원을 원료로 사용하여 에너지를 생산하는 것인데, 사 실 바이오 에너지의 역사는 인류의 역사만큼이나 오래되었다. 땔감을 이용하여 난 방을 하거나 화력발전을 하는 것이 하나의 예인데, 지금도 많은 지역에서 이러한 형태로 바이오 에너지가 사용되고 있다. 삼림의 지나친 훼손 없이 현지에서 땔감의 공급이 가능하고 기술 발달로 연소 효율성을 대폭 높이면서도 온실가스 발생을 최 소화하는 것이 가능하다면 이러한 형태의 전통적인 바이오 에너지도 분명히 바이오

66 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 경제의 중요한 일부분이 될 것이다. 그러나 21세기 바이오 경제에서는 점차 바이오 자원을 연료(액체)화하여 사용 하는 비중이 늘고 있다. 바이오 연료는 옥수수나 사탕수수 같은 곡물이나 지푸라기, 잡초, 버려진 잔가지 등의 식물성 물질, 그리고 채종유나 야자유 등의 식물성 기름 들로부터 발효 등의 공정을 통하여 생산된 에탄올, 부탄올 또는 바이오 디젤 등의 연료를 의미한다[그림 2-2]. 현재 전 세계 수송 연료의 1%를 바이오 연료가 차지하 고 있으며 브라질에서는 바이오 에탄올의 점유율이 이미 석유를 뛰어넘어 가장 중 요한 수송 연료의 지위에 올랐다. [그림 2-2] 바이오 연료 생산 과정: 원료, 공정 및 최종 제품 자료: Farrel & Sperling(2007): pp. 58

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 67 2) 바이오 소재/공정 현재로서는 바이오 연료가 바이오 경제의 가장 큰 분야이지만 앞으로 바이오 자 원을 사용하여 연료 이외의 제품을 생산하는 것과 생물학적 공정을 이용하는 비중 도 급격하게 증가할 것이라고 전망된다. 바이오 원료 및 생물학적 공정은 폭넓은 응용이 가능하며, 정밀 화학제품, 화장품, 의약품 및 식품 첨가물 등에서 거대한 잠 재력을 가지고 있다. 기존의 화학적 공정보다 더 선택적으로 작용하는 생물학적 공 정은 상대적으로 순도가 낮은 원료의 사용을 가능하게 해주고 또한 부산물의 양도 감소시킬 것으로 예상된다. [그림 2-3] 바이오 자원의 활용 흐름도 자료: Clever Consult BVBA(2010): pp.40 3) 바이오 자원 이와 같이 과학 기술의 발달로 바이오 자원의 용도가 연료 및 각종 원료로 확장 되자 이러한 바이오 자원을 공급하는 산업, 즉 농업이나 임업 등도 재조명되기 시작 한다. 곡물이 식량으로서뿐만 아니라 바이오 연료나 효소, 아미노산, 의약품, 플라

68 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 스틱 등의 고분자물질, 섬유 등의 생산 공장으로 역할을 하게 되자 곡물의 수확량 증대가 이러한 여러 산업들의 성장 발전과 직결된 과제가 된 것이다. 이렇게 양적인 증가를 위한 노력 외에 각종 제품이나 공정에 적합한 특성을 보유한 곡물을 만들어 내는 것도 또한 중요해졌으며, 이러한 모든 것들이 소위 그린 바이오 기술을 통해 가능해지고 있다. 2. 지속 가능성에 대한 도전 기존에도 존재하고 있었던 화이트 바이오 기술과 그린 바이오 기술이 바이오 경 제라는 개념 아래 하나로 모이면서 세계적으로 주목을 받는 이유는 바이오 경제가 전 인류가 직면하고 있는 지속 가능성 위기에 대한 해결책으로 여겨지기 때문이다. 이러한 지속 가능성 위기로는 기후 변화, 식량 부족, 에너지 수요 급증, 유해 폐기물 로 인한 생태계 파괴 및 지역 간의 경제 불균형 같은 것들이 있다. 가. 온실가스 증가로 인한 기후 변화 인구 증가 및 경제 성장은 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등의 온실가스 발생량을 증가시켜서 전 지구적인 기후 변화를 초래하고 있다. 인류가 2배로 부자가 될 때마 다 탄소 방출은 80% 증가한다고 하며, 이의 대부분이 화석연료의 사용에 기인한다. 이러한 기후 변화에 전 지구적으로 대처하기 위하여 1997년 교토의정서에서는 국가별로 이산화탄소 등의 온실가스 감축 목표를 설정하였으며, 이후 각 국가들은 자체적으로 계획을 세워서 온실가스 감축을 추진하고 있다. 나. 에너지 수요 증가 현대 사회에서 가장 주요한 에너지원인 석유는 지속적으로 가격이 상승하고 있 다. 이는 인구 증가와 경제 성장으로 인한 수요의 증가, 특히 아시아를 포함한 개발 도상국 지역에서의 급격한 수요 증가와 함께 매장량의 감소로 인하여 야기되는 것 이다. 인류가 처음으로 1조 배럴의 석유를 사용하는 데에는 125년이 걸렸으나 다음

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 69 1조 배럴은 30년 만에 소진될 것으로 추정되며 따라서 멀지 않은 미래에 심각한 수 급 불균형이 예상되고 있다. 또한 대부분의 산유국들이 위치한 중동 지역의 지정학 적 불안정성은 언제라도 원유 공급에 문제가 생길 가능성을 배태하고 있는 것이 현 실이다. 미국, 유럽을 포함한 여러 선진국에서는 석유를 이용한 화력 발전에 대한 대안으 로 현재 원자력 발전이 주요한 역할을 하고 있으나 원자력 발전은 환경 단체 및 일 반인들로부터 끊임없이 안전성에 대한 우려가 제기되고 있다. 2011년 3월에 발생 한 후쿠시마원전 사태를 계기로 원자력의 안전성에 대한 우려는 더욱 악화되었으 며, 다른 종류의 대체 에너지 개발에 대한 요구가 급증하는 상황이다. 다. 식량 부족 경작 가능 용지의 부족, 기후 변화로 인한 물 부족 사태 및 빈번한 기상 이변 등 으로 인하여 인구 증가 속도에 걸맞은 곡물 수확량의 증가를 유지하기가 점점 힘들 어지고 있다. 특히 개발도상국들은 비효율적인 시장 체제나 낙후된 기술 등으로 인 하여 적정량의 식량 공급이 이루어지고 있지 않으며 현재 개발도상국 인구의 17%가 영양실조라는 보고도 있을 정도이다. 따라서 식량의 안정적인 공급은 인류의 존속 을 위해 해결해야 할 핵심적인 문제이다. 라. 유해 폐기물로 인한 생태계 파괴 화석연료 및 석유 화학 제품의 사용으로부터 발생하는 각종 폐기물은 대기 오염, 수질 오염 및 토양 오염의 주된 원인이며, 이는 즉각적으로 삶의 질을 떨어뜨릴 뿐 만 아니라 생태계 파괴를 통하여 장기적으로 기후 변화나 식량 부족으로 다시 연결 된다. 따라서 폐기물을 감소시키는 것은 지속 가능한 사회를 만드는 데 있어서 필수 적인 요구 사항이다.

70 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 마. 농촌 및 개발도상국가의 경제 문제 전 세계적으로 인구의 도시 집중 및 이로 인한 농촌의 공동화가 심각한 문제가 되고 있다. 2007년에 이미 개발도상국 국민의 44%가 도시에 거주하는 것으로 나타 나고 있는데, 이 수치는 앞으로 계속 상승하여 2050년에는 개발도상국 국민의 86% 가 도시에 거주할 것으로 예상된다. 지나친 도시화는 환경오염 증가, 자연 환경 파 괴 등 앞서 언급한 것과 같은 지속 가능성 위기의 원인을 제공하는 것 이외에도 지 역 경제 및 산업 간의 불균형을 야기해 사회 불안정성을 높이게 된다. 이러한 불안 정성은 한 나라의 내부에서뿐만 아니라 국제적으로도 문제가 된다. 개발도상국가의 낮은 소득과 낮은 경제자립도로 인한 정치적 불안정성은 세계정세에 위협이 될 수 있으며 또한 천연자원에의 과도한 경제 의존도는 지속 불가능한 방식으로 자원을 고갈시켜 전 지구적인 위기를 초래할 수도 있다. 3. 바이오 경제의 중요성 유럽연합의 연구 혁신 집행위원인 Mάire Geoghegan-Quinn 여사는 2010년 9월에 브 뤼셀에서 개최된 지식 기반 바이오 경제 컨퍼런스에서 유럽의 바이오 경제 현황에 대해서 다음과 같이 말했다. 유럽의 바이오 경제는 2조 유로의 가치가 있으며 농업, 임업, 어업, 식품, 화학 및 바이 오 연료 등의 다양한 분야에 걸쳐 2,200만 개의 일자리를 제공하고 있다. 이것이 유럽 바 이오 경제의 인상적인 현실이다. 이것은 우리 모두의 삶에서 빼놓을 수 없는 부분이며 우 리의 삶을 향상시키는데 중요한 역할을 한다. 이와 같이 바이오 경제는 이미 우리와 함께 하고 있으며 생산 유발 및 고용 창출 등의 경제적인 기여도도 점점 커지고 있다. 그러나 이러한 경제적인 중요성은 바이 오 경제의 한 측면에 지나지 않는다.

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 71 <표 2-2> 유럽 바이오 경제의 규모와 고용 현황(2009년) Sector Annual turnover (billion Euro) Emplyment (thousand) Data source Food 965 4,400 CIAA Agriculture 381 12,000 COPA-COGECA Eurostat Paper/Pulp 375 1,800 CEPI Forestry/Wood ind. 269 3,000 CEI-BOIS Biobased products Chemical and Plastics 50(estimation * ) 150(estimation * ) USDA Arthur D Little Fester Mckinsey CEFIC Enzymes 0.8(estimation * ) 5(estimation * ) Biofules 6 ** 150 Amfep Novozymes, Danisco/Genecor, DSM) EBB ebio Total 2,046 21,505 주: 1) * : estimation for Europe for 2009 2) ** : estimation based on a production of 2.2 million tonnes bioethanonal and 7.7 millions tonnes biodiesel at average market price in Europe 자료: Clever Consult BVBA(2010): pp.14 앞서 언급한 것처럼 현재 기후 변화나 에너지 수요 증가 등 전 인류의 지속 가능 성을 위협하는 여러 위기가 복합적으로 얽혀 있고 세계 각국은 여기에 대처하기 위 해서 다양한 방안을 추진하고 있다. 이러한 방안들을 하나로 결집한 것이 바로 바이 오 경제라는 개념이며, 따라서 바이오 경제는 단순히 새로운 기술에 근거한 새로운 형태의 경제에 불과한 것이 아니라 인류의 지속적인 생존을 위한 필사적인 도전이 라고 할 수 있다.

72 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 가. 이산화탄소 등 온실가스 감축 우선 바이오 경제는 이산화탄소 등의 온실가스 감축에 기여하여 기후 변화를 완 화시킬 것으로 예상된다. 예를 들면, 바이오 연료의 사용 및 바이오 공정과 제품으 로 인하여 2030년까지 이산화탄소를 10억 톤에서 25억 톤까지 감소시키는 것이 가 능할 것이라고 추정된다. 화석연료가 아닌 곡물, 목재 등의 식물성 자원으로부터 생산되는 바이오 연료는 다음 과 같은 과정을 거쳐서 생태계에서 순환하고 재생되면서 이산화탄소 감소에 기여한다. [그림 2-4] 제일 먼저 무한한 에너지 공급원인 태양으로부터 전달되는 빛 에너지와 이산화탄소를 이용하여 광합성을 함으로써 풀과 나무 등의 식물성 자원이 생산된다. 이 과정 자체가 대 기 중의 이산화탄소를 포집하는 과정이기도 하다. 이렇게 생산된 식물성 자원은 전처리 과정을 거쳐서 셀룰로오스 등으로 분해된다. 기 술의 발전 및 사회적 인프라의 구축이 갖춰진 후에는 바로 수확된 식물성 자원뿐만 아니라 각종 공정의 부산물이나 폐기물도 체계적으로 수집되어 전처리 과정에 투입될 수 있을 것 이다. 효소 처리 과정을 거쳐서 셀룰로오스 등의 물질이 당류로 분해되고 나면 미생물을 이 용한 발효 등의 과정을 거쳐서 에탄올, 부탄올, 바이오 디젤 등의 액체 연료가 생산된다. 이렇게 생산된 연료는 자동차, 비행기 같은 운송 수단의 연료로 사용되며, 이러한 연료 의 연소 시 발생하는 이산화탄소는 광합성을 통하여 다시 식물성 자원의 생산에 사용됨으 로써 생태계에서 순환을 거치게 된다. 따라서 화석연료를 사용할 때에는 땅 속 깊은 곳에 화석 형태로 저장되어 있던 이산화탄소가 대기 중에 방출되는 반면 바이오 연료를 사용할 때에는 이산화탄소의 순환을 통하여 대기 중 이산화탄소의 농도를 일정 수준으로 유지할 수 있게 되는 것이다.

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 73 [그림 2-4] 바이오 연료 순환 개념도 자료: Fischer(2008): pp.8 나. 화석원료의 대체 바이오 에너지는 에너지 수요 증가 및 수급 불균형이라는 위기에 대처하는 기술 이기도 하다. 현대 국가에서 에너지는 경제 발전의 원동력은 물론 국가 안보 및 환 경 문제에 있어서도 중심적인 위치를 차지하고 있다. 특히 대부분의 석유 수출국이 OPEC(Organization of the Petroleum Exporting Countries)에 의하여 조직되고 운 영됨에 따라 석유 시장이 안정화되는 반면, 가격 담합이 이루어지기도 한다. 뿐만 아니라 대부분의 석유 수출국들이 중동 아시아에 위치되어 있어 정치적 군사적인 긴장감을 조장하고 있으며, 테러의 위험도 존재하고 있는 만큼 친환경적인 에너지 를 안정적으로 공급하는 것은 모든 국가의 정책 우선순위에 들어가는 사항이다.

74 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 다. 지역경제의 발전 기후 변화 완화, 에너지 수요 충족, 식량 공급 및 폐기물 감소 등 생태계와의 평화로운 공존 속에 인류가 존속하기 위해 추진하는 이러한 노력은 다시금 경제적 균형 및 정치적 안정으로 이어지는 선순환을 창출한다. 우선 바이오 자원 생산의 중요성이 커지면서 농업 및 임업 등에 투자가 확대되고 이는 공동화되던 농촌 지역에 고용 창출 효과를 일으키면서 지역 경제를 활성화시킨다. 그린 바이오 기술의 발달로 버려지거나 못 쓰는 땅도 에너지용 곡물이나 식물 재배에 활용될 수 있어서 농촌 지역의 소득 증가에 일조하게 된다. 또한 일부 산유국을 제외하고는 대부 분 해외에서 원유를 수입해 오기 때문에 주로 해안 지역에 밀집해 있던 정유 시설대신 현 지에서 생산 공급되는 바이오 자원을 정제 처리하는 바이오 정유 시설은 내륙에 골고루 분포하게 되기 때문에 지역 경제의 균형 잡힌 성장에 기여하게 된다. 이와 같이 바이오 경제가 낙후되었던 지역의 경제에 미치는 유기적 작용은 국제 적인 관계에서 개발도상국의 경제에도 같은 방식으로 기여하게 될 것이다. 단순한 천연자원의 생산 및 판매에 머물렀던 개발도상국들은 바이오 기술로 인하여 바이오 연료 및 바이오 소재 생산에서도 핵심적인 역할을 하게 될 것이다. 즉, 기존 경제 체제에서 1차 생산자의 위치에 안주해야 했던 개발도상국들이 바이오 경제에서는 선진국들과 함께 2차 생산자의 역할을 나누어 맡게 될 것이며, 이는 국민들의 높은 소득과 경제 자립도 향상 및 그로 인한 정치적 안정으로도 이어질 것이다. 라. 에너지원의 다양화 화석연료를 대체하기 위하여 20세기의 절반이라는 세월동안 막대한 자본을 투입하여 원자력과 수력 에너지를 개발하였고, 최근에는 바이오매스를 이용한 바이오 에너지, 풍 력, 태양열 에너지 등을 개발하는데 박차를 가하게 되었다. 화석에너지의 의존도를 낮추 고자 각 국은 그들의 지역, 경제 개발, 천연자원 및 정책 시스템에 따라 전략적인 에너지 포트폴리오를 구성하기에 이르렀다. 예를 들어, 수자원이 풍부한 브라질과 중국은 수력발 전소를 건설하는데 중점을 두는 반면 미국, 러시아, 프랑스, 영국처럼 이미 경제발전이 이루어진 국가에서는 원자력 에너지를 개발하는데 중점을 두게 되었다. 태양열 에너지 또한

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 75 많은 나라에서 개발하고자 시도를 하고 있지만 주요 에너지로 부상하지는 못하는 것이 현 실이다. 바이오 에너지의 경우 온실가스 배출목표를 설정한 교토의정서(2005. 2월)발효 이후, 세계적으로 직면하고 있는 기후변화 대응 과제를 해결할 유력한 수단으로 평가되고 있다. 특히 바이오 에너지가 주목되고 있는 이유는 가장 많은 에너지 소비원 중의 하나인 교통수 송용 원료를 대체할 가장 현실적이고 경제적인 대안이라는 점이다. 뿐만 아니라 바이오 에너지는 바이오 연료 외에도 결합 생산물 혹은 파생 생산물을 통해 현대 경제의 전 분야 에 걸쳐 기초-중간재를 제공하고 있는 석유화학산업을 대체할 수 있다는 점에서 가장 주 목받고 있다. 에너지원별 공급비율을 살펴보면 OECD 전체에 비해 우리나라는 석탄과 석 유에 대한 의존도가 매우 높은 편으로, 바이오 에너지를 포함한 신재생에너지의 비중은 2.3%로 OECD 전체보다 4.4%가 낮은 실정이다. <표 2-3> 우리나라와 OECD의 신재생에너지원별 현황 비교 구 분 OECD 한국 공급량(백만toe) 비중(%) 공급량(천toe) 비중(%) 태양열 3.5 0.9 29 0.5 태양광 0.4 0.1 15 0.3 풍력 12.7 3.4 81 1.4 수력 108.5 29.0 781 13.9 지열 31.8 8.5 11 0.2 해양 - - - - 바이오 187.2 50.0 370 6.6 폐기물 30.5 8.1 4,319 77.0 합계 374.7 100.0 5,607 100.0 자료: 농촌진흥청(2010): pp.38 4. 바이오 경제를 둘러싼 논란 인류가 직면한 각종 위기를 극복하고 지속 가능한 경제를 유지하기 위해서 바이오

76 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 경제의 역할이 중요하다는 사실에는 전 세계적으로 공감대가 형성되어 왔다. 그러 나 바이오 경제를 실제로 추진하는 데에 있어서는 기술적으로나 경제적으로 다양한 어려움이 존재하고 있으며, 그러한 어려움들의 극복 가능성에 대해서 여러 논란이 존재하고 있다. 사실 이러한 어려움들을 효과적으로 극복하지 못하면 바이오 경제는 허울 좋은 구호에만 그치고 말 것이다. 따라서 바이오 경제를 추진하는 것과 관련하 여 어떠한 논란이 있는지 살펴보고 거기에 대한 가능한 해결 방안들을 검토하는 것은 바이오 경제를 전망하고 관련 정책을 수립하는 데에 있어서 매우 중요한 사항이다. 바이오 경제를 둘러싼 대표적인 논란은 식량 대 비 식량, 연료 대 소재, 유전자 조작 등이다. 가. 식량 대 비식량 사람이 생명을 유지하기 위해서 가장 중요한 것이 음식의 섭취이며, 따라서 식 량 공급은 다른 어느 것보다도 우선 해결해야 하는 과제이다. 19세기의 경제학자 맬서스는 인구론 을 통해 인구가 기하급수적으로 증가하는 현대 사회에서 충분 한 식량을 생산하고 공급하는 것은 불가능할 것이라고 경고한 바 있다. 그렇지만 현대 과학 기술의 발달로 인한 녹색 혁명 덕분에 지속적으로 수확률을 향상시켜온 인류에게 맬서스의 경고는 아직까지는 현실화되지 않았었다. 그러나 농업의 생산물인 곡물을 식량 이외의 용도로도 사용하겠다는 바이오 경 제의 기본 개념은 다시금 맬서스의 경고를 부활시키면서 식량 부족 사태를 초래할 것이라는 논란을 야기하고 있다. 이와 관련하여 가장 먼저 주장되는 것이 식용작물은 식용으로만 사용되어야 한 다는 주장이다. 현재 사용되는 1세대 바이오 에탄올은 대부분 옥수수나 사탕수수로 부터 생산되고 있다. 이는 사람들의 음식으로 사용되거나 아니면 동물의 사료로 사 용되는 작물이다. 따라서 바이오 경제가 성장할수록 이러한 작물들이 바이오 연료 로 사용되는 양이 늘어나면서 식용 및 사료용으로 사용되는 양이 줄어들어서 식량 부족을 초래할 것이라는 주장이다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 현재 세계 각국은 잡초나 잡목 등의 비식용작물,

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 77 또는 식용작물의 부산물(벼의 경우 지푸라기나 겨 등)을 바이오 연료로 사용할 수 있도록 하는 기술 개발에 많은 투자를 하고 있다. 이러한 자원은 대부분 셀룰로오스 를 주성분으로 하고 있는데, 1세대 바이오 에탄올이 각종 정책적인 지원과 어느 정 도의 고유가 상황에서 석유와 가격 경쟁력을 갖추고 있다. 반면에 셀룰로오스에 기 반을 둔 바이오 연료는 아직까지는 생산성이 많이 낮아서 가격 경쟁력이 훨씬 떨어 지고 있다. 또한 식용작물은 유사 이래 끊임없는 종자 개량이 이루어졌고 녹색혁명 등을 통해서도 많은 연구가 이루어졌기 때문에 생산 효율이 높은 반면에 기타 작물 은 아직까지는 생산 효율이 그다지 높지 않다는 어려움도 있다. 비록 비식용작물만 바이오 연료 생산 등에 사용한다고 하더라도 식용작물과 비 식용작물은 대지 및 물 등을 두고 경쟁을 벌여야 하는 상황이다. 예를 들어, 당류 및 전분류로부터 에탄올을 생산하는 현재 방식으로는 유럽의 수송 연료 사용량의 1/10만을 바이오 연료로 대체하기 위해서 경작 가능한 대지의 1/3을 사용해야 한다. 다시 말하면 셀룰로오스에 기반을 둔 2세대 바이오 연료가 개발되지 않을 경우 바 이오 연료의 사용이 조금만 증가하더라도 경작 용지의 부족으로 인한 심각한 식량 부족과 직결될 수 있다는 것이다. 세계야생동물기금에서 2009년에 전망한 바에 따 르더라도 생물학적 공정과 바이오 제품의 사용으로 인하여 2030년까지 이산화탄소 를 10억 톤에서 25억 톤까지 감소시키는 것이 가능하겠지만 그렇게 하기 위해서는 4,700만~2억 2,300만 헥타르의 대지가 필요할 것이라고 추정한 바 있다. 이렇게 경작 가능한 지역이 한정되어 있는 상황에서 비식용작물이 식량용 곡물과 경쟁을 벌이게 되면 자연스럽게 식량 가격을 상승시키고 공급 부족을 초래하게 될 것이다. 이러한 우려로 인하여 일부에서는 식용작물을 재배하고 남는 대지에만 비식용작물 을 재배해야 한다는 주장도 한다. 그러나 식량 공급에 문제가 없는 만큼의 경작 면 적을 계산한다는 것은 현실적으로도 어려운 일이며, 그러한 경작 면적과 관련하여 서로 다른 지역 간에 조율을 하는 것은 더더욱 어려울 수밖에 없다. 비식용작물은 식용작물과 대지는 물론 물을 두고서도 치열한 경쟁이 벌어질 것 으로 예상된다. 인구 증가 및 경제 성장에 따르는 물 사용량의 증가 외에도 기후 변화로 인한 빈번한 기상 이변은 적재적소에 필요한 양의 물을 공급하는 것을 점점 더 어렵게 하고 있기 때문이다. 뿐만 아니라 인산(Phosphate) 등 농사에 필수적인

78 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 물질도 매우 제한되어 있으므로 이와 관련하여 비식용작물은 식량용 곡물과 경쟁을 벌일 수밖에 없는 관계다. 따라서 식량 공급률을 향상시키면서도 지속 가능한 바이오 경제를 성공시키려면 식용작물과 경쟁 관계에 있지 않는 해조류 등의 바이오 자원을 개발하는 것과 각종 부산물 및 폐기물 등 자원 재활용의 극대화를 위한 기술 혁신, 그리고 전 지구적 위기에 공동으로 대처하는 국가 간의 협력 정신이 필수적이다. 나. 연료 대 소재 필요한 만큼의 식량 공급을 충분히 하고 남는 바이오 자원이라 하더라도 이를 바이오 연료로 사용하느냐 아니면 바이오 제품의 원료로 사용하느냐는 또 다른 논 란의 대상이다. 셀룰로오스를 이용하는 2세대 바이오 연료 기술이 개발되어 비식용 작물인 목재로부터 바이오 연료를 생산할 수 있게 되더라도 이는 목재를 원료로서 이용하고자 하는 수요와 경쟁을 할 수 밖에 없기 때문이다. 기존에도 가구 산업 등 목재에 대한 수요가 상당한 규모로 존재하고 있고, 앞으로 목재로부터 석유를 대신 할 수 있는 다양한 바이오 원료 물질을 생산해 낼 수 있게 되면 이러한 수요는 더욱 커질 것이다. 그렇기 때문에 가용한 비식용작물 또는 목재 등을 어떤 용도로 사용하 는 것이 더욱 효과적이냐 하는 것이 바이오 경제와 관련한 또 다른 중요한 논란이 되는 것이다. 연구 결과에 따르면 바이오 자원을 바이오 제품 생산에 사용하는 것이 바이오 연료로 바로 전환하는 것보다 이산화탄소 방출 감소에 더욱 크게 기여하며 고용 창 출에도 효과적이라고 한다. 또한 이렇게 바이오 제품 생산을 하면서 발생하는 부산 물 및 폐기물을 바이오 연료 생산 공정에 투입할 수 있다면 더욱 효과적일 것이다. 따라서 잡다한 재료의 연료화 기술 개발 및 체계적인 수집 인프라를 통하여 각종 제품 생산 시 발생하는 부산물과 폐기물들을 모아서 효율적으로 바이오 연료로 전 환시키는 시스템을 구축하는 것이 이 문제에 접근하는 한 가지 방법일 것이다. 또 다른 방법은 풍력이나 태양 에너지 등의 대체 에너지의 효율을 높이고 전체 에너지 생산 중 이들의 비중을 높여서 결과적으로 바이오 자원이 바이오 제품의 소재 및

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 79 식량과 사료로 더 많이 사용될 수 있도록 하는 것이다. 여기에서 본 것처럼 바이오 경제는 단순히 바이오 자원 및 기술만 가지고 산업화하는 것을 의미하는 것이 아니 라 지속 가능한 사회를 만들기 위한 인류의 노력을 총망라하는 개념이다. 다. 유전자조작 작물이 병충해 및 제초제에 강한 저항성을 지니게 하고 생산성을 향상시키며 제 품화에 이로운 각종 특성을 보유하게 하는 것을 가능하게 하는 기술 중의 대표적인 것이 유전자조작이다. 그러나 유전자조작 생물의 인체 유해성 및 생태계에 주는 영 향에 대한 논란 때문에 유전자조작 기술이 바이오 경제에서 핵심적인 역할을 하기 까지는 극복해야 할 장애물이 많이 있다. 2009년에 이미 세계적으로 1,400만 명의 농부들이 1억 3,400만 헥타르의 경작 가능한 땅에 유전자조작 농산물을 재배하고 있다. 이는 전 세계 농경지의 10~15% 에 해당하는 면적이며 독일 내 경작 가능한 대지의 10배에 달하는 면적이다. 또한 미국에서는 2008년 1월부터 복제 동물을 식용으로 사용하는 것이 법적으로는 가능 해졌다. 반면 유럽에서는 유전자조작 농산물을 발효 및 생물학적 공정에 사용하는 것에는 별 저항이 없지만 식품으로 사용하는 것에 대해서는 크게 우려하고 있으며, 이로 인하여 유전자조작 농산물의 생산, 수입 및 사용에 대하여 철저한 규제를 가하 고 있다. 이는 유전자조작 농산물 분야에 있어서 유럽과 기타 국가 간의 격차를 크 게 벌리는 원인으로 작용하고 있다. 유전자조작 농산물은 식품으로서의 안전성뿐만 아니라 생태계에 미치는 유해성 에 대해서도 논란의 대상이다. 예를 들어, 유전자조작을 통하여 특정 성분의 제초제 에 저항성을 지닌 작물을 개발할 수 있다. 이 경우 특정 성분의 제초제를 사용하여 잡초를 효과적으로 제거하고 원하는 작물만 선택적으로 생육할 수 있을 것으로 기 대된다. 그러나 유전자 조작된 작물이 보유하고 있는 제초제 저항성 유전자가 자연 적인 과정을 통하여 야생의 잡초에게 전달될 가능성을 완전하게 차단할 수는 없다. 만약 잡초가 그러한 유전자를 획득하게 된다면 제초제를 많이 사용하더라도 잡초를 제거할 수 없는 상황이 될 수도 있다. 또한 조작된 유전자가 외부로 유출되지 않더

80 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 라도 특정 성분의 제초제를 지속적으로 사용하는 환경에서는 가속된 진화로 인한 자연 선택을 통하여 동 제초제에 저항성을 가진 잡초가 등장할 것으로 예상된다. 이는 마치 항생제의 개발과 이에 내성을 지닌 슈퍼박테리아의 등장이 서로 경쟁을 벌이는 것처럼 인간의 기술과 자연과의 끝없는 전쟁, 하지만 인간 측에서 더더욱 승리하기가 어려워지는 전쟁이 될 수도 있다. 라. 지속 가능성 패러독스 바이오 경제의 대전제는 지속 가능성이며, 여기에서 환경이나 생태계는 최우선 적으로 고려해야 할 대상이다. 그러나 바이오 경제에 대한 섣부른 접근은 오히려 또 다른 환경 문제를 야기할 수도 있어서 신중하게 추진해야 할 필요가 있다. 예를 들어, 바이오 자원의 생산 및 공급에 대한 계획 없이 바이오 자원의 사용을 증가시 킬 경우 무분별한 벌채로 인한 삼림 파괴나 물 부족 등으로 인하여 더 큰 환경 파괴 를 일으킬 수 있다. 또한 바이오 자원의 생산을 확대한다는 목적으로 농업/임업 등의 1차산업이 대 형화되고 대규모화될 경우에는 앞서 말했던 것과 같은 농촌 경제 활성화 등의 바람 직한 결과가 아니라 소규모 농업인들이 퇴출되는 사태로 이어질 가능성도 있다. 이 는 현지 중심의 에너지/물질 순환을 통하여 지역 경제를 활성화한다는 바이오 경제 의 개념과도 어긋나는 것이다. 바이오 경제가 성공적으로 자리 잡기 위해서는 그 중요성에 대하여 공감대가 형 성되고 관련된 바이오 기술 및 인프라 개발을 위하여 적절한 규모로 투자가 진행되 어야 한다. 그러나 현실에서는 다른 기술 분야와의 경쟁이 치열한 상황이다. 예를 들면, 2030년에 바이오산업의 총부가가치 중 39%가 공업용 바이오 기술, 즉 화이 트 바이오 기술로부터 창출될 것으로 OECD는 전망하고 있지만 2003년 기준 바이 오 기술 관련 연구비의 2%만이 공업용 바이오 기술과 관련된 것이었다. 또한 국제 에너지 기구의 소속 국가들은 핵분열 및 핵융합 연구에 사용되는 비용의 1/13 만을 바이오 에너지 연구에 사용하고 있는데, 이는 화석연료 관련 연구비와 비교해도 1/4 밖에 안 되는 비율이다. 따라서 바이오 경제의 의미와 중요성에 대한 논란을

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 81 정리하고 투자 및 정책에서의 우선순위를 확보하는 것은 바이오 경제의 성공을 위 해서 매우 중요한 사안이라 하겠다. 제2절 바이오 경제시대의 도래 1. 바이오 경제의 경제사적 배경 19세기에 증기기관과 석탄의 사용에 바탕을 두고 기계와 화석 에너지가 산업의 주인공이 되는 1차산업혁명이 일어났으며, 20세기의 2차산업혁명은 정보통신기술 및 전기 에너지에 경제적 기반을 둔 것이었다. 이제 지식 기반 바이오 경제의 등장 은 바이오 소재 및 생물학적 공정을 이용한 생산과 바이오 에너지가 주가 되는 재생 가능 에너지를 기반으로 하는 3차 산업혁명이 될 것이다. [그림 2-5] 1933년 미국에서 옥수수 에탄올 휘발유를 판매하는 모습

82 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오 경제의 서막을 열고 있는 것은 바이오 연료이다. 바이오 연료의 역사는 사실 차량의 역사와 거의 비슷하다. 옥수수에서 생산된 에탄올은 이미 19세기 후반 에도 휘발유에 사용되었으며 1908년 출시된 Ford의 Model T 자동차도 에탄올 및 가솔린을 모두 연료로 사용할 수 있었다. 디젤 엔진을 개발한 루돌프 디젤 박사도 1900년 파리 만국박람회에 땅콩기름으로 작동되는 엔진을 내놓았었다. 연료로써의 에탄올 생산량은 2차 세계대전까지 계속 증가하였다. 그러나 세계대전 이후 휘발유 가격이 떨어지기 시작하면서 에탄올은 경쟁력을 잃기 시작했고 1973~1974년의 석유 위기를 맞이하기 전까지는 그 필요성이 무시되 어 왔다. 70년대 1, 2차 석유 위기를 겪으면서 대체 연료의 필요성이 부각되자 80년 대에 에탄올 자동차가 개발되어 보급되기도 하고 1989년에는 바이오 디젤이 최초의 상업적인 생산을 시작하기도 하였으나 에탄올 자동차가 성능 문제로 어려움을 겪는 동안에 유가가 안정되면서 수송 연료로서의 에탄올은 자취를 감추게 되었다. 바이오 에탄올이 다시 각광을 받게 된 것은 2000년대 들어서이다. 막대한 자원 을 바탕으로 오랜 기간 동안 에너지 독립을 도모하던 브라질에서 에탄올 자동차가 본격적으로 보급되기 시작하였고, 모든 주요소에서 에탄올을 공급할 수 있게끔 하 는 변화를 거쳐서 급기야는 운송 연료 분야 점유율 1위를 석유가 아닌 바이오 에탄 올이 차지하게 되었다. 또한 미국도 2001년 9/11 사태 이후 중동 지역의 산유국가 에 대한 지나친 의존도를 낮추기 위하여 바이오 연료의 개발, 확산 및 보급에 힘을 쓰기 시작하여 현재 브라질과 함께 바이오 에탄올을 생산하는 2대 강국이 되었다. [그림 2-6]은 2000년대 세계 각 지역별 에탄올 연료 생산 증가 현황인데, 앞서 말한 것처럼 브라질과 북미 지역이 대부분을 차지하고 있다. 1970년대부터 이미 에 탄올 연료 정책을 추진해 온 브라질이 2000년대 초기에는 점유율 1위였으나 차츰 북미 지역이 이를 앞지르게 되었고, 최근에는 유럽과 중국도 바이오 에탄올 생산량 을 조금씩 늘려가고 있다.

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 83 [그림 2-6] 세계 에탄올 연료 생산 현황 자료: Bryant(2008): pp. 6 2. 바이오 경제의 성장 예측 바이오 경제의 성장에 대한 예측은 낙관론과 비관론이 함께한다. 낙관론과 비관 론의 근본적인 차이는 기술 개발에 속도 보다 인류의 선택 문제에 기인한다. 이는 기본적으로 바이오 경제가 아직까지, 그리고 앞으로 상당기간 동안 석유 경제 또는 디지털 경제보다 비용이 많이 소요되는 고비용 구조이기 때문이다. 그러나 기술 경 제사적 경험에 따르면 기술의 장벽은 대부분 인간의 예상보다 빠르게 혁파되어 왔 다. 마찬가지로 바이오 경제 역시 경제적 비용우위 구조를 달성하는 순간부터는 매 우 빠른 속도로 전개될 것으로 예상된다. 이러한 관점에서 본 절에서는 유럽과 미국 등을 중심으로 바이오 경제의 성장을 낙관론의 관점에서 살펴본다. 2009년 세계경제포럼(WEF)은 2020년까지 바이오 자원을 연료, 에너지 및 화학 제품으로 변환하여 창출되는 수익이 2,300억 달러가 될 것으로 추정하였다. 유럽에 서는 대지 사용 및 식품 공급 양상에 별다른 변화 없이도 향후 10년간 석유 소모량 의 62%가 셀룰로오스에 기반을 둔 바이오 연료로 대체될 것이라는 전망도 있으며

84 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 주로 농촌 지역을 대상으로 하여 100만 개의 일자리가 창출될 것으로 보인다. 또한 석유 수입 비용을 490억 유로 감소시키는 대신 300억 유로의 경제 기여도를 보일 것이며 휘발유와 관련된 도로 교통에서 비롯되는 온실가스를 50% 감소시킬 것이라 고 예측되는데, 이는 3,000만 대의 자동차를 도로 밖으로 끌어내는 것과 맞먹는 효 과이다. 2030년이 되면 유럽에서 화이트 바이오, 즉 공업용 바이오 기술로 생산된 제품 및 바이오 연료가 전체 공업 생산량의 1/3, 약 3,000억 유로의 가치를 지니게 될 것이다. [그림 2-7] 유럽의 바이오 자원 활용 현황과 목표 자료: Clever Consult BVBA(2010): pp.21 유럽에서는 화석연료에의 의존도를 낮추기 위해서 2009년 재생 에너지 지침을 수립했다. 동 지침에서는 2020년 유럽 에너지 사용량의 20%를 재생 에너지가 담당 할 것을 요구했고, 같은 시기까지 각 소속 국가들도 차량 및 기차 등의 육상 교통에 사용되는 에너지의 10%를 재생 에너지로 채울 것을 요구하였다. 물론 이러한 재생 에너지에는 바이오 연료뿐만 아니라 수소 에너지나 전기 등이 포함된다. 또한 제2

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 85 세대 바이오 연료의 사용을 촉진하기 위해 폐기물, 부산물, 비 음식 셀룰로오스나 목질인 리그노-셀룰로오스로부터 생산되는 바이오 연료는 의무 사용량을 계산할 때에 2배의 가중치를 부여하기로 했다. 오늘날 세계 수송 연료 시장에서 1%를 차지하고 있는 바이오 연료의 비율이 2030년에는 7%로 상승할 것이라고 IEA는 추정하고 있다. 그러나 유럽연합 내부적 으로는 2020년까지 바이오 연료 비율을 10%까지 올리기로 합의하였으며 2030년 까지는 그 중 30%를 국지적으로 생산한 바이오 연료로 충당할 수 있을 것으로 보고 있다. 이를 위해서는 물론 목질계-셀룰로오스 바이오 자원으로부터 바이오 가스나 부탄올 또는 에탄올을 추출하는 기술이 상용화되어 있어야 하는 등 기술 개발에 더 욱 많은 투자가 있어야 한다. [그림 2-8] 미국 바이오 연료 증산 계획 자료: Dietzen(2009): pp.5 미국은 환경에 대한 고려는 물론 에너지 분야에서 타국에의 의존도를 낮추기 위 하여 2007년 에너지 독립 및 안보법을 제정하였다. 동 법에서는 바이오 연료 사용량을

86 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 2020년까지 360억 갤런으로 늘릴 것을 요구하였으며 그 중 210억 갤런은 옥수수 전분 이외로부터 생산되어야 한다고 규정하였다. 이는 2005년에 제정된 에너지 정 책법에서 2012년까지 75억 갤런의 바이오 연료를 생산하고 2022년까지는 86억 갤 런을 생산하며 이 중의 2억 5천만 갤런만을 셀룰로오스로부터 생산하면 된다고 정 했던 것을 대폭 강화한 것이다. 중국은 2001년에 세제 및 보조금 정책을 포함한 에탄올 연료 프로그램을 개시하 였는데, 이 계획 하에서 중국은 2020년까지 연 1,000만 톤의 에탄올 연료를 생산하 게 될 것이며, 또한 바이오 디젤도 2020년까지 연 200만 톤을 생산할 것을 목표로 하고 있다. 제3절 경제 및 산업 체제 변화의 동인과 외부 환경 요인 성장지상주의에 바탕을 둔 20세기 경제는 화석연료와 인류의 지속 가능성을 위 협하는 수준에 이르렀고, 그러한 다양한 위기에 대처하기 위하여 인류는 바이오 경 제라는 개념 아래 새로운 변화를 도모하고 있다. 본 절에서는 바이오 경제를 필요로 하게 된 외부 환경 요인 변화를 분석하고 바이오 경제가 이에 어떻게 대응하는지를 살펴본다. 1. 외부 환경 요인의 변화와 바이오 경제로의 전환 동인 분석 지속 가능성 위기로 표현되는 외부 환경의 변화에는 다양한 종류가 있지만 크게 생각해 본다면 다음과 같이 구분할 수 있다. 즉, 인구 증가 및 고령화와 경제 성장 으로 인한 각종 수요의 증가와 이에 반대급부로 뒤따르는 식량, 에너지, 물, 대지 등 각종 자원의 공급 부족, 그리고 이로 인한 자연 환경의 변화 - 기후 변화, 환경 파괴 등 - 와 경제사회 환경의 변화로 정리할 수 있다<표 2-4>.

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 87 <표 2-4> 지속 가능성을 위협하는 외부 환경의 변화 구분 수요 증가 공급 부족 자연 환경 경제 사회 환경 세부 사항 인구 증가 및 고령화, 경제 성장 식량, 에너지, 물, 대지 기후 변화, 환경 파괴 도시/농촌 및 선진국/개도국 간 지역 경제 격차 심화 가. 식량 인구 증가 및 고령화는 직접적으로 식량 수요의 증가와 이어진다. 끊임없이 진행 되는 도시화도 식량을 필요로 하는 사람의 수는 늘리고 식량을 생산하는 사람의 수 는 줄이게 되어 식량 수급에 커다란 영향을 미치고 있다. 또한 경제 수준 향상과 더불어 육류 등 축산물에 대한 수요가 전 세계적으로 빠르게 증가하고 있는데, 현재 전 세계에서 생산되는 곡물의 40%가 사료용으로 사용될 정도이다. 여기에 한정된 대지 면적과 기후 변화의 영향으로 인해 식량 생산의 지속적인 확대는 더욱 어려워 지고 있다. 현재 70억 명에 가까운 세계 인구는 2050년까지 90억 명으로 증가할 것으로 예 상되며 식량 수요도 현재보다 70% 증가할 것으로 예상된다. 20세기에 그린 바이오 기술의 발전으로 녹색혁명을 일으키며 농산물 생산성을 꾸준히 증가시켜 왔지만 절 대적인 자원의 부족과 기후 변화 등의 요인으로 앞으로도 계속 같은 속도로 생산성 을 향상시킬 수 있을지는 의문이다. 이미 유럽 지역의 곡물 생산량은 지난 20년간 거의 정체되어 있어서 수급 불균형에 대한 우려를 더욱 크게 하고 있다. 또한 현재 에도 개발도상국 인구의 17%는 영양실조 상태인데, 이렇게 영양실조에 걸린 인구 는 지난 40년간 비율 면에서 감소하다가 최근 다시 증가하고 있는 모습을 보이고 있어서 인류가 현재 식량 생산 및 배분의 문제를 효과적으로 다루고 있는가에 대해 서도 의문이 들고 있다. 인구의 도시화도 식량 수급의 문제를 더욱 어렵게 하고 있다. 2050년에는 개발도 상국 국민의 86%가 도시에 거주할 것으로 예상되는데, 이는 2007년의 44%에서 대폭

88 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 상승한 것이다. 농업에 종사하는 인구는 급격하게 감소하고 경작 가능한 대지는 한 정되어 있는 상황에서 - 경작 및 축산 가능한 토지는 지구 표면의 12% 밖에 되지 않는데, 이는 대지의 40%를 차지하고 있음 - 식량 공급을 확보하는 것은 매우 중요 한 문제가 될 것이다. 미래의 식량 공급에 있어서 가장 큰 영향을 미치는 것 중의 하나는 동물성 단백질 에 대한 수요가 급격하게 증가한다는 것이다. 현재와 같은 육류 소비 수준을 유지한 다고 해도 인구 증가로 인해 2050년에는 전체 곡물 생산량을 28% 향상시켜야 할 것으로 예상되며, 만약 현재와 같은 속도로 육류 소비 수준이 증가한다면 향후 40 년간 곡물 생산량은 83% 증가해야 할 것으로 추정된다. 동물성 단백질을 생산하는 과정은 매우 비효율적인 과정인데, 평균적으로 1Kg의 동물성 단백질을 생산하기 위해서 6Kg의 식물성 단백질이 소모된다. 또한 동물성 단백질을 생산하는 데에는 물도 많이 소모되고 땅도 많이 필요로 하며 메탄도 많이 발생시킨다. 따라서 동물성 단백질의 공급을 확대하기 위한 노력은 토지의 배분과 토양의 품질에 대한 문제 발 생은 물론 곡물 및 물 부족, 생물다양성 및 기타 환경 문제와도 연결될 가능성이 높다. 그러다보니 인류가 저 육류 식생활로 바꾸는 것만으로도 기후 변화 관련 비용 을 50%까지 줄일 수도 있다는 연구 결과도 나와 있을 정도다. 전 세계적인 기후 변화도 식량 공급에 부정적인 영향을 미치고 있다. 저위도 지역 에서의 수확량 감소, 강우 양상 변화로 인한 국지적인 물 부족 사태 및 예측 불가한 기상 이변으로 인하여 많은 곡물의 손실이 예상되는 것이다. 나. 에너지 2050년에 90억 명으로 증가할 것으로 예상되는 세계 인구 규모는 현재의 2배가 되는 에너지 수요를 야기할 것으로 예상된다. 화석연료에 대한 수요도 2006년부터 2030년 사이에 44% 증가할 것으로 전망되는데, 이는 온실가스의 증가로만 이어지 는 것이 아니라 가격 상승으로도 이어진다. 연료 유형에 따른 세계 에너지 사용의 현황과 전망은 [그림 2-9]와 같다.

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 89 [그림 2-9] 연료 유형에 따른 세계 에너지 사용 현황 및 전망 자료: Schaal(2009): pp. 4 이러한 연료 수요 증가는 전 세계적인 인구 증가는 물론 개발도상국의 경제 성장 으로 인한 생활수준의 향상에서도 비롯된다. 국가별 자동차 소유 현황 및 전망 [그림 2-10]을 보면, 소위 BRICs(브라질, 러시아, 인도, 차이나)라 불리는 신흥 경제 개발 국가들에서 차량 대수의 급격한 증가가 예상됨을 알 수 있다. 이는 국가별 석유 수요 가 어떻게 증가할지를 예측한 자료에서도 고스란히 반영된다. [그림 2-10] 국가별 자동차 소유 현황 및 전망 자료: Schaal(2009): pp. 6

90 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 전 지구적인 차원에서 에너지 수요를 충족시키는 것도 중요하지만 각 국가 별로 에너지 수요를 충족하는 것은 또 다른 문제이다. 미국은 석유수출국기구인 OPEC의 가격 통제에 의해 자국의 경제가 지나치게 영향을 받는 것을 방지하는 한편, 9/11 사태 이후 산유국이 오일 머니로 테러 단체를 지원할 수도 있다는 우려 하에 에너지 안보라는 개념으로 바이오 에너지 정책을 수립하기 시작했다. 이러한 목적은 2007 년 제정된 에너지 독립 및 안보법의 이름에도 그대로 반영이 되었는데, 이 법에서 미국은 바이오 연료 생산량을 2007년 47억 갤런에서 2022년 360억 갤런으로 증가 시키는 것을 의무화하였다. 특히 그 목표량 중에서 옥수수 전분에서 생산되는 것은 150억 갤런을 넘지 못하도록 상한선을 정하고, 나머지 210억 갤런은 옥수수 전분 이외(즉, 당류 또는 셀룰로오스)에서 생산되어야 한다고 특정하였다. 이는 식용작 물이 연료로 사용됨으로써 발생할 수 있는 식량 및 사료의 부족 현상을 최소화하고 2세대 바이오 연료의 기술 개발을 촉진하기 위한 것이다. 다. 대지와 물 지표면의 30%가 농업 및 축산업에 사용되고 있는데, 이는 거주 가능한 지역의 55%를 차지한다. 따라서 인구가 증가하게 되면 식량, 연료 및 섬유에 대한 수요가 증가한다는 것만을 의미하는 것이 아니라 그것들을 생산하는 데 사용되는 바이오 자원을 경작할 수 있는 대지가 줄어든다는 것도 의미한다. 현재 식량, 연료, 섬유에 대한 수요가 증가함에 따라 매년 220만 헥타르의 삼림이 나 초지가 농경지로 전환되고 있지만 21세기에 들어와서 경작 가능한 지역의 총 규 모는 정체 상태를 보이고 있다. 이는 사막화 등으로 식량 및 공업용 곡물의 경작이 가능한 지역이 자연 손실되고 있기 때문이기도 하다.

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 91 [그림 2-11] 전 세계 경작 가능한 토지의 증가 현황 자료: Clever Consult BVBA(2010): pp.25 바이오 경제시대를 맞이하여 유럽에서는 육상 운송에 소요되는 에너지의 10%를 재생 에너지로 대체하려고 하는데, 이를 위해서는 1,200만 헥타르의 대지가 추가로 필요할 것으로 추산된다. 또한 미국의 에너지 독립 및 안보법에 따라 바이오 연료 사용 목표를 충족시키기 위해서도 기존 대지의 2배가 되는 면적이 필요한 것으로 추정된다. 따라서 2020년까지 미국 및 유럽의 목표를 충족시키기 위해서 최소한 5,000만 헥타르의 대지가 필요할 것으로 보인다. 이렇게 바이오 연료 생산을 위한 대 지 수요가 증가하게 되면 이는 필연적으로 식량 생산을 위한 대지 수요와 경쟁할 수 밖에 없게 될 것이다. 대지 외에 농작물 재배에 기본적으로 필요한 것 중의 하나가 물이다. 지구상에서 민물이 가장 많이 사용되는 부분이 또한 농업이다. 인간이 사용하는 담수의 70%가 농사에 사용된다고 알려져 있는데 이중 60%가 버려지고 있다. 더군다나 기후 변화 로 인한 강우 양상의 변화는 많은 지역에 물 부족 사태를 일으키고 있으며, 따라서 증가하는 수요에 맞춰 바이오 자원의 생산을 증대시키기 위해서는 수자원의 효율적 인 사용법에 대해서도 많은 연구가 있어야 할 것이다.

92 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 라. 기후 화석연료가 주축이 된 20세기의 경제 활동은 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등의 온실가스 발생량을 증가시켜서 전 지구적인 기후 변화를 초래하고 있다. 인류가 2 배로 부자가 될 때마다 탄소 방출은 80% 증가한다고 하며, 이의 대부분이 화석연료 의 사용에 기인한다. 지난 세기에 이산화탄소(CO 2 )는 280에서 360ppm으로, 메탄 가스(CH 4 )는 750에서 1750ppm으로, 그리고 아산화질소(N 2 O)는 270에서 310ppm 으로 증가하였다. 이러한 기후 변화에 전 지구적으로 대처하기 위하여 1997년 교토의정서에서는 국 가별로 이산화탄소 등의 온실가스 감축 목표를 설정하였으며, 이후 각 국가들은 상 호 협력 하에 또는 자체적으로 계획을 세워서 온실가스 감축을 추진하고 있다. 국제 적인 공조 제도로서 대표적인 것이 탄소배출권 제도인데 이는 화석연료에 탄소세를 부과하여 화석연료에 대한 수요를 감소시키고 대체 에너지 시설 등 탄소 감축에 기 여하면 그만큼 탄소배출권을 부여해 주고 이를 팔 수 있게 하는 제도이다. 각 국 내에 서의 탄소 감축 노력으로 미국의 사례를 보면 캘리포니아 주는 2020년까지 탄소 방 출량을 25% 감축하여 1990년 수준으로 돌아가기로 한 법률을 통과시켰고, 북동부 의 7개 주는 발전소의 탄소 방출량을 2009년 수준으로 동결시키기로 합의하고 2019 년까지는 2005년 수준보다 10% 낮은 선까지 줄이기로 한 바 있다. 이러한 탄소 감축 목표를 달성하기 위하여 바이오 자원을 연료 및 화학제품의 원 료로 사용하는 방법이 각광을 받고 있는데, 이는 바이오 연료 및 원료의 사용이 적 절한 비용으로 대기 중에 추가적인 이산화탄소 방출이 되지 않도록 한다고 평가되 기 때문이다. 마. 지역 발전 도시와 농촌, 선진국과 개발도상국 간의 경제 불균형이 심화되는 것도 인류의 지 속 가능성을 위협하는 또 다른 문제이다. 지나친 도시화는 환경오염을 가중시키고 농업 생산성을 감소시킨다. 농촌 인구의 소득이 감소되면 이들은 다시 도시로 몰리 게 되고 농촌은 공동화되어 각종 사회문제를 야기할 수 있다.

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 93 개발도상국의 경제가 적절한 속도로 발전하지 못하고 천연자원의 1차 생산에만 계속 의존하게 되면 천연자원의 급격한 고갈을 야기하는 것은 물론 만성적인 저소 득으로 인해 삶의 질이 떨어지고 사회가 낙후되며 이는 불안정한 국제 정세로도 연 결될 수 있다. 바이오 경제는 여러 측면에서 이러한 불균형한 지역 발전을 해결할 수 있는 방안 을 제시한다. 즉, 석유 경제 시대에는 대규모의 정유시설이 해안가에 집중되어 있으 나 바이오 경제시대에는 지역마다 바이오 정유시설이 위치하여 국지적으로 연료를 생산하고 또한 국지적으로 연료를 소비함으로써 지역 경제를 활성화시킬 수 있다. 이렇게 국지적으로 충분한 에너지 생산을 하기 위해서는 우선 목질류인 리그노- 셀룰로오스의 연료 변환 기술이 개발되어야 한다. 그밖에 복합적인 자원, 예를 들 어 지푸라기, 겨, 분뇨 등을 현지에서 에너지로 변환하는 것이 가능하게 될 경우 자급률은 더욱 증가하게 된다. 하나의 시설에서 특정한 자원만을 처리하는 것이 가 능한 경우에는 관련 바이오 자원을 50~100킬로미터 떨어진 해당 시설로 수송하는 비용이 증가되나 한 곳에서 여러 종류의 자원을 동시에 처리하는 것이 가능한 경우 에는 그러한 비용이 불필요해지기 때문이다. 바이오 자원이 풍부하고 농업, 축산업 및 임업에의 의존도가 높은 농촌 지역이나 개발도상국은 이와 같이 바이오 경제시대에 중요한 역할을 수행하는 것이 가능한 데, 그러기 위해서는 앞서 보인 것처럼 관련 기술이 뒷받침되어야 한다. 이는 자체 적인 기술 개발 능력을 강화하는 것은 물론 선진국의 기술을 적극적으로 이전 및 전파함으로써 가능할 것이다. 이러한 목적을 위해서는 기존처럼 선진국의 기술 우 위를 강화하는 무역 체제를 개선할 필요도 대두된다. 예를 들어, WTO 체제 하의 Trade-Related Intellectual Property Right(TRIPS) 협정 등은 특허 보호를 강화 하여 개발도상국들이 선진국의 기술에 접근하는 것을 어렵게 하고 있다. 따라서 이 러한 체제로 인하여 개발도상국들이 천연자원의 생산 및 수출 단계에만 머무르게 되는 것을 지양하고, 필요한 기술을 갖춰서 가공 제품을 수출하는 단계로 넘어갈 수 있도록 해야 할 것이다. 이를 위해서는 개발도상국들이 필요한 기술과 원료를 적절하게 확보하고 또 생산한 제품을 적절하게 판매할 수 있는 효율적인 시장 구조 를 갖추는 것도 병행되어야 할 것이다.

94 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 브라질의 바이오 에탄올 산업은 100만 명이 넘는 고용을 창출하였으며 이는 브라 질의 경제 및 정치 안정에도 커다란 기여를 하였다. 다른 개발도상국은 물론 선진국 의 농촌 지역에서도 바이오 경제를 통하여 고용을 창출하고 지역 경제 및 사회를 활성화시킴으로써 정치 안정을 도모할 수 있을 것으로 기대된다. 2. 유망 기술의 등장 및 기존 기술의 경쟁 규칙 변화 기술적인 면에서 바이오 기술은 의약품 개발과 관련된 레드 바이오, 농업과 관련 된 그린 바이오 및 공업적으로 사용되는 화이트 바이오로 구분해 왔다. 현재에는 의약품과 관련된 레드 바이오가 주목을 받고 있으나 바이오 경제에서는 그린 바이 오 및 화이트 바이오가 핵심적인 역할을 하고 있으며 바이오 경제가 성장함에 따라 이들의 비중도 높아질 것이다. 가. 그린 바이오 기술 그린 바이오 기술의 우선적인 목적은 곡물 생산성을 증가시키는 것이다. 지난 반 세기 동안 녹색 혁명의 결과로 곡물 생산성은 꾸준히 증가해 왔다. 그러나 대지 및 수자원 부족과 기후 변화 등의 어려움을 극복하고 앞으로도 이러한 증가세를 계속 이어나갈 수 있을지는 의문이다. 따라서 그린 바이오 기술 혁신을 통하여 추가적인 토지의 사용 없이도 곡물 생산성을 지속적으로 향상시킬 수 있도록 노력할 필요가 있다. 곡물 생산성을 향상시키는 가장 기본적인 방법 중의 하나는 종자를 개량하는 것 이다. 과거에도 전통적인 육종 방법을 통하여 종자 개량이 꾸준히 이루어졌지만 현 대에는 유전공학적인 방법으로 종자의 개량 속도를 높여서 더 빠른 시일 내에 원하 는 종자를 만들어 내는 것이 가능해지고 있다. 유전공학적으로 개량된 종자는 가뭄 이나 염분 등의 환경적 스트레스에 저항성을 지녀서 혹독한 환경에서도 양호한 생 산성을 유지하게 해 준다. 또한 주요 해충의 유전체 정보를 활용하여 병충해에 저항 하는 새로운 유기적 작용을 발견하고 이를 이용해 병충해에 강한 종자를 개발할 수도

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 95 있으며, 반대로 살충제 및 제초제에 강한 속성을 유전공학적으로 부여해주고 살충 제 및 제초제에 영향을 받지 않게 하는 것도 가능하다. [그림 2-12] 전 세계 곡물 생산성 증가 현황 자료: Clever Consult BVBA(2010): pp.27 종자 개량뿐만 아니라 친환경적인 농사 기술을 개발하여 지속 가능한 방식으로 수확량을 증가시키는 것도 중요하다. 즉, 종자 개발 및 농사 기술에서 모두 단순한 수확량 증가만을 목표로 하는 것이 아니고 토양 및 미생물 등 생태계에 미치는 영향 을 종합적으로 고려하여 건강한 생태계를 만드는데 기여하고 그 결과가 다시 수확 량 증대로 이어지는 선순환 고리를 만들 수 있도록 해야 하는 것이다. 그린 바이오 기술의 또 다른 적용 분야는 생물학적 비료 및 살충제이다. 현재 무 기질 비료의 사용으로 토양 산성화가 진행되어 곡물 생산성이 감소되고 있다. 만약 바이오 기술을 이용하여 현지의 바이오 자원으로 생물학적 비료를 생산하게 된다면 이를 저렴하게 공급하는 것이 가능하다. 생물학적 비료는 무기질 비료보다 개발하 기도 쉬우며 친환경적이다. 특정 해충에 대해서만 선택적으로 작용하는 생물학적 살충제도 기존의 화학적 살충제와는 달리 인체 및 다른 생물에 대한 피해는 최소화 하고 병충해 방지 효과는 최대화할 수 있을 것이다.

96 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 종자 개량은 작물 생산성 향상을 위해서만 이루어지는 것이 아니고 생물학적 공 정에 적합한 특성을 지닌 작물을 개발하기 위해서도 이뤄질 것이다. 이렇게 개발된 스마트 작물은 특정 화합물, 중간체 및 복잡한 광학이성질체를 생합성하는 것을 가 능하게 할 것이다. 분자 유전학, 식물 생리학, 유전체 정보와 생물 정보학 등을 활 용한 첨단 육종 기법을 사용하면 2030년까지 에너지 생산 효율성을 높인 바이오 연 료 전용 곡물도 개발할 수 있을 것으로 보고 있다. 2030년까지는 공학적으로 조작된 해조류에서 지방이나 수소를 생산하는 것도 가능해질 것이다. 그러기 위해서는 생산성이 높은 해조류와 밀집 배양 기술을 개발 하고 채광 및 통기를 효과적으로 하는 기술이 개발되어야 할 것이다. 이렇게 배양된 해조류에서 추출한 지방과 수소는 에너지원으로 사용될 수 있다. 식량 공급과 관련하여 관심을 가져야 할 또 다른 분야는 동물성 단백질이다. 전 통적인 분야는 축산 영농 및 물고기 양식과 관련된 기술인데, 농산물과 마찬가지로 유전공학적인 방법을 통해 품종 개량이 이루어지고 있으며 2008년 1월부터 미국에 서는 복제 동물을 식용으로 사용하는 것이 법적으로 가능해지기까지 했다. 나아가 서 현재 네덜란드와 미국에서는 실험실에서 동물 근육 세포를 배양하여 인공 고기 를 만드는 기술을 개발 중인데, 이러한 기술이 상용화될 경우 사료 공급 부족 및 축산 분뇨 문제에 새로운 해결책이 될 것으로 전망된다. 동물성 단백질에 대한 수요 를 감소시키는 또 다른 대안으로서는 콩으로 만든 고기처럼 식물성 단백질을 활용 하는 방안이 있으며 미래에는 육상 식물뿐만 아니라 해양 조류에서 생산되는 단백 질이나 곤충 단백질의 식품화도 더욱 활발히 연구되어야 할 것이다. 나. 화이트 바이오 기술 화이트 바이오 기술은 바이오 연료 기술, 바이오 소재 기술, 바이오 공정 기술 등 산업용으로 사용되는 바이오 기술을 말한다. 이중에 현재 가장 많이 개발되고 있는 것은 바이오 연료 분야이다. 여러 재생 가능한 에너지 중에서도 바이오 연료는

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 97 태양 에너지나 풍력 에너지 등과는 달리 엔진 같은 기계 분야나 주유소 같은 사회기 반시설 분야에 커다란 변화 없이도 사용가능한 유일한 에너지이기 때문에 각광 받 고 있다. 1세대 바이오 정유 기술로는 옥수수 및 사탕수수 등의 식용작물로부터 전분 및 당류를 추출하고 이를 발효하여 바이오 에탄올을 생산하는 것이 대표적이다. 식물 성 기름으로부터 생산된 바이오 디젤도 1세대 바이오 연료이다. 현재 기술로는 1톤 의 바이오 합성 연료를 생산하기 위해서 2.2~6.0톤의 바이오 자원이 필요한데, 이 는 바이오 자원에 저장된 에너지의 64~45%를 사용하는 것이며 또한 화석연료와 비 교 시 이산화탄소 방출량을 91%까지 감소시킬 수 있다. 앞으로는 바이오 연료의 에 너지 수율을 더욱 향상시키고 항공기에도 사용 가능한 수준의 에탄올을 생산할 수 있을 것으로 전망된다. 위와 같은 1세대 바이오 정유 기술은 이미 상용화 단계에 이르렀지만 식량 또는 사료로 사용되는 작물을 사용함으로써 앞서 1절에서 언급한 것과 같은 식량 대 비 식량의 논란에서 자유로울 수 없다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해서 현재 각 국에서 집중적으로 개발하고 있는 것이 2세대 바이오 정유 기술, 즉 셀룰로오스를 이용한 바이오 연료 개발이다. 이는 농업의 부산물인 겨, 지푸라기 등이나 식용 및 사료용으로 사용되지 않는 잡초, 잡목 등으로부터 바이오 연료를 생산할 수 있게 하는 기술이며 따라서 바이오 자원과 식량 공급과의 상충 문제를 해결하는 데 핵심 적인 기술이 될 것이다. 2020년에는 유전공학적으로 개량된 효소를 이용하여 다양 한 종류의 리그노-셀룰로오스를 가수분해하고 에탄올로 발효시키는 기술이 표준 이 될 것이라고 전망되며, 따라서 여러 목질 계열의 바이오 자원들이 생물학적 공정 및 바이오 연료로 사용될 것으로 전망된다. 미국은 이미 리그노-셀룰로오스로부터 에탄올을 생산하는 기술에 막대한 투자 를 하고 있다. 미국 에너지부는 2008년부터 4년간 소규모 셀룰로오스 바이오 정유 시설 - 상업적 규모의 1/10 정도 - 을 건설하는데 1억 1,400만 달러를 투자하는데, 이는 모두 완공될 경우 매년 250만 갤런 이상의 에탄올을 생산할 수 있는 규모이다.

98 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 모두 식물성 자원을 사용하는 상기 1, 2세대 바이오 연료 이외에 미생물을 사용 하는 바이오 연료도 연구되고 있다. 즉 휘발유, 경유, 또는 항공기 연료와 유사한 탄화수소를 생산하는 미생물을 유전공학적으로 개발하여 이러한 미생물들 자체가 일종의 바이오 정유 생산 공장이 되게 하는 것이다. [그림 2-13] 바이오 경제 관련 기술 투자 현황 자료: Taylor and Youngs(2010): pp. 18 [그림 2-13]을 보면 바이오 연료와 관련해서 현재 어떤 기술 분야에 가장 많은 벤처 투자(Venture Capital Investment)가 이뤄지고 있는지 알 수 있다. 1위는 효소 를 이용한 가수분해기술로서 전분, 당류는 물론 셀룰로오스 등을 분해하여 유용한 중간물질로 만드는데 사용되는 기술이다. 이는 비식용 식물이나 기타 다양한 물질 을 바이오 자원으로 활용하기 위해 필수적인 기술이다. 2위는 해양 조류와 관련된 기술로서 한정된 대지에서 다른 용도 - 식용 및 사료용 작물 경작과 주거 등- 와

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 99 경쟁을 벌일 수밖에 없는 육상 바이오 자원을 대체하는 해양 바이오 자원에 관심이 크다는 것을 알 수 있다. 화이트 바이오 기술 중에서 위에 말한 것과 같은 바이오 연료는 현재 미국과 브 라질이 앞서 있는 반면 바이오 원료를 사용한 바이오 소재는 효소 관련 기술이 발달 한 유럽이 선두 지역이다. 대표적인 바이오 소재는 아미노산, 지방, 유기산, 비타민 등인데 이들은 의약품, 식품 및 사료, 세제, 화장품 및 다른 제품들에 널리 사용되 고 있다. 화이트 바이오 기술이 더욱 발전하면 앞서 말한 것과 같은 전통적인 바이오 소재 이외에도 건축 및 공학 분야에서 사용되는 바이오 고분자와 바이오 플라스틱 같은 새로운 소재들도 개발될 것으로 전망된다. 바이오 소재는 화석연료에 대한 의존도 를 낮추어 온실가스 감축 및 경제 자립도 향상에 기여하는 것은 물론 폐기물의 재활 용 및 생분해성을 향상시키는 친환경적인 소재로 자리 잡을 전망이다. 2007년 기준 세계 바이오 기반 고분자의 생산량은 3억 6,000만 톤으로 추정되 는데 이는 매년 평균 38%씩 증가하고 있으며 2020년에는 전체 고분자 시장의 10~20%를 차지할 것으로 예상된다. 그러나 이미 세계 각국의 많은 회사들이 바이 오 소재 개발 및 활용에 열을 올리고 있는데, 예를 들면 일본의 도요타사는 2003년 부터 자체 사용을 위한 바이오 플라스틱을 생산하고 있다. 도요타사는 2015년에 차 량 생산에 사용되는 플라스틱의 20%를 바이오 플라스틱으로 바꿀 계획이며, 2020 년에는 2,000만 톤의 생분해성 플라스틱을 생산할 것으로 예상하는데 이는 400억 달러에 달하는 규모이다. 혁신적인 바이오 연료나 소재를 개발하는 데에는 시스템 생물학이나 합성 생물 학과 같은 첨단 과학의 발전과 이를 적용한 생물학적 공정의 개발이 큰 역할을 할 것이다. 세포 시스템의 정보가 모두 밝혀지고 필요한 세포 시스템을 합성할 수 있게 되면 특정 물질을 생산하거나 특정 기능을 수행하는 세포를 합성할 수 있다. 이렇게 인위적으로 합성된 세포는 수소를 생산하여 에너지로 사용될 수 있게 하거나 각종 섬유, 화학물질 및 연료의 생산이나 여러 생물학적 공정에 사용될 수 있을 것이다.

100 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 또한 진화의 속도를 빠르게 해서 원하는 특성을 갖춘 개체를 빨리 만들어 내는 강제 진화나 원하는 기능을 구현할 수 있는 물질의 구조를 설계하는 데 사용되는 합리적 설계 등의 기술도 이러한 세포 공장을 만들어 내는데 도움을 줄 것이다. 화이트 바이오 기술의 발달은 각종 재활용 비율도 대폭 높여서 폐기물 제로의 완전한 물질 순환에도 큰 기여를 할 것으로 예상된다. 미래의 바이오 정유시설은 바이오 자원으로부터 정밀 화학제품과 같은 고부가가치의 신제품을 생산하고 부산 물은 연료로 사용하거나 다른 제품의 합성 시에 재료로 사용하며 그러고도 남은 소 량의 무기물은 비료로 사용하여 폐기물이 배출되지 않게 할 것이다. 2020년까지는 폐기물 제로의 바이오 정유시설이 준 상업적 시설 형태로 가동하는 것이 가능할 것 이다. 또한 미래의 바이오 정유 시설은 농업 및 임업 부산물, 농축산 폐기물 및 도시 폐기물을 모두 에너지, 화학물질 및 소재로 재활용하는 것이 가능해질 것이다. 이렇 게 혁신적인 기술로 바이오 자원의 재활용을 통해 생산된 제품이 일상화되면 화석 연료 및 공급이 한정된 천연자원에의 의존도를 줄이고 생산 관련 원가도 낮추며 인 류의 지속 가능성도 향상시키는데 기여할 것이다. 현재 많은 개발도상국의 주요 산업인 가죽 및 섬유 산업에서도 생물학적 공정을 사용하면 품질도 높이고 환경 부담도 줄일 수 있다. 제지 산업에서도 종이를 만드는 과정이나 재생용지 생산 시의 탈 잉크 과정 등에서 생물학적 공정을 이용하면 종이 품질은 향상되고 환경 부담은 감소된다. 실제로 균류나 효소를 사용하여 전기 사용 량은 30% 줄이고 화학물질 사용량은 50% 줄였다는 보고도 있다. 3. 바이오 기술 적용 및 타 기술과의 융합 바이오 경제는 바이오 기술의 개발만으로 이뤄지는 것이 아니고 여러 관련된 기 술의 개발이 유기적으로 이뤄져야 성립될 수 있다. 또한 이러한 기술의 사용을 뒷받 침해주는 사회적, 제도적 변화도 필수적이다.

제2장 바이오 경제시대의 도래와 동인 101 그린 바이오 기술의 혁신으로 우수한 바이오 자원을 대량 생산하는데 성공한다고 하더라도 이를 수확하고 이동하고 저장하고 전처리하는 기술이 뒤따르지 않으면 이를 효율적으로 바이오 연료로 변환하는 것이 어려울 것이다. 또한 이렇게 생산된 바이오 연료를 더욱 효율적으로 연소시키기 위해서는 차량 엔진의 개량이 이뤄져야 한다. 차 량 뿐만 아니라 에너지를 사용하는 모든 분야에서 에너지 효율을 향상시켜서 에너지 소비를 감소시킬 필요가 있다. 또한 바이오 디젤을 합성하고 바이오 가스를 생산하기 위해서는 효소를 이용하는 바이오 기술뿐만 아니라 열분해 기술도 연구되고 있다. 더 나아가서 나노 기술을 이용하면 생물체를 모방한 인공 시스템, 즉 로봇 식물을 만들어 서 인조 광합성을 통하여 수소 및 전기를 공급하는 것도 가능할 수 있다. 바이오 자원이 더 많은 제품의 원료로 사용될 수 있게 하기 위해서는 바이오 연 료의 비중을 줄일 수 있도록 태양 에너지나 풍력 에너지 등의 재생 가능한 대체 에 너지가 충분히 발달되어야 한다. 지속 가능한 성장을 위해서는 공정 효율성을 높여서 폐기물을 감소시키고 재활 용률은 증가시키는 기술, 앞으로 점점 더 국지적인 부족 사태를 일으킬 것이라고 예상되는 물의 사용 효율 향상 기술, 그리고 단순히 식물을 통한 자연적인 이산화탄 소 포집이 아니라 나노 소재 등을 활용한 더욱 적극적인 이산화탄소 포집 및 저장 기술이 필요하다. 식품의 경우에도 저장 가능한 기간을 연장할 수 있는 기술을 개발하여 버려지는 양을 감소시켜야 한다. 현재 유럽에서 생산되는 모든 빵의 50%가 버려지고 있는데, 이러한 비율을 최소화하고 또한 어쩔 수 없이 버려지는 빵들은 체계적으로 수집하 여 에탄올 생산에 사용될 수 있는 시스템을 갖추는 것도 효과적일 것이다. 곡물 생산성 증가와 관련하여 거대한 잠재력을 보유하고 있는 개발도상국들이 그만큼의 성과를 거두지 못하는 것은 단순한 기술만의 문제가 아니라 각종 기반 시 설의 문제도 얽혀 있기 때문이다. 예를 들어 효율적인 시장의 부재는 개발도상국가 의 농부들로 하여금 불필요하게 비싼 값을 지불하고 비료를 구입하게 하고 또한 그 들이 생산한 작물을 제값 받고 팔기 어렵게 만든다. 따라서 이러한 기반 시설 및 체제상의 변화가 병행되어야 개발도상국에서도 생산성 향상 및 소득 증대라는 목표 를 이룰 수 있을 것이다.

102 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 결론적으로 바이오 경제에서 앞서 나가기 위해서는 각종 법규와 정책을 통해 바이 오 기술뿐만 아니라 관련 제반 기술 분야에서 포괄적 혁신을 촉진하는 한편 물류 및 시장 등의 제도적인 측면에서도 이에 상응하는 변화가 병행되어야 할 것이다. 그렇게 하기 위해서는 그린 바이오 기술, 화이트 바이오 기술 등의 바이오 기술은 물론 기타 나노 기술이나 기계 공학 등 관련되는 모든 기술 분야와 함께 정치, 경제, 사회, 법제 분야에서 서로 협력하여 큰 그림을 그리고 칠해나가는 것이 매우 중요하다. [그림 2-14] 다학제 간 협력의 필요성 자료: Taylor & Youngs(2010): pp. 23

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 103 제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 제1절 바이오 경제의 논의 동향 1. 주요 국가의 바이오 경제 논의 동향 개요 바이오 경제가 주목받고 있는 것은 기본적으로 화석연료에의 의존도를 낮추고 전 지구적 기후 변화에 능동적으로 대처하기 위해서이다. 그러나 세계 각국은 자국의 독 특한 상황과 배경에 따라 서로 다른 목표와 수단으로 바이오 경제를 추진하고 있다. 미국은 안보적인 이유로 중동 지역에서 수입되는 원유에의 의존도를 줄여야 할 필요성이 중시되어서 바이오 연료의 개발 및 활용에 더욱 중점을 두는 반면 유럽은 지속 가능성 위기에 대한 문제의식이 중요시되고 있으며 전통적으로 강한 바이오 소재 분야에서 선두를 달리고 있다. 또한 브라질은 자국의 경제 발전 및 지역 간 경제적 불균형을 해소하기 위해서 바이오 경제를 추진하고 있다. 그러나 바이오 경제, 즉 화석연료 대신 재생 가능한 바이오 자원에 기반을 두고 화학적 공정 대신 생물학적 공정을 사용하며 그 결과로 온실가스를 감소시키는 등 지구의 지속 가능성을 향상시키려고 하는 바이오 경제의 성공을 위해서는 바이오 경제와 관련된 각종 기준 및 규제를 국가 간에 조화시킬 필요가 있다. 예를 들어 유럽에서 제정한 바이오 디젤 기준은 채종유의 특성에 기반을 두고 설정한 것인데 이 경우 피마자 기름이나 야자유가 주원료인 브라질의 바이오 디젤은 유럽에서 사 용하는 것이 어렵게 된다. 또한 향후 원유 수요가 급증할 것으로 전망되는 중국, 인도 등의 신흥 경제 개발 국가들이 바이오 경제의 취지에 대해서 공감하고 동참하 지 않는다면 일부 선진국에서 아무리 온실가스 방출량을 감소시킨다 하더라도 전 지구적인 차원에서의 온실가스 감소량은 미미할 것이다. 따라서 바이오 경제가 21 세기의 새로운 경제로 자리 잡기 위해서는 국가 간의 상호 이해와 협력이 필요하며, 만약 선진국 위주의 일방적인 기준과 규제로 바이오 경제를 달성하고자 한다면 이는

104 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 새로운 형태의 무역 장벽으로 또 다른 경제적 남북 갈등을 불러일으킬 것이다. 그러 므로 우리나라에서 바이오 경제에 접근할 때에도 먼저 세계 각국이 어떠한 배경에 서 어떠한 방식으로 바이오 경제를 추진하는지를 이해하는 것부터 시작해야 할 것 이며 이를 바탕으로 세계적인 공감대에 부합하는 정책을 수립해야 할 것이다. 본 장에서는 우리나라에서 바이오 경제를 추진하는데 참고할 수 있도록 세계 각 국이 어떻게 바이오 경제시대에 대응하고 있는지 살펴보았다. 2절에서는 먼저 주요 국가 별로 대응 동향을 기술하였으며, 3절에서는 이를 정책 분야 별로 나누어 정리 하였다. 마지막 절에서는 이러한 외국의 노력들을 분석하고 우리에게 주는 시사점 을 도출하였다. 2. 분야별 대응 동향 개요 가. 금전적 지원 1) 연구 개발 지원 바이오 경제와 관련된 첨단 기술 개발을 위하여 각국 정부는 기초 연구부터 상업 화 단계까지 다양한 형태로 금전적 지원을 하고 있다. 바이오 자원의 생산, 차세대 바이오 정유 기술, 바이오 소재 등의 분야에 걸쳐서 단독 및 협동 연구 과제 지원, 연구소 신설, 클러스터 설립 및 운영 등 다각도의 금전적 지원이 이뤄지고 있다. 2) 각종 보조금 연구 개발 지원 이외에도 아직 바이오 경제 관련 사업의 경쟁력이 부족한 초기 단계임을 고려하여 상업적 시설이나 제품에 보조금을 지급하는 국가들도 다수 있 다. 네덜란드에서는 재생 가능한 에너지를 이용한 발전 시설에, 중국에서는 대다수 의 나라가 그러했던 것처럼, 시작단계인 바이오 에탄올에 보조금을 지급하고 있다. 3) 기간 시설 지원 미성숙한 산업 분야에서 개별 기업들이 불확실성이 높은 상태로 대규모의 초기 투자를 해야 하는 부담을 덜어주기 위해서 많은 국가에서는 정부가 다양한 규모의

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 105 바이오 정유 시범 시설을 건설하고 있다. 이를 통해서 기업들은 시험 생산/가동을 해 볼 수 있고, 상업화의 첫걸음을 뗄 수 있다. 나. 제도적 지원 1) 신개념 거래 시장 신설 할당이나 규제가 아닌 자본주의 시장의 원리를 차용하여 이산화탄소 방출량을 줄여보고자 하는 것이 탄소배출권 시장 등 신개념 거래 시장이다. 탄소 방출량을 기준보다 감축하거나 재생 가능 에너지를 생산하는 기업들에게 채권을 발행할 수 있게 하고 기준보다 많은 탄소를 방출하는 기업들이 이 채권을 사게끔 하여 전체적 으로 탄소 방출량 감축을 촉진한다는 원리이다. 2) 조세 혜택 여러 국가에서 가장 많이 사용되는 바이오 경제 촉진 정책 중의 하나가 조세 혜택 이다. 주로 바이오 연료나 바이오 에너지 생산 시설에 조세 혜택을 부여하는데, 여 러 가지 조건을 통해서 특정 지역(브라질), 특정 계층(브라질), 특정 분야(독일)에 추가적인 혜택을 주는 방식으로 방향성을 제시하기도 한다. 3) 기타 그 밖에 바이오 기반 연료/제품에 정부 조달 시 우선권을 주는 제도나 바이오 자원의 효율적인 활용을 위해 데이터베이스를 구축하고 활용하는 지식 경영 등이 활용되고 있다. 다. 규제 1) 의무 사용량/비율 할당 대부분의 나라에서 활용되는 제도로서 바이오 연료, 바이오 에너지 및 바이오 소 재의 사용을 일정량 또는 일정 비율 이상으로 의무화하는 것이다. 미국은 에너지 독립 안보법, 유럽연합은 재생가능에너지지침을 통하여 2020년대를 기준으로 전반 적인 목표를 설정하여 추진하고 있다.

106 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 2) 환경 규제 일반폐기물 규제와 마찬가지로 이산화탄소 등 온실가스의 방출량을 일정에 맞추 어 일정 비율 이하로 줄여나가게끔 규제하는 것이 가장 많이 사용되는 방식이다. 바 이오 경제 성장을 촉진하기 위하여 여러 가지 혜택을 받는 바이오 경제 관련 시설을 엄정하게 심사하기 위하여 면허제를 도입하는 것도 일부 국가에서 검토되고 있다. 제2절 국가별 대응 동향 1. 미국 가. 배경 미국이 바이오 경제를 추진하는 첫 번째 이유는 경제적인 것으로서 미국은 매년 2,000억 달러를 원유 수입에 사용하고 있으며 휘발유 가격은 계속해서 상승하고 있 어서 이를 대체할 필요성이 제기되기 때문이다. [그림 3-1] 미국 휘발유 가격 상승 추이 (단위: $/Gallon) 자료: Pray & Deshmukh(2011): pp. 6

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 107 [그림 3-2]를 보면 바이오 자원과 관련된 기술 개발을 지원하는 공공 자금의 증감 양상이 유가의 추이와 얼마나 밀접한 관계에 있는지 볼 수 있다. [그림 3-2] 유가 변화 및 바이오 자원 연구개발 공공 자금 지원 규모 자료: Pray & Deshmukh(2011): pp. 10 두 번째 이유는 안보적인 차원의 것으로서 위와 같이 수입하는 원유의 대부분이 중동 지역으로부터 유래하기 때문에 지정학적 불안정성의 영향에 노출되어 있는 상 황이다. 특히 9/11 사태를 계기로 미국과 중동 지역과의 긴장감이 고조되면서 부시 행정부는 주로 안보적 관점에서 바이오 에너지에 접근했고, 그 결과물이 2007년에 제정된 에너지 독립 안보법이다. 오바마 행정부에서는 온실가스 감축 등 상대적으로 환경적인 관점에 비중을 두 고 바이오 경제에 접근하고 있다. 2010년 초 오바마 대통령은 바이오 연료와 관련 하여 한층 진전된 방안을 추진할 것이라고 발표했다. 이에 맞추어 미국 환경청에서 는 에너지 독립 안보법에서 360억 갤런으로 규정한 2022년도 재생 가능 에너지 사 용 목표를 충족시키기 위한 장기 계획을 완성하였다. 또한 미국 농무부도 바이오 자원을 바이오 에너지로 전환하는 데에 자금을 지원하기 위한 바이오 자원 작물 보조 프로그램 관련 규정을 제안하였다. 대통령 직속 범부처간 바이오 연료 실무협의회

108 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 에서도 미국의 연료 증산 이라는 제목의 보고서를 처음 내놓았는데 여기서는 지속 가능한 바이오 연료 산업의 발전과 상용화를 통하여 국가적 바이오 연료 사용 목표 를 달성하기 위한 전략을 설정하였다. 나. 관련 법규 및 정책 2007년 제정된 에너지 독립 안보법(Energy Independence and Security Act, EISA)은 총 822쪽으로 이루어져 있으며 많은 분야에서 미국 에너지 정책을 변화시 켰다. 이 법의 목적은 청정 재생 연료의 생산을 증가시키고, 소비자를 보호하며, 제 품, 건물 및 차량의 효율성을 높이고, 온실가스의 포집 및 저장에 대한 연구를 촉진 하며 연방 정부의 에너지 성과를 개선하는 것이다. 이 법에서는 2022년까지 바이오 연료의 사용량을 360억 갤런으로 늘릴 것을 요 구하고 있는데, 이는 2007년의 47억 갤런에서 대폭 상승한 것이다. 동 법은 또한 현재 사용되는 바이오 연료의 대부분을 차지하고 있는 옥수수 전분에서 생산된 에 탄올의 최대 사용량을 150억 갤런으로 제한하였다. [그림 3-3] 바이오 연료 자원 다각화 자료: Russo, L.(2008): pp. 8

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 109 다시 말해서 2022년에 사용될 360억 갤런의 바이오 연료 중 210억 갤런은 반드 시 옥수수 전분 이외, 즉 당류나 셀룰로오스로부터 생산되어야 한다고 규정한 것이 다[그림 3-3]. 그 밖에 미국에서 바이오 경제를 촉진하기 위한 정책에는 다음과 같은 것들이 있다. 우선 에너지 독립 안보법과 같이 바이오 연료의 사용을 의무화하는 정책으로 Renewable Fuel Standards(RFS)가 있다. 여기서는 사전에 정해진 일정에 따라 바 이오 연료의 사용량을 일정한 규모 이상으로 점차 증가시킬 것을 강제하고 있다. Cap and Trade는 각 기관, 지역, 국가 별로 이산화탄소 등 온실가스의 배출 최대 량(Cap)을 정해주고, 그 이하로 배출한 곳에는 배출권을 부여해 주어서 이를 Cap 이상으로 배출한 곳에서 초과 배출량만큼 구매하게끔 하는 제도이다. 우리나라에서 는 탄소배출권 거래라고 알려져 있는 상기 제도는 거래 시장 형태를 통해서 온실가스 배출량을 감축하는 업체에게 금전적 이익을, 그렇지 못한 업체에게는 금전적 불이익 을 주게끔 되어 있다. Cap and Trade 제도가 에너지 독립 안보법과 병행하여 실시될 경우 이산화탄소 감축 효과가 훨씬 커질 것으로 예측된다. [그림 3-4] [그림 3-4] 에너지 독립 안보법 및 Cap & Trade 정책의 탄소 감축 효과 분석 자료: Ugarte, D. et al.(2009): pp. 9

110 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 탄소배출권 제도와 비슷한 것으로서 재생가능에너지 채권 제도가 있다. 이는 대 체 에너지 생산 시설에 채권을 부여하고 탄소배출권처럼 이를 시장에서 매매할 수 있게 함으로써 당장 탄소 배출 감축을 하지 못하는 기관들이 이를 구매하여 재생 가능 에너지 생산 시설을 재정적으로 지원하는 효과가 나게끔 하는 것이다. 조세 혜택으로는 생산세 공제 (Production Tax Credits, PTC)가 있는데, 이는 바이오 에너지 등 대체 에너지 생산 시설에 대해서 최초 운영 후 10년간 킬로와트 당 1~2.1센트의 세금을 공제해 준다. 다. 주 정부별 대응: 캘리포니아 미국에서는 연방정부는 물론 각 주 정부에서도 바이오 경제와 관련된 정책을 추진하고 있다. 북동부의 7개 주는 발전소에서 방출되는 이산화탄소를 제한하기로 하였는데, 목표는 2009년부터 방출량을 고정시키고 2019년까지는 2005년 수준 보다 10% 낮추는 것이다. 그러나 가장 활발하게 관련 정책을 추진하는 주는 캘리 포니아 주다. 캘리포니아 주는 2020년까지 탄소 방출량을 25% 감소하기로 한 법안을 통과시 켰는데, 이는 1990년 수준으로 되돌리는 것이다. 캘리포니아 주는 2007년 2월에 서 부의 다른 4개 주와 함께 Cap and Trade 탄소 시장을 형성하기로 합의하기도 했다. 2006년에 통과한 지구 온난화 해결 행동 법안은 늦어도 2012년부터 온실가스 규제 를 시작하기로 했다. 이어서 2007년 1월에는 저탄소연료기준(LCFS, Low Carbon Fuel Standards)을 위한 시행령에서 캘리포니아 주의 수송 연료 중 탄소의 비율을 2020년까지 최소 10% 감소시키겠다는 목표를 설정하였다. 바이오 연료의 사용량을 의무적으로 할당하는 Renewable Fuel Standards가 투입되는 연료 측면의 통제인 반면 Low Carbon Fuel Standards는 이와는 반대 방향에서 접근하는 것으로서 연 료 사용의 결과로 방출되는 탄소의 양을 통제하고자 하는 것이다.

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 111 라. 미국 정부 부처별 대응 1) 미국 농무부 미국 농무부는 농업을 기반으로 하거나 천연자원을 기반으로 하는 재생 에너지 의 생산을 위한 연구와 교육을 이끌고 있다. 이를 위해 연방 정부 기관, 대학, 민간 기업과 활발한 협력을 수행하고 있으며 이를 통해 활력 있고 에너지 효율적인 농촌 사회를 만들고자 한다. 바이오 연료와 관련해서 미국 농무부에서 개발하고 있는 기술로는 개량된 셀룰 로오스 작물, 바이오 연료용 작물, 바이오 자원의 연료화 기술, 농업 부산물 활용 기술 등이 있다. 기술 개발 이외에 미국 농무부에서 바이오 경제와 관련하여 진행하는 정책 분야 의 연구로는 바이오 에너지 수급 요인, 국내 사료 및 축산업에 미치는 영향, 경제적 측면에서의 바이오 에너지 정책, 세계적 수준에서의 바이오 에너지 정책, 바이오 에 너지 관련 대지 활용의 변화가 환경에 미치는 영향, 바이오 에너지 개발이 농촌 사 회에 미치는 영향, 옥수수 가격 증가가 식료품 가격에 미치는 영향 등이 있다. 또한 미국 농무부는 2007년부터 매년 하지를 바이오 에너지의 날로 정했는데, 이는 모든 에너지의 근원이 태양임을 인식하고 농업 및 임업의 광합성 역량이 바이오 경제에 핵심적으로 기여하고 있음을 일깨워 주기 위한 것이다. 2) 미국 에너지부 미국 에너지부에서는 바이오 경제를 추진하기 위해 관련 연구 기술 개발을 촉진 하고 이를 상용화하는데 필요한 시장 및 자본 시장의 형성을 주도하며 이를 지원하 기 위한 정책을 수립하여 추진하고 있다. 이를 통해서 기술 개발에 따르는 리스크를 감소시키고 자본을 유동화하여 기술 상용화를 촉진하며 지속 가능성에 기여하는 기 술이 시장에 자리 잡을 수 있도록 한다. 미국 에너지부 바이오 자원 프로그램실 (OBP, Office of the Biomass Program) 에서 기초 연구부터 해당 기술의 상용화까지 단계별로 지원하는 방식은 [그림 3-5]와 같다.

112 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 3-5] 미국 에너지부 바이오 자원 기술 개발 지원 체계 자료: Russo, L.(2008): pp. 18. 상기 프로그램으로 지원하는 자금의 규모는 [그림 3-6]과 같으며 2007년 이후 크게 증가하고 있다. [그림 3-6] 미국 에너지부 바이오 자원 기술 개발 지원 규모 자료: Russo, L.(2008): pp. 21

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 113 미국 에너지부에서는 바이오 경제와 관련하여 다음과 같은 일들을 추진하고 있다. 우선 다양한 바이오 자원을 이용한 바이오 정유 기술 개발이다. 미국 에너지부는 2008년 1월에 향후 4년간 1억 1,400만 달러를 상업적 규모의 10% 수준인 소규모 셀룰로오스 바이오 정유 시설의 개발에 지원할 것이라고 발표했다. 이 새로운 바이 오 정유 시설은 매년 250만 갤런의 에탄올을 생산할 것으로 전망되는데, 상업적 규 모의 시설은 2,000만~3,000만 갤런을 생산할 수 있을 것이다. 이러한 셀룰로오스 바이오 정유 기술은 크게 2가지 기반 기술, 즉 셀룰로오스 분해 및 당분의 발효를 통해 에탄올을 생산하는 생화학적 기술과 열을 가해서 셀룰 로오스를 분해하고 기체화시킨 후 혼합 알코올/에탄올로 전환하는 열화학적 기술에 근거한다. 나아가서 미국 에너지부는 2009년 5월에 7억 8,650만 달러를 상업적 수준의 바 이오 정유 시범시설에 투자하기로 결정하였다. 미국 에너지부는 이 예산으로 3년간 다양한 규모의 시설 10~20개가 건설될 수 있을 것으로 보고 있다. 이중 둘 또는 그 이상의 바이오 정유 프로젝트를 대상으로 1억 7,650만 달러가 연방 정부 지원금 상한선을 초과하여 추가 지원될 것이다. 에너지부는 2009년 12월에 첨단 바이오 정 유 프로젝트에도 6억 달러를 추가로 투자하기로 결정하였다. 또한 미국 에너지부는 바이오 정유 시설에 사용될 분자생물학 기술을 개발하는 데에도 최대 3억 7,500만 달러를 투자할 예정이다. 미국 에너지부는 Abengoa BioEnergy, Alico, Inc., Bluefire Ethanol, Poet, Iogen Biorefinery Partners, Range Fuels사 등 민간 기업들과도 협력하면서 다양 한 작물의 가공 및 정유 기술을 개발하고 있다. 원유 수요를 효과적으로 감축시키기 위해서는 바이오 연료의 사용량을 높이는 것은 물론 연료 수요 자체도 감소시킬 필요가 있다. 2005년 차량 휘발유 사용량은 1,400억 갤런인데 이는 2017년까지 1,610억 갤런으로 증가할 전망이다. 미국 에너 지부에서는 2017년까지 대체 연료를 연간 350억 갤런 이상 생산하도록 하여 차량 휘발유의 소비를 15% 줄이는 것을 목표로 하고 있으며, 또한 차량 엔진의 효율성을 높여서 추가적으로 5%의 휘발유 소비 감축을 목표로 하고 있다.

114 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 3-7] 바이오 연료 생산 및 엔진 효율성 향상으로 인한 원유 수요 감축 주 : FCVT - Freedom CAR and Vehicles Technologies의 약자로 미국 에너지부에서 운송 효율성을 높이고 재생 에너지 사용을 증가시키기 위해 추진하는 프로그램임 자료: Russo, L.(2008): pp. 5 2) 미국 에너지부 + 미국 농무부 미국 정부는 바이오 자원의 생산과 바이오 정유 기술 등 바이오 연료와 관련된 기술 개발에 연간 2~3억 달러를 지원하고 있는데, 현재 이중 70%는 에너지부, 24% 는 농무부, 나머지 6%는 국방부에 의해 이뤄졌다. 이러한 지원은 기초 연구 단계부 터 상업성 평가가 가능한 단계까지 정부 지원이 차지하는 비율을 점차 낮춰가면서 순차적으로 이뤄지고 있다. [그림 3-8] 미국 부처별 바이오 연료 연구 개발 지원 비율 자료: Pray & Deshmukh(2011): pp. 14

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 115 미국 에너지부와 농무부의 바이오 연료 연구개발 투자 규모는 [그림 3-9]와 같 이 상승 추세를 보이고 있다. 이와 같이 매년 미국 정부가 바이오 연료에 투자하는 액수가 급격하게 증가하고 있지만 아직도 이러한 투자가 충분하지 않다는 비판이 있다. 국방 관련 연구개발비로 800억 달러 이상, 보건의료 관련 연구개발비로 300 억 달러가 투자되고 있는데, 바이오 연료 관련 연구개발비는 고작 3억 달러로 에너 지 관련 총 50억 달러의 연구개발비나 농업 관련 50억 달러의 연구개발 비용 중에 서도 극히 일부만을 차지한다는 것이다. [그림 3-9] 미국 바이오 연료 연구 개발 지원 규모 (단위: 백만 달러) 자료: Pray & Deshmukh(2011): pp. 14 마. 미국 민간 기업의 대응 미국의 민간 기업들도 2000년에 2억 5,000만 달러이었던 바이오 연료 관련 연 구개발비를 2009년 14억 달러로 증가시키며 바이오 경제에 동참하고 있다.

116 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 3-1> 미국 바이오 연료 관련 개발 기술 분야(회사) 및 투자 규모 Annual expenditure 2009(US $ millions) Seed/Ag. Chemical Multinational(Monsanto. syngenta) 171 Algal biofuel start-ups(sapphire, Synthetic Genemics) 200 Cellulosic feedstock biothechs(mendel, Ceres, Arborgen) 50 Farms, Forests, Plantations 24 Enzyme companies(novozymes, Danisco, Verenium) 31 Equipment manufacturers(icm, Dedini, Praj) 40 Biofuel producers(adm, POET, Abengoa) 62 Oil Majors(Sheel, BP. Exxon ) 810 Total 1,388 자료: Pray and Deshmukh(2011): pp. 17 가장 많은 투자를 하고 있는 기업들은 메이저 석유회사들이며 해조류 바이오 연료 관련 창업회사들이 2위, 종자 및 농업 관련 다국적 회사들이 3위를 차지하고 있다. [그림 3-10] 미국 바이오 연료 관련 기술 개발 투자 업종 및 비율 자료: Pray and Deshmukh(2011): pp. 18

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 117 British Petroleum(BP)사의 예를 들면 대체 에너지 분야에 2009년 기준 5억 8,700만 달러를 투자하였는데, 2007년부터 10년간 매년 5,000만 달러를 바이오 에 너지 관련 연구소에 투자하기로 하는 등 바이오 연료의 비중을 점차 높이고 있다. 또한 [그림 3-11]과 같이 다양한 바이오 자원의 활용 기술을 개발하는 회사들과 제휴 관계를 체결하여 바이오 연료 분야의 중심적인 위치를 차지하기 위해 노력하 고 있다. [그림 3-11] BP사의 바이오 자원 활용 기술 관련 제휴 관계도 자료: Pray & Deshmukh(2011): pp. 19 미국의 많은 대기업들도 현재 온실가스 규제에 동참하고 있는데, Alcoa, Caterpillar, Duke Energy, FPL, General Electric 및 PG&E사 등은 미국 기후 행동 연합을 형성하여 국가탄소시장의 도입 등을 요구하고 있다. 민간 분야에서 셀룰로오스를 분해하여 바이오 연료를 생산하는 기술을 개발하는 회사로는 Diversa/Celunol, Iogen, Genencor(Danisco), Novozymes, Dyadic 등이 있 다. 또한 바이오 연료와 관련하여 합성 생물학 기술을 개발하는 회사로는 Amyris Biotechnologies, Codon Devices, Diversa, DuPont, LS9, Mascoma, Synthetic

118 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 Genomics 등이 있다. 바이오 연료의 공급 단계는 작물 생산 및 물류 배송 단계, 원료 가공 단계, 연료 생산 단계, 그리고 마지막으로 연료 운송 및 사용 단계로 나눌 수 있는데, 이러한 단계별 관련 기술과 이를 개발하는 민간 기업, 그리고 각 단계별로 연구개발을 지원 하는 정부 부처는 [그림 3-12]와 같다. [그림 3-12] 바이오 연료 공급 단계에 따른 연구 개발 체제 자료: Pray & Deshmukh(2011): pp. 12 2. EU 가. 배경 유럽연합에서는 2010년 9월 유럽의 지식 기반 바이오 경제: 성과와 도전 이라 는 제목의 보고서를 내놓았는데, 여기에 따르면 유럽에서 바이오 경제는 이미 2조 유로의 가치가 있으며 2,150만 명을 고용하고 있는 중요한 분야이다. 또한 앞으로 발전 가능성도 무한하다.

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 119 유럽이 바이오 경제를 추진하는 배경은 지구 환경에 대한 지속 가능성 의제가 점차 경제 활동의 핵심이 되어가고 있기 때문이기도 하지만 또한 유럽이 전통적으 로 강한 분야인 농축산업 및 화학 공업을 첨단 생명과학기술과 결합하여 새로운 도 약의 계기를 마련하기 위한 것 때문이기도 하다. 예를 들어 바이오 경제의 각 분야 중에서도 바이오 연료 분야에서는 미국과 브라질이 앞서가고 있지만 바이오 소재 분야에서는 유럽이 전통적으로 강한 효소 기술에 기반을 두고 강점을 보이고 있다. 전 세계적으로 효소 관련 회사의 64%가 유럽에 위치하고 있으며 그중에서도 덴마 크는 전 세계 효소 생산량의 거의 50%를 점유하고 있다. 이러한 바이오 소재 분야 의 강점은 제약업, 식품업, 사료업, 세제 및 화장품 생산 등에도 연결되고 있다. 이 러한 강점을 더욱 살리기 위해서 유럽연합은 향후 4년간 관련된 프로그램을 지원하 는 데 5,200만 유로를 지원할 계획이다. 20개 국가에서 81개 대학, 연구소 및 업체 들이 추가적으로 2,800만 유로를 투자할 것이다. 물론 유럽의 각 국가들은 바이오 정유 기술 개발에 대한 지원도 소홀히 하지 않 고 있다. 유럽 전역에 300개 이상의 관련 연구 과제가 진행되는 것으로 파악되고 있으며 이에 투자되는 총 예산은 약 12억 유로인 것으로 집계되는데 이 중 8억 800 만 유로가 공공 자금이다. 바이오 경제와 관련해서 유럽 지역이 다른 지역과 비교되는 가장 큰 특징 중의 하나는 유전자조작 농산물이 제대로 허용되지 않고 있다는 것이다. 이미 유럽 이외 의 지역에서 1,400만 명의 농부들이 1억 3,400만 헥타르의 농경지에서 유전자조작 농산물을 재배하고 있다는 점을 감안할 때 이 문제는 바이오 경제와 관련하여 유럽 이 직면한 가장 큰 이슈 중의 하나이다. 나. 관련 법규 및 정책 바이오 연료와 관련해서 유럽은 2003년에 제정된 바이오 연료 지침에서 2005년 말 까지 전체 에너지의 2%를, 2010년 말까지는 전체 에너지의 5.75%를 재생 가능 에너지로 전환하는 것을 목표로 하였다. 또한 바이오 연료는 광물 유류 제품에 부과 되는 세금을 면제해주기로 하였다.

120 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 2009년 다시 제정된 재생 가능 에너지 지침에서는 2020년 유럽에서 사용되는 에너지의 20%가 재생 가능 에너지여야 한다고 못 박고 있으며 같은 시점에 각 국가 별로 차량과 기차를 포함한 육상 수송 연료의 10%가 재생 가능 에너지여야 한다고 규정하였다. 이러한 재생 가능 에너지에는 바이오 연료는 물론 수소 연료 및 전기 등도 포함된다. 또한 바이오 연료와 관련해서는 소위 2세대 바이오 연료의 사용을 촉진하기 위해서 폐기물, 부산물, 비식용 셀룰로오스나 목질인 리그노-셀룰로우스 물질로부터 생산된 바이오 연료는 상기 재생 가능 에너지 할당량 충족 여부를 계산 할 때에 2배의 가중치를 부여하기로 하였다. 다. 유럽연합의 지원 프로그램 유럽연합에서는 지식 기반 바이오 경제를 추진하기 위해서 다음과 같은 프로그 램을 활용하고 있다. 1) Framework Programmes(FP) Framework Programmes(FP)는 유럽에서 공동 연구개발 과제를 지원하는 가장 큰 연구 지원 제도 중의 하나이다. 2002년부터 2006년 사이에 수행된 FP6에서 지 식 기반 바이오 경제 관련 분야에는 총 4.2%의 예산이 배정되었다. 여기에는 바이 오 정유 기술 개발을 준비하고 모니터링 및 측정하는 방법을 연구하며 농업 및 임업 에 미치는 영향을 조사한 Biorefinery Euroview 과제와 혁신적인 바이오 정유 개념 의 기술적, 사회적, 환경적, 정치적 현황을 조사한 BIOPOL 과제가 포함되어 있었다. 2007년부터 2013년까지 진행되는 FP7에서는 바이오 경제 관련 분야에 19억 유 로가 배정되었는데 여기에 포함된 과제는 바이오 자원의 안정적 생산 관리, 식품 관련 기술 및 바이오 소재 생산 활용을 위한 생물학 기술 개발 등이다. 여기에는 유럽 전역에서 기름 성분이 많은 작물들을 에너지, 음식 및 바이오 제품으로 전환하 기 위하여 농사, 수확, 1, 2차 처리 시 발생하는 부산물들을 최대한 활용하는 첨단 바이오 정유 기술을 개발하는 SUSTOIL 과제와 기존의 산업용 연료 처리 시설에 통합될 수 있는 첨단 바이오 정유 기술을 개발하는 BIOREF-INTEG 과제가 포함되어

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 121 있다. 또한 2010년부터 새로 시작된 과제로는 2,028만 유로를 투자하여 농사 부산 물(밀짚, 볏짚), 목재, 임업 부산물 등의 지속 가능한 처리를 통하여 2세대 바이오 연료, 바이오 원료, 고분자, 특수 분자, 열 및 전력으로 전환시킬 수 있는 목질 셀룰 로오스 바이오 정유 시설의 설립 및 시범 운영을 하는 BIOCORE 과제와 3,700만 유로를 투자하여 다양한 자원으로부터 다양한 공정(화학적, 생물학적, 열화학적)을 통하여 다양한 제품(연료 및 화학 원료)을 생산할 수 있는 고도로 통합된 복합 신기 술을 개발하는 EuroBioRef 과제가 있다. 또한 SUPRABIO 과제는 1,900만 유로를 투자하여 공정의 집적과 통합을 통하여 바이오 정유 기술의 경제성을 높이는 것을 목적으로 한다. 2) ERA-NET(European Research Area-NET) ERA-NET(European Research Area-NET)는 유럽에서 진행되는 공공 연구 과 제들 중에서 유사한 분야 간의 교류를 활성화하기 위한 네트워크이다. 이는 유럽에 서 진행되는 연구들이 파편화되는 것을 방지하고 효율성을 높이기 위한 제도인데, 지식 기반 바이오 경제와 관련해서는 식물유전학과 관련된 ERA-PG(Plant Genomics), 산업용 바이오 기술과 관련된 ERA-IB(Industrial Biotechnology), 목 재 관련 과학 기술을 연구하는 WoodWisdom-Net 등 다양한 네트워크가 존재한다. 3) European Technology Platforms(ETP) European Technology Platforms(ETP)는 업계가 주축이 되어 특정 기술 분야를 중심으로 구성된 모임인데, 정보 교류, 관련 보고서 발간, 정책 제시 및 전략적 연구 방향 제시 등의 활동을 하고 있다. 지식 기반 바이오 경제와 관련해서는 미래를 위 한 식물, 지속 가능한 화학, 삼림 관련 분야, 바이오 연료, 농업공학, 양식 기술 및 혁신 등 총 9개의 ETP가 활동하고 있다. 그밖에도 3~4개 이상의 유럽연합 산하 전문가 그룹들이 결성되어 지식 기반 바 이오 경제와 관련된 정책의 수립에 자문활동을 하고 지식 기반 바이오 경제 관련 기술을 개발하는 기관들이 자금 지원 받는 것을 돕는 등의 활동을 하고 있다.

122 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 3. 독일 가. 배경 독일의 총면적은 3,570만 헥타르인데 이중 경작지는 1,190만 헥타르(약 33%) 이고 초지는 490만 헥타르(약 14%), 삼림 지역은 1,070만 헥타르(약 30%)를 차지하 고 있다. 비식용작물의 약 15%와 국내 생산된 목재의 약 3/4이 공업 원료로 사용되 며 나머지는 바이오 에너지 생산에 사용된다. 재생 가능한 바이오 자원은 대부분 화학공장, 의약품 생산 및 목재 산업에 사용 된다. 바이오 에너지 생산에 사용되는 바이오 자원은 바이오 연료 이외에도 열 및 전력 생산에 사용된다. 전체적으로 바이오 자원의 생산 활동은 독일 내에 총 13만 명의 고용 창출 효과를 발생시키고 있으며 전처리 및 물류 과정이 26만 명, 바이오 에너지 생산 활동이 9.6만 명의 고용을 창출한 것으로 집계된다. 이외에도 9.8만 명 이 임업에 종사하고 있으며 약 85.1만 명이 목재 및 제지 산업에 종사하고 있다. 독일에서는 수십 년간 농업이 재생 가능한 바이오 자원 및 바이오 에너지의 필요 성을 주장하는 주요 동인이었고, 이후에 환경에 대한 의식이 고조되면서 이러한 주 장이 더욱 힘을 받기 시작했다. 이에 맞추어 독일 정부는 2020년까지 온실가스 방 출량을 상당한 규모로 감축하고 재생 가능한 에너지의 사용을 늘리기로 결정하였 다. 1990년을 기준으로 2005년까지 이산화탄소 방출량을 25% 줄이기로 한 1차 목 표는 실패하였지만 2008~2012년 사이에 21% 줄이기로 한 수정 목표는 2007년 현 재 이미 2008년 목표치를 달성하는 등 순조롭게 추진되고 있으며 2020년 40%까지 줄일 것을 목표로 하고 있다. 또한 2020년이 되면 총 에너지 소모량의 20%, 즉 발 전에 사용되는 에너지의 30% 및 난방에 사용되는 에너지의 14%가 재생 가능 에너 지일 것이다. 독일의 재생 가능 에너지 사용 현황 및 목표는 <표 3-2>와 같다.

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 123 <표 3-2> 독일 재생 가능 에너지 사용 현황 및 목표 Renewable energy/raw materials Greenhouse gas reduction (compared to 1990) Share of RES of total end energy consumption Share of renewable electricity of total electricity consumption Share of renewable fuels of total fuel consumption Share of renewable heat of total heat consumption Share of renewable raw materials in chemical industry Objectives 2020(total) Status 2007 (total) Status 2007 (Only biomass) -40% -18.0% n. a. 18% 9.8% 6.9% 30% 14.0% 3.7% ~12%* 7.3% 7.3% 14% 7.5% 7.0% n. a. 12.1% 12.1% 주: 1) RES - Renewable Energy Source 2) Estimation based on draft, not yet mandatory 자료: Langeveld, H. et al.(2010): pp. 317 나. 관련 법규 및 정책 독일의 바이오 경제와 관련된 법규는 다음과 같다. 우선 차량 연료 관련 지침에 서 기존 디젤에 7%까지 바이오 디젤을 혼합할 수 있게끔 하였으며 바이오 에탄올의 경우에는 휘발유에 5%까지 혼합하는 것이 가능했던 것을 2010년 말에 10%로 올리 기로 하였다. 또한 2012년까지 한시적으로 바이오 연료에 대해 조세 감면 혜택을 부여하였으며 2013년 이후에도 농림 분야에 사용되는 바이오 연료는 지금과 마찬 가지로 비과세를 유지하기로 했다. 2009년부터는 지속 가능성 기준을 제정하여 식물성 기름 생산 시설이나 바이오 정유 시설은 1년 단위로 면허를 받게 할 계획이며, 소규모 시설은 3년 또는 5년에 한 번씩 심사를 받게끔 추진하고 있다. 독일의 식품 농업소비자 보호부(BMELV)는 현재 바이오 연료 과제에 2,500만 유로를 투자하고 있다. 또한 독일에서는 산업용 바이오 기술의 효과적인 개발을 위해

124 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 CLIB 2021이라는 클러스터를 형성하였는데 이는 독일 정부 주도하에 2007년 32개 의 기관으로 만들어졌으며 현재는 70개가 넘는 학교, 업체, 투자기관 등이 참여하고 있다. 이 클러스터에선 총 500억 유로 규모의 연구를 수행하고 있는데 5개의 회사가 창업되었고, 구성 기관 중 10%는 유럽 타 국가, 북미 및 러시아 등 해외 기관이다. 다. 바이오 자원 현황 독일에서 바이오 기반 제품의 원료나 바이오 에너지로 사용되기 위해 재배되는 재생 가능한 자원의 양은 최근 급격히 증가하였다. 1993년에는 오직 30만 헥타르가 이러한 용도로 사용된 데 비해 2009년에는 2백만 헥타르가 이러한 용도로 사용되 고 있는데 이는 독일 경작지의 약 17%에 달하는 수준이다. [그림 3-13] [그림 3-13] 독일 재생 가능 자원 경작 면적 증가 추이 (단위: 천 헥타르) 자료: FNR(2010): pp. 12 1993년에는 비식용작물의 84%(재배 면적 기준)가 화학제품의 원료로 사용되었 으나 이 비율은 2008년 기준 15%까지 떨어졌다. 비식용작물의 용도별 경작 면적

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 125 규모는 <표 3-3>과 같다. <표 3-3> 독일 비식용작물의 용도별 경작 면적 규모(2008년) Agricultural raw material Area for bio-based products Agricultural raw material Area for bioenergy Starch 128,000 ha Rapeseed oil (for biodiesel and pure Beet sugar 22,000 ha vegetable oil) 1,000,000 ha Rapeseed oil 100,000 ha Starch and sugar 250,000 ha Sunflower oil 10,000 ha crops(for bioethanol) Linseed oil 3,500 ha Crops(for biogas) 500,000 ha Fibre plants 2,000 ha Other crops for 21,000 ha Medical plants 10,000 ha bioenergy Total 275,500 ha Total 1,752,000 ha 자료: Langeveld, H. et al.(2010): pp. 303 독일의 삼림 자원은 2003년부터 2017년까지 매년 8,400만 세제곱미터의 목재 를 수확할 수 있는 정도인 것으로 추정되며, 2007년 기준 7,700만 세제곱미터를 수 확하여 최대 수확량의 약 90%를 사용하고 있다. 이렇게 삼림으로부터 벌채한 목재 외에도 다른 종류의 목질 자원을 모두 합해서 2007년에 사용된 양은 1억 2,800만 세제곱미터인데 이중에 58%는 재료로 사용되었고 나머지 42%는 바이오 에너지 생 산에 사용되었다. 라. 바이오 에너지 현황 1997년에 전체 에너지 사용량 중 3%만을 차지하던 재생 가능 에너지는 2007년 에 9.8%로 급격히 증가하였다. 이는 연간 증가율이 10%가 넘었다는 것을 의미한 다. 따라서 최종 에너지 사용량에서 재생 가능 에너지가 차지한 양도 1997년 76테 라와트시에서 2007년 234테라와트시로 급증하였다. 이렇게 재생 가능 에너지의 사 용이 성공적으로 자리 잡은 것은 이 중 약 70%인 164테라와트시, 즉 독일 내 최종

126 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 에너지 사용량의 6.9%를 공급하고 있는 바이오 에너지 덕분이다. 이를 세부적으로 살펴보면 전력 생산에 사용되는 재생 가능한 에너지의 26%, 열에너지 발생에 사용 되는 재생 가능 에너지의 94%, 그리고 재생 가능한 연료의 100%를 바이오 에너지 가 담당하고 있는 것이다. [그림 3-14] 독일 재생 가능 에너지 중 바이오 에너지의 비중 변화 (단위: TWh/a) 자료: Langeveld, H. et al.(2010): pp. 306 독일은 바이오 가스의 활용도 활발하게 추진하고 있다. 바이오 가스는 분뇨, 유 기 폐기물, 농업 부산물이나 비식용작물의 발효를 통하여 생산할 수 있다. 바이오 가스는 80~90%의 효율적으로 전기 및 열로 전환될 수 있다. 현재 약 4,000개의 주로 농촌에 위치한 바이오 가스 발전소에서 약 1,400메가와트를 생산하고 있다. 또한 바이오 가스에서 유래된 메탄가스를 천연 가스 차량에 사용하는 시험도 성공 적으로 이루어졌는데 따라서 조만간에 바이오 가스가 바로 바이오 연료로 사용되는 것도 가능할 것이다. 바이오 가스는 소정의 처리 과정을 거치면 천연 가스 파이프라 인을 사용할 수도 있으며 최근 상업적 공급도 시작되었다. 현재 12개의 시설이 독일 내 네트워크에 바이오 가스를 공급하고 있으며 12개가 더 지어질 계획이다. 그러므로

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 127 곧 바이오 가스를 기존 파이프라인을 통해 공급받아 발전, 난방, 바이오 연료 및 화학제품의 원료로 사용하는 것이 가능해질 것이다. 바이오 연료 - 액체 형태의 - 는 발전 및 난방에 사용될 수 있기도 하지만 대부 분 차량의 연료로 사용된다. 독일에서는 2004년까지 바이오 디젤이 차량에 사용되 는 유일한 바이오 연료였으며 그 이후 바이오 에탄올 및 순수한 식물성 기름의 사용 이 증가하기 시작하여 2007년 기준 460만 톤 이상의 바이오 연료가 사용되고 있다. 그러나 아직도 바이오 디젤이 차량용 바이오 연료의 70% 이상을 차지하고 있으며 바이오 에탄올은 최근 들어 점차 점유율을 높여가고 있다.[그림 3-15] [그림 3-15] 독일 바이오 연료 사용 현황 자료: Neumann(2010) 업계에서는 바이오 디젤의 독일 내 생산가능량을 연간 500만 톤으로 추산하고 있는데, 2007년 기준 독일산 바이오 디젤의 판매량은 330만 톤이었다. 식물성 기름 을 생산하는 시설은 독일 전역에 약 580개소가 존재하는데 대부분 채종유를 생산하 며 2007년 기준 80만 톤의 식물성 기름이 바이오 연료로 사용되었다. 독일의 바이 오 에탄올 생산 능력은 연간 90만 세제곱미터인 것으로 추정되는데 2007년 기준

128 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 46만 톤의 바이오 에탄올이 휘발유와 혼합되어 사용되었다. 바이오 에탄올의 주요 용도는 차량용 연료지만(167PJ/y) 발전용이나(13PJ/y) 난방용(17PJ/y)으로도 사 용된다. 고체 형태의 바이오 연료는 장작, 목조 건자재, 비식용작물, 짚 등의 물질과 식물 성 폐기물 등이 포함되는데 대부분 난방 용도로 사용된다. 2007년 기준 340PJ/y의 난방 에너지가 고체 바이오 연료로부터 생산되었으며 기타 발전용으로 사용된 고체 바이오 연료는 78PJ/y의 에너지를 생산하였다. 나무 조각 등을 이용하는 개인 주거 용 난방 보일러가 10만 개가 넘게 설치된 것으로 파악되며 난로나 아궁이 등 장작을 이용하는 난방 기구는 1,500만 개 이상인 것으로 추산된다. 이외에도 1,000개가 넘 는 열 생산 시설이 바이오 자원을 사용하여 생산한 열을 지역 사회 및 공공 기관에 공급하고 있다. 4. 네덜란드 가. 배경 네덜란드는 매우 작은 나라로서 국토 면적이 400만 헥타르에 불과하다. 그 중 약 절반가량이 경작 가능한 지역으로 농경지가 80만 헥타르, 초지가 100만 헥타르 이며, 삼림 지역(37만 헥타르)은 얼마 되지 않는다. 국내 생산되는 바이오자원은 연 간 3,100만 톤 수준이며 해외에서 수입하는 바이오 자원의 양은 3,280만 톤, 수출하 는 양은 2,150만 톤이다. 국내 생산 및 해외 수입되는 바이오 자원으로 생산 가능한 에너지는 연간 필요한 에너지 소요량의 1/4 수준인 것으로 추산된다. 네덜란드는 세계 3위의 농업수출대국으로서 농업이 수출의 17%, 고용의 10% 를 담당한다. 네덜란드는 전통적으로 농기술, 식품 및 화학산업이 발달하였는데, 작 물 생산성은 유럽 최고 수준으로 농업에서만 연간 230억 유로, 농식품업을 통틀어 서는 연간 400억 유로의 소득을 올리고 있다. 또한 항만 및 운하 등의 물류 시설이 우수하여 여러모로 바이오 경제 추진에 유리한 조건을 갖추고 있다. 네덜란드의 북부 지방에서는 사탕무와 감자 전분 산업이 발전하였는데 암스테르담

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 129 이나 로테르담과 같은 항구에 바이오 정유 시설이 건설되어 사료 산업 및 축산업에 일조하고 있다. 네덜란드의 산업용 전분 생산은 1839년에 시작되었다. 나. 정부의 지원 프로그램 제4차 네덜란드 국가 환경 정책 계획에서 환경 계획과 관련한 일대 전환이 시작 되었다. 2002년에 시작된 에너지 전환 계획에서는 업계를 어떤 방향으로 유도할 것 인지 범부처 간의 협력을 통하여 논의되었다. 전환 경로는 7개의 주제로 나누어 추 진되었는데 각 주제 별로 민간 기업, 연구소 및 시민단체의 대표들로 위원회를 구성 하였다. 7개의 주제 중 하나는 재생 가능 자원과 바이오 경제에 관한 것이었는데, 해당 위원회에서는 정부에 다음과 같은 사항을 제시하였다. 바이오 자원을 이용한 산업 혁신을 가속화할 것. 몇몇 나라를 중심으로 바이오 자원의 지속 가능한 무역을 촉진할 것. 화학산업, 농식품 산업, 항만 및 에너지 분야와 같이 기존에 서로 협력 관계가 없던 산업 분야 간의 시너지를 구축할 것. 유럽 국가들 간에 바이오자원 활용이 공평하게 진행될 수 있도록 노력할 것. 위와 같은 활동을 통해 이루고자 하는 목표는 2030년까지 수송 분야에 사용되는 화석연료의 60%를 재생 가능한 연료로 대체하고 화학제품에 사용되는 석유의 25%, 발전에 사용되는 양의 25% 및 난방에 사용되는 양의 17%를 재생 가능한 자 원에서 생산하는 것이다. 또한 환경부에서는 청정 및 효율이라고 불리는 환경에 대한 일반적인 목표를 다 음과 같이 수립하였다. 2020년까지 이산화탄소를 포함한 온실가스 방출을 1990년 대비 30% 감축할 것. 2020년까지 재생 가능 에너지의 비중을 전체 대비 20%까지 향상시킬 것.

130 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 농업부에서는 효율적인 바이오자원 활용과 지속 가능한 바이오자원 생산 및 활 용, 재생 가능 가스 및 전기의 생산 증대(2030년까지 천연 가스의 20% 대체) 및 바 이오 에너지 시장 개발을 촉진하는 정책을 수립하였다. 조세 혜택과 관련하여 2001년 이후 네덜란드는 채종유에 기반을 둔 순수한 식물 성 기름이 수송 연료로 사용될 때 면세 혜택을 주고 있다. 2007년부터는 면세 혜택 조항이 바이오 연료의 의무 배합 조항으로 대체되었으며 목표 배합 비율은 2007년 2%에서 2010년 4%였다. 재생 가능한 자원을 이용한 발전소의 건설을 지원하기 위한 보조금이 2008년 도 입되었다. 고체 바이오자원과 인분, 채소, 과일, 정원 폐기물 등의 처리/연소 시설은 킬로와트 당 0.053유로, 재생 가능한 가스 생산 시설은 세제곱미터 당 0.07유로의 지원을 받으며 이에 대한 예산은 2008년 기준 2억 8,700만 유로이다. 그러나 이는 이전에 킬로와트 당 0.095유로의 지원을 하던 것에서 상당히 줄어든 것이어서 많은 비판에 직면했고 2009년에 다시 바이오 가스로 생산된 전력에 대해서 킬로와트 당 0.152~0.177유로를 지원하는 것으로 대폭 상승하였다. 다. 민간 기업의 대응 네덜란드의 생명과학 회사들은 연간 9억 5,000만 유로를 연구 개발에 투자하는 데 대략 이 중의 1/3은 감자 관련 산업에서 나온다. 생명과학 회사들이 고용하고 있 는 인원 25만 5,000명 중에 6,000명이 직접적으로 연구 개발에 관여하고 있다. 민관 협력을 촉진하기 위해 구성된 B-BASIC(Bio-BAsed Sustainable Industrial Chemistry)에서는 대학, 연구소, 업계가 협력하여 재생 가능한 사료나 생 물학적 촉매(미생물, 효소) 등을 개발하였다. 이 프로그램에선 또한 화학산업 분야 도 포함하였으며, 2004~2009년까지 총 5,500만 유로를 투자하였는데, 이중 약 절 반은 정부에서 지원한 것이다. 이는 2010년에 역시 민관 합작인 BE-BASIC (Bio-based Ecologically BAlanced Sustainable Industrial Chemistry) 컨소시엄으로

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 131 이어졌으며, 이 컨소시엄 바이오 경제 관련 연구 개발에 1억 2,000만 유로를 배정하 였는데 이중 6,000만 유로는 정부에서 지원한다. 네덜란드에서는 지속 가능한 에너지의 생산을 위한 민관 협력도 적극 장려하고 있다. 재생 가능한 가스나 공급 효율성 증대, 재생 가능 자원, 대체 연료 및 재생 가능 한 전력 생산 등의 분야를 강화하기 위해 혁신을 강조하고 있으며, 성과 확산, 지속 가능성에 대한 기여 및 안전성 및 사회적 영향을 향상시키는 프로그램에 최대 40% (중소기업의 경우 최대 50%)까지 보조금을 지급하고 있다. 추가적으로 중소기업 혁 신 프로그램을 통해서 360만 유로가 비식품 바이오자원이나 폐기물 활용 분야에 확 보되었는데, 이를 통해 바이오 플라스틱, 접착제, 페인트, 용매, 화학물질 등의 생산 에 더 많은 바이오 자원이 사용될 수 있도록 하는 것이 이 프로그램의 목표이다. 네덜란드는 작은 면적에도 불구하고 다수의 다국적 회사들이 위치하고 있는데, 바이오 경제와 관련된 이들의 입장에는 많은 편차가 있다. 아이스크림, 음료수 등의 식품 및 소비재를 판매하는 영국-네덜란드 계열 초국적 회사 유니레버는 전통적으 로 야자유나 채종유 등의 식물성 기름의 거대 소비자였는데 바이오 연료로 인하여 소비재의 가격이 상승한다고 규탄한 바 있다. 이는 바이오 경제를 둘러싼 식량 대 비 식량 논란의 현실적 모습을 보여주는 하나의 사례로서 이러한 문제를 극복하기 위해서는 비식용작물로 생산하는 2, 3세대 바이오 연료 개발을 촉진할 필요가 있다. 반면 또 다른 영국-네덜란드 계열 초국적 석유 회사 쉘은 바이오 연료가 인류의 화석연료 의존도를 낮추고 이산화탄소를 감축할 것이라면서 차세대 바이오 연료 개 발에 집중하고 있다. 쉘은 이미 세계 최대의 바이오 연료 배급 회사 중의 하나이며 그들의 전망에 따르면 바이오 연료는 다음 10년간 수송 연료의 7~10%를 대체할 수 있을 만큼 성장할 것이다. 쉘은 또한 지속 가능성 기준에도 초점을 맞추어 하청 계약자들이 인권을 침해하지 않도록 하는(예를 들면 아동의 노동 금지 등) 내용을 계약서에 명기하고 바이오 자원의 생산 경로를 추적할 수 있게끔 하고 있다. 화학 물질 및 식품 첨가물을 생산하는 네덜란드의 다국적 회사 DSM은 최근 바 이오 기반 화학물질, 바이오 고분자물질 및 바이오 소재 개발에 관여하고 있다. 또 한 DSM은 식물 잔여물이나 비식품 또는 사료용 작물을 전환하여 차세대 바이오 연 료를 포함한 다양한 산물을 생산하는 기술 개발에 집중하고 있다.

132 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 5. 브라질 가. 배경 브라질은 8억 4,600만 헥타르의 거대한 나라로서 이중 5,700만 헥타르(약 7%) 가 경작지이며 1억 9,700만 헥타르(약 23%)가 초지, 800만 헥타르(약 1%)가 주로 다년생 식물들이 자라는 기타 대지이다. 나머지 대부분(약 4억 6,800만 헥타르)은 자연 지역으로서 거의 삼림이 차지하고 있다. 브라질은 설탕, 에탄올, 우육, 가금 육, 커피, 오렌지 주스 및 담배의 세계 최대 수출국이며 세계에서 두 번째로 콩을 많이 수출하는 나라이다. 유럽이 에너지 해외 의존도 감소 및 온실가스 감축을 바이오 연료 개발의 주요 목표로 삼는 반면 브라질은 낙후된 북동부 지역과 같은 농촌 지역 사회의 발전 및 원유 수입량 감소를 통한 경제 자립도 향상을 주요 목표로 하고 있다. 예를 들면 사회적 연료 인증제를 통하여 제조업체가 자영농으로부터 바이오 자원을 구매하는 것을 촉진하는 것 등이다. 그러나 기후 변화가 세계적인 의제가 된 지금은 브라질도 온실가스 감축 및 대기 품질 향상에 많은 신경을 쓰고 있다. 또한 지구의 허파라고 불리는 아마존 우림지역이 대부분 포함되어 있는 브라질에 서 대지의 용도 변경은 바이오 경제와 관련하여 매우 중요한 이슈이다. 현재는 콩이 나 사탕수수 경작지를 마련하기 위해서 삼림을 벌채하고(대부분 숯으로 사용) 이렇 게 초지로 전환된 지역을 5~10년간 방목에 사용하다가 경작지로 사용한다. 만약 초 지의 생산성이 현재 수준으로 고정된다면 콩이나 사탕수수 등의 작물을 재배하기 위 해서 초지를 사용하는 만큼 다른 지역이 초지로 전환되어야 할 것이다. 이는 결국 삼림 파괴로 이어질 수 있고 이렇게 삼림이 초지로, 그리고 다시 경작지로 전환되는 과정에서 탄소 방출량도 점점 늘어난다. 따라서 적절한 대지 사용 계획을 통해서 사 회적, 경제적, 환경적으로 가장 효과적인 방법을 찾는 것은 바이오 경제와 관련하여 브라질이 해결해야 할 가장 중대한 도전 과제이다.

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 133 나. 바이오 에탄올 브라질은 1973년부터 에탄올 생산 증대 프로그램(Proalcool)과 에탄올로 운행 하는 승용차 개발 프로그램을 시작했다. 이는 전국적으로 에탄올을 공급하는 주유 소의 증가로 이어져서 1980년대 후반부터는 수송 분야에서 에탄올의 시장 점유율 이 석유보다 더 높아지게 되었다. 현재 브라질에서는 일반적인 자동차 연료에 사용 되는 휘발유에 에탄올을 21~26% 혼합하여 사용하고 있으며 특별히 개발된 차량에 는 어떤 비율로도 휘발유와 에탄올을 섞어서 사용할 수 있다. 2007년에 브라질은 연료용 에탄올을 190억 리터 생산하여 휘발유 사용량의 50%를 대체 하였으며(부피 기준), 바이오 에탄올은 석유 대비 가격 경쟁력도 확보 하면서 100만 명이 넘는 고용 창출을 하고 있다. Proalcool 프로그램은 지금까지 미 화 총 110억 달러를 투자하였는데 이는 미화 270억 달러의 원유 수입 대체 효과를 가져왔다. 동시에 브라질은 바이오 에탄올의 주요 수출국이 되어 연 35억 리터의 에탄올을 주로 유럽 지역을 대상으로 수출하고 있다. 브라질 정부는 상파울로에 브라질 바이오 에탄올 과학 기술 연구소를 설립한다 고 2010년 2월에 발표하였다. 초기 투자 금액은 미화 4,000만 달러이며 연구 프로 그램에는 지속 가능성, 농업, 가상 바이오 정유 기술 및 2세대 연료 개발과 관련된 기초 과학 등이 포함될 것이다. 다. 바이오 디젤 브라질에서 디젤은 에탄올과는 또 다른 위치를 차지하고 있다. 브라질의 연간 디 젤 소모량은 약 3,600만 세제곱미터인데 이 중 20%는 수입한 것이다. 이러한 디젤 의 80%는 중장비 운송에 사용되고 있다. 또한 외딴 지역이 많은 브라질의 특성상 발전용 디젤의 역할도 매우 중요한데 특히 국지적 생산이 가능한 바이오 디젤은 화 석연료 운송에 드는 높은 비용을 절감한다는 차원에서 의미가 크다. 바이오 디젤과 관련해서 브라질은 1940년대부터 코코넛과 면화유 등의 식물성 기름과 지방으로부터 바이오 디젤을 생산하는 실험을 해왔다. 바이오 에탄올의 성 공으로 인하여 1984년에 중단된 바이오 디젤 연구 개발 프로그램은 2004년 12월에

134 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오 디젤의 생산과 활용에 관한 국립 프로그램이라는 이름으로 재개되었다. 동 프로그램은 2008년까지 바이오 디젤의 혼합 비율을 2%로 늘릴 것을 목표로 하였는 데, 여기에는 바이오 디젤 10억 리터가 사용되었으며, 이러한 혼합 비율은 2013년 까지 5%로 늘릴 것을 목표로 하고 있는데 이를 위해서는 24억 리터의 바이오 디젤 이 필요할 것으로 예상된다. 또한 2005년부터는 특정 지역의 영세농으로부터 제공된 바이오 자원으로 연료 를 생산하는 경우 연방 세금 면제 혜택을 주고 있다. 구체적으로는 북부 및 북동부 에서 생산된 피마자기름과 야자유에서 생산된 바이오 디젤에는 32%의 세금을 면제 해주고 자영농으로부터 생산된 바이오 디젤에는 68%의 세금을 면제해주며 이 두 가지에 모두 해당되는 경우 100% 세금을 면제해주는 것이다. 이러한 정책으로 인 하여 바이오 디젤은 농업 지역에 20만 개의 일자리를 창출할 것으로 전망된다. 2007년 말 기준으로 15억 리터에 달했던 바이오 디젤 생산 능력은 2009년에 40 억 리터로 증가하였는데, 이는 이미 2013년의 사용 목표량인 24억 리터를 훨씬 초 과하는 것이며 조만간에 60억 리터 규모가 추가로 증설될 계획이다. 디젤은 유럽 지역의 주요 수송 연료로서 2020년 유럽 수송 연료 수요의 2/3를 차지할 것으로 전망되는데 바이오 연료의 의무사용 조건으로 인하여 이러한 수요 중 수입으로 충당해야 하는 500만 톤의 바이오디젤을 주로 브라질에서 수입할 것으 로 예상된다. 그러나 유럽에서는 지속 가능성 기준 등 브라질보다 강화된 기준을 적용하고 있기 때문에 이 지역으로 수출하기 위해서는 이러한 기준을 모두 맞추어 야 한다. 특히 유럽의 바이오 디젤 기준은 채종유 메틸 에스테르의 특성에 근거하고 있는데, 다시 말해자면 유럽에서는 채종유에서 생산된 것만 바이오 디젤로 사용될 수 있는 상황인 것이다. 반면 2003년에 제정된 브라질의 바이오 디젤 기준은 미국 의 것과 유사한데 식물성 기름이나 동물성 지방으로부터 유래된 것 모두 사용이 가 능하며, 또한 품질 기준에 있어서도 유럽의 기준보다는 다소 낮은 편이다. 따라서 브라질이 바이오 디젤을 유럽으로 대량 수출하기 위해서는 유럽의 기준에 부합하는 바이오 디젤을 생산할 수 있도록 별도의 노력이 필요할 것이다.

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 135 6. 캐나다 가. 배경 천연자원 대국인 캐나다에서는 바이오 자원의 중요성이 일찍부터 강조되어 왔 다. 캐나다의 삼림 지역은 전 세계 삼림 지역의 10%를 차지하고 있으며, 이는 9억 9,800만 헥타르에 달하는 캐나다 영토의 42%를 차지하는 것이다. 농경지는 6.8% 를 차지하고 있다. 또한 캐나다는 원유 및 천연 가스도 풍부하며, 따라서 유화 산업 은 캐나다 경제에서 핵심적인 역할을 하고 있다. 캐나다에서는 1980년대에 시작된 농작물 가격 하락으로 인하여 농작물의 다른 용도를 찾기 위한 노력의 일환으로 바이오 에너지에 대한 관심이 본격적으로 불붙 게 되었다. 1983년에는 캐나다 국가 바이오 기술 전략이 수립되어 연방 정부와 주 정부 간에 바이오 기술 개발 관련 협력을 촉진하였고, 이어지는 산업용 바이오 기술 의 및 바이오 연료 분야의 발전은 2002년 캐나다 바이오 자원 혁신 네트워크 설립 으로 연결되었다. 바이오 기반 사료, 연료 및 공산품에 대한 혁신 지도가 민관 협력 하에 2003년 작성되었고 이는 캐나다 바이오자원 혁신 네트워크에 2,000만 달러의 정부 예산을 배정하는 것으로 이어졌다. 나. 정부의 지원 프로그램 최근 몇 년 사이에 바이오 경제를 위한 캐나다 연방 정부의 예산은 총 25억 달러 에 달할 정도로 급격하게 증가하였다(<표 3-4>). 한편, 농경 및 삼림 지역같이 바 이오 자원을 생산하는 곳은 종종 바이오 연료 및 바이오 기반 제품을 생산하는 공업 지역과 멀리 떨어진 곳에 위치하고 있는데, 특히 캐나다 같이 면적이 넓고 인구 밀 집지역이 띄엄띄엄 분포되어 있는 나라에서는 이들 사이의 물류 문제를 해결하는 것이 핵심적인 과제이다. 이를 위해 캐나다 정부에서는 바이오 자원 목록 지도 및 분석 도구를 개발하였는데, 이를 이용하면 인터넷을 통해서 어느 지역에 어떤 종류 의 바이오 자원이 존재하는지 또한 이를 운반할 수 있는 운송 수단은 어떠한 것들이 있는지를 쉽게 알 수 있다.

136 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 3-4> 캐나다 정부의 바이오 경제 관련 투자 현황 Lead agency Activity Funding $M Natural Sciences and Engineering Research Council Agriculture and Agri-Food Canada National Research Council Natural Resources Canada Sustainable Development Technology Canada Genome Canada Environment Canada 자료: Langeveld, H. et al.(2010): pp. 327 University-based research networks/centres: Green Crop Network(Green Crop Network, $ 6.6 2009) Advanced Food and Materials Network $ 22.2 (AFMNET, 2009) Bio-Industrial Innovation Center GOC, 2009a) $ 15.0 Agricultural Bioproducts Innovation $ 75.0 Programme(AAFC, 2009a) EcoAgriculture Biofuels Capital (GOC, 2009b) $ 200.0 National Programme on Industrial (estimated) Bioproducts-in partnership with Agriculture and Agri-Food Canada (NRC, 2009b) EcoAction for Biofuels initiative (GOC, 2009c) $ 1500.0 Forest Sector Programme(NRCan, 2007; GOC, $ 190.0 2009d) Next-Generation Biofuels Programme (SDTC, $ 500.0 2008) (supports implementation of first-of-kind demonstrations) Competition for research projects that use high-throughput genomic, proteomic and metabolomic approaches in the production of bioproducts(genome Canada, 2009) Federal Renewable Fuel Strategy(GOC, 2009e) (regulation to have 5% renewable content in gasoline by 2010 and 2% in diesel by 2012) $112.0 N/A 7. 기타 국가 핀란드에서는 BioRefine 2007~2012 프로그램을 통하여 바이오 정유 및 바이오 자원의 처리와 관련하여 혁신적인 기술, 제품 서비스를 개발하는 데에 1억 3,700만 유로를 배정하였다. 특히 수송 연료와 관련하여 2세대 바이오 연료 기술 개발에도 집중하고 있다. 핀란드에는 또한 세계 최초로 다양한 바이오 자원으로부터 정유가 가능한 소위 3세대 바이오 정유 시범 생산 시설(Chempolis)이 들어설 예정이다. 영국에서는 2009년에 통합 바이오 정유 연구 및 기술 클럽이 창설되었다. 이 클 럽은 바이오기술 및 생물학 연구위원회, 공학 및 물리과학 연구위원회, 업계 및 학 계 등의 네트워크로 구성되었으며, 약 6백만 파운드를 바이오 정유와 관련하여 기 초 연구, 혁신 기술 개발, 화학 및 공학적 연구에 투자하고 있다.

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 137 프랑스에는 BioHub라는 곡물에 기반을 둔 바이오 정유 시설이 있는데 여기선 숙신산 등의 화학물질을 생산하고 있다. 이 정유 시설에 참여한 파트너로는 로켓사, DSM 및 미국의 조지아대학 등이 있다. 이 바이오 정유 시설은 프랑스 정부로부터 지원받고 있다. 벨기에의 겐트에는 유럽연합, 벨기에, 네덜란드가 합작하여 바이오 경제와 관련 된 모든 활동을 시험해 볼 수 있는 연구 교육 시설이 건축되고 있다. 여기 소요되는 예산은 2,100만 유로인데 여기선 다양한 시험 생산이 가능하고 10세제곱미터 규모 까지 공정 개발이 가능하며 한 자리에서 자원 투입부터 최종 산물 생산까지 모든 것을 시도해 볼 수 있는 시설이 될 것이다. 중국은 2001년에 에탄올 연료 프로그램을 개시하였는데 여기에는 소득세 면제, 부가가치세 환급 및 보조금 지급 등이 포함된다. 개정된 국가적 계획 하에서 에탄올 연료 생산은 2010년까지 연간 3백만 톤, 2020년까지는 연간 1,000만 톤으로 늘어 날 것이다. 바이오 디젤도 2010년에는 연간 30만 톤, 2020년에는 연간 200만 톤으 로 늘어날 것으로 전망된다. 그밖에도 중국에서는 바이오 연료와 바이오 기반 제품들과 관련하여 국가적으로 다양한 연구개발 지원정책과 특화된 공업지구가 생겨나고 있다. 2005년부터는 생 분해되는 플라스틱의 생산과 소비에 관련된 특별 프로그램도 추진되고 있다. 호주에서는 연방 정부가 최근에 2세대 바이오 연료 연구 개발을 위하여 미화 1,500만 달러를 투자할 것이라고 발표했다. 그 밖에도 생산 목표 설정, 연료세, 품 질 기준 설정, 지원금 등의 제도를 동원하여 바이오 연료 활성화 정책을 펴고 있다. 일본은 2002년에 바이오 자원 일본 전략을 수립하였는데 2020년까지 국내에서 사용되는 모든 플라스틱의 20%를 재생 가능한 자원으로 충당한다는 목표를 세웠 다. 이는 도요타, NEC 등의 회사로 하여금 바이오 기반 플라스틱 연구 개발에 박차 를 가하게 하였으며, 그들의 제품에서 바이오 기반 소재가 차지하는 비율도 높아지 게 했다. 도요타사는 2015년까지 자사에서 생산되는 차량에 사용되는 플라스틱의 20%를 바이오 자원에서 생산된 것으로 바꿀 계획이다.

138 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 제3절 주요국 대응 동향 분석 및 시사점 1. 전략적 고려 요인 앞 절에서 살펴 본 것처럼 세계 주요 국가들은 자국의 독특한 상황과 배경에 따 라 서로 다른 목표와 수단으로 바이오 경제를 추진하고 있다. 각국의 전략적 고려 요인은 크게 경제적인 것과 환경적인 것으로 나눌 수 있는데, 경제적인 요인에는 에너지, 자원, 산업, 무역 및 지역발전 등이 있으며 환경적인 요인으로는 온실가스 감축, 지속 가능한 성장 및 국제 공조 등이 있다. 경제 및 환경의 2가지 범주 이외 에도 미국의 경우처럼 안보적인 이유가 계기가 되어 바이오 경제를 추진하는 국가 도 있다. 가. 경제적 요인 대부분의 국가에서 바이오 경제를 추진하는 가장 큰 이유는 원유에 대한 의존도 를 감소시키기 위해서이다. 에너지 및 원료 측면에서 모두 화석연료에 의존하고 있 는 현대 경제의 특성상 비산유국은 물론 일부 산유국에게도 이러한 과도한 원유 의 존도는 경제적으로 커다란 부담이다. 이는 우리나라도 마찬가지로서 현재 원자력 발전을 통하여 에너지 부문에서의 원유 의존도를 줄이려고 하고 있지만 2011년 3 월 후쿠시마 원전 사태가 발생하면서 바이오 에너지를 포함한 재생 가능 에너지 개 발 요구가 더욱 높아지고 있는 상황이다. 캐나다나 브라질 같이 풍부한 천연자원을 보유하고 있는 국가에서는 이를 적극 적으로 활용하기 위해서 바이오 경제를 추진하고 있다. 또한 각국은 자국에 풍부한 자원을 주로 활용하고 있는데, 미국은 옥수수, 브라질은 사탕수수로부터 거의 모든 바이오 연료를 생산하고 있다. 그러나 현재와 같이 곡물을 사용하는 것은 식량 수요 와의 충돌 및 대지의 효과적인 사용 측면에서 문제를 일으킬 소지가 다분하며, 따라 서 많은 나라들이 목재나 해조류로부터 바이오 연료를 생산하는 기술에 대해서 집 중적인 연구 개발을 하고 있다. 우리나라도 산지가 많고 3면이 바다로 둘러싸여 있는

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 139 특성을 고려할 때 곡물을 사용하는 1세대 바이오 자원 활용 단계를 건너뛰고 바로 목재나 해조류를 활용하는 차세대 바이오 자원 활용 기술 개발에 집중할 필요가 있다. 또한 각국은 자국의 주력 산업을 거점으로 하여 바이오 경제를 추진하고 있다. 전반적으로 화학산업이 강한 유럽에서는 바이오 원료를 활용한 바이오 공정 및 바 이오 소재 개발에 주력하고 있고 미국 및 브라질에서는 바이오 연료에 강점을 보이 고 있으며 네덜란드에서는 식품업 및 물류 시설을 강조하고 있다. 우리나라는 아직 바이오 경제와 관련해서 뚜렷한 강점을 보이고 있는 부분은 없지만 기존 산업과 관 련해서는 세계적인 수준에 오른 자동차 산업에서 바이오 연료 관련 엔진 개발에 집 중하거나 정보 통신 인프라를 활용하여 바이오 경제 관련 지식 경영을 추진하는 것 을 시도해볼 만하다. 바이오 자원이 풍부한 나라들은 이제 식량으로서가 아니라 에너지로서도 바이오 자원을 수출하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 2장에서도 언급한 것처럼 이를 단 순히 천연자원의 생산 및 수출에만 머무르게 하지 않고 적절한 기술 이전을 통하여 가공 제품을 수출하는 단계로까지 발전시킬 수 있다면 많은 개발도상국들이 선진국 으로 발돋움하는데 도움이 될 수 있을 것이다. 우리나라는 영토가 크지 않아서 바이 오 자원을 직접 수출할 여력 또한 크지 않겠지만 타국에서 생산된 바이오 자원을 가공하여 2차 생산품으로 수출하는 가공 무역이나 또는 우수한 인적 자원을 활용하 여 개발한 기술을 제3국에 이전해 주는 형태의 기술 수출 등이 가능할 것이다. 위와 같이 바이오 경제는 국가 간의 경제 발전의 균형을 맞추는 데에도 기여할 수 있지만 또한 많은 나라들에서는 자국 내의 낙후된 지역경제를 활성화하는 데에 도 활용하고 있다. 우리나라도 그간 산업화에서 소외되었던 농어촌 및 산촌 지역을 바이오 경제의 거점 지역으로 개발함으로써 도농 지역 간의 경제적 불균형을 해소 하는데 바이오 경제를 활용할 필요가 있다. 나. 환경적 요인 지구 온난화 문제가 심각해짐에 따라 세계 각국은 온실가스 감축을 주요 의제로

140 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 삼게 되었고, 1997년 교토의정서를 체결한 이후에는 온실가스를 감축하기 위한 구 체적인 정책을 수립하고 추진해오고 있다. 우리나라는 제조업의 비중이 높고 선진 국 형 소비 행태로 인하여 OECD 평균보다 훨씬 높은 GDP 대비 온실가스 배출량을 보여주고 있다. 따라서 관련 기술 개발 및 규제 강화 등을 통하여 신속하게 바이오 경제를 추진할 필요가 있다. 그러나 바이오 자원이 풍부한 나라에서 화석연료를 대 체할 에너지로서 우선적으로 바이오 연료를 고려하는 것과는 달리 우리나라에서는 다른 형태의 대체 에너지, 태양광, 풍력, 수소 연료 전지 등과 함께 그 중의 하나로 써 바이오 연료를 고려하는 것이 적절할 것이다. 따라서 우리나라에서는 바이오 자원의 소재/원료로서의 활용에 좀 더 비중을 두 어야 할 것이라고 판단된다. 수많은 석유화학제품들의 화석연료 의존도를 줄이고 재생 가능 자원 의존도를 높이는 것은 지속 가능성 측면에서도 중요하다. 가까운 일본에서 바이오 플라스틱에 대한 의무 사용 규정을 제정한 것처럼 우리나라에서도 바이오 소재 분야에서의 기술 개발 및 규제 강화를 통하여 지속 가능성 향상에 기여 할 필요가 있다. 전 지구적인 범위에 걸쳐서 영향을 미치는 환경 문제의 특성상 바이오 경제에서 환경적인 요인을 고려하고 실행하는 데에는 국가 간의 협력과 공조가 중요하다. 이 는 기후 변화 같은 범세계적 문제에 대한 인류의 공동 대응 차원에서도 중요하지만 또한 각국 간의 바이오 경제 관련 제품 및 서비스의 수출입을 원활하게 하는 데에도 도움이 된다. 따라서 우리나라도 다른 나라들과 보조를 맞추어 각종 기준과 규제를 조화롭게 운영하고 또한 후발 개발도상국들에게 모범이 될 필요가 있다. 마지막으로 한 가지 간단하게 짚고 넘어가야 할 것은 탄소배출권 거래 시장과 같은 신개념 거래 시장의 역할과 효과이다. 이는 환경적인 요인이 동기가 되었지만 이를 경제 활동과 결부시켜서 경제적 요인으로 연결시킨 제도이다. 요약하자면 이 제도는 온실가스 감축에 성공적이지 못한 곳에서 온실가스 감축에 성공적인 곳으로 부터 일정한 권리를 사야만 하게끔 함으로써 양측에 모두 금전적인 동기를 부여하 고자 하는 것이다. 그러나 단순한 보상과 처벌이 아닌 거래 시장의 형태를 차용함으 로써 그러한 권리(탄소배출권과 같은)의 가격이 자본의 수급 원리에 영향을 받게 되었고, 그 결과 애초의 취지가 무색해질 수 있는 가능성을 열어두게 되었다. 즉,

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 141 주식 시장에서 어떤 회사의 주가가 그 회사의 본질 가치 외에 다른 외부적인 요인들 로 인하여 등락하는 것과 마찬가지 상황이 벌어질 수 있게 된 것이다. 따라서 이러 한 신개념 거래 시장에서는 국제적인 합의를 통하여 기존의 주식시장 등과는 다른 형태의 통제 장치를 갖출 필요가 있다. 2. 소결 및 시사점 앞에서 살펴 본 것처럼 우리나라도 원유 의존도 감소나 온실가스 감축 등 다른 나라들과 유사한 경제적, 환경적 이유로 인하여 바이오 경제를 추진하고 있다. 한편, 바이오 경제를 추진하면서 우리나라가 고려해야 하는 상황으로는 다음과 같은 것들 이 있다. 첫째, 천연자원의 절대량이 부족하다. 둘째, 산지가 많으며 3면이 바다로 둘러싸여 있다. 셋째, 자동차 및 IT산업에서 세계적 수준에 올라 있다. 넷째, 도농간 의 경제적 불균형을 해소할 필요가 있다. 이와 같은 우리의 상황에 선진국들의 대응 동향을 대입해 보았을 때 4가지의 시 사점이 도출될 수 있다. 이는 중점 기술 선정 개발, 지역 경제 개발, 국제 협력 및 포털사이트 구축 운영이다. 가. 중점 기술 선정 개발 상대적으로 삼림 자원의 비중이 높고 3면이 바다로 둘러싸인 우리나라의 특성을 고려할 때 역시 곡물보다는 목질 자원 및 해조류 같은 바이오 자원을 더 많이 활용 할 수 있도록 하는 것이 적절하다고 판단된다. 그러나 바이오 자원의 절대량이 부족 하므로 우선순위를 정하여 바이오 자원을 활용하여야 할 것인데, 태양광, 풍력, 수 소 연료 전지 등 다른 대체재가 존재하는 바이오 연료 분야보다는 바이오 소재 분야 의 기술 개발에 더욱 집중하는 것이 바람직할 것이다. 따라서 목질 자원이나 해조류 를 가공하여 바이오 소재의 전구물질로 만드는 차세대 바이오 정유 기술을 중점적 으로 개발할 필요가 있다. 또한 제조업 및 자동차 산업의 강점을 활용하여 바이오 연료용 엔진을 개발하는 것도 유용할 것이다. 우리나라에서의 도입 여부와 관계없이 이미 브라질을 포함한

142 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 많은 나라에서 바이오 연료를 수송 연료로 사용하고 있으며 미국과 유럽도 점차 바 이오 연료의 사용량을 늘려가고 있으므로 바이오 연료용 엔진의 수요는 계속 증가 할 것이다. 따라서 위와 같은 차세대 바이오 정유 기술 및 바이오 연료용 엔진 기술에 연구 개발비 지원을 확대하고, 관련 산업에 보조금 및 조세 혜택을 고려할 필요가 있다. 나. 지역 경제 개발 제조업의 비중이 큰 우리나라의 산업 구조와 도시 집중화 현상으로 인하여 우리 나라에서도 도농 간의 경제적 불균형이 중요한 문제가 되고 있다. 이는 북한과 통일 이 되거나 어떠한 형태로건 교류가 확대될 때엔 더욱 커다란 문제를 야기할 수 있 다. 바이오 경제는 상대적으로 비 도시 지역에 더욱 풍부하게 존재하는 바이오 자원 을 활용하는 것이고 또한 이러한 바이오 자원의 생산지에 바이오 정유 시설을 건설 하고 운영하는 것이 경제적이기 때문에 농어촌이나 산촌의 경제 활성화에 적합하 다. 그리고 통일 이후에 북한에 풍부한 삼림 자원을 바이오 자원으로 효과적으로 활용할 수 있게 된다면 북한 지역의 경제 개발에도 크게 기여할 수 있을 것이다. 이를 위해서는 경제적으로 낙후된 지역에서 생산 및 사용되는 바이오 자원에 보 조금 및 조세 혜택을 부여하고 이러한 곳에 바이오 정유 시범시설을 건설하며 또한 각 지역의 바이오 자원에 대한 정보를 모아놓는 국가 바이오 자원 지도를 구축하는 것이 바람직할 것이다. 다. 국제 협력 세계화 시대를 맞이하여 이제는 기술 개발이나 환경 규제의 모든 측면에서 다른 나라들과의 공조가 더욱 중요해졌다. 유럽의 독자적인 바이오 디젤 기준으로 인하 여 브라질이 바이오 디젤을 유럽에 수출하고자 할 때 겪는 어려움에서 보인 것처럼 국제적인 기술 표준의 합의 없이 추진하는 기술 개발은 불필요한 시간과 돈의 낭비 로 이어질 수 있다. 또한 기후 변화가 전 지구적인 현상인 만큼 그에 대응하는 온실

제3장 주요국의 바이오 경제 대응 동향 143 가스 감축의 행동에 있어서도 국가 간 협력이 필요하며 이러한 협력 없이는 지속 가능성 위기에 효과적으로 대응할 수가 없다. 따라서 우리나라도 각종 기준 및 규제에 있어서 세계적으로 조화를 이루도록 노 력해야 하며 또한 이러한 조화가 선진국 위주로 이루어지지 않고 중진국이나 개발 도상국 등의 요구가 적절히 반영될 수 있도록 해야 할 것이다. 이에는 탄소배출권 거래 등 국가 간의 신개념 거래 시장에 참여하는 것은 물론 이러한 시장에서 애초의 도입 취지가 유지될 수 있도록 국제적인 통제 장치를 갖출 수 있도록 노력하는 것도 포함된다. 라. 포털사이트 구축 운영 바이오 경제는 지식 기반 경제이며 따라서 지식을 효율적으로 활용하는 것은 바 이오 경제의 성공을 이끌기 위한 또 하나의 핵심 요인이다. 우리나라는 전국적으로 잘 짜인 정보통신 인프라를 보유하고 있으므로 이를 최대한 활용할 수 있도록 해야 할 것이다. 이를 위해서는 국가에서 바이오 경제와 관련한 포털사이트를 운영하는 것에 대 해 검토할 필요가 있다. 바이오 경제와 관련된 정책 및 법규를 한 자리에서 찾아 볼 수 있도록 하고 바이오 경제 관련 기술 정보도 포괄적으로 제공하며 캐나다처럼 바이오 자원의 분포 현황과 물류 관련 정보를 디지털화하여 제공하는 것도 기업들 에게 큰 도움이 될 것이다. 또한 바이오 자원의 생산에 직접 참여하는 농업/임업인 들도 이러한 포털사이트를 통하여 바이오 경제의 주체로서 더욱 능동적으로 활동할 수 있을 것이다.

144 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 3-16] 해외 대응 동향 특징 및 시사점

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 145 제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 제1절 지식 기반 바이오 경제와 기술, 산업 그리고 혁신 1. 바이오 경제를 구성하는 주요 산업 분야 2장에서 정의한 것과 같이 바이오 경제는 생물학적 자원의 생산, 관리 및 활용과 생물학적 공정을 사용하는 모든 산업 및 경제 분야, 그리고 이와 관련된 서비스 및 전후방 산업을 포함한다. [그림 4-1] 바이오 경제의 자원 활용 흐름도 자료: Blaschek(2008): pp. 45 생물학적 자원의 생산, 관리 및 활용에는 농업, 축산업, 임업, 어업은 물론 이를 통해 생산된 바이오 자원의 운송을 위한 물류 등도 포함된다. 농업 및 임업을 통해 생산된 식물성 바이오 자원은 식품으로 사용되거나 또는 사료로써 축산업에 사용된다.

146 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 나머지는 바이오 공정을 통하여 바이오 연료 또는 바이오 소재의 원료로 사용되는 데, 이때 각종 도시 폐기물 및 축산 폐기물도 함께 사용될 수 있다. 생물학적 공정, 즉 바이오 공정에는 바이오 자원을 액상의 원료물질로 만드는 바 이오 정유와 기타 다양한 산업 분야에 사용되는 효소 분야가 있다. 바이오 정유를 통해 에탄올, 부탄올, 디젤 등의 화학물질로 전환된 바이오 자원은 바이오 연료로 사용되거나 아니면 추가 공정을 통해 의약품이나 페인트, 고분자물질 등 다양한 화 학제품으로 생산된다. 또한 효소를 이용한 바이오 공정은 바이오 정유에서도 중요 한 역할을 하는 것은 물론 다른 산업 분야에서도 기존의 화학적 공정을 대체하면서 환경 부담을 감소시키고 있으며 종종 생산비 절감의 효과까지 발생시키기도 한다. 이렇게 바이오 자원 및 바이오 공정을 통해 생산되는 바이오 제품은 크게 바이오 연료와 바이오 소재 분야로 나눌 수 있다. 바이오 연료는 다시 에탄올과 디젤, 가스로 나눌 수 있는데, 현재 주로 곡물로 생산되는 바이오 에탄올을 대체할 수 있는 다른 작물들에 대한 연구가 집중적으로 진행되고 있다. 바이오 소재는 이미 많은 산업 분 야에서 활용되어 왔고 거대한 잠재력을 가지고 있음에도 불구하고 바이오 연료에 비 해 상대적으로 정책적 지원이 미흡하여 향후 많은 노력이 필요한 분야이다. [그림 4-2] 바이오 경제를 구성하는 주요 산업 자료: Battelle(2009): pp.72

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 147 2. 산업적 가능성과 사례 가. 산업적 가능성 세계 경제 포럼은 2020년까지 바이오 자원을 연료, 에너지 및 화학제품으로 변 환하여 창출되는 수익이 2,300억 달러가 될 것으로 전망했다. 2030년이 되면 유럽 전체 공업 생산량의 1/3, 약 3,000억 유로 규모의 제품이 바이오 연료/제품일 것으 로 추정된다. 이는 2장에서 살펴본 것처럼 각국이 관련 산업 발전에 금전적, 제도적 지원을 하고 있고, 또한 바이오 연료 사용을 의무화하는 등의 규제를 병행하며 바이 오 경제를 추진하고 있기 때문이다. 그러나 바이오 경제를 구성하는 산업 분야별로도 바이오 경제에 미치는 영향과 성숙하는데 소요되는 시간이 서로 다른데, 이는 크게 4그룹으로 나눌 수 있다[그림 4-3]. 1 사분면에 속하는 산업은 바이오 경제에 미치는 영향이 크지만 개발에 걸리는 시간은 비교적 짧은 것들로서 바이오 고분자물질과 식품안전성 등에 관련된 분야이 다. 2 사분면에 속하는 산업은 개발에 걸리는 시간도 얼마 안 되고 바이오 경제에 미치는 영향도 상대적으로 작은 분야들이다. 여기에 속하는 것으로는 비료, 종자 개 량, 기능성 식품 및 바이오 정유 분야가 있다. 3 사분면에 속하는 산업은 바이오 경 제에 미치는 영향은 상대적으로 작지만 개발 및 활용에 오랜 시간이 걸리는 분야이 다. 토양 및 수질 향상, 지속 가능한 농업 및 도시 대지 관리 등이 여기에 속한다. 마지막으로 4 사분면에는 바이오 경제에 미치는 영향이 크지만 개발에도 오랜 시 간이 소요되는 산업들이 포함된다. 여기에는 유전자조작 에너지/원료 생산 작물, 셀룰로오스 또는 해조류에 기반을 둔 바이오 연료 및 생물학적 오염 정화 기술이 포함된다.

148 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 4-3] 바이오 경제 관련 주요 산업의 기술 경제적 영향과 개발 소요 기간 자료: Battelle(2009): pp.129 나. 사례 BASF사는 통상 8단계의 화학적 합성을 거쳐 생산되던 비타민 B2를 1단계의 발 효 과정을 거쳐 생산하고 있다. 바이오 공정 도입을 통하여 유해물질 및 이산화탄소 방출량을 감소시키는 친환경적인 생산을 하게 된 것은 물론 비용도 낮추게 된 성공 적인 사례이다.

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 149 [그림 4-4] 비타민 B2 생산 공정 변경 효과 자료: Sijbesma(2003): pp. 4 DSM사도 기존에 10단계 생화학적 합성을 거쳐 생산하던 항생제 세팔렉신을 발 효 및 효소 반응을 결합한 생물학적 공정으로 생산하게 되면서 재료 및 에너지 소모 량은 65% 감소시켰고 변동비도 50% 감소시키는데 성공하였다. 3. 기대 시장 가. 바이오 연료 2009년 기준 유럽의 바이오 연료 산업은 15만 명 규모의 고용을 창출하고 60억 유로의 연 매출을 올리고 있는 것으로 조사되었다. 유럽은 재생 에너지 지침을 통하 여 2020년까지 유럽 내 수송 연료 사용량 중 바이오 연료의 비율을 10%까지 올리 기로 하였는데, 이러한 정책을 통해서 2007년 780만 석유환산톤 규모로 사용되던 바이오 연료가 2020년에는 3,000만 석유환산톤 규모로 사용될 것으로 예상된다. 미국도 에너지 독립 및 안보법을 통해서 2020년까지 바이오 연료 사용량을 360억 갤런으로 늘리기로 하였다. 또한 유럽은 가중치를 주는 방식으로, 미국은 의무량을

150 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 할당하는 방식으로 셀룰로오스 유래 바이오 연료의 개발 및 사용을 장려하고 있으 므로 소위 2세대 바이오 연료도 빠른 속도로 시장을 확대해 나갈 것으로 전망된다. [그림 4-5] 셀룰로오스 유래 에탄올 생산량 예측 자료: Bryant(2010): pp.9 2030년에 전 세계적으로 사용되는 에너지의 양은 2005년보다 55% 증가할 것으 로 예측된다. 수송 분야는 전체 에너지 기준으로는 두 번째이지만 그 중에서도 석유 만으로 따진다면 가장 소비량이 많은 분야이다. 2050년에는 현재보다 운행되는 차 량이 23억 대 증가할 것으로 예상되는데 이중 19억 대는 개발도상국에서 증가하는 수량이다. 따라서 차량의 효율 향상과 대체 에너지 개발 등이 이뤄지긴 하겠지만 차량용 액체 연료의 수요가 증가하는 동안에는 바이오 연료의 필요성도 계속 증가 할 것이다. 국제에너지기구는 현재 세계 수송 연료 시장의 1%에 불과한 바이오 연 료가 2030년에는 7%까지 올라갈 것으로 보고 있으며, 다른 기관들은 더욱 낙관적 인 예측도 하고 있다.

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 151 나. 바이오 소재 현재 전 세계 화학물질 시장은 1조 6,000억 유로로 추정되고 있으며, 이중 산업용 바이오 기술, 즉 화이트 바이오 기술이 차지하는 부분은 6% 정도인 것으로 보고되고 있다. 이 중에서 고무나 기능성 식품 등 전통적인 바이오 기반 화합물이 46%, 바이오 연료가 35%, 발효 화합물이 14%, 효소 화합물이 5%를 차지하고 있다. [그림 4-6] 바이오 제품 시장 현황 자료: Dhooge, W.(2010): pp. 8 바이오 연료를 제외한 소재 분야에서 용량 기준으로 가장 큰 규모의 생산 및 거 래가 일어날 것으로 전망되는 분야는 고분자물질, 용매 및 계면활성제이다. 그러나 가장 수익성이 높고 전망이 좋은 분야는 의약품 성분, 효소 및 정밀 화학물질이며, 그 다음은 대량 생산 화학물질과 바이오 고분자물질이다.

152 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 4-1> 바이오 소재 시장 전망 자료: Langeveld, J. et al.(2010): pp. S-145 제2절 바이오 자원 1. 바이오 자원의 생산 가. 가용 바이오 자원의 다양성 증대 바이오 자원이라 하면 생물에서 유래된 물질로서 지층에 퇴적되어 화석화된 것, 즉 화석연료를 제외한 물질을 뜻한다. 현재 바이오 연료의 원료로서는 옥수수(미 국), 사탕수수(브라질) 및 각종 채종유(유럽) 등 곡물이 주로 사용되고 있다. 그러 나 이는 식량 및 사료의 공급량 감소로 인한 가격 상승은 물론 궁극적으로는 윤리적 인 문제까지 야기할 수 있기 때문에 세계 각국은 바이오 연료 및 나아가서는 바이오 소재의 원료로 쓸 수 있는 비 곡물 작물과 임산물을 활용하기 위해 전력을 기울이고 있다. 미국 같은 경우 가용한 바이오 자원의 연간 생산량 13억 100만 톤 중에서 다 년생 식물 등을 포함한 농산물 생산량은 연 9억 3,300만 톤이고, 목재 등의 임산물 생산량이 나머지 3억 6,800만 톤이 되는 것으로 파악된다.

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 153 [그림 4-7] 미국의 바이오 자원 규모: 농업 및 임업 자료: Russo, L.(2008): pp. 7 또한 곡물의 경우에도 식량으로 사용되는 부분 이외의 부산물을 활용하기 위한 연구를 하고 있는데, 예를 들어 옥수수 같은 경우 현재 식량, 사료 및 바이오 에탄올 의 원료로 사용하는 낟알 외에 줄기, 잎사귀, 껍질 등을 모두 사용하는 것을 목표로 하고 있다. 미국은 현재 거의 모든 바이오 에탄올을 옥수수로부터 생산하고 있는데, 2022년까지는 옥수수를 비롯한 곡물에서 생산되는 에탄올을 150억 갤런으로 제한 하고 추가적인 210억 갤런의 바이오 연료를 옥수수 줄기나 잉여 목재 등의 부산물 이나 지팽이풀 등의 에너지 작물에서 생산할 계획이다. 현재 옥수수 또는 사탕수수를 대체할 수 있는 작물로서 가장 주목받고 있는 것은 지팽이풀(Switchgrass)과 억새(Miscanthus)이다. 둘 다 다년생 식물이고 봄철에 빨리 성장하며 물이 적게 필요하고 동물 사료로도 사용 가능하다는 등의 장점을 갖 춘 데다 에너지 생산성도 높아서 커다란 가능성을 보여주고 있다. Crop Ps Bu/wt Crop Yield Biofuel EtOH or oil/bu EtOH or oil yield/a Corn C4 56 lb 150 bu/a EtOH 2.8 gal 420 gal **Corn + Stover <표 4-2> 작물별 바이오 연료 생산성 비교 56 lb 150 bu/a 3.5 ton EtOH 2.8 gal 72 gal/ton 420 252 672 gal

154 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 Crop Ps Bu/wt Crop Yield Biofuel EtOH or oil/bu EtOH or oil yield/a Switchgrass C4 NA 8 ton/a EtOH 72 gal/ton 576 gal Miscanthus C4 NA 10 ton/a EtOH 72 ga/ton 720 gal Sugarcane C4 NA EtOH 600 gal Soybean C3 60 lb 40 bu/a Diesel 1.5 gal 62 gal Sunflower C3 27 lb 50 bu/a Diesel 1.5 gal 77 gal Canola C3 50 lb 42 bu/a Diesel 2.9 gal 120 gal Palm trees C3 Diesel 587 gal Jatropha C3 Diesel 250 gal 자료: Thelen, K. et al.(2009): pp. 38 나. 바이오 자원 생산 관련 기술 다양한 바이오 자원을 사용할 수 있게 되는 것만큼 중요한 것이 그러한 작물들의 생산성, 그리고 활용도를 높이는 것이다. 이러한 개량을 위해서는 전통적인 육종법 외에도 식물 유전학, 식물 및 미생물 유전체학, 생화학, 생태학, 생리학, 효소학, 기 능 유전체학, 미생물대사공학, 분자생물학과 같은 첨단 생명과학기술이 크게 기여 할 것이다. 이렇게 바이오 자원의 양적 질적 개선을 위해 사용되는 기술이 곧 그린 바이오 기술이다. 생산성을 향상시키기 위해서는 가뭄과 염해, 병충해 등의 환경 스트레스에 저항 성을 갖게끔 종자를 개량하는 것이나 친환경 농사기술 개발로 유해 물질을 줄이고 토양 비옥도를 향상시켜 궁극적으로 수확량을 증가시키는 방법이 사용될 것이다. 또한 바이오 자원의 생산에 있어서 제한된 대지와 물의 문제를 극복하는 것이 중요 할 것인데, 이는 그린 바이오 기술을 통한 작물의 생산성 향상은 물론 효율적인 대 지 사용 계획 등 정치경제학적인 면에서도 접근되어야 할 문제이다. 바이오 경제시대에는 작물이 효소, 아미노산, 의약품, 고분자물질, 섬유의 원료가 되는 것은 물론 연료로도 사용될 것이다. 따라서 생산성 확대는 물론 특정 정밀 화학 물질이나 중간물질의 생산에 용이한 특성을 갖는 작물을 개발하는 것도 중요하다.

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 155 그린 바이오 기술과 관련하여 가장 논란이 되는 이슈 중의 하나는 유전자조작 농산 물에 관한 것이다. 이미 전 세계적으로 1억 3,000만 헥타르에서 재배되고 있을 정도 로 광범위하게 확산되었지만 안전성은 물론 생태계 교란 위험성 등의 우려로 인하 여 아직도 유럽에서는 유전자조작 농산물의 재배가 금지되어 있다. 이 때문에 유럽 의 축산업자들은 적절한 가격에 축산물을 생산하기 위해서 수입된 유전자조작 사료 에 의존할 수밖에 없는 등 유럽 지역의 농축산업 종사자들이 불이익을 받고 있다. 따라서 바이오 경제의 조속한 정착을 위해서는 유전자조작 농산물 관련 논란이 해 소될 필요가 있다. 2. 바이오 자원의 전환 및 물류 가. 배경 유전이라는 특정 지역에서 생산되고 주로 해안가에 위치한 대규모 정유 시설 로 운반되어 처리되는 원유와는 달리 바이오 자원은 매우 광범위한 지역에서 생 산되고 수집되며 전국적으로 분포되어 있는 바이오 정유시설에서 처리된다. 또 한 원유는 장기간 보관이 가능하고 동일한 성상으로서 규격화된 저장 및 운송이 용이하나 바이오 자원은 부패 및 변질 등의 이유로 장기간 보관을 위한 별도의 전처리가 필수적이고 다양한 성상으로서 저장 및 운송의 규격화가 용이하지 않 다. 따라서 바이오 자원을 효율적으로 활용하기 위해서는 수확 및 수집은 물론 저장 및 운송을 용이하게 하기 위한 전처리 기술과 효율적인 물류 체계 수립이 필수적이다.

156 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 4-8] 바이오 자원의 물류 관련 중요 요소 자료: Wright(2009): pp. 4 나. 바이오 자원의 물류 전망 바이오 자원의 물류는 크게 3단계로 발전할 것으로 예상된다. 1단계는 기존의 방식으로서 다양한 형태의 바이오 자원을 일단 바이오 정유시설로 운송한 후에 전 처리부터 시작하는 것이다. 2단계는 장거리 운송을 하기 전에 주요 전처리 시설에 서 바이오 자원의 전처리를 마친 후 바이오 정유 시설로 운송을 하는 것이다. 더욱 발전된 3단계에서는 바이오 자원의 생산지에서 바로 전처리를 마친 후에 보관 및 운송을 하여 바이오 정유 시설로 이동하는 것이다. [그림 4-9] 바이오 자원의 물류 발전 3단계 자료: Wright(2009): pp. 10

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 157 [그림 4-10] 바이오 자원의 물류: 기존 방식 자료: Wright(2009): pp. 6 [그림 4-11] 바이오 자원의 물류: 2번째 단계 자료: Wright(2009): pp. 8

158 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 4-12] 바이오 자원의 물류: 최종 단계 자료: Wright(2009): pp. 9 제3절 바이오 공정 1. 바이오 정유 가. 배경 바이오 정유는 바이오 자원으로부터 연료, 에너지 및 화학물질 등을 생산하기 위 한 바이오 자원의 전환 공정 또는 그에 필요한 장비를 일컫는다. 이는 기존의 정유 시설이 석유로부터 다양한 연료와 화학 물질을 생산하는 것과 유사하다. 바이오 정유 기술 개발 시 고려되어야 하는 것은 우선 다양한 자원을 투입 가능하 게 만드는 것이다. 현재 주로 옥수수나 사탕수수 등의 곡물이 바이오 정유의 원료로 사용되고 있지만 점차 목질 셀룰로오스가 주성분인 비 곡물 작물의 활용도를 높이 는 방향으로 연구개발이 진행되고 있다. 이에 더하여 각종 도시 폐기물이나 농축산 폐기물도 바이오 정유 공정에 투입되어 바이오 연료 또는 바이오 소재로 사용될 수 있도록 해야 할 것이다. 이러한 서로 다른 자원이 각각 별도의 공정을 필요로 하는 것이 아니라 단일 공정에 투입될 수 있게끔 하여야 수송 물류 및 운영 생산 측면에서

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 159 효율성을 훨씬 높일 수 있을 것이다. 또 하나 고려되어야 하는 것은 바이오 정유 시설의 규모를 소형화하여 장거리 운 송의 필요가 없이 바이오 자원을 생산하는 현지에서 바로 연료화 또는 중간체화하 여 지역 경제 활동에 공급할 수 있느냐 하는 것이다. 이것이 불가능하면 최소한 저 장 및 물류의 편의를 위해서라도 효과적으로 수분을 제거하고 부피를 줄이며 변질/ 부패를 최소화할 수 있는 전처리 기술을 개발하여야 한다. 바이오 정유는 우선 정밀 화학물질과 같은 고부가가치의 물질을 생산하고 나머 지로 저부가가치의 물질을 대량 생산하거나 에너지로 전환한 후 소량의 마지막 찌 꺼기는 비료 등으로 재활용하는 단계적 과정이 될 것이다. 이러한 공정은 2020년까 지는 준 상업적 시설에서 가동 가능한 수준이 될 것이다. 나. 종류 전작물 바이오 정유(Whole crop biorefinery)는 작물을 건식법 또는 습식법으로 제분한 후 발효 및 증류하는 것이다. 습식법은 물에 적셔서 부드럽게 만든 후에 분 쇄하는 방식인데 전분, 셀룰로오스, 기름 및 단백질을 분리하는 잘 알려진 방법이 다. 건식법은 우선 마른 상태에서 분쇄해서 분말을 만든 후 물과 섞고 효소를 첨가 한 후에 가공하여 전분을 분해하는 방법이다. 제분한 결과물을 발효하면 에탄올이 증류되고 이를 농축 정제한 후 탈수 과정을 거친다. 나머지 찌꺼기는 액체 및 고체 로 분리되는데 이를 합하여 건조시키면 소위 주정박이라는 것이 되며 이것의 주 용 도는 동물 사료이지만 점차 다른 용도로 확장되고 있다. 현재 미국에서 생산되는 바이오 에탄올의 60% 이상이 건식법에 의해 생산되고 있어서 미국에서만 연간 700만 톤의 주정박이 발생하고 있으며 유럽에서는 1,100 만 톤의 주정박이 발생하고 있다. 일부 전문가들은 조만간에 미국의 연간 주정박 발생량이 1,500만 톤에 달할 것이라고 보고 있다. 따라서 주정박의 활용도를 높이 는 것은 곧 에탄올 바이오 정유시설의 수익성을 높이는 길이 될 것이다.

160 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 4-13] 전작물 바이오 정유: 건식법 및 습식법 자료: Blaschek(2008): pp. 5 유지화학 바이오 정유(Oleochemical biorefinery)는 바이오 디젤의 생산과 고부 가가치의 식물성 기름이 동시에 생산된다. 이는 기름을 생산하는 작물의 지방산, 지방 에스테르 및 글리세롤을 이용하여 화학물질이나 윤활제, 계면활성제 등을 생 산하는 것이다. 여기서 산출된 제품은 기존의 석유화학 정유시설에 사용될 수도 있 을 것이며 따라서 기존 시설의 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다. 목질 셀룰로오스 바이오 정유는 목질 셀룰로오스를 셀룰로오스, 헤미 셀룰로오 스, 리그닌 등의 중간물질로 전환시킨 후에 2차 가공을 하게 된다. 여기엔 3가지 방 법이 있는데 먼저 생화학적 방법을 사용하는 당 기반 바이오 정유는 목질 셀룰로오 스 자원으로부터 셀룰로오스, 헤미 셀룰로오스, 리그닌을 추출한 후 이를 효소 가수 분해를 이용하여 포도당, 만노스 및 자일로오스 등의 당으로 전환시킨다. 이런 당류 들은 에탄올, 부탄올 및 수소 등의 바이오 연료로 전환되거나 다른 고부가가치 화학 물질로 전환된다. 리그닌은 주로 연소를 통한 열병합 발전에 이용되지만 미래에는 화학물질로 만들어 질 수도 있을 것이다. 열화학적 방법을 사용하는 합성기체 기반

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 161 바이오 정유는 고온 고압을 이용하여 목질 셀룰로오스 자원을 합성기체로 기체화시 킨다. 이 기체는 정제된 후에 바이오 연료를 생산하는데 사용되거나 촉매 합성 과정 을 통하여 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등의 화학물질을 만드는데 사용된다. 두 방 법을 함께 사용하는 복합 바이오 정유는 당은 생화학적으로 처리하고 리그닌은 열 화학적으로 처리한다. 찌꺼기는 열병합 발전에 사용한다. 마지막으로 녹색 바이오 정유는 기계적으로 풀을 분쇄하여 젖산이나 아미노산 등의 수용성 성분이 녹아 있는 액체와 주로 섬유질로 이뤄져 있는 고체로 분리한다. 이 정유 방식의 경제성은 섬유질을 어떻게 활용하느냐에 좌우된다. [그림 4-14] 생화학적 방법 및 열화학적 방법의 바이오 정유 자료: Blaschek(2008): pp. 4

162 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 4-3> 주요 바이오 정유 방식의 특징 Biorefinery Feedstock & conversion Impact Remarks Whole crop biorefinery Cereal crops, dry or wet milling Link to monomer and polymer production, but large scale production leads to competition with food production. Straw applicable to lignocellulosic biorefinery Mainly from maize, wheat, moderately capital intensive. oleochemical feed-stock biorefinery Oil crops (rape s e e d, soy-bean, oil palm) Links to production of chemicals, functional monomers, lubricants, and surfactant. Direct competition with food. Close to full commercialization. Capital intensity is moderate. Lignocellulosi c biorefinery Lignocellulosic crops, residues of food&feed crops Reduced competition with food, feed production, high water use efficiency, high potential for GHG emission reduction. Not yet on commercial scale. Captal intensive. G r e e n Biorefinery Mainly grass Links to production of proteins, sugars and fibers. No direct competition with food R&D phase 자료: Langeveld, J.(2010): pp. S-149 2. 효소/촉매 가. 배경 효소는 모든 생물에 존재하고 있는 단백질의 일종으로서 생물학적 촉매의 역할 을 수행한다. 생체 내에서 이뤄지는 수많은 생물학적 반응들이 효소에 의해 중재되 고 있으며, 이제는 각종 산업용 공정에도 효소가 널리 사용되고 있다. 효소는 독성 이 없고 생분해가 되며 다른 유독물질의 사용량도 감소시키기 때문에 바이오 경제 의 핵심 구성요소 중의 하나인 생물학적 공정에 있어서 효소가 차지하는 비중이 매 우 크다. 우리 곁에서 손쉽게 찾아 볼 수 있는 효소의 사용례는 세제이다. 이미 1960년대 부터 가정용 세제에 효소가 사용되어 왔다. 효소의 첨가로 세정력이 높아지게 되자 사용되는 세제의 양(및 그 중 화학물질의 비율)과 물의 양이 줄어들어 세탁으로 인 한 환경오염이 많이 감소되었다. 또한 세탁기는 가정용 전력을 가장 많이 사용하는

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 163 기기 중의 하나인데 그 전력의 80%가 물을 가열하는데 사용된다. 그러나 효소의 첨가로 인하여 기존에 60 에서 세탁을 해야 되었던 것이 이제는 40 에서 가능하 게 되었고 찬물세탁용 효소는 30 에서도 세탁이 가능하게 되어서 전기 사용량을 획기적으로 감소시켰다. 이러한 전기 사용량의 감소는 곧 이산화탄소 방출량의 감 소로 연결되므로 세제에서의 효소 사용은 효소를 이용한 공정이 어떻게 바이오 경 제의 목적에 기여하는지 보여주는 가장 대표적인 사례이다. 세제를 비롯하여 각종 공정에 사용되는 산업용 효소의 개발과 생산은 유럽이 주 도하고 있다. 전 세계 효소 회사의 약 64%가 유럽에 위치하고 있다. 그리고 주요 효소 생산자들은 덴마크에 위치하는데, 덴마크 회사들은 전 세계 효소 생산량의 약 절반가량을 생산하고 있다. 따라서 화이트 바이오 기술, 특히 효소와 관련된 분야는 유럽에서 정책적으로 많은 지원이 이뤄지고 있다. 나. 사례 덴마크에 본사를 둔 노보자임사는 산업용 효소 분야에서 세계 시장의 47%를 점유하고 있는 세계적인 선두 주자이다. 직원 수는 5,200명이고 130개 국 이상에 서 700종 이상의 제품을 판매하고 있으며 이는 30개 이상의 산업 분야에 걸쳐 있 다. 노보자임사는 매출액의 14% 이상을 연구개발에 투자하고 있으며 6,000개 이 상의 특허를 보유하고 있다. 2009년도 매출액은 16억 달러, 영업이익률은 20%에 달했다.

164 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 4-15] 노보자임 사의 산업 분야별 매출 및 시장 점유율 자료: Bryant(2010): pp.2 노보자임사는 바이오 에탄올 생산에 필요한 효소 분야에서도 선두 주자의 역할 을 하고 있으며 차세대 연료로 사용될 셀룰로오스 유래 에탄올 연구 개발에만 150 명이 넘는 직원들이 참여하고 있다. 그 결과 노보자임사는 세계 최초로 셀룰로오스 유래 에탄올 생산에 필요한 효소 Cellic CTec2 를 상업화하였다. 이러한 노력으로 말미암아 에탄올 생산 비용 중 효소가 차지하는 비용이 급격하게 줄어들고 있으며 셀룰로오스 유래 에탄올 생산 비용도 기존의 옥수수 유래 에탄올 생산 비용에 근접 하고 있다.

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 165 [그림 4-16] 효소 비용 및 셀룰로오스 유래 에탄올 생산 비용 감소 현황 자료: Bryant(2010): pp.13 제4절 바이오 제품 1. 바이오 연료 가. 바이오 연료의 현재 현재 사용되는 바이오 연료, 소위 1세대 바이오 연료는 옥수수와 사탕수수 등의 곡물을 발효해서 생산한 바이오 에탄올이 대부분이며, 지난 10년간 주로 미국과 브 라질 위주로 사용량이 급격히 증가하였다. 그밖에 야자유나 채종유 등의 식물성 기 름으로부터 생산된 바이오 디젤이 일부 사용되고 있다. 바이오 에탄올의 생산 과정과 휘발유의 생산 과정에서 화석연료의 소모량을 비 교하면 100만 Btu(열에너지의 단위 2) )를 발생시키고자 할 때 바이오 에탄올 생산 시 에는 74만 Btu가 필요한 반면 휘발유 생산 시에는 123만 Btu가 필요하게 되어 휘발유 생산 시 이산화탄소 방출량 증가의 악순환이 시작됨을 알 수 있다. 2) 영미( 英 美 )에서 사용되고 있는 피트, 파운드 법에 의한 열량( 熱 量 ) 단위. 1파운드의 물을 1 만큼 높이는 데 소요되는 열량이다. 1BTU=252그램 칼로리, Btu라고 쓰기도 한다.

166 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 액상의 바이오 에탄올 및 바이오 디젤과는 달리 기체 형태의 바이오 가스도 상당 한 연구가 진행되고 있다. 바이오 가스에는 크게 2가지 종류가 있는데 하나는 목질 셀룰로오스를 열화학적 방법으로 바이오 정유할 때 발생하는 합성 가스이고 다른 하나는 축산분뇨 등에서 발생하는 메탄가스이다. 바이오 가스는 기존에 천연 가스 공급에 사용되던 배관 시스템을 그대로 사용할 수 있다는 것이 커다란 장점이다. 최근 주목을 받고 있는 것은 바이오 부탄올이다. 바이오 에탄올보다 에너지 함량 이 높으며 또한 에탄올과는 달리 습한 조건에서도 보관이 가능한데 이것은 수용성 이 아니기 때문이다. 바이오 부탄올은 내연기관과 디젤 엔진에 모두 사용될 수 있고 부식성이 약하며 기존 파이프라인을 통해 공급이 가능하고 휘발유를 대체하거나 아 니면 화학물질의 원료로도 활용도가 높다. 그래서 현재 듀폰 및 BP 등 다국적 석유 회사에서도 바이오 부탄올의 상용화를 위한 연구개발을 진행하고 있다. 나. 문제점 식량 또는 사료용 곡물을 원료로 사용하는 1세대 바이오 연료는 식량 대 비 식량 의 논쟁을 불러일으켰다. 이러한 논쟁을 불식시키기 위해서는 짚이나 목재 등에서 추출되는 목질 셀룰로오스를 원료로 사용하는 2세대 바이오 연료가 개발되어야 한 다고 이야기되고 있다. 그래서 목질 셀룰로오스로 구성된 세포벽이 쉽게 분해되어 정유가 쉬운 작물 또는 그러한 세포벽을 쉽게 분해할 수 있는 효소를 개발하기 위해 세계 각국은 노력하고 있다. 그러나 비 곡물 작물을 사용하는 2세대 바이오 연료라 하더라도 식량용으로 사 용되는 곡물과 대지, 물 및 양분을 두고 경쟁해야 하는 관계이므로 식량 대 비 식량 의 논쟁에서 완전히 자유로울 수는 없다. 또한 생산성 측면에서도 미국의 옥수수나 브라질의 사탕수수같이 전통적으로 재배되어 오던 작물은 그동안 많은 개선이 이루 어져서 높은 생산성을 보이고 있는 반면에 새로이 에너지 작물로 재배되기 시작하 는 것들은 아직 생산성이 뒤떨어지는 경우도 많다. 최근의 짚이나 껍질 등 농업 부 산물을 바이오 연료에 사용하는 방법은 직접적인 식량과의 경쟁은 피할 수 있지만 토양에 재공급되는 유기물의 양을 현저하게 감소시킴으로써 토양의 비옥도를 떨어

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 167 뜨릴 것이라는 우려도 제기되는 상황이다. 따라서 1, 2세대 바이오 연료의 문제점을 보완하는 차세대 바이오 연료가 개발 되어야 할 필요성이 대두되고 있으며, 이미 일부에서는 여러 면에서 1, 2세대 바이오 연료와 근본적으로 다른 첨단 개념의 바이오 연료가 연구되고 있다. 다. 바이오 연료의 미래 첨단 개념의 바이오 연료에는 인위적으로 광합성 능력을 향상시킨 식물, 또는 식 물을 모방한 인공 잎사귀 등 태양광 에너지를 바로 사용할 수 있게 하는 것이 포함 될 것이다. 인공 잎사귀는 빛 에너지를 이용하여 물에서 자유 전자를 추출하고 이를 이용하 여 수소를 생산하고 합성 기체를 만들어낸다. 이를 위해서는 엄청나게 빠른 속도로 빛 에너지를 수집하는 시스템과 미세반응기, 광촉매 시스템과 무기 나노 구조물 기 술이 필요하다. 바이오 솔라셀은 합성생물학 3) 기술을 이용하여 부탄올, 메탄올, 에탄올, 지질 및 수소 등의 연료를 생산하게 만든 단세포생물이다. 태양 에너지는 일시적으로 바 이오 전지 시스템에 배양된 탄수화물 바이오필름에 저장될 수도 있으며, 바이오 솔 라셀은 이산화탄소 감축에도 크게 기여할 것이다. 식물미세연료전지는 식물에서 생성된 유기물을 바로 산화시켜 전기를 생성하는 것이다. 이는 식물을 수확(파괴)하지 않고 바로 그 자리에서 에너지를 생성하므로 이산화탄소를 생성하지 않고 연소에 의한 방출도 존재하지 않는다. 기존의 바이오 연료 또는 지방산 등의 원료 물질이 육상 식물이 아닌 해조류 또는 남조류에서 생산될 수도 있을 것이다. 이를 위해서는 해조류의 광합성 능력을 향상 시키는 것이 상업적 활용의 관건이 될 것이다. 3) 합성생물학(Synthetic Biology) 혹은 합성생명학은 생명과학(Life Science)적 이해의 바탕에 공학적 관점을 도입한 학문으로 자연 세계에 존재하지 않는 생물 구성요소와 시스템을 설계 제작하거나 자연 세계에 존재하 는 생물 시스템을 재설계 제작하는 두 가지 분야를 포괄한다. 생명체를 구성하는 유전자(Gene), 단백질 (Protein) 등을 합성하여 고성능, 고효율의 생물학적 시스템을 생산하기 위해 여러 공학기술에서 적용하는 부 품화, 표준화, 모듈화라는 개념을 도입하였다. 이에 따라 생물학적 지식 뿐 아니라 기계, 전기, 전자 및 컴퓨터 프로그램의 논리적 사고가 요구된다. 유사 분야로 생정공학(Biomatics)과 유전공학(Genetic Engineering), 시스템 생물학(System Biology), 생물정보학(Bioinformatics) 등이 있다.

168 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 2. 바이오 소재 가. 배경 원유가 점차 고갈되어 간다는 점을 고려할 때 기존에 원유로부터 생산되던 각종 석유화학물질이 차츰 바이오 자원으로부터 생산될 것으로 예측된다. 따라서 전통적 으로 화석연료에서 생산되던 고분자물질이나 윤활제, 용매, 계면활성제, 범용 및 정 밀 화학물질을 식물성 기름, 전분, 바이오 연료를 생산하고 남은 찌꺼기 단백질, 짚 이나 목재로부터 추출된 셀룰로오스에서 생산하는 것에 대해서 점점 많은 관심이 쏠리고 있다. 바이오 소재는 식물, 동물, 해양 생물 또는 그 찌꺼기로부터 생산되는 식품 이외의 제품을 이야기하는데 의약품, 화장품, 식품 첨가물 등 고부가가치의 정밀 화학물질과 효소, 생고분자물질, 바이오 연료, 섬유 등 대량생산물질을 모두 포함한다. 이 중에는 종이, 펄프, 세제, 윤활제와 같은 기존 제품도 있고, 2세대 바 이오 연료와 같은 새로운 제품들도 있다. 본고에서는 바이오 경제의 논의 및 대응 동향에서 중요한 비중을 차지하는 바이오 연료는 별도로 다루었다. 바이오 연료와는 달리 바이오 소재에 대해서는 현재 유럽 같은 경우 어떠한 정책 도 수립되어 있지 않으며 이는 각종 혜택의 부재 및 규제의 불확실성으로 이어져서 민간 분야에서의 활동도 미흡한 상황이다. 반면 일본에서는 관련 소재의 의무사용 등 각종 규제를 통하여 바이오 소재의 사용을 장려하고 있다. 예를 들어 일본에서는 2020년까지 국내에서 사용되는 모든 플라스틱의 20%를 재생 가능한 자원으로 충당한다는 목표를 세웠다. 일본의 대표적인 기업 중의 하나 인 도요타사는 이미 2003년부터 자사에서 사용하기 위해서 바이오플라스틱을 생산 해 왔는데, 2020년에는 생분해성 플라스틱 생산량이 2,000만 톤에 달할 것으로 예 상하고 있으며 이는 400억 달러의 가치가 있다. 나. 사례 가장 대표적인 바이오 기반 화학물질은 1,3-Propanediol로서 고분자화합물의 구성 물질이며 옥수수 시럽을 원료로 하여 유전자조작된 대장균이 생산한다. 세계

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 169 시장은 2020년 기준 23만 톤이 될 것으로 추정된다. 듀폰사에서는 전분 및 목질 셀 룰로오스로부터 동 물질을 생산하는 연구를 하고 있다. 숙신산도 또 다른 주요 재료인데, 포도당 발효를 통하여 생산되고 식품, 화합물 및 의약품 생산에 사용된다. 세계 시장은 2.5만 톤에 달한다. 정밀 화학물질에는 접착제, 용매 및 계면활성제 등이 있다. 계면활성제는 세제, 화장품 및 각종 제조 공정에 폭넓게 사용되는 물질이다. 현재로서는 석유가 계면활 성제의 주요 원료지만 점점 열대 식물성 기름 등의 재생 가능한 물질을 사용하는 경우가 늘고 있다. 코코넛 및 야자유가 계면활성제의 원료로 선호되는데, 이는 그들의 지방산 길이가 짧기 때문이다. 온대 지방의 곡물에서 생산되는 지방산 길이가 긴 기름 (채종유, 해바라기씨 기름 등)은 고분자 화합물이나 윤활제, 접착제, 용매 및 계면활성제의 성분으로 더욱 적합하다. 의약품 생산이나 페인트 및 잉크 등에 사용되는 용매도 점차 에틸 락테이트 같은 바이오 기반 제품으로 생산되고 있다. 이들은 알코올과 지방산으로부터 생산되는데 둘 다 곡물, 감자, 사탕무 등 탄수화물의 발효를 통해서 얻어진다. 고품질의 윤활제나 유압기계에 사용되는 기름 등의 공업용 유류 제품은 바이오 경 제에 상당한 규모의 잠재적인 시장 기회를 제공한다. 바이오 윤활제는 농업 및 기타 분야에 혁신적인 영향을 미치고 있으며, 바이오 기반 유압용 액체도 이미 기존의 공 업용 기준을 만족시키고 있다. 아마도 탁월한 품질 때문에 컬러 잉크 시장을 장악한 콩기름 유래 잉크처럼 바이오 기반 유압용 액체도 또 하나의 바이오 소재 성공 신화를 만들 수 있다. 플라스틱의 범용성을 감안할 때 바이오 플라스틱도 거대한 시장을 창 출할 수 있다. 전분을 이용한 플라스틱은 이미 1970년대부터 사용되기 시작하여 현재 상업적으로 생산 및 사용되고 있으며 옥수수나 밀 등의 주요 사용처가 되었다. Polyactic acid(pla)나 Polyhydroxyalkanoate(PHA)같이 녹말이나 당의 발효를 통해 생산되는 폴리에스터도 있다. 이들은 화석연료로부터 생산된 PET 등과 경쟁 을 벌이고 있으며 포장재나 섬유재에 대규모로 사용되고 있다. 주재료는 옥수수 감 사 또는 밀로 만들어진 포도당 시럽인데, 아마 미래에는 목질-셀룰로오스 계열에서 생산될 수 있을 것이다. 전분으로 생산되는 바이오 플라스틱은 포장재, 주방용품, 자동차 내부, 원예 도구 및 기저귀 등에 사용되어 왔다.

170 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 천연섬유는 폴리에스터나 나일론 같은 화학섬유를 대체할 수 있는 강력한 경쟁 자이다. 목재나 짚 등에서 셀룰로오스를 추출하며 고부가가치의 합성섬유를 만들 수 있다. 이들은 더 가볍고 안전하며 화학섬유와 혼합하여 사용될 수도 있다. 제5절 연관 산업 분야 1. 스마트 그리드 스마트 그리드는 지능형 전력망이라고도 불리며 기존의 송배전을 담당하던 전력 망을 정보통신기술과 결합하여 전기의 배분 및 사용의 효율성을 극대화하는 시스템 이다. 스마트 그리드가 구축되면 각 가구나 건물 별로 전력 사용 현황을 거의 실시 간으로 파악할 수 있고 이에 맞춰 전력의 적절한 배분과 운영을 할 수 있으며, 수급 상황에 따라 가격을 조절하여 소비자로 하여금 전력이 싼 시간에 대용량의 전력을 사용하게끔 유도할 수도 있다. [그림 4-17] 스마트 그리드의 구성 자료: 이트레이드증권(2010)

제4장 바이오 경제의 분야별 전망과 미래 171 스마트 그리드는 그 자체만으로도 에너지 절약 및 이산화탄소 방출 감축 효과가 상당하다. 에너지경제연구원에 따르면 스마트 그리드의 도입으로 인하여 우리나라 가 2030년까지 전력소비량 및 이산화탄소 방출량이 2007년 대비 각각 2.9% 및 3.3% 감소될 것이라고 한다. [그림 4-18] 스마트 그리드의 에너지 절약 및 이산화탄소 감축 효과(국내) 자료: 동아일보(2010. 1. 21) 바이오 경제를 실현하는 데 있어서 스마트 그리드는 매우 중요한 역할을 한다. 바이오 자원을 효과적으로 사용하기 위해서는 앞서 언급한 것처럼 수송 및 물류의 효율화가 이루어져야 하며, 이상적으로는 바이오 자원을 생산하는 현지에서 바로 에너지화하여 지역 경제에 투입되는 것이 바람직하다. 기존의 전력 공급이 중앙집 중식이었다면 바이오 경제시대에는 지역 분산 형태의 전력 공급망이 구축되어야 하 는 것이다. 이렇게 소규모의 발전소가 분산 배치되기 위해서는 전력 수급 상황을 실시간으로 파악하고 전력이 남는 곳에서 전력이 모자라는 곳으로 효과적으로 공급 해주는 시스템이 필수적이다. 또한 타 발전 시설과 비교했을 때 현지에서 생산되는 바이오 자원을 현지에서 에너지화하는 바이오 발전소는 불규칙적인 자원 공급으로 인해 상대적으로 전력 생산량의 변동성이 높아질 가능성이 있다. 이로 인해 야기되 는 전력 수급의 불안정성을 해소하기 위해서라도 네트워크 간에 효과적으로 전력을 배분할 수 있는 스마트 그리드의 역할은 매우 중요하다.

172 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 2. 바이오 연료용 엔진 태양광, 풍력, 수소전지 등 여러 종류의 대체 에너지가 개발되고 있지만 그 것들 과 비교해서 바이오 연료가 가지는 커다란 장점은 석유 소비량이 가장 큰 수송 분야 에서 기존의 연료를 대체하는 것이 용이하기 때문이다. 그러나 이를 위해서는 바이 오 연료에 적합한 엔진을 개발하는 노력이 병행되어야 한다. 지금은 바이오 에탄올이나 바이오 디젤 모두 기존의 연료에 5~10% 혼합하여 사용하는 형태이지만 앞으로 비율을 점점 높여나가서 궁극적으로는 바이오 연료로 만 운행하는 엔진을 개발 보급해야 할 것이다. 현재에는 브라질에서 바이오 에탄올 로만 운행 가능한 자동차가 폭넓게 보급되고 있다. 바이오 에탄올은 낮은 온도에서 시동을 거는 데 문제가 있기 때문에 기술적으로 이를 해결하는 것이 중요하다. 또한 가솔린과 비교했을 때 배기가스 중에 발암물질 의 일종인 알데히드의 양이 높아지는 것도 반드시 풀어야 할 문제이다. 바이오 디젤은 현재 각국마다 다른 기준을 적용하고 있으며 생산에 사용되는 바 이오 자원이 제각각이라서 연료의 특성도 다양하다. 이는 옥수수 아니면 사탕수수 에서 주로 생산되는 바이오 에탄올과는 또 다른 상황이다. 따라서 연료의 특성에 적합한 엔진을 개발하는 것도 어려움을 겪고 있으며 국제적으로 표준을 정하는 등 공조가 필요한 분야이다.

제2부(분석 篇 ) 바이오 경제시대의 대응과 과제

제5장 바이오산업 연구개발투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 175 제5장 바이오산업 연구개발 투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 제1절 연구개요 1. 연구 배경 및 목적 IT산업 이후 경제성장을 견인할 신성장 동력의 출현이 지체되고 있는 가운데, 바이오 경제시대의 도래와 함께 바이오산업에 대한 관심이 증대되고 있다. 신산업 의 경우 산업의 성장과 미래는 연구개발 투자의 지속적인 확충이 중요하기에 바이 오산업의 R&D 투자 현황을 주요 선진국과 국제 비교하였고, 디지털 경제시대의 주 력 산업인 IT산업과 시계열 방법으로 국내 비교를 함으로 한국 바이오산업의 성장 가능성과 문제점을 진단해 보고자 한다. 2. 연구 방법 본 연구에서는 연구 방법으로 1 최근 시점의 주요 선진국과 한국과의 바이오 산업 R&D 투자를 비교하는 방법(2절)과 2 시계열 자료를 통해 국내 바이오산업과 IT산업 간의 R&D투자를 비교하는 방법(3절)을 사용하였다. 선진국과 한국과의 바이오산업 R&D 투자를 비교하는 방법은 OECD의 Biotechnology Statistics Database 와 Main Science and Technology Indicators Database 상의 바이오산업 R&D 통계를 그대로 이용하였다. 따라서 이 경우의 바이오산업의 정의와 R&D투자의 범위는 OECD의 기준에 따를 수 있다. 비교 대상 국가들로는 Great 7(미국, 일본, 영국, 프랑스, 독일, 이탈리아, 캐나 다) 중 데이터가 존재하는 국가로 한정하되, 필요할 경우 다른 선진국과의 비교도 병행하였다. 한편, 시계열 자료를 통해 국내 바이오산업과 IT산업 간의 R&D 투자를

176 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 비교하는 방법의 경우, 산업연관표를 이용하여 분석하는 과정에서 산업의 정의와 R&D 투자는 본 보고서에서 자의적으로 정의하였다. 따라서 3절에서 제시되는 수치가 과소 또는 과대 추정될 가능성이 있어 그 정 확성에 논란의 여지가 존재한다는 점을 분명하게 밝힌다. 그럼에도 불구하고 거 시 및 산업 데이터를 이용하여 바이오산업을 분석해 보았다는 점, 현 주력 성장 동력인 IT산업과의 비교를 시도해 보았다는 점 등에서 일정 부분 의의를 가진다고 생각된다. [그림 5-1] 바이오산업 R&D 투자 분석의 틀 제2절 바이오 R&D의 국제 비교 1. 민간 바이오 R&D 국제 비교 가. 국가별 민간 바이오R&D투자/바이오산업부가가치 비율 4) 한국 민간 부문의 바이오R&D투자/바이오산업부가가치 비율은 2008년 기준 4) Biotechnology R&D expenditures in the business sector as a percentage of industry value added

제5장 바이오산업 연구개발투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 177 0.106%를 기록하였으며, 이것은 G7국가들 중 독일(0.067%), 이탈리아(0.031%)보 다 높은 수준이며 다른 대부분 선진국들에 비해서도 낮은 수준이 아닌 것으로 평가 되었다. <표 5-1> 주요국의 민간 부문 바이오 R&D 관련 지표(2008년 기준) 미국 독일 프랑스 캐나다 이탈리아 한국 민간 부문 바이오 R&D 지출액 바이오R&D /총R&D 324.2 12.2 24.6 9.5 3.6 9.6 12.0% 2.3% 9.1% 7.2% 3.2% 2.8% 바이오R&D /부가가치 0.372% 0.067% 0.200% 0.110% 0.031% 0.106% 주: 1) 바이오R&D 지출액은 억 USD PPP 2) 민간부문 중 미국, 캐나다는 2007년 기준. 독일은 2009년 기준 자료: OECD(2010b). 그러나 과거의 예를 보면 신기술 신산업의 경우 극히 소수의 국가가 기술과 시장 을 독점하는 경향이 있는바 한국 민간 부문의 바이오R&D투자/바이오산업부가가 치 비율이 충분히 높다는 평가를 내리기는 어렵다. 다시 말해서, 한국 민간 부문의 바이오R&D투자/바이오산업부가가치 비율이 높은 편이나 미국(0.372%), 프랑스 (0.200%) 등에 비하면 현저히 낮은 것으로 평가되며, G7 이외 국가인 덴마크 (0.434%), 스위스(0.384%), 벨기에(0.264%), 아일랜드(0.263%) 등 유럽 강소국들 과 비교해보아도 바이오R&D 투자 비중이 한국이 크게 낮은 것으로 보인다. <표 5-2> 기타 선진국 민간부문 바이오 R&D 집약도(바이오R&D투자/부가가치) 바이오R&D/부가가치 (%) 기준년도 덴 마 크 0.434% 2007 스 위 스 0.384% 2008 미 국 0.372% 2007 벨 기 에 0.264% 2006

178 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오R&D/부가가치 (%) 기준년도 아 일 랜 드 0.263% 2009 프 랑 스 0.200% 2008 캐 나 다 0.110% 2007 한 국 0.106% 2008 핀 란 드 0.098% 2007 네 덜 란 드 0.093% 2008 노 르 웨 이 0.075% 2007 독 일 0.067% 2009 에 스 토 니 아 0.066% 2008 스 페 인 0.063% 2008 슬 로 베 니 아 0.055% 2008 이 탈 리 아 0.031% 2008 체 코 0.027% 2009 포 르 투 칼 0.021% 2008 남 아 공 0.006% 2006 슬 로 바 키 아 0.003% 2009 폴 란 드 0.002% 2008 자료: OECD(2010b) 나. 국가별 민간 바이오R&D투자/민간R&D투자 비중 5) 한국 민간 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비중은 2008년 기준 2.8%로 독일을 제외하고 비교 가능한 G7 국가 중 가장 낮은 수준을 기록하였다. 그 밖의 G7 국가들 중에서는 미국(12.0%), 프랑스(9.1%), 캐나다(7.2%) 등이 높은 비중을 보이고 있다. 이외 선진국들도 민간 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비중을 살펴보면 스위스(12.6%), 벨기에(12.6%), 덴마크(14.0%), 아일랜드(15.1%) 등이 한 국보다 높은 비중을 보이고 있다. 5) Total biotechnology R&D expenditures in the business sector as a percentage of BERD

제5장 바이오산업 연구개발투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 179 <표 5-3> 기타 선진국 민간부문의 바이오 R&D 지출액 및 바이오R&D/총R&D 비중 (단위: 100만 USD PPP, %) 바이오 R&D 지출액 바이오R&D/총R&D 기준년도 미 국 32,418.0 12.0 2007 프 랑 스 2,454.9 9.1 2008 독 일 1,223.7 2.3 2009 한 국 957.5 2.8 2008 캐 나 다 944.5 7.2 2007 스 위 스 922.3 12.6 2008 스 페 인 606.9 5.7 2008 벨 기 에 574.0 12.6 2006 덴 마 크 492.5 14.0 2007 네 덜 란 드 395.7 6.6 2008 이 탈 리 아 360.1 3.2 2008 아 일 랜 드 301.6 15.1 2009 노 르 웨 이 126.6 5.7 2007 핀 란 드 115.6 2.5 2007 체 코 50.7 2.2 2009 포 르 투 칼 31.5 1.7 2008 슬 로 베 니 아 20.7 3.4 2008 남 아 공 19.0 0.8 2006 에 스 토 니 아 12.7 7.8 2008 폴 란 드 9.9 0.8 2008 슬 로 바 키 아 2.4 1.1 2009 자료: OECD(2010b) 2. 공공 바이오R&D 국제 비교 한국 공공 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비중 6) 은 2008년 현재 18.2%에 달 하고 있다. 이는 데이터 비교가 가능한 G7 국가들 중 독일 다음으로 높은 수준이며, 이외 선진국들에 비해서도 높은 수준이다. 6) Biotechnology R&D expenditures by the public sector as a percentage of total public sector R&D

180 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 5-2] 주요국 공공 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비중 (2008년 내외, %) 주: 국가별 기준년도는 <표 5-4> 공공 부문의 바이오R&D지출/총R&D투자 비율을 참조 자료: OECD(2010b) <표 5-4> 기타 선진국 공공 부문의 바이오R&D투자/총R&D투자 비율 바이오R&D / 총R&D지출 (%) 기준년도 독 일 19.3 2008 한 국 18.2 2008 스 페 인 12.5 2008 덴 마 크 11.2 2008 네 덜 란 드 9.7 2008 노 르 웨 이 7.9 2007 캐 나 다 6.7 2008 폴 란 드 6.6 2008 체 코 5.9 2009 슬 로 바 키 아 3.9 2009 포 르 투 칼 2.1 2008 슬 로 베 니 아 1.0 2008 이 탈 리 아 0.9 2008 자료: OECD(2010b)

제5장 바이오산업 연구개발투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 181 그러나 기술의 산업화는 공공 부문에서의 투자가 민간 부문의 투자로 이어져야 만 가능하다는 점을 인식할 때 긍정적으로만 평가할 수 없다. 민간 부문으로 투자가 파급되지 않는 이유는 민간 경제주체들이 1 향후 바이오 시장에 대한 확신이 없거 나 2 심각한 장애 요인이 있어 투자를 실행하는 데 애로가 발생하고 있기 때문으로 판단된다. 제3절 국내 바이오산업과 IT산업의 R&D 투자 비교 1. 산업연관표를 이용한 추정 방법 OECD나 세계은행 등의 국제기관에서는 주요 국가들의 제조업, 건설업, 서비스 업에 대하여 R&D 투자 규모를 발표하고 있으나, 본 연구에서는 분석의 목적에 맞게 산업의 정의와 범위를 자의적으로 정의하였다. 이 과정에서 한국은행의 산업연관표 실측표(1995, 2000, 2003, 2005) 및 연장표(1998, 2006, 2007, 2008)를 원자료로 이용하였다. 각 연도의 통합소분류(품목 수는 연도별로 다소 차이는 있으나 약 177개 내외로 구성) 통계를 이용하였다. 한편 시계열의 주기를 통일시키기 위하여 1996, 1997, 1999, 2001, 2002, 2004년의 수치는 전후 연도의 실제 치를 이용하여 직선 보간하 는 방법을 사용하여 간접 추정하였다. 본 연구에서 활용된 바이오산업과 IT산업의 정의는 다음과 같다. 분석의 한계로서 바이오산업의 경우 논의되는 정의가 다양하 고 포괄 범위도 광범위하여 보고서 상의 자의적 정의가 한계가 있다는 점을 분명히 하고자 한다.

182 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 5-5> 바이오산업과 IT산업의 정의 바이오산업 IT산업 정의 통합 소분류 기준 정의 7) 통합 소분류 기준 농림수산품(1차산품), 의약품, 의료 및 보건, 위생서비스로 자체 정의 농림수산품은 벼, 맥류 및 잡곡, 채소 및 과실, 기타 식용작물, 비식용작물, 축산, 육림, 원목, 기타임산물, 수산어획, 수산양식 등. ICT 생산 산업으로 사무기계(컴퓨터 등), 통신장비(반도체 등), 정밀기기, 통신업으로 정의 전자표시장치, 반도체, 기타 전자부분품, 영상 및 음향기기, 통신 및 방송 기기, 컴퓨터 및 주변 기기, 의료 및 측정기기, 광학 기기, 통신 R&D 투자의 정의 통합소분류 상 연구기관, 기업 내 연구개발 품목을 R&D 투자로 간주 [그림 5-3] 본 보고서상의 연구개발 투자의 흐름 예시(산업연관표 예시) 주: 1) 산업연관표를 단순화시켜 예시해 놓은 것으로 통합소분류 항목 중 연구기관 과 기업 내 연구개발 을 R&D 투자로 간주하였음 2) 실제 산업연관표상에는 바이오산업, IT산업이라는 명칭이 없으며 이는 본 보고서 상의 자의적인 산업 통 합에 의한 것임 7) 신관호 이영수 이종화(2004)에서의 분류 기준 준용

제5장 바이오산업 연구개발투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 183 2. 바이오산업과 IT산업의 산업 내 R&D 투자 비교 가. 산업 내 R&D투입/총투입 8) 비중 산업 내 R&D투입/총투입 비중을 통해 바이오산업과 IT산업이 미래를 위해 연 구개발 투자에 어느 정도 비중을 두고 있는지를 분석해 본 결과, IT산업은 2001년 글로벌 IT 경기침체 이후 지속적으로 R&D투자를 증가시키고 있는 반면 바이오산업 은 소폭 증가하는 수준에 그치고 있는 것으로 나타났다. IT산업의 R&D투입/총투입 비중은 1995년 3.2%에서 2000년 2.2%로 하락하다 가 이후 다시 증가세를 지속하여 2008년에는 4.9%에 달하고 있다. 하지만 바이오 산업의 R&D투입/총투입 비중은 1995년 0.5%에서 증가 추세를 유지하고는 있으 나 2008년 1% 수준에 그치고 있다. 바이오산업의 R&D투입/총투입 비중 정도는 전산업 수준에 그치고 있으며 현 주력 산업인 IT산업의 R&D 투자 수준을 따라가지 못하는 것으로 평가된다. 이러한 결과는 IT산업과 바이오산업의 상이한 특성에 영 향을 받고 있을 가능성이 있다. 바이오산업에는 농림수산업 9) 이 포함되어 있는데, 이 산업은 산업의 산출규모에 비하여 연구개발 투자 규모가 크지 않은 특성을 가지고 있다. 그러나 바이오산업에 서 농림수산업 등을 제외하여 계산해 본 결과, R&D투입/총투입 비중은 1995년 1.4%, 2008년 1.6% 등으로 큰 차이가 없어 농림수산업이 전체 바이오산업의 R&D 투자에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 8) 산업연관표상 총투입(=총산출)은 산출물을 생산하는데 투입되는 모든 자원의 합을 의미함. 여기에는 유무형 의 중간재뿐만 아니라, 자본, 임금 등의 부가가치도 포함 9) 본 보고서에서의 농림수산업은 축산업까지도 포함하며 1차산업 중 광업을 제외한 모든 업종을 포함함. 이후 이 업종들을 모두 농림수산업으로 명칭함

184 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 5-4] 국내 바이오산업의 R&D투입/총투입 비중 5% 4% 3% 2% 1% 0% IT산업 바이오산업 전산업 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 주: 산업 및 연구개발 투자의 정의는 본문의 내용에 따름 자료: 한국은행 산업연관표를 이용한 자체 계산 <표 5-6> 산업연관표상 바이오산업 및 IT산업에 대한 R&D 투입액(명목) (단위: 100만 원) BT BT(농림수산 제외) IT 경제 전체 연구개발 271,869 259,123 2,003,796 5,802,844 1995 부가가치 30,859,983 9,911,219 25,644,584 375,802,932 총산출 50,649,671 18,708,080 61,714,619 841,518,563 연구개발 533,697 517,355 2,400,128 7,107,725 1998 부가가치 32,807,294 13,736,136 35,177,988 471,604,723 총산출 58,799,904 25,257,312 94,893,471 1,062,958,081 연구개발 603,783 592,604 3,245,324 9,968,934 2000 부가가치 40,981,060 17,080,809 49,250,538 599,645,133 총산출 73,957,699 35,671,095 148,480,403 1,392,927,771 연구개발 822,492 807,972 5,204,137 15,014,236 2003 부가가치 49,100,958 25,785,066 59,686,900 766,978,145 총산출 90,820,401 51,592,326 167,304,014 1,740,945,330 연구개발 899,380 889,160 8,275,820 18,806,804 2005 부가가치 57,446,802 32,553,459 60,153,272 851,982,152 총산출 105,855,562 62,910,126 199,285,649 2,068,807,934 연구개발 1,039,314 1,028,029 8,982,958 21,068,550 2006 부가가치 60,467,669 35,861,905 61,980,696 894,418,737 총산출 113,117,730 69,627,218 208,308,876 2,202,986,354 연구개발 1,203,021 1,189,333 10,133,664 24,648,319 2007 부가가치 64,570,699 39,371,705 63,228,804 960,146,964 총산출 120,664,154 76,479,916 216,651,700 2,396,329,344 연구개발 1,350,378 1,334,904 11,845,833 27,726,158 2008 부가가치 67,311,754 42,633,541 64,121,593 1,008,772,453 총산출 131,580,479 83,714,915 241,940,395 2,740,117,234 주: 1) 산업 및 연구개발투자의 정의는 본문의 내용에 따름 2) 농림수산업 제외 바이오산업은 바이오산업에서 농산품, 수산품, 임산품, 축산품 등을 제외한 수치임 자료: 산업연관표를 이용한 자체 계산

제5장 바이오산업 연구개발투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 185 나. 산업 내 R&D투입/부가가치 비율 산업 내 R&D투입/부가가치 10) 비율도 앞에서의 산업 내 R&D투입/총투입 비중 분석과 비슷한 결과를 보이고 있는데, IT산업은 2001년 글로벌 IT 경기침체 이후 그 비율이 크게 높아지고 있는 반면 바이오산업의 비율 증가폭은 미약한 것으 로 나타난다. IT산업의 R&D투입/부가가치 비율은 1995년 7.8%에서 2000년 6.6%로 하락하 였으나 다시 증가하여 2008년에는 18.5%에 달하고 있다. 한편 바이오산업의 R&D 투입/부가가치 비율은 1995년 0.9%, 2008년 2% 수준에 그치고 있다. 또한 바이오산업에서 농림수산업 등을 제외하여 계산해 본 결과 R&D투입/부 가가치 비율은 1995년 2.6%에서 2008년 3.1%로 소폭 증가하는 데에 그쳤다. 전 산업의 R&D투입/부가가치 비율이 1995년 1.5%에서 2008년에는 2.7% 수준을 기 록하며 바이오산업의 R&D투입/부가가치 비율 정도는 전 산업 수준에도 미치지 못하고 있는 것으로 나타났다. [그림 5-5] 국내 바이오산업의 R&D투입/부가가치 비율 20% 15% IT산업 10% 5% 0% 전산업 1995 1996 1997 1998 1999 2000 바이오산업 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 주: 산업 및 연구개발투자의 정의는 본문의 내용에 따름 자료: 한국은행 산업연관표를 이용한 자체 계산 10) 산업연관표상 부가가치는 대략적으로 중간재 투입을 제외한 자본, 임금 등의 생산요소에 대한 보수를 의미함

186 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 5-7> 바이오산업 및 IT산업의 R&D 투입 諸 비율 연구개발/부가가치 연구개발/총산출 바이오산업 IT산업 바이오산업 IT산업 1995 0.9% 7.8% 0.5% 3.2% 1998 1.6% 6.8% 0.9% 2.5% 2000 1.5% 6.6% 0.8% 2.2% 2003 1.7% 8.7% 0.9% 3.1% 2005 1.6% 13.8% 0.8% 4.2% 2006 1.7% 14.5% 0.9% 4.3% 2007 1.9% 16.0% 1.0% 4.7% 2008 2.0% 18.5% 1.0% 4.9% 주: 산업 및 연구개발투자의 정의는 본문의 내용에 따름 자료: 산업연관표를 이용한 자체 계산 3. 바이오산업-IT산업 간 R&D 투자 비교 가. 양 산업의 R&D투입/전산업R&D투입 비중 전체 경제의 R&D 투자에서 차지하는 바이오산업의 R&D 투자 비중은 점차 낮아 져 최근 5% 내외 정도에 그치고 있다. 바이오산업R&D투입/전산업R&D투입 비중 은 1995년 4.7%에서 1998년 7.5%에 달하기도 하였으나 이후 점차 낮아져 2008년 현재 4.9%에 불과하였다. 반면 IT산업의 R&D투자가 전체 R&D 투자에서 차지하는 비중은 2000년 이후 증가 추세를 지속하고 있을뿐더러 최근에는 40% 이상을 차지하고 있다. IT산업 R&D투입/전산업R&D투입 비중은 1995년 34.5%에서 2000년 32.6%로 하락한 이 후 점차 증가하여 2008년 현재 42.7%에 달하고 있다.

제5장 바이오산업 연구개발투자의 국제 비교 및 국내 IT산업과의 비교 187 [그림 5-6] 바이오산업R&D투입/전산업R&D투입 비중 60% 40% IT산업R&D/ 전산업R&D 20% 0% 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 바이오산업R&D/전산업R&D 주: 산업 및 연구개발 투자의 정의는 본문의 내용에 따름 자료: 한국은행 산업연관표를 이용한 자체 계산 나. 바이오산업R&D투입/IT산업R&D투입 비율 이에 바이오산업R&D투입/IT산업R&D투입 비율을 계산해본 결과 2008년 현 재 약 11% 수준에 불과하다. 특히 바이오산업R&D투입/IT산업R&D투입 비율 자 체가 1998년을 정점으로 하락하는 추세로, 1998년 22.2%에서 하락하여 2008년 11.4%에 그쳤다. [그림 5-7] 바이오산업R&D투입/IT산업R&D투입 비율 30% 20% 바이오산업R&D / IT산업R&D 10% 0% 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 주: 산업 및 연구개발투자의 정의는 본문의 내용에 따름 자료: 한국은행 산업연관표를 이용한 자체 계산

188 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 제4절 소결과 시사점 1. 민간 부문 R&D투자 확대가 산업 육성의 핵심 한국의 공공 부문 바이오 R&D 투자는 다른 선진국들에 비해 낮은 수준은 아닌 것으로 분석되고 있으나, 민간 부문 R&D 투자는 상대적으로 미약한 수준으로 평가 된다. 이를 확대해석 하자면 정부 차원의 바이오산업 육성 전략이 민간 부문으로 확산되지 못하고 있음을 의미한다. 즉, 선진국들의 민간 부문 바이오 R&D 투자 비 중이 높다는 의미는 민간 부문이 바이오 시장에 대한 투자 가치를 인식하고 이에 대한 적극적인 대응을 하고 있다는 것을 의미한다. 민간 부문의 R&D 투자가 활성화 되기 위해서는 기술개발에 따르는 리스크 축소, 충분한 연구 인력의 공급, 기술 특 허 관련 행정 지원 등의 종합적이고 체계적인 정책적 지원을 통해 정부 정책에 대한 민간의 신뢰를 얻는 것이 필요하다. 2. 현 단계에서는 바이오시장의 성급한 육성보다는 바이오산업 발전 기반 마련에 주력 분석 결과 바이오산업이 90년대 이후 IT산업이 해오고 있는 경제적 역할에 이르 기는 아직 시기상조인 것으로 판단된다. 특히, 바이오 기술의 유망성은 널리 알려져 있으나 IT 기술이 그랬던 것처럼 아직 바이오 기술이 성장 동력으로 역할을 수행하 는 산업 발전 단계에 도달하지는 못한 것으로 평가된다. 기술이 상업화되어 시장에 서 보편적으로 통용될 때까지의 기간을 체화 단계라고 하는데, 이 단계에서 상당수 기업들이 실패를 경험하고 소멸하는 상황이 발생하게 된다. 산업의 성장은 그 산업 에 속한 기업들의 규모 또는 기업의 수가 중요하기에 2000년 닷컴 벤처 기업들의 몰락과 같은 사태가 발생하지 않도록 바이오 기업들이 생존할 수 있는 토양 마련에 주력할 필요가 있다. 특히 중소기업의 경우 자금 여력이 상대적으로 취약할 수밖에 없기 때문에 연구개발투자에 대한 대규모의 금융 세제상의 혜택 확대, 국내외의 중장기 투자자와의 연결 등 현실적인 지원 방안이 절실하다.

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 189 제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 제1절 연구개요 세계적으로 석유수급의 악화에 따른 에너지 안보 문제를 해결하고, 지구 온난화 에 대비한 온실가스 배출 절감에 대한 노력에 따라 바이오 기술 분야에 수년간 연구 개발 투자가 확대되고 있다. 한국의 상황도 예외는 아니다. 바이오매스 에너지 분야 의 R&D 투자 증감률을 살펴보면 2008년 372억 원에서 2009년 646억 원으로 73.4% 증가하며 이 분야에 대한 지원이 확대되고 있음을 알 수 있다. 11) 하지만 바이오 기술 분야의 지속적인 성장에도 불구하고 핵심원천기술 등 기술 경쟁력의 미흡, 세계시장을 선도하는 글로벌기업 부재 등의 문제점이 나타나 관련 기술의 경쟁력을 확충하고 연구개발 투자에 선택과 집중의 육성전략이 필요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 두 가지 경로로 연구를 진행하였다. 첫 번째 경로는, 바이오산업의 가치 사슬을 토대로 원료 및 제품 지도를 작성하여 연구개발 역량, 산업 연관성, 미래 전략성의 기준에 따라 한국이 집중 투자해야 할 원료 및 제품들의 우선순위를 선정해 보았다. 두 번째 경로는 바이오산업에서 핵심적인 역할을 하는 10대 기술과 제품을 도출 하여 선정된 기준에 따라 분석, 평가하였다. 10대 핵심 기술 및 제품 도출은 2010 산업융합원천 기술로드맵 기획보고서 12) 를 바탕으로 바이오 기술 영역의 목적기능 에 따른 후보 기술리스트를 정리하였고, 이를 토대로 전문가들의 토론을 통해 10대 핵심 기술 및 제품을 선정하였다. 선정된 10대 핵심 기술 및 제품의 평가 분석은 상 업성, 내부화, 지역성의 관점에서 진행하였으며, 이를 통하여 각 10대 기술 및 제품 의 육성방안을 도출해 보았다. 11) 국가과학기술위원회와 교육과학기술부의 국가연구개발사업 조사 분석보고서 의 기초데이터를 분석함 12) 2010 산업융합원천 기술로드맵 기획 보고서(한국산업기술진흥원(2010))

190 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 6-1] 기술작업반 평가의 틀 제2절 바이오 원료 제품 지도 평가 1. 평가 방법 한국이 전략적으로 선택과 집중을 해야 할 원료 및 제품 순위를 선정하기 위해 가장 먼저 바이오 원료 및 제품 지도를 작성하였다. 바이오 원료 및 제품 지도는 바이오 경제를 구성하는 가치 사슬을 토대로 각 단계를 구성하는 원료 및 제품 리스 트를 도식화한 것이다. [그림 6-2] 바이오 원료 및 제품 지도 자료: Langeveld, H. et al.(2010), OECD(2009b)를 참조하여 재구성

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 191 다음으로 도식화된 바이오 원료 및 제품 지도의 우선순위를 선정하기 위한 기준 을 설정하였다. 이를 위해 기존 연구들에서 활용하였던 항목들을 참조하여 재정리 해 보면 크게 연구개발의 중요성, 연구개발의 역량, 연구개발의 파급효과, 연구개발 의 시장성으로 정리될 수 있다. <표 6-1> 기존 연구들의 연구개발 투자 우선순위 선정기준 정리결과 대항목 소항목 세부내용 연구개발의 중요성 연구개발의 역량 연구개발의 파급효과 연구개발의 시장성 기술의 중요도 정부투자의 필요성 기술개발 시급성 기술개발 투자 규모성 기술개발 성공 가능성 기술수준 R&D 능력 경제적 파급효과 기술적 파급효과 사회적 파급효과 시장 규모성 시장 성장성 투자 수익성 기술이 관련 서비스나 제품 등을 구현하는데 있어서의 중 요성 정도 해당 기술에 대한 민간의 R&D 추진이 어려워 정부의 전략 적인 투자가 필요한 정도 국내외 환경(기술적 국가 간 경쟁 환경 등)에 비추어 볼 때 기술개발의 시급성이 요구되는 정 기술개발의 최종 성과 달성을 위해 필요한 투자 규모가 큰 정도(장 단기 거대 규모의 연구개발로 정부의 추진 필요 한 정도) 현재 해당기술 관련 R&D 여건(투자규모 등)을 고려한 기 술개발에 성공 가능성 정도 기술의 발전단계(태동 성장 성숙 쇠퇴) 등을 고려할 때, 최고수준 100 대비 현재의 기술수준 정도 연구개발을 수행하는데 있어서 필요한 핵심적인 연구인력, 인프라, 투자 정도 등 향후 연구개발을 수행하기 위한 연구 개발 능력 정도 새로운 산업을 창출할 가능성, 관련 시장의 규모 확대 가능 성, 기존 산업의 부가가치화 및 생산성 향상에 기여할 수 있는 정도 해당기술의 개발 및 발전을 통한 융합기술 또는 연관기술 로의 파급효과 정도와 새로운 지식의 창출에 기여하는 정 도 해당기술이 복지증진, 편의증진, 안전성 향상 등 국민의 삶 의 질 개선에 기여하는 정도를 평가 해당 기술 또는 제품의 시장규모의 크기를 의미 해당 기술 또는 제품의 시장의 잠재적 성장 가능성을 의미 제품 개발비에 대한 수익 비율의 크기 평가 자료: 조용곤 외(2004), 이동엽 외(2002), 손석호 외(2010)종합

192 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 본 연구에서는 위의 항목 중 바이오 경제를 육성하는데 우선적으로 투자가 필요 한 원료 및 제품 선정이라는 목적에 맞게 한국이 가지고 있는 기술개발의 역량과 기술개발을 통해 얻을 수 있는 파급효과를 평가 기준으로 설정 하고자 한다. 또한, 바이오 경제시대의 성장동력으로써의 부합성을 평가하기 위해 미래 전략성 항목 을 추가하여 다음과 같이 최종적으로 평가 기준을 도출하였다. <표 6-2> 바이오 원료 및 제품의 평가 기준 평가 기준 연구개발 역량 산업연관성 미래 전략성 내 용 연구개발을 수행하는데 있어서 필요한 연구인력, 인프라, 투자정도 등의 연 구개발 능력 정도 해당 제품 및 원료가 기존 산업의 부가가치화 및 생산성 향상에 기여할 수 있는 정도 새로운 산업을 창출할 가능성, 관련 시장 규모 확대의 가능성, 해당 기술의 개발 및 발전을 통한 미래 사회적 니즈에 부합하는지 연구개발 역량 평가는 향후 우리나라가 해당 원료 및 제품을 연구 개발, 생산해 나갈 수 있는 기반이 충분한지에 대한 여부를 판단하는 것이다. 세부적으로는 연구 개발에 필요한 장비나 시설과 같이 인프라가 제대로 갖추어져 있는지, 연구 인력은 충분한지, 해당 자원 및 제품을 개발할 연구비는 적정한지에 대한 항목이 포함될 수 있다. 산업연관성 평가는 해당 원료 및 제품이 기존시장에 어느 정도 기여할 수 있으 며, 기존시장의 부가가치화 및 생산성 향상에 기여할 수 있는지를 판단할 수 있다. 미래 전략성 평가는 해당 원료 및 제품을 개발하였을 때 바이오 경제 시대에 맞 는 패러다임을 바꿀 수 있는 기술 혹은 제품에 근접할 수 있는지 평가하기 위한 항 목이다. 바이오 원료 및 제품의 우선순위 선정은 각각의 기준을 10점 척도로 평가하였 고, 전문가들이 평가한 점수들의 평균치를 사용하여 최종 우선순위를 선정하였다. 우선순위 선정은 2011년 4월과 5월 한차례 씩 실시한 전문가 워크숍의 전문가 토론 을 거쳐 평가 기준 및 평가 대상을 정리하였고, 이후 추가 토론과 서베이를 거쳐 진행하였다.

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 193 2. 평가 결과 가. 연구개발 역량 평가 연구개발 역량 측면을 평가한 결과 Feedstock 단계에서는 설탕, 옥수수, 채종유, 대두를 포함한 농작물과 폐식용유, 슬러지 등을 포함한 산업폐기물의 점수가 가장 높게 나타났다. BioRefinery단계에서는 바이오 디젤을 생산하는 유지작물을 변환하는 Oleochemical Biorefinery와 Sugar Platform Biorefinery, 목질계 바이오매스나 농산 물계 바이오매스와 같이 수분이 적은 상태의 것에 적합한 변환 방식인 Thermochemical Biorefinery가 가장 높은 점수를 받았다. End-Product 단계에서는 기능성 식품과 바이오 리액터가 높은 점수를 받았다. <표 6-3> 연구개발 역량 평가 결과 Feedstock Biorefinery End-Product 항목 점수 항목 점수 항목 점수 Forest 6 Conventional B/R 6 Forestry by-product 6 WholeCrop B/R 7 Agricultural Crops 8 Oleochemical B/R 8 Fuels Organic Solvents Renewable Energy 8 8 Agricultural by-product 6 Lignocellulosic Feedstock B/R 5 Electricity 4 Animal Power 5 Green B/R 7 waste Marine resources 3 Marine B/R 3 Heat 4 Marine by-product 1 syngas platform B/R 2 Municipal solid waste 7 sugar platform B/R 8 8 Plastics thermochemical B/R 8 Material biochemical B/R 7 s Nutraceuticals 9 two-plat form concept B/R 6 Bioreactors 9 Pigments 2 Enzymes Chemic 8 al Reagents 9 Etc 6

194 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 나. 산업연관성 평가 산업 연관성 측면에서의 평가 결과를 살펴보면 Feedstock에서는 임산물을 제외 하고 비슷비슷한 점수의 분포를 보였다. Biorefinery 단계에서는 Sugar Platform Refinery가 End-Product 단계에서는 유 기용제 및 효소의 점수가 높게 나타났다. <표 6-4> 산업연관성 평가 결과 Feedstock Biorefinery End-Product 항목 점수 항목 점수 항목 점수 Forest 4 Conventional B/R 6 Organic Forestry by-product 6 WholeCrop B/R 7 Fuels Solvents 7 Agricultural Crops 6 OleochemicalB/R 6 Renewable Energy 6 Lignocellulosic Agricultural by-product 6 6 FeedstockB/R Animal Power 6 Green B/R 6 waste Electricity 6 Marine resources 6 Marine B/R 5 Heat 6 Marine by-product 5 syngas platform B/R 6 Pesticides 6 sugar platform B/R 8 thermochemical B/R 7 Materials Plastics 6 biochemical B/R 7 Nutraceuticals 6 Bioreactors 6 Municipal solid waste 6 Pigments 6 two-plat 6 Enzymes form concept B/R Chemica 7 l Reagents 6 Etc 6 다. 미래 전략성 평가 미래 전략성 측면에서의 평가결과를 살펴보면 Feedstock단계에서는 임산물의 부산물과 축산물의 점수가 가장 높게 나왔다. 임산물은 곡물 등 식량자원이 아닌 목질계 등의 셀룰로오스를 원료로 하여 식량 자원을 보존할 수 있는 장점이 있다.

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 195 축산물의 배설물은 메탄가스 생산의 원료로 사용되는데 이것은 다양한 산업과 복합 적으로 시설을 설계할 수 있는 장점이 있어 대규모 축산단지, 음식물쓰레기 처리시 설, 식품산업폐기물 처리 시설 등과 함께 설비하여 폐기물을 에너지 생산에 이용하 고 환경오염도 줄일 수 있는 일석이조의 효과를 거둘 수 있어 미래 전략성 측면에서 높게 평가 되었다. Biorefinery 단계에서는 Feedstock 단계에서 임산물의 부산물의 결과가 높게 나 온것과 마찬가지로 이러한 목질계 원료를 변환하는 Lignocellulosic feedstock biorefinery의 점수가 가장 높게 나타났다. End-Product에서는 유기용제의 점수가 가장 높게 나타났다. <표 6-5> 미래 전략성 평가 결과 Feedstock Biorefinery End-Product 항목 점수 항목 점수 항목 점수 Forest 7 Conventional B/R 6 Forestry by-product 8 WholeCrop B/R 7 Organic Solvents 9 Fuels Agricultural Crops 6 OleochemicalB/R 7 Renewable Diesel 8 Lignocellulosic Agricultural by-product 7 8 FeedstockB/R Power Animal waste 8 Green B/R 7 Electricity 8 Marine resources 7 Marine B/R 7 Heat 8 Marine by-product 6 syngas platform 6 B/R Pesticides 6 sugar platform B/R 7 thermochemical B/R 7 Plastics 7 Materials biochemical B/R 7 Nutraceuticals 7 Municipal solid waste 7 Bioreactors 8 two-plat form concept B/R 7 Pigments 7 Enzymes 8 Chemical Reagents 7 Etc 7

196 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 라. 최종 연료 및 제품 우선순위 도출 전문가들이 평가한 평가기준의 상대적 중요도 평가 결과를 종합해 보면 연구개 발 역량이 2.7, 산업 연관성이 3.5 미래 전략성이 3.8의 분포를 보여 미래 전략성이 가장 높은 비중을 차지하고 있는 것으로 파악되었다. <표 6-6> 기준별 중요도 평가 결과 연구개발 역량 산업 연관성 미래 전략성 합 계 가중치 2.7 3.5 3.8 10.0 각 원료 및 제품의 점수에 각 기준별 중요도를 고려한 최종 평가 결과는 아래의 <표 6-7>과 같다. Feedstock 단계에서는 농작물과 임산물의 부산물이, Biorefinery 단계에서는 Sugar Platform Biorefinery가 End- Product에서는 유기용 제의 점수가 가장 높은 것으로 나타났다. Feedstock Biorefinery End-Product 항목 점수 항목 점수 항목 점수 Organic Solvents 78.4 Fuels Forest 55.8 Renewable Energy 73.1 Conventional B/R 56.4 Electricity 59.3 Power Forestry by-product 64.8 Heat 60.1 Agricultural Crops 65.5 <표 6-7> 가중치 고려한 최종 평가 결과 Whole Crop B/R 67.3 Oleochemical B/R 68.3 Lignocellulosic Feedstock B/R 62.0 Pesticides 60.9 Plastics 65.6 Agricultural Green B/R 64.8 Materials 42.8 by-product Nutraceuticals 71.9 Marine B/R 53.8 Animal waste 43.8 syngasplatform B/R 42.8 Bioreactors 76.3 Marine resources 34.5 sugar platform B/R 72.6 Pigments 50.9 Marine by-product 26.2 thermochemical B/R 70.0 biochemical B/R 70.1 Enzymes 77.4 Municipal solid 46.4 Chemical Reagents 72.0 waste two-platform concept B/R 60.1 Etc 62.9

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 197 3. 바이오 원료 제품 지도상의 이슈 및 당면과제 앞서 평가한 바이오 원료 제품 지도상에서 원료 및 제품을 생산 유통하는 과 정에서 일어날 수 있는 이슈들을 점검해보고 이에 대한 대응 방안을 도출해 보았다. 가. Feedstock 단계 Feedstock 단계에 제기되는 이슈들을 살펴보면 첫째, Feedstock의 국제 가격 변동 및 수급의 불안정의 문제점이 주요 이슈로 지적되었다. 이 이슈는 통제가 불가 능한 이슈로써 원산지로부터 장기 독점 계약을 맺는 등의 공급망을 확보하거나 농 경지의 일부를 연료 생산을 위한 작물을 경작하는 방안의 검토가 필요하다. 우리와 유사한 환경인 일본의 경우를 참고해 보면, 일본은 잉여 곡물을 바이오 연료 생산 원료로 활용하여 농촌 경제 활성화와 바이오연료 생산용 수입 원료의 대체라는 목 표 하에 자국산 비식용 쌀을 원료로 에탄올을 생산하여 시범 보급 중이다. [그림 6-3] 일본의 자국 원료 활용 바이오에탄올 생산 사업 개요 자료: MAAF(2009)

198 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 두 번째 문제점은 바이오 제품 및 연료의 원료가 되는 작물의 재배 면적이 협소 하고 작물 재배에 있어 한국의 기후가 부적합하다는 것이다. 이를 최소화시키기 위 해서는 의무 경작지를 지정하여 바이오 제품 생산을 위한 작물을 생산하는 방법이 있을 수 있다. 이를 위해서는 지역별로 바이오 연료 및 제품 생산에 활용 가능한 원료 자원을 도출하고 이에 따른 타당성 검증을 위한 연구가 필요하다. 셋째, 작물 및 산림자원의 가격경쟁력이 취약하다는 점이다. 이를 최소화시키 기 위해서는 국내에서 생산되기 어려운 원료를 해외에서 도입시키기 위한 유통채널 의 확보가 필요하다. 실제로 일부 국내 기업(창해에탄올, 무학주정 등)은 파푸아 뉴 기니, 미얀마 등에서 바이오 에탄올 생산 원료인 카사바 농장을 조성 중에 있다. 마지막으로 축산 폐기물 및 생활 쓰레기 이용 에너지의 생산 효율에 대한 이슈가 논의되었다. 농수산 폐기물이나 음식물 쓰레기 혹은 폐수에 있는 미생물의 혐기성 발효를 통해 각종 유기물질을 분해하면 메탄가스가 생성된다. 이 메탄가스는 그 자 체로도 에너지 자원으로 활용하거나 다양한 종류의 화학물질로 변환되어 이용될 수 있다. 문제는 일반적으로 메탄가스 생산 효율이 40% 가량에 불과해 효율이 낮다는 점이다. 또한 혐기 발효 시 발효조 내에서 미생물 조성의 변화를 조절할 수 있는 방법이 거의 없기 때문에 메탄가스 수율의 변동 폭이 큰 문제가 발생한다. 이를 해 결하기 위하여 발효 단계를 알기 쉽게 하는 Indicator 역할의 미생물 개발이나, 발효 상태를 모니터링 할 수 있는 물질 개발을 위한 연구투자를 활성화 시키는 등의 노력 이 필요하다. 나. Conversion 단계 Conversion 단계에서 논의되는 이슈의 첫 번째는 전문 연구 인력의 부족이다. 이 것은 시급히 개선되어야 할 문제로 벤처 형태의 기술 주도형 업체를 지원하며 관련 인력을 양성시키거나 Lab-Scale의 소규모 프로젝트를 지원하며 관련 기술 분야의 경험을 쌓고 경쟁력을 확보하는 것이 필요하다. 두 번째 문제점은 다국적 회사의 기술 독점이다. 예를 들어 노바티스사의 경우 스위스의 제약회사인 산토스와 농약 회사인 시바 게이지(Ciba-Geigy)사와 인수

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 199 합병함으로써 농약회사로는 세계 1위, 종자 회사로는 세계 2위, 제약 회사로는 세계 2위, 수의용 제약회사로는 세계 4위로 그 영향력을 확대시켰다 13). 이러한 세계 다 국적 기업의 영향력 확대는 국내 시장에도 영향을 미쳐 종자사업의 경우 10대 다국 적기업이 민간시장의 40%를 점유하였고 농약 시장에서도 듀폰 등의 원제 생산기술 및 특허를 보유한 다국적 기업이 주도하고 있는 실정이다. 이에 대비하기 위해서는 기업차원에서는 단기적인 수익성에 기반을 둔 투자가 아닌 장기적인 관점에서 투자 가 필요하며, 관련 전문 인력을 양성하여 안정적인 비즈니스 모델을 확보하는 것이 필요하다. 정부차원에서는 세계 바이오 시장의 동향 파악을 위한 정보 시스템을 마 련하여 관련 정보를 제공하는 것이 필요하다. 세 번째는 설비 및 생산시설의 고비용이라는 점이다. 바이오 기술 관련 제조공장 의 설립에 소요되는 비용은 화학 공장에 비해 5배 이상 많은 비용이 든다. 바이오산 업의 활성화를 위하여 설비 및 생산시설에 대한 세금 감면 및 보조금 지원 등의 정 책 제도 방안이 시급하다. 다. End-Product 단계 및 공통 이슈 최종제품 생산단계에서는 높은 생산비용에 따른 석유화학 대비 가격 경쟁력이 취약하다는 점이다. 이를 위해서는 바이오 제품의 의무사용 제도를 도입하고 바이 오 기술로 만들어진 제품에 대하여 보조금을 지원하거나 대량생산을 통한 생산비용 을 낮추고 품질 개선으로 가격경쟁력 강화의 노력이 필요하다. 뿐만 아니라 기존 석유화학 제품과의 차별성을 강조하기 위해 바이오 마크 사용을 통하여 친환경 이 미지를 제고하는 등의 홍보 노력이 필요하다. 공통적으로 제기된 이슈는 바이오 에너지 활성화에 따른 국제 식용 농산물 가격 의 급등의 예에서 보았듯이 원료부터 제품까지 바이오 경제로 전환됨에 따라 기존 의 산업에 영향이 매우 클 것으로 보여 이에 대한 영향분석을 통한 관련 산업의 피 해를 최소화 시키고 기존 산업 간의 시너지를 극대화시키기 위한 노력이 필요하다. 13) 제레미 리프킨 저, 전영택 전병기 역(2003)

200 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 6-8> 바이오산업 가치 사슬상의 이슈리스트 가치 사슬 이슈의 내용 발생 확률 (%) 크기 시급성 (peak time) 통제 가능 여부 종류 How to Minimize Feedstock의 국제 가격 변동 및 수급 불안정 90 대 보통 (2020) 불가 경제 원산지로부터 장기독점계 약등의 글로벌 차원 접근 필요 농경지를 연료용 작물 경 작지로 전환 Feedstock 작물 및 산림자원 재 배 면적 협소 및 기 후 부적합 100 중 보통 (2020) 불가 정책 의무 경작지 지정 작물 및 산림자원의 가격 경쟁력 부족 90 중 보통 (2015) 불가 정책 해외원료 도입 및 곡물 유 통채널 확보 축산 폐기물 및 도시 생활 쓰레기 이용 에 너지 생산 효율 50 중 보통 (2015) 가능 기술 생산성 향상의 연구개발 투자 전문 연구인력 부족 50 중 시급 (2015) 가능 정책 교육 및 R&D 투자 해외 인재 도입 Conversion 다국적 회사의 기술 독점 90 중 시급 (2020) 불가 기술 비즈니스 모델 확보 관련 기술동향 파악을 위 한 정보시스템 마련 설비 및 생산시설의 고비용 80 중 시급 (2015) 가능 정책/ 기술 보조금 지원 End Product 높은 생산비용에 따 른 가격 경쟁력 부족 의무 사용 및 보조금 지원 시급 70 중 (2015) 가능 정책 대량생산을 통한 생산비 용 감소 기존 석유화학 제품 과의 차별성 50 중 시급 (2015) 가능 정책 바이오 마크 사용을 통한 이미지 제고 공통 바이오 에너지 활성 화에 따른 기존 산업 에의 영향 80 중 시급 (2015) 가능 정책 영향분석을 통한 관련 산 업 피해 최소화

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 201 제3절 10대 기술 및 제품 선정 평가 1. 평가 방법 바이오 경제와 관련된 기술 영역에서 핵심적인 역할을 할 10대 기술과 10대 제 품을 선정하기 위해 본 연구에서는 한국 산업기술진흥원의 2010 산업융합원천 기 술로드맵 기획 보고서를 기반으로 기술리스트를 도출하고, 참여 연구진의 토론과 전문가 서베이를 거쳐 10대 핵심 제품 및 기술의 우선순위를 선정하였다. 서베이 방식은 전문가 각자에게 바이오 기술 영역에서의 핵심 기술 및 제품의 우선순위를 선정하게 한 후, 점수를 합산하여 최종 10대 기술 및 제품을 선정하였다. <표 6-9> 바이오 기술 영역 기술 및 제품 리스트 목적기능 기본기능 (핵심원천 후보기술) 요소기술 리스트 제 품 친환경화 이산화탄소 저감 (생물학적 바이오매스 전처리 기술) 바이오매스 전처리 기술 효소 이용 당화 기술 당화 효소개발 및 생산기술 (비발효성 당 이용 기술) 비발효성 당 흡수 개선 기술 유전자조작을 통한 비 발효성 당이용 기술 (이산화탄소 환원 효소 기술) 환원형조효소 재생기술 CO 2 환원 효소 반응 및 고정화 기술 (이산화탄소 흡수 촉진 기술) 이산화탄소 흡수 대사공학 기술 이산화탄소 흡수 효소공학 기술 (바이오촉매기술 및 전환기술) 생물전환용 신규 미생물 탐색 기술 생물전환용 신규 효소 탐색 기술 생물전환용 효소 대량 생산 기술 미생물/효소 고정화기술 발효성 당 고효율 전처리용 효소 바이오매스 전환 용 미생물 바이오플랫폼 화 합물 이산화탄소 고 흡수성 균주 친환경 기능성 정밀 화학소재 생분해를 촉진 (고분자 발효생산 기술) 생분해성 고분자 고 생산 미생물 제작기술 (고분자 효소중합 기술) 효소적 폴리에스터 중합기술 효소적 폴리카보네이트 중합기술 효소적 폴리아미드 중합기술 바이오플라스틱

202 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 목적기능 기본기능 (핵심원천 후보기술) 요소기술 리스트 제 품 화석에너지 대체 (바이오 탄화수소 생산 기술) 대사관련 유전자 탐색/구성 기술 신기능 효소 발굴 및 활용기술 신규 대사회로 관련 유전자 제작 기술 바이오 연료 석유대체 석유화학 소재대체 (바이오 콤비나트 기술) 생물공정 기술 화학공정 기술 (바이오 플라스틱 생산 기술) 신규 단량체 개발 기술 단량체 공중합 기술 바이오플라스틱 컴파운팅 기술 바이오 화합물 플랫폼 고기능화 효능을 높임 (발효 및 대사공학 기술) 미생물 대사 설계 기술 대사경로 최적화 기술 (효소 설계 및 계량 기술) 효소 설계 기술 초고속 활성탐색기술 효소 개량 기술 (바이오 촉매 이용 전환공정 기술) 효소 반응기술 조합생물전환 기술 HTS 기술 친환경 기능성 정밀화학 소재 맞춤형 인공효소 신규 고기능성 정밀 화학소재 친환경기능성 정밀화학 소재 (바이오 소재 고기능화 기술) 선택적 반응 기술 제형화 기술 부작용을 줄임 (바이오 촉매 이용 전환공정 기술) 효소 고정/안정화 기술 대사회로 플럭스 분석기술 대사관련 효소 유전자 knock-out 기술 부산물 발생 효소 유전자 발현 억제 기술 친환경 기능성 정밀화학 소재 바이오매스 대량재배 (대량재배 관리 기술) 수분스트레스 저감기술 온도스트레스 저감기술 염분스트레스 저감기술 병해 저감 기술 잡초 제어 기술 플랜테이션 저비용 대량생산 식물공장 이용 (대량번식 기술) 조직/세포 배양 기술 (양액재배 기술) 품종 개발 기술 형질전환체 개발 기술 수경재배 기술 인공배지 이용기술 (인공광 이용 기술) 식물공장 인공광 이용기술 설비 및 재배 제어 기술 (광합성 제어 기술) 광합성 증대 기술 광스트레스 저감기술 (유전자원 활용기술) 바이오 재설계

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 203 목적기능 기본기능 (핵심원천 후보기술) 요소기술 리스트 제 품 유전자원 활용기술 방사선 유도 변이체 활용 기술 화학물질 유도 변이체 활용 기술 교잡 유도 변이체 활용기술 바이오매스 개량 (유전체정보 활용기술) 유전체 정보 생산 기술 유전체 정보 분석기술 (분자 육종 기술) 분자 마커 개발/활용 기술 유전자 지도 작성기술 바이오매스 (환경스트레스 저감기술) 수분스트레스 저감기술 온도스트레스 저감기술 염분스트레스 저감기술 식량 비경쟁 (담수미세조류 활용기술) 최적 종 선발 및 분리 기술 생명공학적 종 개량기술 생산력 최적화, 한국화 기술 이산화탄소 흡수 기술 하천 부영양화 방지 기술 식량 비경쟁 바 이오매스 탄소배출권 고부가 가치 바이오 매스 생산 유효성분 증대 유용단백질 생산식물 제작 (대사 조절 기술) 유전자 발현 제어 기술 유용물질대량 분석기술 (분자농업 기술) 형질전환 기술 유전자 발현 제어 기술 대량 분석 기술 유용물질 맞춤형 바이오매스 신물질생산 바이 오매스 바이오 매스 공급망 확보 해외에서 직접 재배 해외와 기술제휴 공급계약 운반 및 보관 기술 가공기술 자료: 한국산업기술진흥원(2010)을 참조하여 재구성 바이오 기술을 활용하는 바이오산업은 바이오매스를 원료물질로 사용하기 때문 에 탄소 배출량이 무( 無 )에 가깝고, 기존의 석유기반의 화학산업이 대체되므로 저 탄소 녹색성장이 가능하다. 이러한 바이오매스를 활용하여 생산하는 과정에서 에너 지 저소비형, 환경친화형 생산 공정을 확대 시켜 바이오 기술의 부작용을 줄이고

204 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 효능을 높이고자 하는 노력이 필요하다. 따라서 바이오 기술 및 제품의 목적기능으 로 친환경화와 석유대체, 고기능화, 바이오매스를 확보하는 과정에서 필요로 하는 저비용 대량생산, 고부가가치의 바이오매스 생산, 바이오매스 공급망 확보로 정리 될 수 있다. 2. 10대 기술 및 제품 개요 바이오 경제의 과학기술 영역을 견인할 10대 핵심 기술에는 바이오촉매기술 및 전환기술, 생물학적 바이오매스 전처리 기술, 바이오소재 고기능화 기술, 바이오탄 화수소 생산기술, 유전체 정보 활용 기술, 분자육종 기술, 대사조절 기술, 고분자 발 효생산기술, 이산화탄소 환원 요소기술, 대량 재배관리 기술이 선정되었다. 10대 핵심 제품에는 플랜테이션, 식물공장, 분자 재설계 바이오매스, 신물질생산 바이오매스, 바이오플라스틱, 바이오 연료, 고기능성 정밀 화학 소재, 발효성 당, 고 효율 전처리용 효소, 바이오 플랫폼 화합물이 선정되었다. 그 내용을 정리해보면 아 래와 같다. <표 6-10> 바이오 경제의 10대 핵심 기술 및 제품 기술 제품 T1 바이오촉매기술 및 전환기술 P1 플렌테이션 T2 생물학적 바이오매스 전처리 기술 P2 식물공장 T3 바이오소재 고기능화 기술 P3 분자 재설계 바이오매스 T4 바이오탄화수소 생산기술 P4 신물질생산 바이오매스 T5 유전체 정보 활용 기술 P5 바이오플라스틱 T6 분자 육종 기술 P6 바이오연료 T7 대사 조절 기술 P7 고기능성 정밀 화학소재 T8 고분자 발효생산 기술 P8 발효성 당 T9 이산화탄소 환원 효소 기술 P9 고효율 전처리용 효소 T10 대량 재배관리 기술 P10 바이오플랫폼 화합물 주: T: Technology의 약자, P: Product의 약자

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 205 가. 10대 핵심 기술 14) 1) 바이오 촉매기술 및 전환기술 바이오 촉매기술 및 전환기술은 전구체를 전환하는데 필요로 하는 바이오 촉매 를 개발하는 기술로 생물 전환 공정에 있어 경제성을 강화하여 에너지 저소비형, 환경친화형 생산 공정을 확대하는데 기여할 수 있는 기술이다. 2) 생물학적 바이오매스 전처리 기술 생물학적 바이오매스 전처리 기술은 당화처리에 관련된 기술로 고활성 효소 개 발 및 대량생산 균주를 개발하는 기능이 요구되는 분야에 사용될 수 있으며, 풍부한 비식용 목질계 바이오매스 자원을 활용가능하게 하는 효과를 가질 수 있다. 3) 바이오 소재 고기능화 기술 바이오 소재 고기능화 기술은 고기능 바이오소재 합성을 위한 다양한 효소의 개 발을 위한 신기능 유용 효소의 발굴 및 특성 개량을 위한 기술이다. 4) 바이오 탄화수소 생산기술 바이오 탄화수소 생산기술은 바이오 탄화수소 생산을 위한 다양한 바이오매스의 탐색 및 전처리기술 개발, 생산균주 확보와 공정기술 개발 등의 원천기술을 의미한 다. 이 기술은 산업 중간체, 용제, 바이오 에너지 등으로 응용이 가능한 기술로 그 파급력과 잠재력을 가진 기술이다. 5) 유전체 정보 활용 기술 유전체 정보 활용 기술은 동식물, 미생물의 유전체 정보를 담고 있는 유전자의 보고를 활용할 수 있는 기술을 말한다. 생물정보학(Bioinformatics)의 발전과 개선 으로 많은 생물의 유전체 정보를 효율적으로 비교 분석함으로서 과학적 산업적 활 용이 가능한 기술이다. 14) 한국산업기술진흥원(2010)을 참조하여 재구성

206 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 6) 분자육종기술 분자육종기술은 유전자 이식, 발현제어 등을 통한 식물생장 조절, 수확량을 증대 하는데 필요한 기술로 특정 목표 형질을 효율적으로 짧은 시간에 달성할 수 있게 하는 기술이다. 이를 통해 기대되는 효과로는 목표형질을 단기간에 개선함으로써 고전육종에서 요구되던 오랜 시간과 노력을 줄일 수 있게 되었다. 7) 대사조절 기술 대사조절 기술은 식물 또는 미생물의 대사 경로 유전자를 활용하여 고부가가치 물질 또는 유용 신물질의 생산을 보다 용이하게 조절하는 기술이다. 이 기술로 고가 의 치료제나 영양물질, 화장품 원료로 쓰일 수 있는 제품이 만들어 질 수 있으며, 희귀 고부가가치 물질을 세포내 대사경로를 조절하여 증식이 용이한 생물에서 저가 대량생산을 이룰 수 있는데 도움이 된다. 8) 고분자 발효생산 기술 고분자 발효생산 기술은 특정 유전자에서 유래하는 미생물을 이용하여 생분해성 고분자를 생산하는 기술로 고분자 생산이 가능한 미생물 내 대사 네트워크의 검증 및 개선, 고분자 생산을 위한 미생물 세포내 유전자 재조합 기술, 고농도의 고분자 생산을 위한 발효공정 및 추출 기술을 개발하는 것을 말한다. 9) 이산화탄소 환원 효소 기술 이산화탄소 환원 효소 기술은 이산화탄소를 환원해 이용 가능한 에너지 자원으 로 변환시켜 지구 온난화와 에너지 고갈 문제 등을 동시에 해결할 수 있는데 도움이 되는 효소를 개발하는 것을 말한다. 이는 환원형 효소 재생 기술이나 CO 2 환원 효소 반응 및 고정화 기술 등이 포함된다. 10) 대랑재배 관리기술 대랑재배 관리기술은 밀집된 식물의 생장조절, 병충해 방지 및 효율적인 수확을 위해 요구되는 기술로, 기계화된 식물 관리, 병충해 발생 방지, 대규모 수확 기술 등이 주된 내용이다. 이 기술을 통해 저 인력 친환경적 대량재배를 위한 기술의

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 207 개발로 먹거리의 지속적 공급을 보장하게 된다. 나. 10대 핵심 제품 15) 1) 플랜테이션 플렌테이션은 선진국에서 자본 및 기술을 제공하고 현지인의 값싼 노동력을 이 용하여 특정 농산물을 대량 생산하는 경영형태를 말한다. 플랜테이션은 우리나라의 기후나 토지 등 선천적인 자연환경의 한계를 넘어설 수 있는 경영형태로 바이오에 너지의 가장 근간이 되는 바이오매스의 원료를 안정적으로 공급할 수 있다. 2) 식물 공장 식물 공장이란 일정한 시설 내에서 빛, 온도, 습도, 공기(이산화탄소 농도), 물, 영양분 등의 식물 배양에 필요한 환경 조건을 인공적으로 통제, 제어해 농작물을 생산하는 시스템을 의미한다. 즉, 공장제 생산 시스템을 도입한 농업 방식인 것이다. 식물 공장은 잦은 집중호우, 일조량 부족 등과 같은 이상 기후변화에 따른 곡물, 야 채, 과일류들의 공급이 불안정해지고 가격이 상승하는 문제를 해결하기 위한 대안 이 될 수 있다. 식물 공장의 해외 상황을 보면 일본의 경우, 지역경제 활성화 차원에 서 식물 공장을 추진하고 있고, 정부 보조금 제도 도입 등을 통해 2009년 95억 엔 수준의 시장규모를 2020년에는 417억 엔으로 성장한 것에 반해 한국은 농진청이 1996년 식물 공장 시스템을 설계해 재배 시험을 수행한 이후, 일부 민간 기업에서 사업에 진출한 것을 제외하고는 별다른 움직임이 없는 상황이다. <표 6-11> 식물 공장 관련 기술 분 야 내 용 고효율 에너지 소재산업 LED 인공조명, 태양전지, 태양열, 자연채광, 지열, 풍력, 2차 전지 환경/공정 제어산업 지능형 로봇응용산업, 실내환경감지, 전력에너지 관리 시스템, RFID/USN 활용 영양성분, 기능성 성분강화 고기능 특용작물, 안정성 및 특수목적의 항생제, 식품바이오산업 바이오매스, 바이오 에너지 산업 자료: 농촌진흥청(2010): pp. 34 15) 한국산업기술진흥원(2010)를 참조하여 재구성

208 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 3) 분자재설계 바이오매스 분자재설계 바이오매스는 바이오매스를 저비용으로 대량 생산하기 위해 필요 한 제품으로 유전체 정보를 활용하거나, 분자육종 기술을 이용하여, 생산 감소요인 을 제거한 물질이다. 이를 통해 바이오매스를 개량하여 바이오매스 생산의 효율화 를 이룰 수 있다. 4) 신물질 바이오매스 신물질생산 바이오매스는 탄소대사나 2차 대사를 조절하여 유효성분을 증대시 키거나, 형질전환을 이용하여 유용 단백질을 생산하는 식물체를 제작하는 등의 고 부가가치 바이오매스를 생산하기 위한 제품을 말한다. 5) 바이오 플라스틱 바이오 플라스틱은 바이오매스를 기반으로 생산되어 기존 석유화학 기반의 플라 스틱을 대체할 수 있는 제품으로 이산화탄소 발생량 저감 및 생분해성으로 인한 친 환경성을 동시에 보유하거나 기존 플라스틱과 혼합 병용하여 사용이 가능하다는 점 이 가장 큰 장점이다. 이 바이오 플라스틱은 세계적 메가트랜드인 저탄소 녹색기술 개발로 국내 화학산업의 지속적인 성장을 가능하게 해줄 것이다. 6) 바이오 연료 바이오 연료는 바이오매스의 지속공급을 위해 농림수산업의 성장을 기대하고, 빠른 기간 내에 석유에너지에 대한 가격경쟁력을 확보할 수 있다는 점, 일정 수준의 자립적인 에너지 공급이 가능하다는 점에서 10대 핵심 기술로 선정되었다. <표 6-12> 바이오 연료의 종류별 특성 연료 재료 장단점 파급효과 바이오 사탕수수, 옥수수, 밀 -재생가능에너지 -식량부족 에탄올 -제조 시 화석연료 사용에 -사료, 계란, 육류 가격 상승 대한 비난 -식물성 기름 값 급등 바이오디젤 유채 씨, 콩, 야자유 -이산화탄소 배출 감축 -식품가격 상승 -삼림파괴 논란

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 209 연료 재료 장단점 파급효과 - 석유대체 셀룰로오스 나무조각, 풀, - 환경, 윤리적 논란 없음 - 산림자원이 많은 국가 에탄올 옥수수대, 농업폐기물 - 상용화에 최소 5년 소요 비교 우위 자료: 농촌진흥청(2010): pp. 37 7) 고기능성 정밀화학 소재 고기능성 정밀화학 소재는 바이오 소재의 효능을 높이기 위해 기존 소재를 개량하 거나, 다양성을 확보함으로써 얻을 수 있는 제품이다. 이는 고기능성 소재를 개발하 는 기술을 통해 이산화탄소 저감의 효능을 높이는데 기여할 수 있다. 8) 발효성 당 발효성 당은 생물학적 바이오매스의 전처리 기술을 위해 개발된 제품으로, 바이 오매스를 바이오 연료로 더 쉽게 전환시킬 수 있는 물질로 작물로부터 더 많은 연료 를 생산하는 등 연료 생산을 최적화시키는데 필요하다. 9) 고효율 전처리용 효소 고효율 전처리용 효소는 바이오 소재들의 친환경화를 위하여 이산화탄소를 저감 하기 위해 필요한 물질로 이것을 활용하여 교토의정서 등 기후 변화에 관한 국제연 합 규약을 대처하기 위한 제품 생산에 활용될 수 있다. 10) 바이오 플랫폼 화합물 바이오 플랫폼 화합물은 석유화학 소재를 대체하기 위하여 이산화탄소 저감의 바이오 소재를 개발하기 위해 필요로 하는 물질이다. 이것은 생물공정 기술이나 화 학공정 기술에 있어 생산의 효율성을 제고시키고, 대량생산을 가능케 함으로 경제 성을 확보하는데 기여한다.

210 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 3. 10대 기술 및 제품의 평가 10대 기술 및 제품 평가의 기준 선정은 우선 참고문헌을 통한 1차 자료 수집과 2차 내부 연구진들의 회의를 통해 사용될 수 있는 평가기준들을 수집하였다. 최종 평가기 준은 수집된 평가기준들에 대하여 관련 전문가들의 회의를 통하여 선정하였다. <표 6-13> 10대 기술 및 제품의 평가 기준 기술 혹은 제품 개발 단계 평가 기준 상업성 내부화 지역성 평가 항목 경제적 파급효과 개발의 예상 소요 기간 Make Or Buy 투자비용 Localization vs. Globalization 부가가치 정도 그 결과 최종 평가기준은 상업성, 내부화, 지역성으로 선정되었다. 그 이유는 3 가지 기준은 기술 혹은 제품의 개발 프로세스로 널리 알려져 있는 시장성 분석과 기술 및 제품의 개발, 구현의 프로세스에 따라 각 단계에서 핵심적으로 평가되어야 할 항목이라고 판단되었기 때문이다. 각 평가기준을 자세히 살펴보면 첫째, 시장성 분석 단계에서는 해당 기술 혹은 제품이 개발됨에 있어 예상되는 경제적인 파급효과 와 개발 기간의 정도를 평가하는 상업성 평가를 실시하였다. 두 번째 단계인 제품 및 기술 개발 단계에서는 해당 기술 및 제품을 직접 개발하는지(Make) 혹은 외부로 부터 도입하는지(Buy)에 대해 판단해보았고, 이에 따른 예상 투자비용을 고려해보는 내부화 평가를 실시하였다. 구현 및 상용화 단계에서는 개발된 기술 및 제품을 구현 하고자 하는 대상이 국내(Localization) 인지, 해외(Globalization) 인지에 대하여 판 단하였고, 그에 따른 예상 부가가치의 정도를 평가하는 지역성 평가를 실시하였다. 가. 상업성 평가 상업성 평가에서는 경제적 파급효과와 예상되는 개발 소요기간을 세부 평가 항목

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 211 으로 선정하였다. 평가 척도를 살펴보면 경제적 파급효과는 5점 척도로(매우적음/ 적음/보통/큼/매우큼), 개발 기간은 단기(5년 이내), 중기(6년~10년), 장기(10년 이 상)로 나누어 살펴보았다. 즉, 개발 기간이 짧으면서 경제적 파급도가 큰 기술 혹은 제품일수록 그 우선순위가 높다고 판단할 수 있다. <표 6-14> 상업성 평가 항목 및 척도 항목 척 도 경제적 파급효과 개발의 예상 소요 기간 1점: 2점: 매우 적음 적음 1점: 단기(5년 이내) 3점: 보통 2점: 중기(5~10년) 4점: 5점: 큼 매우 큼 3점: 장기(10년 이상) 1) 10대 기술 상업성 평가 결과 10대 기술을 살펴본 결과 대부분의 기술이 개발하는데 5~10년의 기간이 걸리 고, 경제적 파급효과는 보통으로 평가 되었다. 경제적 파급효과가 가장 큰 기술로는 생물학적 바이오매스 전처리 기술로 나타 났고, 반대로 경제적 파급효과가 가장 낮은 기술은 고분자 발효생산 기술과 이산화 탄소 환원 효소 기술로 나타났다. 개발 기간이 가장 길 것으로 예상되는 기술은 대 량 재배관리 기술과 바이오탄화수소 생산기술로 나타났고, 개발기간이 가장 짧은 기술은 바이오촉매기술 및 전환기술로 나타났다. <표 6-15> 10대 기술 상업성 평가 결과 No. 기술명 경제적 파급 효과 개발 기간 T1 바이오촉매기술 및 전환기술 4.0 1.3 T2 생물학적 바이오매스 전처리 기술 4.7 1.7 T3 바이오소재 고기능화 기술 4.0 2.3 T4 바이오탄화수소 생산기술 4.0 2.7 T5 유전체 정보 활용 기술 4.0 2.3 T6 분자 육종 기술 3.3 2.3 T7 대사 조절 기술 3.3 2.0 T8 고분자 발효생산 기술 2.3 2.0

212 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 No. 기술명 경제적 파급 효과 개발 기간 T9 이산화탄소 환원 효소 기술 2.3 1.7 T10 대량 재배관리 기술 2.7 2.7 평 균 3.5 2.1 두 가지 평가 항목을 매트릭스 분석해 본 결과, 바이오 촉매기술 및 전환기술과 생물학적 바이오매스 전처리 기술이 10대 기술 중 비교적 개발기간이 짧은 반면 경 제적 파급효과도 큰 편으로 나타났다. 이 기술들은 바이오매스를 전환하기 위한 공 정에서 활용될 수 있어 상대적으로 바이오매스가 부족한 우리나라가 경제성과 생산 성을 강화한 바이오 전환 공정에 기여할 수 있을 것이라 판단된다. [그림 6-4] 10대 기술 상업성 매트릭스 분석 결과

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 213 2) 10대 제품 상업성 평가 결과 10대 제품의 상업성을 평가해본 결과 제품 개발 기간이 대부분 5~10년 정도이 고 경제적 파급효과는 큰 것으로 평가되었다. 경제적 파급효과가 가장 큰 제품으로는 바이오 플라스틱과 바이오 연료로 나타 났고, 개발 기간이 가장 길 것으로 예상되는 제품은 플렌테이션이, 개발기간이 가장 짧은 제품은 발효성 당으로 나타났다. <표 6-16> 10대 제품 상업성 평가 결과 No. 제품명 경제적 파급 효과 개발 기간 P1 플렌테이션 4.0 2.7 P2 식물 공장 4.7 2.3 P3 바이오 재설계 바이오매스 4.7 2.3 P4 신물질 생산 바이오매스 4.7 2.3 P5 바이오 플라스틱 5.0 1.7 P6 바이오 연료 5.0 2.0 P7 고기능성 정밀 화학소재 4.0 1.7 P8 발효성 당 4.0 1.0 P9 고효율 전처리용 효소 4.0 1.7 P10 이오플랫폼 화합물 4.0 2.0 평균 4.4 2.0 두 가지 평가 항목을 매트릭스 분석해 본 결과, 경제적 파급효과가 비교적 크고 개발기간이 짧은 제품은 바이오 플라스틱으로 나타났다. 바이오 플라스틱은 기존의 플라스틱과 혼합 병용하거나, 대체 가능한 제품으로 국내 화학산업 발전에 많은 영 향을 미칠 수 있는 제품이다. 발효성 당은 바이오 연료와 바이오 플라스틱에 비해 경제적 파급효과는 다소 적 지만 기술개발 기간이 10대 제품 중 가장 짧은 것으로 나타났다. 이 제품은 바이오 매스의 전처리 기술을 위해 개발된 제품으로 바이오 경제를 육성에 있어 기반이 되 는 제품으로 우선적인 투자가 필요할 것이라 판단된다.

214 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 6-5] 10대 제품 상업성 매트릭스 분석 결과 나. 내부화 평가 내부화 평가에서는 기술 및 제품의 내부개발(Make) 혹은 외부 도입(Buy)의 여 부와 투자비용을 세부 평가 항목으로 선정하였다. 투자비용의 평가척도는 5점 척도 (매우적음/적음/보통/큼/매우큼)로 평가하였다. <표 6-17> 내부화 평가 항목 및 척도 항목 척 도 Make Or Buy 1점: Make 2: Buy Invest Amount 1점: 매우 적음 2점: 적음 3점: 보통 4점: 큼 5점: 매우 큼

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 215 1) 10대 기술 내부화 평가 결과 10대 기술 중 내부 개발이 가능할 것으로 평가된 기술로는 바이오 촉매기술 및 전환기술, 생물학적 바이오매스 전처리 기술, 바이오소재 고기능화 기술, 분자 육종 기술, 대사 조절 기술 등과 같이 바이오매스를 바이오 제품 및 물질로 변환하는 데 에 필요한 기반기술 위주로 나타났다. 외부 도입이 더 효과적이라고 평가된 기술은 바이오탄화수소 생산기술, 유전체 정보 활용 기술, 고분자 발효생산 기술, 이산화탄 소 환원 효소 기술, 대량 재배관리 기술들로 바이오매스 확보 단계에 필요한 기술들 이 주로 나타났다. 투자비용은 평균 3.5점으로 보통 이상으로 평가되었고, 특히 유 전체 정보 활용 기술의 투자비용이 가장 높은 것으로 나타났다. <표 6-18> 10대 기술 내부화 평가 결과 No. 기술명 Make or Buy 투자 비용 T1 바이오 촉매기술 및 전환기술 1.3 3.3 T2 생물학적 바이오매스 전처리 기술 1.3 3.7 T3 바이오 소재 고기능화 기술 1.3 4.0 T4 바이오 탄화수소 생산기술 1.7 3.7 T5 유전체 정보 활용 기술 1.7 4.0 T6 분자 육종 기술 1.3 3.3 T7 대사 조절 기술 1.3 3.0 T8 고분자 발효생산 기술 2.0 3.0 T9 이산화탄소 환원 효소 기술 1.7 3.0 T10 대량 재배관리 기술 1.7 3.7 평 균 1.5 3.5 매트릭스 분석 결과로는 내부 개발이 가능한 기술 중 투자비용이 비교적 낮 은 기술로는 대사조절 기술로 나타났고, 외부 도입이 필요한 기술 중 투자비용 이 비교적 낮은 기술로는 고분자 발효생산 기술과 이산화탄소 환원효소기술로 나타났다.

216 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 6-6] 10대 기술 내부화 매트릭스 분석 결과 2) 10대 제품 내부화 평가 결과 10대 제품의 내부화 평가 결과를 살펴보면 내부 개발이 가능한 제품으로는 식물 공장, 바이오 재설계 바이오매스, 신물질 생산 바이오매스로 나타났고, 외부 도입이 필요한 제품으로는 플랜테이션, 바이오플라스틱, 바이오연료, 고기능성 정밀 화학 소재, 발효성 당, 고효율 전처리용 효소, 바이오 플랫폼 화합물로 나타났다. 내부에 서 개발하는 것이 효과적이라고 평가된 제품인 식물 공장, 바이오 재설계 바이오매 스, 신물질 생산 바이오매스는 바이오매스 재배지의 한계를 지니고 있는 한국의 특 징을 반영한 결과라 볼 수 있다. 투자비용은 평균 3.7점으로 보통 이상인 것으로 나 타났고, 투자비용이 가장 낮은 제품은 발효성 당이, 투자비용이 가장 높은 제품은 식물 공장으로 나타났다.

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 217 <표 6-19> 10대 제품 내부화 평가 결과 No. 제품명 Make or Buy 투자비용 P1 플렌테이션 1.7 4.7 P2 식물 공장 1.3 5.0 P3 바이오 재설계 바이오매스 1.3 4.0 P4 신물질 생산 바이오매스 1.0 4.3 P5 바이오 플라스틱 2.0 3.3 P6 바이오 연료 2.0 3.3 P7 고 기능성 정밀 화학 소재 1.7 3.3 P8 발효성 당 1.7 2.3 P9 고효율 전처리용 효소 1.7 3.3 P10 바이오 플랫폼 화합물 2.0 3.3 평균 1.7 3.7 매트릭스 분석 결과를 보면 발효성 당은 투자비용이 가장 낮고 외부에서 도입하 는 것이 효율적이라는 평가를 받았고, 내부 개발이 가능한 제품 중에서 투자비용이 비교적 낮은 것으로 평가받은 제품은 바이오 재설계 바이오매스로 나타났다. [그림 6-7] 10대 제품 내부화 매트릭스 분석 결과

218 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 다. 지역성 평가 지역성 평가에서는 개발된 기술 및 제품의 구현되고 상용화되는 지역이 국내 (Localization)와 국외(Globalization)의 여부와 이에 따른 부가가치의 정도를 세부 평가 항목으로 선정하였다. 부가가치의 정도는 5점 척도(매우적음/적음/보통/큼/매 우큼)로 평가하였다. 항목 척 도 Local vs. Global 1점: Localization 2점: Globalization 부가가치 측면 <표 6-20> 지역성 평가 항목 및 척도 1점: 매우 적음 2점: 적음 3점: 보통 4점: 큼 5점: 매우 큼 1) 10대 기술 지역성 평가 결과 10대 기술 중, 국내에서의 구현이 효과적인 기술로는 바이오 촉매기술 및 전환 기술, 생물학적 바이오매스 전처리 기술, 바이오 탄화수소 생산기술, 분자육종기술, 대사조절기술, 대량 재배관리 기술로 나타났고, 해외에서의 구현이 효과적인 기술 로는 바이오 소재 고기능화 기술, 유전체 정보 활용 기술, 고분자 발효 생산기술, 이산화탄소 환원 효소 기술로 나타났다. 부가가치 평가의 정도는 전체적으로는 평 균 3.6점으로 보통으로 나타났고 부가가치가 가장 큰 기술로는 바이오 촉매기술 및 전환기술이, 가장 낮은 기술로는 고분자 발효생산 기술 및 이산화탄소 환원 효소기 술로 나타났다. <표 6-21> 10대 기술 지역성 평가 결과 No. 기술명 Local vs. Global 부가가치 T1 바이오 촉매기술 및 전환기술 1.3 4.3 T2 생물학적 바이오매스 전처리 기술 1.3 3.7 T3 바이오 소재 고기능화 기술 1.7 4.0 T4 바이오 탄화수소 생산기술 1.3 3.7 T5 유전체 정보 활용 기술 2.0 4.0 T6 분자 육종 기술 1.3 3.7 T7 대사 조절 기술 1.3 3.3 T8 고분자 발효생산 기술 1.7 3.0

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 219 No. 기술명 Local vs. Global 부가가치 T9 이산화탄소 환원 효소 기술 2.0 3.0 T10 대량 재배관리 기술 1.3 3.3 평 균 1.5 3.6 매트릭스 분석 결과를 살펴보면, 국내에서의 구현이 효과적인 기술 중 바이오 촉 매기술 및 전환기술의 부가가치가 가장 높게 나타났다. 이것은 바이오매스가 한정 되어 있는 한국에서는 친환경적이고 경제적인 전환공정에 필요한 기술에 우선적으 로 투자하는 것이 바람직한 것으로 해석될 수 있다. 해외에서의 구현이 효과적인 기술에서 부가가치가 높은 것으로 나타난 바이오 소재 고 기능화기술과 유전체 정 보 활용 기술을 살펴보면 바이오 경제를 주도할 기반이 될 기술인 소재 기술과 해외 의 바이오매스를 전략적으로 확보하기 위해 핵심이 되는 기술들로 전략적인 투자가 필요하다고 판단된다. [그림 6-8] 10대 기술 지역성 매트릭스 분석 결과

220 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 2) 10대 제품 지역성 평가 결과 10대 제품의 지역성을 평가해본 결과, 국내에서의 구현이 효과적인 제품은 플렌 테이션, 식물 공장, 바이오 재설계 바이오매스, 신물질생산 바이오매스, 고 기능성 정밀 화학소재, 고효율 전처리용 효소로 나타났고, 해외에서의 구현이 효과적인 제 품은 바이오 플라스틱, 바이오 연료, 발효성 당, 바이오 플랫폼 화합물로 나타났다. 이 결과는 한정된 바이오매스를 효율적으로 생산하고 활용하기 위한 제품들은 Localization을, 플라스틱이나 연료와 같이 기존의 화학제품을 대체할 수 있는 제품 들로 그 활용이 기하급수적으로 증가할 것으로 보이는 제품들은 Globalization으로 부가가치를 극대화시켜야 한다는 결과로 해석할 수 있다. <표 6-22> 10대 제품 지역성 평가 결과 No. 제품명 Local vs. Global 부가가치 P1 플렌테이션 1.5 3.5 P2 식물 공장 1.3 3.7 P3 바이오 재설계 바이오매스 1.3 3.7 P4 신물질 생산 바이오매스 1.0 3.7 P5 바이오 플라스틱 1.7 3.3 P6 바이오 연료 2.0 4.0 P7 고기능성 정밀 화학소재 1.5 3.5 P8 발효성 당 1.7 3.7 P9 고효율 전처리용 효소 1.3 3.3 P10 바이오 플랫폼 화합물 2.0 2.7 평균 1.5 3.5 매트릭스 분석한 결과를 살펴보면 부가가치가 가장 높은 결과를 보인 제품으로 는 바이오 연료로써 해외를 대상으로 구현하고 상용화하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.

제6장 과학기술영역에 대한 분석 및 평가 221 [그림 6-9] 10대 제품 지역성 매트릭스 분석 결과 제4절 소결 및 시사점 1. 바이오산업 가치 사슬을 평가한 결과 한국이 우선적으로 집중해야 할 분야는 유기용제나 효소, 바이오 리액터와 같은 최종제품으로 나 타났다. Feedstock 단계를 구성하는 원료 및 제품들 보다는 End-product를 구성하는 원 료 및 제품들의 점수가 높게 나온 것은 바이오매스를 생산하기 위한 재배지 확보에 한계가 있는 한국의 현실을 잘 반영한 것으로 풀이될 수 있다.

222 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 6-23> 바이오 경제의 가치 사슬 상 원료 및 제품의 우선순위 선정 No. 항목 점수 1 Organic Solvent 78.4 2 Enzymes 77.4 3 Bioreactors 76.3 4 Renewable Energy 73.1 5 Reagents 72.0 6 Nutraceuticals 71.9 7 Sugar platform B/R 72.6 8 thermochemical B/R 70.0 9 Oleochemical B/R 68.3 10 Whole Crop B/R 67.3 이 결과를 통해 석유 보존량이 절대적으로 부족한 한국에서 석유화학산업이 발 전을 이룬 것과 마찬가지로 한정된 바이오매스를 활용하여 변환 가공을 위한 역량 을 육성하는데 그 노력을 집중해야할 것으로 판단된다. 이와 더불어 석유자원을 보 존하기 위해 정부차원에서 노력을 기울였던 것처럼 바이오매스의 안정적인 공급망 을 확보하기 위해서도 전략적인 접근이 필요하다. 예를 들어, 해외 농장 조성사업을 활성화시키기 위해 정부에서 해외 자원개발 지원사업 대상에 해외 농장 조성 사업 도 포함시키는 등의 방안이 있을 수 있다. 2. 바이오산업의 10대 기술과 제품의 집중육성을 위해서는, 장기적 관점 의 미래 전략사업 기획에 따른 체계적인 연구개발 투자가 필요하다. 10대 핵심기술들은 타 기술의 실현을 위해 선결해야 하는 기술로 그 요구가 높은 기술들이다. 하지만, Lab-Scale 수준에서의 기술만이 확보되었을 뿐 Scale-Up에 필요한 생산 시설 투자비용이 매우 높다는 문제점이 있어, 관련 기술의 효과적인 확 산을 통한 산업화 촉진을 위한 노력이 필요하다. 이를 위해서 첫째, 국내 기술 확산 인프라 구축을 위한 법제도 정비 및 추진 체계 정비, 둘째, 연구개발-사업화-산업화 단계별로 성과확산을 중심으로 하는 사업 체제 정비, 셋째, 바이오 경제 관련 기술 개발 및 확산을 위한 기술 수요 확대 및 기술시장 인프라 구축이 필요하다.

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 223 제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 제1절 연구개요 지금까지 본 연구에서는 화석연료를 바이오 연료로 대체하는 화학 물질의 활 용 및 생산 과정에서 일어나는 과학기술의 변화와 이에 대한 대응 방안에 대해 살펴보았다. 과학기술의 변화는 원료 투입부터 최종 제품 생산까지 가치 사슬 상 의 전 단계에 영향을 미칠 뿐만 아니라 사회 경제적으로도 그 파급효과가 클 것으 로 예상된다. 이에 본 장에서는 바이오 경제시대의 가치 사슬 변화에 따른 우리 사회의 예상되 는 영향은 무엇이며, 그에 대비하기 위해 우리가 선택할 수 있는 방안은 무엇인지에 대해 살펴보고자 한다. 이를 위해 크게 1 바이오 경제와 산업 2 바이오 경제와 역량 3 바이오 경제와 정책의 세 개의 카테고리로 나누어 관련 전문가 설문조사를 실시하였다. 첫 번째 카테고리인 바이오 경제와 산업에서는 바이오 경제를 구성하는 세 가지 산업인 Health(의약학 분야), Primary Production(농산업 분야), Industry(산업바이 오 분야)에서 현재의 역량, 미래 산업적 중요도, 전략적 육성 분야를 평가하였다. 둘째, 바이오 경제와 역량에서는 한국이 가진 바이오 경제의 역량을 평가하기 위 하여 가치 사슬 단계와 바이오 경제의 분야별 연구개발 역량을 평가하고 한국이 바 이오 경제를 육성할 때 우선적으로 투자해야 하는 연구개발 단계 우선순위 선정, 바이오 경제 육성 시 기대되는 효과를 분석하였다. 마지막으로 바이오 경제와 정책에서는 바이오 경제를 육성하기 위해 필요한 정 책적 목표와 정책 옵션, 정책 실현을 위한 구체적인 전략과제의 우선순위와 중요도 를 평가해보았다.

224 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 7-1] 사회경제작업반 평가의 틀 1. 평가 개요 전문가 의견조사 설문은 웹 설문시스템을 이용하여 2011년 9월 21일부터 30일 까지 열흘간 진행되었다. 설문 대상자 선정을 위하여 크게 농/수산, 바이오 의 약 학 및 바이오 석유 화학 분야와 기타(생명공학, 환경, 식품, 전자, 서비스 등)의 네 그룹으로 나누었고, 다양한 경로로 추천을 받아 80명을 선발하였다. <표 7-1> 설문대상 응답자의 종사분야별 구성 종사 분야 응답 수 비중 산업계 7 19.4% 학계 4 11.1% 연구계 15 41.7% 정부부처 8 22.2% 기타(단체, 협회 등) 2 5.6% 합계 36 100%

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 225 설문응답을 요청한 80명 중 응답자는 36명으로 설문응답률은 45%였다. 설문대상 응답자의 종사분야별 구성은 산업계 7명(19%), 학계 4명(11%), 연구계 15명 (42%), 정부부처 8명(22%), 기타(단체, 협회 등) 2명(6%)의 분포를 보였다. 이 설문에 응답한 전문가들의 전문분야를 살펴보면 Health(의약학 분야) 5명 (13.9%), Primary Production(농산업 분야) 15명(41.7%), Industry(산업바이오 분 야) 10명(27.8%), 경영 정책 전문가 6명(16.7%)이었다. <표 7-2> 설문대상 응답자의 세부 연구 분야별 구성 전문분야 응답 수 비중 Health 5 13.9% Industry 10 27.8% Primary 15 41.7% 경영 정책 분야 6 16.7% 합계 36 100.0% 설문 대상자가 진행하는 연구단계를 살펴보면 기초연구 5명(14%), 응용연구가 12명(33%), 개발연구가 8명(22%), 경영/경제/정책연구가 11명(31%)으로 나타났다.

226 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 7-3> 설문대상 응답자의 연구단계별 구성 연구단계 응답 수 비중 기초연구 5 13.9% 응용연구 12 33.3% 개발연구 8 22.2% 경영/경제/정책연구 11 30.6% 합계 36 100% 본 연구의 설문에 응답한 전문가의 관련 분야 업무 경력은 20년 이상이 12명 (33.3%)으로 가장 높게 나타났고, 다음으로 5년 미만과 5년 이상 각각 7명 (19.4%), 15년 이상 6명(16.7%), 10년 이상 4명(11.1%) 순으로 나타났다. [그림 7-2] 설문 응답자의 업무 경력 14 12 12명 33.3% 10 8 6 4 7명 19.4% 7명 19.4% 4명 11.1% 6명 16.7% 2 0 5년미만 5년이상 10년이상 15년이상 20년이상

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 227 제2절 바이오 경제와 산업 1. 평가 목적 및 방법 바이오 경제를 구성하는 세 가지 산업인 Health(의약학 분야)와 Primary Production(농산업 분야), Industry(산업바이오 분야)를 각 분야의 역량, 미래 산업 적 중요도, 한국의 역량과 미래의 산업적 중요도를 고려하여 한국이 전략적으로 육 성해야 하는 분야를 쌍대비교를 통해 평가하였다. 비교 분석 결과는 AHP 분석 소프트웨어인 Expert Choice 2000 을 이용하여 분석 하였고 응답자의 평가 결과에 대한 일관성 테스트를 실시하여, 각각 문항에 대하여 일 관성 비율(Consistency Ratio)이 0.2를 초과하는 응답은 결과분석에서 제외시켰다. [그림 7-3] 바이오 경제와 산업 평가의 틀 2. 바이오 경제와 산업의 역량 평가 16) 바이오 경제를 구성하는 세 가지 산업인 Health(의약학 분야), Primary Production(농산업 분야), Industry(산업바이오 분야) 각각의 현재 역량에 대해 비교 16) 전체 응답자에서 일관성 비율(CR<0.2) 기준에 부합하는 유효 설문 응답 수는 24명(66.7%)이었다.

228 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 평가를 해보았다. 현재 역량이란 해당 산업에 종사하는 인력, 해당 산업을 육성시키 기 위한 연구개발 투입비용, 현재 산업을 구성하는 기술의 수준 등을 나타내는 지표 이다. 그 결과 Health 분야의 전문가들은 현재의 역량을 Industry(0.504), Health(0.334), Primary Production(0.162) 순으로 평가하였다. Primary Production 분야의 전문가들은 현재의 역량을 Primary Production(0.372), Industry(0.323), Health(0.305) 순으로 평가하였다. Industry 분야에 종사하는 전문가들은 현재의 역량을 Industry(0.411), Primary Production(0.333), Health(0.256) 순으로 평가하였다. 경영 정책 전문가들은 현재의 역량을 Industry 분야(0.505), Primary Production 분야(0.331), 그리고 Health 분야(0.164) 순으로 평가하였다. 각 분야별 전문가들의 응답결과를 종합해 보면 현재 한국의 역량은 Industry 분야 가 0.436로 가장 높게 평가되었고, Primary Production 분야가 0.300, Health 분야 가 0.265의 순으로 평가되었다. [그림 7-4] 바이오 경제의 현재 역량 중요도 평가 결과 주: 평균은 분야별 응답한 응답자 수에 따른 편향된 결과를 최소화하기 위해 각 평균의 평균을 나타낸 값이다.

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 229 3. 바이오 경제의 미래 산업적 중요도 평가 17) 바이오 경제의 미래 산업적 중요도 평가는 향후 5년 내지 10년간 해당 산업이 국 내 및 해외 산업 규모를 확대하고 이익을 창출할 가능성에 대해 평가하기 위하여 실시하였다. 그 결과 Health 분야의 전문가들은 미래 산업적 중요도를 Health가 0.706으로 가장 높게 나타났고, 다음으로 Industry(0.225), Primary Production(0.069)의 순으 로 평가하였다. [그림 7-5] 바이오 경제의 미래 산업적 중요도 평가 결과 주: 평균은 분야별 응답한 응답자 수에 따른 편향된 결과를 최소화하기 위해 각 평균의 평균을 나타낸 값이다. Primary Production 분야 전문가들은 Health(0.351), Industry(0.330), Primary Production(0.319)순으로 평가하여 세 분야의 결과가 비슷한 수준으로 나타났다. Industry 분야의 전문가들은 Industry(0.433), Health(0.393), Primary Production(0.174)의 순으로 평가하였다. 17) 전체 응답자에서 일관성 비율(CR<0.2) 기준에 부합하는 유효 설문 응답 수는 21명(58.3%)으로 나타났다.

230 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 경영 정책 분야의 전문가들은 Health(0.670), Industry(0.207), Primary Production(0.123)의 순으로 평가하였다. 각 분야의 결과를 종합해보면 미래 산업적 중요도는 Health가 0.530으로 가장 높게 나타났고, Industry가 0.299, Primary Production이 0.171순으로 나타났다. 4. 바이오 경제의 전략적 육성 중요도 평가 18) 앞서 평가한 현재 역량과 미래의 산업적 중요도를 고려하여 한국이 앞으로 전략적 으로 육성이 필요한 분야를 비교, 평가하였다. [그림 7-6] 바이오 경제의 전략적 육성 분야 중요도 평가 결과 주: 평균은 분야별 응답한 응답자 수에 따른 편향된 결과를 최소화하기 위해 각 평균의 평균을 나타낸 값이다. 18) 전체 응답자에서 일관성 비율(CR<0.2) 기준에 부합하는 유효 설문 응답 수는 21명(58.3%)으로 나타났다.

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 231 그 결과를 살펴보면 Health 분야의 전문가들은 Health가 0.566으로 전략적인 육 성이 필요성이 가장 높은 것으로 평가하였고, 다음으로 Industry 0.348, Primary Production 0.086 순으로 평가하였다. Primary Production 분야의 전문가들은 Industry를 0.394로 가장 높게 평가하였 고 다음으로 Health(0.333), Primary Production(0.273)으로 순으로 평가하였다. Industry 분야의 전문가들은 Industry를 0.602로 가장 높게 평가하였고 Health(0.248), Primary Production(0.151) 순으로 평가하였다. 경영 정책 분야의 전문가들은 Health 0.543, Industry 0.602, Primary Production 0.151의 순으로 평가하였다. 이를 종합해 보면 전략적 육성이 필요한 분야로 Industry와 Health가 0.422로 동 등하게 나타났고, Primary Production이 0.155로 다소 낮게 나타났다. 제3절 바이오 경제와 역량 1. 평가 목적 및 방법 바이오 경제와 역량 평가는 바이오 경제 대응에 있어 한국이 가지고 있는 역량 을 평가해보고, 이러한 역량들을 바탕으로 우선해야 하는 요소들을 도출하기 위해 진행되었다. 평가 항목으로는 역량 평가를 위해 가치 사슬 단계별 평가, 바이오 경 제의 분야별 평가를 실시하였고, 우선해야 하는 요소들을 도출하기 위해 연구개발 단계 평가 및 바이오 경제 육성 시 기대 효과에 대한 평가를 실시하였다. 가치 사슬 단계의 역량 평가에는 바이오매스의 생산, 유통, 수입 단계에서부터 전 처리, 가공단계를 거쳐 바이오 제품/소재의 생산에 이르는 가치 사슬의 전 단계와 보 급/활성화를 위한 인프라 측면, 바이오 공정으로 생산된 제품을 구매하는 사용자의 환경에 대한 인식 측면에서 한국이 보유한 역량에 대하여 5점 척도로 평가해 보았다. 바이오 경제 분야별 역량 평가에는 연구개발에 필요한 인력 및 자금에 대한 현재 의 역량, 기술적 역량, 시장 역량 및 연계 및 통합 역량, 제도/정책 활용 역량의 세부

232 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 평가항목을 5점 척도로 평가하도록 하였다. 연구단계의 상대적 중요도 평가와 바이오 경제 육성 시 기대되는 효과는 각 항목 에 대해 쌍대비교를 통해 상대적 중요도를 도출하였다. <표 7-4> 바이오 경제와 역량 평가 체계 평가 요소 평가 항목 평가 방법 가치 사슬 단계별 역량 평가 바이오 경제 분야별 역량 평가 연구개발 단계 우선순위 선정 바이오 경제 육성 효과 분석 1바이오매스 생산, 유통, 수입단계 2바이오매스의 전처리, 가공 단계 3바이오 에너지의 합성 및 변환 4바이오 제품/소재 생산 5보급/활성화를 위한 인프라 6환경을 중시하는 사용자 인식의 측면 1R&D 인력/자금 2기술적 역량 3시장 역량 4연계 및 통합 역량 5제도/정책 활용 역량 1Basic Research 2Applied Research 3Commercialization 1경제적 혜익 2환경적 혜익 3파급효과 혜익 항목 당 5점 척도로 평가 매우 높음 (5점) 높 음 (4점) 보 통 (3점) 낮 음 (2점) 매우 낮음 (1점) 항목 당 5점 척도로 평가 매우 높음 (5점) 높 음 (4점) 보 통 (3점) 낮 음 (2점) 매우 낮음 (1점) 쌍대비교를 통한 상대적 중요도 평가 쌍대비교를 통한 상대적 중요도 평가 2. 바이오 경제의 가치 사슬 단계별 역량 평가 가치 사슬 단계 역량 평가 결과를 종합해 보면 바이오 에너지 합성 및 변환의 단계의 평균이 2.8점으로 그 역량이 가장 높은 것으로 나타났고, 바이오 제품/소재 생산과 사용자의 인식이 평균 2.7점, 바이오매스 전처리, 가공이 평균 2.6점의 순으 로 나타났다. 바이오매스, 생산, 유통과 보급/활성화를 위한 인프라 측면 평균 2.1점 으로 가장 취약한 것으로 나타났다. 전체적으로 보통(3점)이하의 점수를 보여 바이오 경제 가치 사슬 상 한국이 보 유한 역량이 취약함을 알 수 있었다.

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 233 <표 7-5> 바이오 가치 사슬 상 역량 평가 결과 구분 1. 바이오매스 생산, 유통, 수입 2. 바이오매스 전처리, 가공 3. 바이오 에너지 합성 및 변환 4. 바이오 제품/소재 생산 5. 보급/활성화를 위한 인프라 6. 사용자의 인식(환경 중시 등) 평균 표준 편차 2.1 0.94 2.6 0.73 2.8 1.01 2.7 0.96 2.1 1.08 2.7 1.22 3. 바이오 경제의 분야별 역량 평가 바이오 경제의 분야별 역량 평가 결과를 종합해 보면 기술적 역량이 평균 2.9 점으로 가장 높은 것으로 나타났고, R&D 인력/자금(평균 2.5점), 시장 역량(평균 2.4점)과 연계 및 통합 역량(평균 2.4점), 제도/정책 활용 역량(평균 2.3점) 순으 로 나타났다. <표 7-6> 바이오 경제의 분야별 역량 평가 결과 구분 평균 표준 편차 1. R&D 인력/자금 2.5 1.0 2. 기술적 역량 2.9 0.9 3. 시장 역량 2.4 1.0 4. 연계 및 통합 역량 2.4 0.9 5. 제도/정책 활용 역량 2.3 0.9

234 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 4. 연구단계별 상대적 중요도 평가 바이오 에너지, 제품/소재 부분을 육성하기 위하여 집중해야 할 연구 단계에 대 한 상대적 중요도를 평가해본 결과 응용연구의 중요도가 3.8, 기초연구의 중요도가 3.7, 개발연구의 중요도가 2.5로 나타났다. <표 7-7> 연구단계별 상대적 중요도 평가 결과 응답 수 (CR:<0.2) 기초 연구 응용 연구 개발 연구 합계 가중치 25명 3.7 3.8 2.5 10 [그림 7-7] 연구단계별 상대적 중요도 평가 결과 5. 바이오 경제 육성 시 기대효과 상대적 중요도 평가 바이오 경제를 육성할 경우 기대되는 효과는 경제적 혜익, 환경적 혜익, 파급효 과의 혜익을 고려할 수 있다. 경제적 혜익은 신산업 창출이나 고용 유발과 같은 효 과를 의미하고, 환경적 혜익은 CO 2 감소 등 국제 환경규제 대응, 대체 에너지 확보 등을 의미한다. 파급효과 혜익에는 농촌 및 지역경제의 활성화, 바이오 기술 발전에 따른 부수 효과 등을 의미한다.

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 235 바이오 경제 육성에 따른 기대 효과를 평가해본 결과 환경적 혜익의 상대적 중요 도가 4.3으로 가장 높은 결과를 보였고, 다음으로 파급효과 혜익의 중요도 2.9, 경제 적 혜익의 중요도 2.8의 순으로 나타났다. <표 7-8> 바이오 경제 육성 시 기대 효과 상대적 중요도 평가 결과 응답 수 (CR: <0.2) 경제적 혜익 환경적 혜익 파급효과 혜익 합계 가중치 22명 2.8 4.3 2.9 10 [그림 7-8] 바이오 경제 육성 시 기대효과 상대적 중요도 평가 결과

236 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 제4절 바이오 경제와 정책 1. 조사 목적 및 방법 바이오 경제와 정책에 관한 조사는 크게 한국이 지향해야 할 정책 목표의 우선순 위와 중요도에 대한 조사와 한국이 바이오 에너지, 제품/소재 부분을 육성하고자 할 경우 선택할 수 있는 정책 옵션과 실행 단계에서 수행할 수 있는 전략과제들의 우선 순위와 중요도에 대한 조사를 실시하였다. <표 7-9> 바이오 경제와 정책 평가 체계 평가 요소 평가 항목 평가 방법 정책 목표 정책 옵션 1 Co 2 감소 등 국제 환경규제 대응 2 탈석유 대체 에너지 확보 3 신산업 창출(신규고용 유발 등) 4 농촌 및 지역 경제의 활성화 5 바이오 기술 강국으로서의 파급효과 1 연구개발 투자 확대 2 사업 보조금/세금 감면 등의 재정지원 3 표준화/의무사용/환경규제 등의 규제 4 사용/보급/확산을 위한 인프라 확충 5 기술이전 등을 통한 기술 발전 유도 6 대형 국가 전략 사업 시행 7 환경, 에너지에 대한 국민인식 개선(교육과 홍보) 중요도 평가(5점 척도) 매우 높음 (5점) 높 음 (4점) 보 통 (3점) 낮 음 (2점) 매우 낮음 (1점) 우선순위 선정 중요도 평가(5점 척도) 매우 높음 (5점) 높 음 (4점) 보 통 (3점) 낮 음 (2점) 매우 낮음 (1점) 우선순위 선정 전략 과제 1 바이오매스 가용성 확보 2 원천기반기술 확보 3 기존 개발된 기술의 사업화 4 시범 사업 추진 5 대형 연구개발 프로젝트 시행 6 환경, 에너지에 대한 국민 의식 개선 7 전문 인력 및 인프라 확대 중요도 평가(5점 척도) 매우 높음 (5점) 높 음 (4점) 보 통 (3점) 낮 음 (2점) 매우 낮음 (1점) 우선순위 선정

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 237 2. 정책 목표의 평가 가. 정책 목표의 중요도 평가 정책 목표의 중요도 평가에서 가장 높게 나타난 항목은 CO2 감소 등 국제 환경 규제 대응(평균 4.11점)으로 나타났다. 다음으로는 신규고용 유발 등의 신산업 창 출(평균 4.06점), 탈석유 대체에너지 확보(평균 4.00점)의 순으로 나타났다. <표 7-10> 정책 목표의 중요도 평가 결과 구분 평균 표준 편차 1. CO 2 감소 등 국제 환 경 규제 대응 2. 탈석유 대체 에너지 확보 3. 신산업 창출(신규고용 유발 등) 4. 농촌 및 지역 경제의 활성화 5. 바이오 기술 강국으로 서의 파급 효과 4.11 0.85 4.00 1.17 4.06 1.01 3.78 1.12 3.83 1.03 나. 정책목표의 우선순위 평가 바이오 에너지의 제품/소재 부분을 육성할 경우, 지향해야 할 정책 목표의 우선 순위를 조사해본 결과, 1순위로 가장 높게 나타난 정책 목표는 탈석유 대체 에너지 확보였으며, 2순위에서 가장 높게 나타난 정책 목표는 신산업 창출(신규고용 유발 등)으로 나타났다. 3순위에서 가장 높게 나타난 정책 목표는 신산업 창출(신규고용 유발 등)이 4순 위에서 가장 높게 나타난 정책 목표로는 바이오 기술 강국으로서의 파급 효과가 5 순위는 농촌 및 지역경제 활성과 바이오 기술 강국으로서의 파급효과가 동등하게 가장 높게 나타났다.

238 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 7-9] 정책 목표의 우선순위 평가 결과 3. 정책 옵션의 평가 가. 정책 옵션의 중요도 평가 정책옵션의 중요도 평가 결과를 살펴보면 연구개발투자 확대(평균 4.25점)가 가장 높게 나타났고 사용/보급/확산을 위한 인프라 확충(평균 3.86점), 사업보조금/세금

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 239 감면 등의 재정지원(평균 3.81점) 순으로 나타났다. <표 7-11> 정책옵션의 중요도 평가 결과 중요성 평균 표준 편차 1. 연구개발 투자 확대 4.25 0.84 2. 사업보조금/세금 감면 등의 재정지원 3. 표준화/의무사용/환경규제 등의 규제 4. 사용/보급/확산을 위한 인프라 확충 5. 기술이전 등을 통한 기술 발전 유도 3.81 1.12 3.78 0.93 3.86 0.83 3.69 0.82 6. 대형 국가전략사업 시행 3.44 1.00 7. 환경. 에너지에 대한 국민 인식 개선(교육과 홍보) 3.69 1.06 나. 정책 옵션의 우선순위 평가 1순위에서 가장 높게 나타난 정책옵션은 연구개발 투자 확대로 20명이 응답하 여 55.6%의 매우 높은 비중을 보였다. 2순위에서 가장 높은 응답률을 보인 정책옵 션은 사용/보급/확산을 위한 인프라 확충으로 10명이 응답해 27.8%의 비중을 보였 고, 표준화/의무사용/환경규제 등의 규제가 7명(19.4%), 대형 국가전략사업 시행이 6명(16.7%)의 순으로 나타났다. 3순위에서 가장 많은 비중을 차지한 정책옵션은 사업 보조금/세금 감면 등의 재 정적 지원으로 9명(25.0%)이 응답했고, 다음으로 사용/보급/확산을 위한 인프라 확 충(6명, 16.7%), 대형 국가전략사업 시행(5명, 13.9%), 기술 이전 등을 통한 기술 발전 유도(5명, 13.9%) 순으로 나타났다. 4순위에서는 사업/보급/확산을 위한 인프라 확충과 표준화/의무사용/환경규제 등의 규제가 8명(22.2%)이 응답하여 가장 높은 비중을 차지하였고 5순위는 환경 에너지에 대한 국민인식개선(교육과 홍보)(8명 응답, 22.2%), 6순위는 기술이전

240 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 등을 통한 기술 발전 유도(12명 응답, 33.3%)가, 7순위는 환경, 에너지에 대한 국민 인식개선(교육과 홍보)(15명 응답, 41.6%)이 가장 높은 결과를 보였다. [그림 7-10] 정책옵션 우선순위 평가 결과

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 241 4. 전략과제의 평가 가. 전략과제의 중요도 평가 전략과제의 중요도 평가를 종합한 결과, 원천기반기술 확보가 평균 4.53점으로 가장 높은 결과를 보였다. 그 다음으로 전문 인력 및 인프라 확대(평균 4.22점), 기 존 개발된 기술의 사업화(평균 3.78점) 순으로 나타났다. 구 분 평균 표준 편차 1. 바이오매스 가용성 3.69 0.89 확보 2. 원천기반기술 확보 4.53 0.65 <표 7-12> 전략 과제의 중요도 평가 결과 3. 기존 개발된 기술의 사업화 3.78 0.80 4. 시범 사업 추진 3.44 1.11 5. 대형 연구개발 프로젝트 시행 6. 환경, 에너지에 대한 국민 의식 개선 7. 전문 인력 및 인프라 확대 3.44 1.03 3.75 0.91 4.22 0.72 나. 전략과제의 우선순위 평가 바이오 에너지. 제품/소재 부분을 육성하고자 할 경우, 우선 시 해야 할 전략과제 들을 살펴본 결과 1순위의 비중이 가장 높은 항목은 원천기반기술 확보(23명, 63.9%)로 나타났고, 시범 사업 추진(4명, 11.1%), 환경, 에너지에 대한 국민 의식 개선(3명, 8.3%), 바이오매스 가용성 확보(3명, 8.3%)의 순으로 나타났다.

242 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 2순위의 비중이 가장 높은 항목을 살펴보면 기존 개발된 기술의 사업화(11명, 30.6%)로 나타났고 전문 인력 및 인프라 확대(8명, 22.2%), 바이오매스 가용성 확 보(7명, 19.4%)의 순으로 나타났다. 3순위는 바이오매스 가용성 확보가 10명이 응답하며 27.8%로 가장 높게 나타 났고 다음으로 기존 개발된 사업의 사업화, 전문 인력 및 인프라 확대가 각각 5명 (13.9%)으로 나타났다. 4순위는 대형 연구개발 프로젝트 시행이 9명(25.0%)으로 가장 높게 나타났고, 다음으로 기존 개발된 기술의 사업화와 시범 사업 추진이 각각 6명(16.7%)으로 높 게 나타났다. 5순위는 시범 사업 추진과 전문 인력 및 인프라 확대가 8명(22.2%)로 가장 높은 결과를 보였고 6순위는 시범사업 추진이 9명(25.0%), 7순위는 환경, 에너지에 대한 국민 의식 개선이 14명(38.9%)로 가장 높게 나타났다. [그림 7-11] 전략과제의 우선순위 평가 결과 1순위 2. 원천기반기술 확보 23 4. 시범 사업 추진 4 6. 환경, 에너지에 대한 국민 의식 개선 1. 바이오 매스 가용성 확보 3 3 3. 기존 개발된 기술의 사업화 2 5. 대형 연구개발 프로젝트 시행 1 7. 전문 인력 및 인프라 확대 0

제7장 사회경제영역에 대한 분석 및 평가 243 제5절 소결 및 시사점 1. 바이오 경제를 육성하기 위해 현재 한국이 보유한 역량은 모두 취약 한 것으로 나타났다. 바이오 경제를 구성하는 가치 사슬의 각 단계와 바이오 경제를 육성하기 위한 R&D 인력/자금, 기술적 역량, 시장 역량 등을 평가해본 결과 모두 취약한 것으로 나타났다. 이를 보완하기 위해서는 기존의 장치/기간산업을 육성하는 방식과는 전 혀 다른 메커니즘이 필요하다. 즉, 다양한 아이디어를 빠른 속도로 실행시킬 수 있 도록 Pilot 수준의 시범사업을 장려하는 것이 한 대안일 수 있다. 이러한 정책대안은 무분별한 재정지원 체계에서 탈피하여 성장 가능성이 있는 기술을 선별 지원하고, 이를 대국민 홍보와 연계하여 장기적이고 안정적인 인프라를 형성할 수 있다는 장 점이 있을 수 있다.

244 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 2. 바이오 경제를 육성하기 위해서 가장 먼저 실천해야 할 전략 과제는 원천기술 확보 로 나타났고, 정책 옵션으로는 연구개발 투자 활 성화 의 우선순위가 가장 높은 것으로 나타났다. 연구개발 투자 활성화를 통해 원천기술을 확보하기 위해서는 국가 차원의 통합 관리 시스템 구축이 필요하다. 바이오 경제는 원료 자원 확보를 위한 농작물 경작 분야와 같이 노동집약적 특징과 공정 처리 분야의 전처리 설비, 정제 설비 등과 같 은 기술 집약적/자본집약적 특징이 복합적으로 구성되어 있기 때문에 각각의 정부 부처 및 관련 기관들에 의해 연구개발 투자가 개별적으로 이루어져왔다. 하지만 이 에 대해 통합적으로 관리할 수 있는 컨트롤 타워의 역할을 하는 시스템이 구축된다 면 원천 기술 개발의 활성화를 꾀할 수 있고, 나아가 개발된 원천기술을 토대로 상 용화의 사이클을 촉진시켜 원천기술 개발과 상업화라는 선순환 구조를 확보하는데 도움이 될 것이다.

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 245 제8장 대응시나리오에 따른 산업연관효과 추정 제1절 연구개요 본 장에서는 바이오 경제의 산업 구조적인 특성을 알아보고 한국이 빠르게 진행하 는 바이오 경제에 진입하지 못할 경우 어떠한 영향이 발생하는지를 알아보고자 하 였다. 이를 위해 우선, 바이오 경제의 구조와 본 장의 범위에 대하여 소개하고 둘째, 본 장에서 사용되는 분석의 틀과 경제 산업 구조에 대한 시나리오에 대하여 설명하 였다. 셋째, 분석을 통해 얻게 된 결과를 제시하였고 마지막으로 결론 및 본 연구의 한계점을 언급하였다. [그림 8-1] 산업연관효과 추정 분석의 틀

246 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 제2절 바이오 경제의 구조와 범위 1. 바이오 경제의 구조 바이오 경제를 이루는 레드, 그린, 화이트 바이오 기술을 기준으로 형성된 부가 가치 사슬 구조를 살펴보면 초창기에는 [그림 8-2]와 같이 협력자 모델로 각 부문 별로 기초 연구를 하는 대학, 연구소, 기업 등이 상업화 이전(점선 윗부분)에 분포 해 있다. 점선 아래는 바이오 기술의 제품과 서비스를 구매하는 수요자들로 구성되 어 있다. [그림 8-2] 바이오 기술의 부가가치 사슬 구조(협력자 모델) 자료: OECD(2009)

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 247 협력자 모델의 장점은 각 부문 간 지식을 공유하고 연구비용을 줄일 수 있다는 점이다. 하지만 가까운 장래에는 수직적, 수평적 통합으로 시장을 창출하고 유지하 는데 용이한 통합자 모델의 형태가 등장할 것으로 예상된다.([그림 8-3]) 통합자 모델의 경우 수직적으로는 상업화 이전과 이후 양 단계를 포괄하여 맞춤 형 제품을 개발하는 등의 급진적인 기술개발이 용이하며 수평적으로는 각 응용부문 이 결합하여 농업 바이오에서 생산한 작물이 산업바이오에서 부적합하다면 애초에 관련 물질을 생산하지 않는 등 시스템 통합자가 가치 사슬 전반에 존재하는 여러 행위자들을 조율하여 문제를 해결하는 비즈니스 모델이다.(OECD, 2009) [그림 8-3] 바이오 기술의 새로운 사업 모델(통합자 모델) 자료: OECD(2009)

248 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 8-4]는 바이오 경제의 핵심 영역인 그린 바이오와 화이트 바이오를 가치 사슬 형태로 도식화시킨 것으로 공급원료 생산 과 공급원료 이동 및 저장 은 그린 바이오에 포함되고, 변환(Conversion) 부터 배분(Distribution) 으로 구성되는 부 분은 화이트 바이오에 포함된다. [그림 8-4] 바이오 경제의 가치 사슬 자료: Russo, L. and Klembara, M.(2008)를 참조하여 재구성 [그림 8-4]와 정부에서 바이오산업을 정리한 구조도([그림 8-5])를 기초로 하여 바이오 경제와 관련 있는 산업 군을 도출하면 1 그린 바이오 영역이 포함되는 자연 계에 존재하는 유기물질을 채집하는 1차산업(광업 제외) 2 화이트 바이오 영역이 포함되는 채집된 유기물을 이용하여 에너지, 화학제품 등을 생산하는 바이오제조업

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 249 3 바이오산업(광업 제외 1차산업 및 바이오 제조업)의 육성에 관련된 기술, 금융 등의 모든 서비스를 제공하는 서비스업 등으로 정리될 수 있다. [그림 8-5] 바이오산업 구조도 재화의 생산 상품 생산 1. 바이오 의약산업 2. 바이오 화학산업 3. 바이오 식품산업 4. 바이오 환경산업 5. 바이오 전자산업 6. 바이오 공정 및 기기산업 동식물 및 에너지 생산 7. 바이오 에너지 및 자원산업 서비스 제공 연구개발 및 분석서비스 8. 바이오 검정, 정보서비스 및 연구개발 산업 자료: 산업자원부(2008년) 2. 바이오산업의 범위 바이오 경제는 크게 레드 바이오(의약 바이오), 그린 바이오(농수산 바이오), 화 이트 바이오(산업바이오)로 구분한다. 우선 그린 바이오는 품종개량, 종자개량, 인 공종자, 묘목, 식품 등과 같은 농업에서 수산업, 축산업, 임업 등 1차산업이 모두 포 함된다. 화이트 바이오는 바이오매스를 원료로 생물 공학적 기술(효소, 효모 등 생촉매 이용)을 이용하여 바이오기반 화학제품 또는 바이오 연료 등을 생산하는 기술 또는 산업을 의미한다. 화이트 바이오는 기존 석유화학산업과 아주 비슷한 구조를 가지 고 있다. 간단하게 말한다면 석유화학산업이 원유를 근본적인 원료로 사용한다면 화이트 바이오는 원유 대신에 바이오매스를 사용한다는 차이점이 있을 뿐이다. 특 히, 기술적으로도 일정 단계의 산업간 중간재 이동 이후에는 석유화학산업과 화이트

250 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오 간에 상호 중간재의 공유도 가능하다는 특징을 가진다. 예를 들어 화이트 바이오산업의 초기 구조 단계에서 생산되는 에탄올은 석유화학산업의 대응되는 단 계나 업종에 투입될 수 있다는 것이다. [그림 8-6] 석유 화학산업의 구조 자료: 한국석유화학공업협회 레드 바이오는 질병 치료 등에 활용되는 의약품을 개발하는 분야로 재조합 바이 오 의약품(단백질의약품, 치료용 항체, 백신, 유전자의약품 등), 재생 의약품(세포 치료제, 조직 치료제, 바이오 인공장기 등), 저분자 및 천연물의약품, 바이오 의약 기반 구축 기술 등을 포함하고 있다.(바이오협회, 2010)

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 251 <참고> 주요 바이오 관련 의약품의 정의 19) 단백질 의약품은 유전자 재조합기술, 세포배양기술, 바이오 공정기술을 바탕 으로 의약용 단백질을 미생물이나 동물세포시스템을 이용한 대량생산을 통 해 질환 치료의 목적 등에 사용하는 제품을 의미한다. 항체의약품은 면역세포 신호전달체계에 관여하는 단백질 항원이나 암세포 표면에서 발현되는 표지인자를 표적으로 하는 단세포군 항체를 제작하고, 인체적용 시 부작용을 최소화할 수 있도록 단백질을 개량해 질병의 개선 및 치료효과를 발휘하는 재조합 바이오 의약품이다. 백신은 사람이나 동물에서 병원체 특히, 박테리아와 바이러스에 의해서 발생 하는 질병을 예방(최근에는 치료목적도 포함)하기 위해 병원체 자체나 구성 분의 일부 또는 독소를 적절한 방법으로 처리해 독성을 줄임으로써 생체 내 에서 항체를 유도할 수 있는 항원을 함유하는 생물학적 제제를 의미한다. 유전자 의약품은 기존 유전자 치료제를 중심으로 신규 연구되고 있는 Antisense 치료제(RNAi, Aptamer, Ribozyme 등)를 포함하는 의약품 군을 의미한다. 재생 의약품은 손상된 조직을 생체에서 재생시키는 것을 목적으로 하는 분야 로 생물학 공학 의학 등의 학문이 융합된 조직공학(Tissue Engineering) 확장 개념의 분야이다. 약물전달 시스템(Drug Delivery System : DDS)은 기존 의약품의 부작용을 최소화하고 효능을 극대화하기 위하여 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달 할 수 있도록 제형을 설계하여 약물치료를 최적화하는 기술을 총칭한다. 저분자 의약품은 약물의 크기와 질량이 작은 의약품을 말하는데, 상대적으로 합성이 쉽고 효과적인 약물 디자인이 가능하다. 천연물 의약품은 자연계에서 얻어지는 식물 동물 광물 미생물과 이들의 대사산물을 총칭한다. 19) 지식경제부 외(2010)에서 인용

252 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 제3절 연구범위 1. 본 장에서의 바이오 경제의 범위 분석에 앞서 본 연구에서의 바이오 경제의 범위를 한정하였다. 첫째,1차사업(광 업 제외)중에서 바이오매스로 사용되는 유기물질 채집 업종이 해당된다. 다만 여기 서 한 가지 생각해 볼 것은 이것은 1차사업 내 업종별 분류가 아닌, 1차사업의 산출 물들의 용도에 따른 분류이다. 다시 말해서, 산출물이 음식료품, 의류, 사료 등 기존 에 존재했던 인간의 의식주에 관련되면 바이오 경제에 해당이 되지 않는다. 그러나 그 산출물들이 바이오매스로 사용될 경우 바이오 경제의 범위에 들어가게 되는 것 이다. 둘째, 채집된 유기물(바이오매스)을 이용하여 에너지, 화학제품 등을 생산하는 바이오 정제 및 바이오 화학산업을 의미한다. 이는 앞에서 언급된 산업바이오와 유 사한 개념이다. 또한 이들 산업들은 지금 존재하는 석유정제 및 화학산업에 대응되 는 개념이다. 바이오정제 및 바이오 화학산업과 석유정제 및 석유화학산업의 차이 는 오로지 그 기초물질이 석유인가 아니면 바이오매스인가에 달려있다. 한편 기존 화학산업 군내에 제약업이 위치하고 있기 때문에 본 연구에서도 제약업을 포함시키 고 있다. 셋째, 바이오 관련 서비스산업은 본 연구의 분석 대상에서 제외하였다. 따라서 본 연구에서의 분석 대상 바이오산업은 협의의 바이오산업에 해당된다 하겠다. 다 만, 자료 이용의 제약 상 산업연관표 등 기존 산업 분류 기준을 이용한 통계에 근거 하다보니 바이오산업의 정의에 대한 정확한 기준을 충족시키지 못한다는 한계를 인 정하지 않을 수 없다.

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 253 2. 본 연구에서의 부문통합 본 연구는 기본적으로 산업연관표를 이용하는 산업연관분석방법을 이용하고 있 다. 그러나 산업연관표에서 제공하는 산업별 명칭이나 구분 체계를 이용할 경우 분 석 모형을 구축하거나 분석 결과를 해석하는데 어려움을 줄 수도 있다. 따라서 최대 한 산업 부문을 최소화시키는 부문통합 작업을 선행하였다. 이에 따라 산업연관표 상의 통합중분류(78부문)와 통합소분류(168부문)를 기초로 하여 20) 1 농림수산업 2 원유 및 바이오매스(이하 산업 생략) 3 화학산업 4 광공업 5 3차산업의 5개 의 산업으로 부문 통합하였다. 21) 한편, 산업연관분석 모형은 다 부문 분석에 따른 노력이 크게 들어가지 않는다는 장점이 있어 보다 많은 부문으로 부문통합을 할 수 도 있다. 그러나 본 연구에서 5부문으로 통합하는 이유는 바이오산업의 투입 산출 구조가 변동할 경우 여러 세 분류 산업에 미치는 영향을 보고자 함이 아니라 경제에 미치는 전반적인 영향을 알고 싶었기 때문이다. 이에 산업 분류의 가장 큰 범위인 1차, 2차, 3차산업 정도의 수준으로 부문통합하게 된 것이다. 첫째, 농림수산업 의 정의는 그 산출물이 궁극적으로 사람의 의식주로 쓰이거 나 가축의 사료 등으로 쓰이는 것으로 한정한다. 따라서 바이오산업의 기초 원료인 바이오매스를 채집 또는 생산하는 산업은 여기서 제외된다. 둘째, 원유 및 바이오매스 의 정의는 원유 산업과 바이오매스를 합한 개념이다. 사실상 한국에는 원유 산업이 존재하지 않지만 이후 이어지는 분석에서의 필요성 때문에 원유와 바이오매스를 통합하였다. 셋째, 화학산업 및 바이오 화학산업 은 산업연관표상의 산업 구조에서 석유제품, 20) 2008년 산업연관표상 부문 분류는 통합대분류(28부문), 통합중분류(78부문), 통합소분류(168부문), 기본부 문(403부문)의 4단계로 되어 있다. 자세한 내용은 부록 3 2008년 산업연관표 부문분류표 를 참조 21) 실제 산업연관표상에는 산업이 아닌 해당 산업에 해당되는 또는 해당 산업에서의 주력 산출물의 명칭으로 되어 있다. 예를 들어 농림수산업 은 실제로 농림수산품 으로 표현된다. 한편 산업연관표 상 부문은 상품기준(commodity by commodity)과 산업기준(industry by industry) 산업연관표로 구분될 수 있다. UN통계국(United Nations Statistics Division)은 1993년 국민계정체계(SNA, System of National Accounts)를 통해 산업연관표는 상품과 산업의 두 가지 기준에 의해 작성할 것을 권고하고 있다. 그 이유는 한 가지 기준에 의해 작성하는 경우 한 산업의 생산물은 한 가지 상품밖에 없다는 불합리한 가정을 전제로 해야 하기 때문이다. 그러나 현실적으로 두 가지 기준에 의해 산업연관표를 작성하는 국가는 드물며, 우리나 라의 한국은행도 산업연관표는 상품 기준으로만 작성되고 있다. 본 연구에서는 편의상 상품 명칭이 아닌 산 업 명칭으로 전환하여 서술하고 있다.

254 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 화학제품을 합한 것이다. 한편, 산업연관표의 부문 분류표나 KSIC(Korea Standard Industry Code, 한국표준산업분류)의 기준을 보면 의약품은 화학제품으로 분류가 되어 있기 때문에 본 연구에서도 화학제품 은 의약품까지를 포함하게 된다. 다만 본 연구에서의 주된 분석 대상 산업이 바이오매스(green-bio)와 산업바이오 (white-bio)이기 때문에 의약 바이오(red-bio)까지 화학산업 에 포함시키는 것이 분석 기준의 일관성에 배치될 수도 있다. 그러나 2008년 산업연관표 상 의약품의 총산출이 화학제품 총산출에서 차지하는 비중은 4.6%에 그칠 정도로 미약한 수 준이다. 따라서 의약품을 제외한 화학산업 으로 부문을 구분할 실익이 많지가 않 다고 생각되어 여기서는 의약품을 포함한 화학산업 으로 정의하였다. 넷째, 광공업 은 화학산업 을 제외한 모든 제조업 제품과 광산품 중 원유를 제 외한 석탄, 철광석, 비철금속광석, 골재, 석재 등이 포함된다. 즉, 본 연구에서는 광 업 중에서 원유는 앞에서 언급된 바와 같이 원유 및 바이오매스 에 포함시켰고, 나머지 광산품들은 광공업 에 포함시켰다. 다섯째, 3차산업 은 앞에서 언급된 것들을 제외한 경제 내 모든 상품 및 서비스 를 의미한다. 구체적으로는 모든 서비스, 전기 수도 가스, 건설업 산출물, 기타 분류가 불명인 상품 등이 여기에 해당된다. <표 8-1> 본 연구에서의 상품 분류와 산업연관표 상 분류 비교 본 연구의 상품 분류 농림수산품 원유 및 바이오매스 화학제품 및 바이오 화학산업 광공업 제품 산업연관표 상 상품 분류(통합중분류 기준) 01.농산물, 02.축산물, 03.임산물, 04.수산물, 05.농림어업서비스 01.농산물, 02.축산물, 03.임산물, 04.수산물, 05.농림어업서비스 013.원유(소) 23.석유제품, 24.기초 화학제품, 25.합성수지 및 합성고무, 26.화학 섬유, 27. 비료 및 농약, 28.의약품 및 화장품, 29.기타 화학제품, 30.플라스틱제품, 31.고무제품 06.석탄 및 원유 - 013.원유 제외(소), 07.금속광석, 08.비금속광물, 09.육류 및 낙농품, 10.수산가공품, 11.정곡 및 제분, 12.기타식료품, 13.음료품, 14.사료, 15.담배, 16.섬유사 및 직물, 17.의복 및 섬유제 품, 18.가죽제품, 19.목재 및 목제품, 20.펄프 및 종이제품, 21.인쇄

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 255 본 연구의 상품 분류 산업연관표 상 상품 분류(통합중분류 기준) 및 복제, 22.석탄제품, 32.유리제품, 33.도자기 및 점토제품, 34.시멘 트 및 콘크리트제품, 35.기타 비금속광물제품, 36.선철 및 조강, 37. 철강 1차제품, 38.비철금속괴 및 1차제품, 39.금속제품, 40.일반목적 용 기계 및 장비, 41.특수목적용 기계 및 장비, 42.전기기계 및 장치, 43.전자기기부분품, 44.영상, 음향 및 통신기기, 45.컴퓨터 및 사무기 기, 46.가정용 전기기기, 47.정밀기기, 48.자동차, 49.선박, 50.기타 수송장비, 51.가구, 52.기타 제조업제품 비 제조업 서비스 53.전력, 54.도시가스 및 수도, 55.건축건설, 56.토목 및 특수건설, 57.도소매, 58.음식점 및 숙박, 59.육상운송, 60.수상 및 항공운송, 61.운수관련서비스, 62.통신, 63.방송, 64.금융 및 보험, 65.부동산, 66.연구기관, 67.사업관련 전문서비스, 68.기타사업서비스, 69.공공 행정 및 국방, 70.교육서비스, 71.의료 및 보건, 72.사회복지사업, 73.위생서비스, 74.출판 및 문화서비스, 75.오락서비스, 76.사회단 체, 77.기타서비스, 78.기타 주: 2digit는 2008년 산업연관표상 통합중분류 코드이며 3digit는 통합소분류 코드임 3. 2008년 산업연관표를 통해 살펴본 경제 구조 22) 본 연구에 분석 방법은 산업연관표와 이로부터 발전된 산업연관분석에 기초하고 있다. 1973년 노벨 경제학상 수상자인 레온티에프(W. Leontief)는 1936년 미국 경 제의 재화와 서비스의 흐름을 보여주는 산업연관표를 최초로 작성하였다. 또한 그 는 이어지는 연구들을 통해 현재 우리가 사용하고 있는 산업연관분석의 이론적 방 법을 만들어 내었다. 이후 학자들에 의해 보다 복잡하고 다양한 산업연관표의 작성 방법과 산업연관분석 방법이 연구되어 오늘날에 이르고 있다. 앞에서 부문 통합한 5대 산업을 기준으로 하는 투입산출표는 아래와 같은 <표 8-2>의 형태이다. 이중 우리가 관심을 가지는 산업들은 농림수산업, 원유, 화학산 업이다. 우선 화학산업을 보면 국산거래표에서 화학산업의 총산출액은 325조 9,000억 원으로 경제 전체 총산출액 2,740조 1,000억 원의 약 11.9%의 비중을 차지하고 있다. 22) 본 연구에서 언급되어지는 산업연관표에 대한 개요와 산업연관분석 방법은 부록 2 산업연관표의 개요 및 산업연관분석 방법 을 참조

256 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 또한 화학산업의 산출액 중 약 61.6%인 200조 8,000억 원어치의 산출물이 다른 산업의 중간재로 사용되고 있는 것을 알 수 있다. 특히 이중에서 약 88조원 정도가 다시 화학산업의 중간재로 사용되고 있다. 이는 화학산업 내 다양한 업종이 여러 단계의 가치 사슬 형태로 분포하고 있으며 업종 간 연관성이 높다는 점을 보여주고 있다. 한편 화학산업 산출액 중 나머지 38.4%에 해당되는 125조 1,000억 원어치의 산 출물이 소비, 투자, 수출 등 경제의 최종수요에 충당되고 있다. 화학산업에 들어가 는 중간재를 살펴보면 수입거래표상 원유가 절대적인 비중을 차지하고 있음을 알 수 있다. 2008년 한해 수입되는 원유는 원화 가치로 92조 2,000억 원에 해당되는데 이는 전량 화학산업의 중간재로 투입되고 있다. 즉 화학산업은 원유의 투입으로부 터 시작된다고도 말할 수 있다. 다음으로 국내 농림수산업은 2008년 한 해 약 47조 9,000억 원어치를 생산하고 있는데, 이중에서 32조 9,000억 원어치가 다른 산업의 중간재로 사용되고 15조 원 어치가 최종 수요에 이용되고 있음을 알 수 있다. 또한 농림수산업 산출물 중 중간 재는 대부분 광공업으로 투입(24조 원) 23) 되고 있으며 화학산업에 투입되는 양은 크 지 않은(3,000억 원) 것으로 나타나고 있다. 수입거래표상에서도 수입되는 농림수 산업 제품들은 대부분 광공업으로 투입되고 있음을 알 수 있다. 마지막으로 원유의 경우 표 단위의 제약으로 인해 국내산출(국산거래표)이 0으 로 되어 있으나 실제로는 127억 5,800만 원어치가 국내 생산으로 잡혀 있다. 이는 국내 원유 수요의 약 0.014%에 해당된다. 이에 따라서 국내 원유 생산에 투입되는 다른 산업들의 산출물(국산거래표상 세 번째 열)도 0의 값이 아니다. 농림수산업과 원유로부터 투입되는 중간재는 0의 값을 가지나 화학산업, 광공업, 3차산업으로부 터 원유로 투입되는 중간재는 각각 1억 2,100만 원, 12억 1,200만 원, 11억 3,500 만 원어치를 기록하고 있다. 23) 농림수산업의 산출물 중 상당 부분이 광공업으로 투입되는 이유는 광공업 내 업종 중 음식료품 및 섬유업종 이 이들 산출물을 수요하고 있기 때문이다.

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 257 <표 8-2> 본 연구의 5부문 기준 국산거래표 및 수입거래표(2008년, 조 원) a 국산거래표 국산 거래표 농림 수산업 화학산업 원유 및 및 바이오 바이오매스 화학산업 광공업 3차 산업 중간 수요계 (A) 최종 수요계 (B) 총산출 (A+B) 농림수산업 2.4 0.0 0.3 24.0 6.1 32.9 15.0 47.9 원유 및 바이오매스 화학산업 및 바이오 화학산업 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5.0 0.0 88.0 49.4 58.4 200.8 125.1 325.9 광공업 9.6 0.0 9.3 374.5 130.2 523.6 492.6 1,016.2 3차산업 4.4 0.0 25.7 126.0 350.9 507.0 843.1 1,350.2 국산중간투입계 21.4 0.0 123.3 573.9 545.7 1,264.3 1,475.8 2,740.1 b 수입거래표 수입거래표 농림 수산업 원유 화학산업 및 바이오 화학산업 광공업 3차산업 중간 수요 계 최종 수요 계 수입 계 농림수산업 0.5 0.0 1.2 7.5 0.7 9.9 1.5 11.4 원유 및 바이오매스 화학산업 및 바이오화학산업 0.0 0.0 92.2 0.0 0.0 92.2-0.6 91.7 0.7 0.0 43.2 14.4 14.2 0.0 4.4 4.4 광공업 0.3 0.0 2.8 179.7 51.3 234.1 68.1 302.2 3차산업 0.3 0.0 1.8 9.8 46.2 58.1 22.2 80.3 수입 중간투입 계 1.8 0.0 141.3 211.5 112.5 394.4 95.6 490.0 주: 산업연관표(2008)를 부문통합하여 계산된 투입산출표임

258 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 4. 분석의 방법 본 연구에서 보고자 하는 것은 바이오 경제 관련 산업 즉, 바이오매스와 산업바 이오의 육성이 경제에 미치는 영향이다. 이를 보기 위하여 우선 분석의 대전제는 전망되는 시점에서의 산업간 연관관계, 상품 및 서비스의 상대가격, 생산요소 가격, 수출입-내수 간 비중 등 전반적인 경제 내 각 부분별 연관도가 2008년과 변동이 없다는 것이 필요하다. 그러나 현실적으로 언급된 경제 내 부분별 연관성은 시간에 따라 변할 수밖에 없기에 이러한 문제점이 있다는 점을 미리 밝혀두는 바이다. 본 연구는 기본적으로 산업 연관 분석 중 생산유발 효과에 초점을 맞추고 있다. 구체적으로는 바이오 경제 관련 산업이 경제의 일정 부분을 차지함으로써 투입산출 구조의 변동이 가져오는 (국산)생산유발계수의 변화를 살펴보는 방법이다. 그러나 투입산출구조에 변동을 주는 방법은 무원칙의 작위적인 것이 아니라 일정한 가정에 근거하였다. 본 연구에서 투입산출구조에 변동을 주는 방법은 크게 두 가지이다. 첫째는 화학 산업에 대한 변동으로 이는 바이오 화학산업(바이오 리파이너리와 바이오 제약업 을 포함) 즉, 산업바이오를 투입산출구조에 편입시키는 것이다. 둘째는 바이오매스 산업을 투입산출구조에 편입시키는 방법이다. 이때 가장 중요하게 지켜져야 하는 규칙은 총 산출액의 변동이 최소한에 그쳐야 한다는 점이다. 예를 들어 투입산출구 조의 한 원소의 값만 변화시키고 이에 따르는 총 산출액의 변화를 고려하지 않을 경우 투입산출표의 정합성이 붕괴되어 산업의 생산유발계수 값은 물론 경제 전체의 생산유발계수 값에 상식적으로 허용이 안 되는 큰 변화가 발생할 수 있다. 가. 산업바이오를 투입산출구조에 편입 시키는 모형 산업바이오를 편입시키는 모형을 시나리오 b로 설정하고, 시나리오 a는 현재 의 산업구조 즉 2008년 투입산출구조와 동일함으로 설정하였다. 이에 따라 시나리 오 a는 현재의 투입산출표 중 국산거래표를 그대로 사용하게 된다.

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 259 시나리오a (국산 거래표) <표 8-3> 시나리오 a의 투입산출표 수요 중간수요 원유 및 화학산업 농림수 최종 수요 바이오매 및 바이오 광공업 3차산업 투입 산업 스 화학사업 농림수산업 원유 및 바이오매스 화학산업 및 바이오 화학산업 광공업 3차산업 (수입거래표) 투입 수요 농림수 산업 원유 및 바이오매 스 중간수요 화학산업 및 바이오 화학사업 광공업 3차산업 최종 수요 농림수산업 원유 및 바이오매스 화학산업 및 바이오 화학산업 광공업 3차산업 시나리오 b는 기존 국산거래표상 산업바이오 제품 중 국내 생산 중간재의 30% 가 수입거래표상의 수입 중간재로 대체되는 것을 가정하고 있다. 24) 이에 따라 시나 리오 b의 국산거래표상 산업바이오 산출물중 다른 산업으로 투입되는 중간재부문 을 인위적으로 30%씩 축소시켰다.(<표 8-4>의 국산거래표에서의 세 번째 행에 해 당된다.) 시나리오 b의 수입거래표에서는 국산거래표에서 축소된 양만큼 수입 24) 산업바이오의 육성 정도는 기존 화학산업의 30%를 가정하였는데 이는 앞의 USDA(2008)에서 보았던 바와 같이 2030년경 세계 화학제품의 약 30%가 바이오화학제품으로 대체될 것이라는 전망에 근거하였다.

260 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 산업바이오 제품에 대한 각 부문별 중간수요를 증가시켰다.(<표 8-4>의 수입거래 표에서의 세 번째 행에 해당된다.) 한편, 국내 산업바이오가 육성되지 못하였다면 다른 산업의 중간 수요는 물론 최 종 수요도 그만큼 감소한다는 가정을 두어야 합리적일 것이다. 따라서 국산거래표 상 산업바이오의 최종수요도 30%를 감소시켰으며 그만큼을 수입거래표상의 최종 수요에 더해 주었다.(<표 8-4>에서 각각 및 가 이에 해당 된다.) 다음으로 이제는 산업바이오의 생산 활동에 다른 산업으로부터 투입되는 중간재 를 고려해 보아야 한다. 즉 국내 산업바이오의 생산이 30% 감소한다면 개괄적으로 말해서 산업바이오의 생산에 투입되는 중간재들도 30% 감소한다고 보는 것이 타당 하다. 이러한 논리를 모형에 반영하였으며 <표 8-4>의 국산거래표에서 네 번째 열과 수입거래표에서의 네 번째 열이 이에 해당된다. 결국 경제의 총 산출액은 시나 리오 b의 경우 경제의 총산출은 2,632조 원으로 시나리오 a의 총 산출액 2,740조 원보다 감소하게 된다. 시나리오 a 와 시나리오 b의 의미를 살펴보면 시나리오 a는 산업바이오가 육 성되어 화학산업과 함께 현재 화학산업의 경제적 역할을 100% 수행할 수 있을 경 우를 의미한다. 하지만 국내에 산업바이오가 육성은 되었지만 그 뿌리가 되는 궁극 적 원자재인 바이오매스는 전량 수입에 의존하는 구조이다. 이 수입 바이오매스는 시나리오 a 상에 구분이 되어 있지 않고 원유의 수입액과 합쳐져 있다. 반면 시나리오 b는 산업바이오가 전혀 육성되지 못하여 국내 중간재 부문에 필 요한 바이오 화학제품을 전량 수입에 의존하는 경우이다. 즉, 산업바이오를 육성하 지 못하였을 때의 네거티브 효과 를 가지는 시나리오이다. 한편 시나리오 b가 현실성을 가지는 것인지에 대한 논란이 있을 수 있다. 그러 나 최근에 나타나고 있는 국제적인 탄소배출규제 움직임, 원유 생산의 피크 도래 등에 의한 원유-바이오매스 간 상대가격 변화 등의 요인이 바이오 화학제품에 대 한 수요를 반강제할 수도 있다고 판단된다.

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 261 시나리오b (국산 거래표) <표 8-4> 변화된 시나리오 b의 투입산출표 수요 중간수요 원유 및 화학산업 및 농림수 최종 수요 바이오매 바이오 광공업 3차산업 투입 산업 스 화학사업 농림수산업 원유 및 바이오매스 화학산업 및 바이오 화학산업 광공업 3차산업 (수입거래표) 투입 수요 농림수 산업 원유 및 바이오매 스 중간수요 화학산업 및 바이오 화학사업 광공업 3차산업 최종 수요 농림수산업 원유 및 바이오매스 화학산업 및 바이오 화학산업 광공업 3차산업 나. 바이오매스를 투입 산출구조에 편입시키는 모형 투입산출구조에 변동을 주는 또 다른 방법은 바이오매스를 투입산출구조에 편입 시키는 것이다. 여기에서는 국내 산업바이오가 육성되어 있다는 전제 하에 그 원재 료인 바이오매스를 전량 수입에 의존하는 경우와 일부를 국내에서 생산하는 경우 어떠한 변화가 있는지를 알아보는 것이다. 이 경우 역시 시나리오 a는 앞에서의 경우와 동일한 의미를 가진다. 다만 앞에

262 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 서와 차이점이 있다면 최종 수요에 해당되는 벡터가 존재하지 않는다는 점이다. 즉, 이는 시나리오 c에서도 최종 수요는 변동이 없을 것이라는 점을 말해준다. 이는 상식적으로 바이오매스는 어디까지나 다른 산업의 중간재(중간수요)로 쓰이기 때 문에 소비, 투자, 수출에 수요 되는 최종재(최종수요)로 이용될 수 없기 때문이다. 따라서 지금의 분석에서도 부문별 또는 경제 전체의 산출액은 변하지만 이는 전적 으로 중간 수요 상에서의 변화 때문이다. 시나리오 c는 시나리오 a에서의 농림수산업 총 산출물이 10% 증가하고 이 산 출물 증가 부분이 산업바이오의 원자재인 바이오매스로 사용된다는 의미이다. 25) 우선 시나리오 c의 국산거래표에서 원유 및 바이오매스 산업에서 화학산업 및 바 이오 화학산업으로 투입되는 중간재 가 이에 해당된다. 그러나 화 학산업 및 바이오 화학산업에 투입되는 원유 및 바이오매스의 합은 국산 원유 및 바이오매스( )와 수입산 원유 및 바이오매스( )의 합이 되어야 하기 때문 에, 수입거래표의 대응되는 부문을 로 변화시켰다. 한편, 투입산출표들을 열로 볼 경우 시나리오 a에서의 원유 및 바이오매스산업 은 실제로 원유만이 존재하기 때문에 원유를 생산하는데 필요한 다른 산업들로부터 오는 고유한 중간재 비율을 가지게 된다. 26) 반면 시나리오 c는 원유와 더불어 바 이오매스 산업이 포함되고 있기 때문에 산업 생산에 필요한 중간재 비율이 변화하 게 된다. 이를 나타낸 것이 <표 8-5>에서의 세 번째 열이다. 이를 보면 원래의 시나 리오 a에서의 과 에 각각 과 을 더해주었다는 것을 알 수 있다. 즉, 여기에는 바이오매스의 생산에 투입되는 중간재 비율은 농림수산업 의 중간재 비율과 큰 차이가 없을 것이라는 전제가 있다. 25) 대략적으로 말해서 농림수산업의 총산출이 10%가 증가하기 위해서는 농림수산업에 투입되는 중간재 투입 수요도 10% 증가하는 것으로 보는 것이 타당하다. 그렇게 될 경우 이는 2차 파급효과에 의해서 농림수산업 에 투입되는 투입중간재를 생산하는 산업에 들어가는 중간재의 수요도 늘어나야 한다. 이후 또 다른 파급 효과 단계를 가지게 되어 전체 산출에 큰 변화가 없이 단순하게 바이오매스의 수입대체 효과를 대략적으로 보려는 본 보고서의 취지와는 멀어지게 된다. 따라서 농림수산업 총산출의 10% 증가는 기존 농림수산업에 기술 발전 같은 요인으로 획기적인 생산성 증대가 있음을 가정하였다. 또한 이러한 가정에 다소 무리가 있음 을 인정한다. 26) 그러나 실제로 시나리오 a의 원유 및 바이오매스 산업의 생산에 투입되는 국산 중간재와 수입 중간재 값들 은 거의 0이다.

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 263 <표 8-5> 변화된 시나리오의 투입산출표 시나리오c (국산 거래표) 수요 투입 농림수산업 원유 및 바이오매스 화학산업 및 바이오 화학산업 광공업 3차산업 농림수산 업 원유 및 바이오매스 중간수요 화학산업 및 바이오 화학사업 광공업 3차산업 (수입거래표) 투입 수요 농림수산 업 원유 및 바이오매스 중간수요 화학산업 및 바이오 화학사업 광공업 3차산업 농림수산업 원유 및 바이오매스 화학산업 및 바이오 화학산업 광공업 3차산업 이상의 세 시나리오를 간략하게 정리하면 다음과 같다. 시나리오 a는 국내 산업 바이오가 육성되었으나 필요한 바이오매스를 전량 수입하는 경우이다. 시나리오 b 는 산업바이오가 육성되지 못하였기에 필요 바이오 화학제품을 전량 수입에 의존하 는 경우이다. 그러나 바이오매스 자체가 필요하지 않기 때문에 바이오매스를 수입

264 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 하지도 않는다. 시나리오 c는 국내 산업바이오가 육성되었지만 필요한 바이오매스 의 일부를 국내에서 생산하는 경우이다. 다만 국토의 협소성, 인구의 급격한 감소 등의 한국이 가지는 고유한 특성을 고려해 보면 시나리오 c가 현실적으로 가능할 지는 의문이다. 이후 세 개의 시나리오별 산업연관표가 구성이 되면 각각을 이용하여 생산유발 계수 값을 비교해 봄으로써 경제의 생산력에 어느 정도의 변화가 있는지를 비교해 보았다. <표 8-6> 시나리오별 구분 시나리오 a 시나리오 b 시나리오 c 산업바이오 육성 여부 육성 미 육성 육성 바이오매스 조달 방법 전량 수입 없음 일부 국내 생산 바이오 화학제품 수입 의존성 국내 필요 현재 화학산업의 수입비율 유지 국내 필요 바이오화학 제품을 전량 수입 국내 필요 현재 화학산업의 수입비율 유지

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 265 제4절 연구 결과 1. 분석의 결과 이상의 분석 방법을 통해 얻은 결과를 살펴보면 첫째, 산업바이오가 육성되지 못하 였을 경우의 경제 전반의 생산력은 감소하는 것으로 나타났다. 단순히 화학산업의 비중이 기존의 70%로 감소하고 화학산업에 중간재를 공급하는 다른 산업의 산출도 감소하였다면 경제의 생산유발계수에 큰 변화는 발생하지 않아야 한다. 그러나 화 학산업의 비중이 감소한 만큼 바이오 화학제품을 수입에 의존해야 하기 때문에 국 산거래표와 총산출만으로 계산되어지는 생산유발계수의 값이 하락하는 결과를 가 져오게 된다. 경제 전체의 생산유발계수는 산업바이오를 육성하였을 경우(시나리오 a) 1.868 7 27) 에서 산업바이오를 육성하지 못하였을 경우(시나리오 b) 1.8445로 0.0242p만 큼 하락하고 있다. 한편 분석 대상 5개 산업 중 원유 및 바이오매스 산업을 제외하고 나머지 4개 산업의 생산유발계수가 모두 하락하는 것으로 나타났다. 28) 특히 화학산 업의 생산유발계수 값의 하락폭보다 다른 산업들의 하락폭이 대체로 더 크게 나타나 고 있다는 점을 미루어 보아 산업바이오가 육성되지 못할 경우에 발생되는 생산력 감소 효과는 다른 산업들에 큰 영향을 미칠 개연성이 높다는 점을 알 수 있다. 27) 경제 전체 생산유발계수 1.8687의 의미는 전체에 평균적으로 1조 원의 최종수요가 발생할 때 직간접적으로 1조 8,687억 원의 생산 파급효과가 이루어짐을 의미한다. 28) 원유 및 바이오매스 산업의 생산유발계수 값은 크게 증가하는 것으로 나타났는데, 이는 산업바이오가 육성되 지 못할 경우 원유나 바이오매스에 대한 수입이 그만큼 감소하게 되는 긍정적인 효과에 기인하기 때문이다. <표 8-4>의 시나리오 b에서의 국산거래표를 보면 원유 및 바이오매스에 투입되는 화학산업 및 바이오 화 학산업의 투입액이 감소하는 영향, 그리고 화학산업 및 바이오 화학산업으로 투입되는 원유 및 바이오매스의 투입이 감소되는 영향 등으로 투입산출구조가 바뀌게 되었고 이에 대한 항등행렬과의 차이, 이를 다시 역행 렬로 구하는 과정 등으로 도출되는 생산유발계수 행렬에서 원유 및 바이오매스 부문의 열의 합인 원유 및 바이오매스의 생산유발계수 값은 커지게 된다. 그러나 원유 및 바이오매스 산업의 생산유발계수 값이 크게 상승하더라도 생산유발계수 값 도출에 이용되는 국산거래표상의 비중이 극히 적기 때문에 경제 전체의 생산 유발계수 값에 큰 영향을 미치지 못하게 된다.

266 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 [그림 8-7] 시나리오 a 와 시나리오 b 의 생산유발계수 변화 자료: 산업연관표(2008)를 이용한 자체 계산 다음으로 바이오매스를 일정부분 국내에서 생산할 경우의 생산력 변화를 알아보 았다. [그림 8-8]은 농림수산업 산출 규모의 10%가 증산되고 이 증산된 부분이 바이 오매스로 이용되었을 경우의 생산유발계수 변화를 보여주고 있다. 앞에서 서술되었 던 바와 같이 이 경우에도 상당부분의 바이오매스는 수입에 의존하고 있고 국내에서 일부를 충당하는 것에 불과하다는 점을 주지할 필요가 있다. 즉 농림수산업 산출 규 모의 10%는 국내 필요 바이오매스의 약 17%를 차지하는 것으로 계산될 수 있다. 분석 결과 경제 전반의 생산유발계수 값이 상승하였으며, 농림수산업을 제외한 경제 내 모든 산업들의 생산유발 효과도 상승하는 것을 알 수 있었다. 경제 전체의 생산유발계수는 바이오매스 산업을 육성하지 못하여 전량을 해외에서 수입할 경우 (시나리오 a) 1.8687이며, 바이오매스 산업을 육성하여 농림수산업 산출액 기준으 로 10%를 국내에서 생산할 경우(시나리오 c) 1.8745로 시나리오 a 대비 0.0058p 만큼 상승하고 있다.

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 267 [그림 8-8] 시나리오 a 와 시나리오 c 의 생산유발계수 변화 자료: 산업연관표(2008년)를 이용한 자체 계산 한편 대부분의 분석대상 산업들의 생산유발계수는 모두 상승하는 것으로 나타났 다. 농림수산업은 1.8503에서 1.8502로 큰 변화가 없었으나, 원유 및 바이오매스 산업은 1.3713에서 1.8533으로 상승하며, 화학 및 바이오 화학산업은 1.6428에서 1.6789로, 광공업은 2.1199에서 2.1213으로, 3차산업은 1.7348에서 1.7368로 각각 상승하는 것으로 나타났다. 2. 추가 분석의 방법과 결과 앞에서의 분석 결과 중 시나리오 b 는 일반화학제품과 바이오화학제품간의 비 중에 대한 EU 전망치인 70:30의 비율을 전제로 하고 있다. 그러나 이 비중이 변화 가 있을 경우 생산유발계수 값도 확인해 보았다. [그림 8-9]에서 산업바이오 육성 시는 앞에서의 시나리오 a와 동일하다. 즉 미래 어느 시점에서 일반 화학산업과 바이오 화학산업(산업바이오)의 비중이 70: 30일

268 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 경우이고 국내에서 산업바이오를 충분히 육성하여 30에 해당되는 부분을 충당하고 있는 경우이다. 반면 30%의 공백이란 앞에서의 시나리오 b이다. 즉, 30%에 해당 되는 부문을 국내에서 육성하지 못하여 바이오 화학제품을 전량 수입에 의존하는 경우이다. [그림 8-9] 시나리오 a 와 가정이 변경된 시나리오 b 의 경제 전체 생산유발계수 변화 자료: 산업연관표(2008년)를 이용한 자체 계산 한편 40%의 공백 및 70%의 공백은 화학산업과 바이오 화학산업(산업바이오) 의 비중이 70: 30이 아니라 각각 60:40 및 30:70일 경우로 시나리오의 전제가 바뀌 는 것을 의미한다. 다시 말해서 산업바이오가 고속 성장하여 그 비중이 예상을 넘어 서고 한국이 전혀 산업바이오를 육성하지 못하여 해당되는 부문을 전량 수입에 의 존하는 경우이다. 그 분석 결과를 보면 예상대로 산업바이오의 비중이 높아질수록 생산유발계수 값도 커지는 것을 알 수 있다.

제8장 대응 시나리오에 따른 산업연관효과 추정 269 다음으로 바이오매스의 국내 생산 규모가 커질수록 생산유발계수 값에 어떠한 변화 가 있는지도 살펴보았다. 다만 앞에서의 바이오매스의 국내 생산에 대한 분석이나 여 기서의 분석은 모두 산업바이오가 국내에 충분하게 육성된다는 것을 전제로 할뿐이지 화학산업과 바이오 화학산업(산업바이오)의 비중은 크게 상관이 없다. 다만 서술의 편 의상 화학산업과 바이오 화학산업(산업바이오)의 비중이 70:30을 전제로 하였다. [그림 8-10] 시나리오 a 와 가정이 변경된 시나리오 c 의 경제 전체 생산유발계수 변화 자료: 산업연관표(2008년)를 이용한 자체 계산 이에 따르면 농림수산업 산출 규모의 10%는 국내 필요 바이오매스의 약 17%를 차지하는 것으로 계산될 수 있으며, 농림수산업 산출 규모의 20%와 30%는 각각 국 내 필요 바이오매스의 약 35% 및 52%로 계산될 수 있다. [그림 8-10]은 국내 필요 바이오매스를 전량 수입하는 경우와 필요한 바이오매스의 17%, 35%, 52%를 국내에 서 생산하는 경우의 생산유발계수의 변화를 보여주고 있다. 역시 국내 생산으로 대 체되는 정도가 클수록 생산유발계수 값도 높아지는 것으로 알 수 있었다.

270 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 제5절 소결 및 한계점 이상과 같은 분석 결과에 따르면 산업바이오를 육성하지 못하였을 경우 화학산 업 자체뿐만 아니라 경제의 생산력이 하락한다는 결과를 얻었다. 또한 산업바이오 의 기초적인 원료가 되는 바이오매스에 대한 수입 의존도를 낮추면 낮출수록 경제 전반의 생산유발효과가 커진다는 것을 알 수 있었다. 그러나 이러한 결과는 복잡한 분석을 통하지 않고서도 유추가 가능하다. 그 이유는 국내에서 필요한 재화나 원료 에 대한 수입 의존도를 낮추고 국내 생산으로 돌릴 경우 당연히 국내에 더 높은 생 산이 유발되기 때문이다. 그럼에도 불구하고 이러한 분석 방법을 선택한 이유는 산 업간 연관성까지 고려해 본 직간접적인 효과를 분석하여 산업바이오나 바이오매스 자체의 수입 대체 효과를 넘어선 국내 생산력을 가늠해 볼 수 있었기 때문이다. 바이오 경제시대가 본격적으로 전개될 것이라는 많은 연구 결과들이 틀리지 않 는다면 한국도 바이오 화학과 에너지, 그리고 바이오매스를 중심으로 하는 바이오 경제시대에 보다 적극적인 관심과 대응이 요구된다는 현실을 무시해서는 안 될 것 이다. 다만 바이오매스의 국내 생산으로의 전환 여부에 대해서는 과연 현실성을 가 질 수 있는지 본 저자들은 의문이다. 역시 가장 큰 문제는 국토의 협소성인데 본 분석에서 제시되었던 예와 같이 필요량의 10% 가량을 국내에서 생산할 가능성에 대해서는 회의적이다. 마지막으로 본 연구는 많은 한계를 가지고 있음을 인정한다. 그 중에서도 가장 큰 한계는 산업간 연관성, 즉 전방효과(forward linkage)와 후방효과(backward linkage)를 모두 1단계까지만 고려하였다는 점이다. 산업연관분석이란 전후방효과 가 모두 무한 단계로 전개되어야 한다. 물론 산업간 연결되는 단계가 높을수록 그 연관성이 급격하게 약화된다는 특성을 가지고 있지만 산업연관 분석의 기본에는 충 실하지 못했음을 인정하지 않을 수 없다. 뿐만 아니라, 바이오산업 정의를 충족하도 록 바이오 서비스 산업을 포함하는 등 다양한 범위의 분석을 했더라면 바이오 관련 산업이 경제에 파급될 수 있는 잠재적인 가치에 더 깊은 이해를 도울 수 있을 것이 라 생각한다. 향후 본 연구에서 제시되는 모델의 정교성을 보완하는 이론적인 방법을 찾을 수만 있다면 분석의 강건성이 보다 높아질 수 있을 것으로 기대된다.

제9장 결론 및 정책적 시사점 271 제9장 결론 및 정책적 시사점 본 연구에서는 화석기반 디지털 경제에 대응되는 개념으로서 바이오 경제의 의 미와 특징을 정리해 보고, 이에 대응하는 선진국들의 전략과 특징, 그리고 활동 내 용들을 살펴보았다. 이어서 과학기술적 관점, 사회경제적 관점, 그리고 계량분석적 관점에서의 접근을 통하여 우리나라가 바이오 경제시대를 준비함에 있어서의 대응 과 전략과제를 도출해 보고자 하였다. 본 연구는 그동안 우리 사회의 과학기술계와 산업계에서 단편적이고 부분적으로 논의되던 바이오 경제를 통합적으로 다루어 보고 최신 동향을 파악하고자 시도했다 는 점과 위에서 서술했던 각기 독립적인 세 가지 관점에서의 분석을 통해 종합적인 관점에서 바이오 경제시대 대응을 위한 시사점을 도출하고자 했다는 측면에서 연구 의 의의를 확보할 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구의 결과를 토대로 도출된 결론에 대하여 정리하면 다음과 같다. 첫째, 바이오 경제시대의 대응을 위한 정책적 의사결정에서 가장 중요한 원칙은 바이오 경제의 상황적 특성(Context Specificity)을 정확히 이해하는 것이다. 바이오 경제의 상황적 특수성이란 바이오 경제는 바이오매스로부터 출발한다는 본질적 특성에서 기인한다. 바이오매스는 자연이 특정 지역과 그 지역에 속하는 인 간에게 허락한 고유의 자연자원으로, 바이오 경제의 순환적 구조의 시작점이 된다. 또한 바이오매스를 다른 지역으로 이동할 경우 필연적으로 많은 비용이 요구된다. 따라서 바이오 경제의 범위와 규모, 그리고 특징은 특정 국가나 특정 지역에서 조달 가능한 바이오매스의 종류와 양질에 따라 결정될 수밖에 없다. 따라서 이용 가능한 바이오매스가 허락하는 만큼(as far as Biomass Permits)의 한계를 제대로 파악하고 그에 적합한 대응전략을 수립하는 것이 필수적이다. 이는 화석연료 중심의

272 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 디지털 경제의 한계인 인간의 노력이 경주하는 만큼 과 대비되는 가장 큰 특징인 동 시에 자연이 허락하는 만큼 이 성립되는 경제로부터 지속 가능성을 보장 받는 최소 한의 약속이기도 하다. 바이오 경제의 상황적 특수성(Context Specificity)을 감안한다면 우리나라는 미 국, 브라질, 유럽 등과 비교하여 바이오 경제시대에 대한 대응에 매우 불리한 상황 에 처해 있다. 석유경제시대와 마찬가지로 한국은 바이오매스의 절대량이 부족하 고, 해외에서 조달할 경우 생산원가의 증가, 수급 불확실성의 증가, 국내 산업의 파 급효과 감소 등 구조적 문제점을 해결해야 한다. 따라서 한국이 바이오 경제에 효율 적으로 대응하기 위해서는 상황적 특수성을 명확히 이해하고 이를 토대로 정책의제 를 설정해야 할 것이다. 둘째, 바이오 경제시대의 대응을 위한 정책적 의사결정에서 두 번째 원칙은 바이오 경제의 통합적 특성(Holistic Specificity)을 이해하는 것이다. 본 연구의 과정에서 참조한 대부분의 문헌들과 전문가들의 의견은 바이오 경제 를 준비하고 대응함에 있어서 통합적 접근법(Holistic Approach)을 강조하고 있다. 이른바 바이오 경제의 통합적 특수성에 대한 이야기인데, 이를 이해하기 위해서는 바이오 경제의 비경제성 에 대하여 이해하여야 한다. 바이오 경제는 역설적으로 앞으로도 상당기간 동안 경제적으로 자립하기 어려운 구조이다. 낙관적인 전망도 2030년 즈음이 되어도 현재 경제구조의 30% 정도만이 바이오 기반 원료와 바이오 공정으로 산출될 것이고, 나머지 70%는 지금과 같은 석유화학기반 열공정을 통해서 산출될 것으로 전망한다. 정책시장과 기술개발이 뒷 받침되어도 30% 정도만이 경제적으로 대체 가능하다는 이야기이다. 경제적으로 비경제적인 구조 를 경제적으로 경제적인 구조 로 전개하기 위해 서는 어느 특정 수단 하나만으로는 가능하지 않다. 연구개발, 보급/이용/확산, 사회 적 공감, 의식의 개선, 정책시장의 확대, 보조금과 규제 등 복잡한 정책수단을 복합 적으로 활용해야 한다. 정책수단들을 사용함에 대해서도 다양한 경로가 존재하게 된다. 이 과정에서 정책의 효과와 역효과를 충분히 고려해야 함은 물론이고, 합의된 정책목표에 대해서는 일관된 추진이 필요하다. 정책을 기반으로 수립된 시장에서

제9장 결론 및 정책적 시사점 273 한 번 전달된 정책 시그널이 일관성을 가지지 못하고, 상황에 따라 바뀐다면 시장 에서의 혼란은 불가피하기 때문이다. 바이오 경제는 경제 성장과 인류 생존의 조화로운 균형을 통해 지속 가능한 성장 을 추구할 수 있게 해준다. 지속 가능성 측면에서 바이오 경제를 평가할 때 염두에 두어 야 할 것은 전체를 조망하는 거시적인 시각이다. 지속 가능성 평가는 바이오 자원의 생 산, 대지 사용의 효율성, 물, 에너지, 살충제 및 비료의 사용 양상과 최종 제품의 생 산과 사용에 이르기까지 전체 가치 사슬을 아우르는 분석이 필요하다. 즉, 개별 제 품이나 공정별로는 지속 가능성에 대한 기여도가 일부 떨어지는 것도 있을 수 있으 나 이는 개별로 평가 받을 것이 아니라 전체 경제의 지속 가능성에 기여하는지에 대한 거시적인 측면에서 평가받을 필요가 있다. 셋째, 바이오 경제시대의 대응을 위한 정책적 의사결정에서 세 번째 원칙은 바이오 경제의 상호보완적 특성(Complementarity Specificity)을 이해하는 것이다. 바이오 경제는 바이오 자원으로부터 원료와 제품을 얻음으로써 석유 자원으로부 터 제품과 원료를 얻는 기존의 자원 획득 구조를 보완하는 것이다. 따라서 올바른 바이오 경제로의 접근법으로는 기존의 자원 획득 체계와 새로운 자원 획득 체계를 어떻게 상호보완적으로 설계하고 추진할 것이냐는 것이 중요한 문제가 된다. 예로써 바이오 자원이 풍부한 나라에서 화석연료를 대체할 에너지 자원으로서 우선적으로 바이오 연료를 고려하는 것과는 달리, 우리나라에서는 기존 에너지 체 계에 더하여 태양광, 풍력, 수소연료전지 등의 신재생 에너지의 구성을 보완하는 측면에서 바이오 연료를 고려하는 것이 적절할 것이다. 공정 개발 측면에서도 외국에서는 근접지역 내 밀집되어 있는 한 종류의 바이오 매스를 전제로 한 단일개발 공정에 집중한다면, 우리나라는 좁은 국토와 도시가 많 은 국가의 특성을 감안하여 폐유지, 음식물 쓰레기, 축산 분뇨 등 가용한 바이오매 스를 한 곳에서 이용할 수 있는 복합공정에 투입될 수 있는 기술이나 사이트를 개발 하고, 이를 통해 수송 물류 및 운영 생산 측면에서 효율성을 높임으로써, 우리의 약 점을 보완하는 방법이 필요할 것이다.

274 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 바이오 경제의 특성에 대한 이해를 기반으로 바이오 경제시대 대응을 위한 7대 전략과제와 구체적인 실행 단위의 실천 과제를 제시하면 다음과 같다. 전략과제 1 국가가 보유하고 있는 바이오 자원의 현황과 재화적 가치에 대 한 지도와 DB를 구축하여야 한다. 우리나라가 바이오 경제시대를 대비하는 첫 걸음은 우리나라가 보유한 바이오 자원의 종류와 분포, 그리고 경제적 가치를 파악하는 것에서 출발해야 한다. 특히 우리나라처럼 바이오매스가 부족한 나라일수록 현재 보유하고 있는 바이오 자원이 어느 정도 되는가를 국부( 國 富 )의 관점에서 파악하여 지도와 데이터베이스를 구축 하여야 잠재력과 한계를 명확히 알 수 있다. 실례로 캐나다는 바이오 기반 사료, 연료 및 공산품에 대한 혁신 지도가 민관 협 력 하에 2003년 작성되었고, 이는 캐나다 정부가 바이오자원 혁신 네트워크에 2,000만 달러의 정부 예산을 배정하는 것으로 이어졌다. 그리고 이렇게 작성된 혁 신 지도와 데이터베이스는 국가와 민간의 의사결정에 활용되고 있다. 우리나라도 캐나다처럼 바이오 자원의 분포 현황과 재화적 가치를 파악하고 디 지털화하여 제공한다면 향후 정부의 정책 의사결정과 기업들에게 큰 도움이 될 것 이며, 바이오 자원의 생산에 직접 참여하는 농업/임업인들도 바이오 경제의 주체로 서 더욱 능동적으로 활동할 수 있을 것이다. 실천과제 1: 바이오 자원의 현황과 재화적 가치에 대한 지도와 DB 구축 전략과제 2 독일형 바이오 경제시대 대응 모델을 추구하여야 한다. 바이오 경제시대의 대응은 자국의 바이오매스 확보 정도에 순응하는 것이 가장 합리적이다. 이는 현재 바이오 경제시대 대응에 앞서가는 나라들의 공통점이다. 풍부한

제9장 결론 및 정책적 시사점 275 사탕수수와 열대우림 등 바이오매스가 풍부한 브라질은 이미 1950년대부터 바이오 매스를 이용한 다양한 에너지 생산보급체계를 준비해 왔다. 미국 역시 중부지역의 거대한 콘벨트(Corn Belt)가 바이오 에너지 시대를 준비하는 토대가 되고 있다. 한 편 미국과 브라질에 비하여 바이오매스 양이 부족한 유럽은 성숙된 시민의식으로 지속 가능성에 대한 합의 를 했고, 지역 내 자원/에너지 순환 체계를 확립함으로서, 바이오매스 부족의 단점을 어떻게 극복할 것인가에 대하여 시사점을 주고 있다. 유럽의 국가들 중 독일의 모델은 특히 바이오매스의 보유량이 많지 않음에도 불 구하고 가장 성공적인 대응을 보여주고 있어 우리나라에 시사하는 바가 크다. 독일은 바이오 경제시대의 대응을 위한 동인을 농업으로부터 획득하였으며, 조 달 가능한 바이오매스를 정확히 예측하고 이에 따라 바이오 에너지와 소재/자원 등 을 생산하는 방식을 추구해 왔다. 결과적으로 에너지/자원의 지역 순환 체계를 가장 모범적으로 확립하고, 농촌과 도시의 지역균형 발전에 동력으로 활용하였다. 현재 독일 내 최종 에너지 사용량의 6.9% 29) 를 바이오 에너지로부터 공급받고 있으며, 이는 전체 신재생 에너지의 70%에 해당한다. 이 같은 자신감은 독일이 무원전( 無 原 電 ) 에너지 체계를 선언하는 것으로 이어졌다. 또한, 독일의 경우 2006년 기준으로 이미 2,700개 이상의 농장규모(Farm scale) 및 대규모(Plant scale) 바이오가스 플 랜트가 설치되어 지역의 바이오매스자원을 지역에서 순환시키는 체계가 확립되어 있으며, 개별 플랜트의 독립적 경제성도 확보하고 있는 것으로 조사되고 있다. 더 나아가 산업용 바이오 기술의 효과적인 개발을 위해 독일정부 주도로 CLIB 2021이 라는 클러스터를 형성하고, 2007년 32개의 기관이 참여로 만들어진 CLIB 2021을 현재는 70개가 넘는 학교, 업체, 투자기관 등의 협의체로 육성한 것도 우리의 정책 적 의사결정 과정에서 깊이 살펴보아야 할 부분이다. 우리와 달리 바이오 플랜트 시설을 사회적 혐오시설로 보지 않는 독일 사회의 성숙성도 우리가 배워야 할 점이 다. 마지막으로 독일은 바이오 가스를 소정의 처리과정을 거쳐 천연가스 파이프라 인을 통하여 유통 판매하도록 하고, 최근 상업적 공급을 시작한 점도 우리가 배워야 할 정책 아이디어로서, 이를 우리 실정에서 적용할 수 있는 방안도 고민해 보아야 29) 2030년 기준, 한국의 바이오에너지 목표는 전체 에너지의 3.0%이다.

276 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 할 것이다. 실천과제 2: CLIB 2021과 같은 바이오 경제시대 대응을 위한 사회적 협의체, 연구체 확립과 사회적 성숙도 개선 실천과제 3: 바이오 가스를 도시가스 관 또는 봄베(Bombe)로 유통 판매시 키기 위한 조사연구 수행 30) 전략과제 3 완제품에서는 연료보다 소재와 부재에 집중하여야 한다. 바이오매스가 한정되어 있는 국가나 지역에서 바이오 연료를 생산하면 그렇지 않은 지역의 국가나 지역보다 생산비가 높아지고, 수급 불확실성이 커지며, 무엇보 다 바이오매스의 외부조달 과정에서 전후방 산업파급효과가 미약해진다. 이와 관련 하여 본 보고서의 계량분석 부분에서 바이오매스의 전량 수입과 10% 국내 조달을 정량적으로 비교해 본 결과 약 0.3%p의 부가가치 유발효과 차이가 있고, 국내 생산 으로 대체되는 정도가 클수록 생산유발계수가 높아짐을 확인한 바 있다. 따라서 우리나라 같이 바이오매스가 부족한 나라는 바이오 에탄올, 바이오 디젤 등 바이오 연료의 생산에 집중하기 보다는 식용유지, 축산분뇨, 음식물 쓰레기 등 폐기물 자원을 재활용 하거나, 수송용 석유연료 대체를 통한 이산화탄소 감소의 환 경적 이점에서 제한적으로 접근하는 것이 유리할 것이다. 대신에 연료보다는 소재와 부재 31) 에서 일차적 돌파구를 찾는 것이 유망하다. 특 히 효소 는 석유 경제시대의 열화학적 공정에서 바이오 경제시대의 생화학적 공정 으로 넘어가는 과정에서의 필수재로써 본 보고서는 바이오 경제시대의 대응을 위해 30) 2011년 현재 한국의 경우 축산분뇨, 음식물 쓰레기 등으로 생산된 바이오 가스는 전기로 전환하거나 액체비 료로 만든다. 이를 봄베이(Bombe) 등으로 팔거나 전처리를 통해 도시가스 라인에 통합하여 공급하게 되면, 전환효율이 35% 가량 증가하고, 가스 플랜트에 발전기를 설치하지 않아도 되기 때문에 투자비가 감소하게 되는 이점이 있다. 그러나 우리나라의 경우, 부처 간 협의 부족, 기술적 안정성 검증 미비 등의 이유로 아직 아이디어에 대한 정책의제 도출이 미흡한 실정이다. 31) 바이오 소재의 가장 좋은 예는 콩기름 잉크이다. 콩기름 잉크는 탁월한 품질로 기존의 석유화학 잉크 시장을 장악했고, 석유화학 기반 소재가 어떻게 바이오 기반 소재로 대체되고 성공하는지 상징적으로 보여준다.

제9장 결론 및 정책적 시사점 277 국가 R&D가 효소 개발 에 지금보다 집중할 것을 주장한다. 효소는 산업적으로도 막대한 가능성을 보유하고 있으며, 현재 우리나라가 보유한 연구자원으로 승부를 걸어볼 수 있는 신산업이다. 뿐만 아니라 국제 특허가 용이하고, 이익률이 높으며, 장기적으로는 상승할 가능성이 매우 크기 때문에, 개발에 성공할 경우 장기적 안정 적 수익원이 될 수 있다. 효소 산업은 효소를 자체적으로 생산하여 바이오 공정에 공급하는 형태의 Lab firm과 벤처기업부터 대량생산을 위한 대기업까지 다양한 형 태의 기업 생태계도 가능하다. 산업용 효소 분야 세계 시장의 47%를 점유한 덴마 크의 노보자임사 32) 처럼 한국에서 세계적인 효소 기업을 육성한다면, 바이오 경제 시대를 위한 새로운 성장 산업을 기대해 볼 수도 있을 것이다. 실천과제 4: 효소(Enzyme)산업에 대한 국가 R&D 프로그램 개발 및 추진 전략과제 4 그린, 화이트, 레드 바이오에서 국가의 역할과 비중에 차별적 접 근이 필요하다. 선진국의 사례연구 결과를 종합하면, 각국은 자국의 주력 산업을 거점으로 하여 바이오 경제를 추진하고 있다. 화학산업이 강한 유럽은 바이오 공정 및 바이오 소재 개발에 주력하고, 미국과 브라질은 바이오 연료에 주력하는 식이다. 우리나라는 아직 바이오 경제와 관련해서 뚜렷한 강점을 보이고 있는 부분은 없 지만, 기존 산업적 역량에서는 그린, 화이트, 레드 분야의 차이가 크기 때문에 이를 감안하여 국가와 정부의 역할을 설정하는 것이 필요하다. 다시 말해서, 우리나라의 경우 화이트바이오 분야는 세계적 규모의 석유화학기업들이 있기 때문에 민간 기업 이 주도하고 정부가 참여하는 방식의 연구개발 정책이 필요하고, 그린바이오 분야에 서는 화이트 바이오 분야에 비하여 산업적 뒷받침이 매우 미약하기 때문에 정부가 연구개발 부터 실용화까지 전주기적에 걸쳐 주체적 역할을 하는 구조가 필요하다. 32) 노보자임사의 2009년도 매출액은 16억 달러, 영업이익률은 20%로 보고된다.

278 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 미국의 사례를 보더라도 화이트 바이오 경우, 2009년 기준 바이오 에너지 관련 정부 연구개발비는 약 3억 달러였지만, 민간 연구개발비는 약 14억 달러였다. 특히 이 중 약 58%를 메이저 석유회사들이 부담하고 있는 것은 우리에게 시사하는 바가 크다. 개별기업 차원의 예로써 영국계의 세계적 석유회사인 British Petroleum(BP) 는 대체 에너지 분야에 2009년 기준 5억 8,700만 달러를 투자하였으며, 특히 2007 년부터는 10년간 매년 5,000만 달러를 바이오 에너지 관련하여 University of Illinois와 University of Berkeley에 전문 연구소를 설립하여 지원하고 있다. 이에 비하여 우리나라의 석유화학기업들은 규모에 걸 맞는 연구개발 프로그램도 부족하고, 연구개발 투자도 폐쇄적으로 수행되는 실정이다. 따라서 정부의 정책방 향도 민간부문의 석유화학기업들의 Petro to Bio Transition을 유도할 수 있도록 매 칭펀드의 개발, 민간주도형 연구개발 체계의 구축, 연관 중소기업의 육성 등을 추진 해야 할 것이다. 그린 바이오의 경우에는 화이트 바이오에 비하여 민간 산업체의 수가 대략 1/5 에 불과하고, 규모도 대부분 영세하다. 또한 그린 바이오 분야의 연구개발은 리스크 가 크고 오랜 시간을 필요로 하는 고유 특성 때문에 민간이 주도적으로 진행하기 보다는 전 주기에 걸쳐 정부의 주도가 필수적이다. 또한 유전체 연구나 생명공학 연구처럼 바이오 경제시대의 핵심 기반기술이 되는 원천기술 연구개발도 그린 바이 오에 속한다는 점에서 정부의 역할론이 강조되는 이유이다. 바이오 경제시대의 그린 바이오는 리스크가 큰 대신에 연구개발의 성과에 따라 서 높은 부가가치가 기대되는 분야이기도 하다. OECD(2009b)에 따르면, 아래 표에 서 보는 바와 같이 2003년 기준으로 전 세계 바이오 분야 연구개발 투자액의 87% 가 레드 바이오에 투자되었고, 그린 바이오에는 4%, 화이트 바이오에는 2%가 투자 되었다. 반면에 2030년에 바이오산업의 총 부가가치 추정치의 26%는 그린바이오 에서 나올 것으로 예상된다. 레드 바이오 보다 적은 투자로도 거의 동일한 부가가치 가 기대되는 분야라는 것이다. 그린 바이오에서 개발되는 기술과 생산되는 제품의 상당부분은 화이트 바이오와 레드 바이오의 원료 물질로 투입되는 점을 감안하면 그린 바이오의 가치는 더욱 높아진다.

제9장 결론 및 정책적 시사점 279 요약하면, 산업적 기반이 튼튼한 화이트 분야는 민간이 주도하고 정부가 지원하는 형태를 기본으로 하고, 산업 기반이 미약하지만 공공성과 기반성이 강한 그린 바이 오는 정부가 주도하고 민간산업의 육성을 도모하는 차별적 접근을 해야 할 것이다. 그러나 이 같은 주장은 본 보고서의 사회경제 영역 분석에서 수행한 설문조사의 결 과와 상충되는 측면이 있다. 설문조사 내용에 의하면 레드 바이오의 산업적 가치와 역량에 대하여 그린과 화이트 바이오 분야보다 높은 점수를 주고 있기 때문이다. 그러나 독립적이고 경제적인 산업적 가치와 역량 파악에 집중했던 설문의 결과를 떠나서 종합적으로 판단해 본다면, 그린 바이오는 또 다른 가치가 있다. 예를 들어 그린 바이오를 육성하면 그간 산업화에서 소외되었던 농어촌 및 산촌 지역을 바이 오 경제의 거점 지역으로 개발함으로써 도농 지역 간의 경제적 불균형을 해소하고, 삶의 질을 획기적으로 높이는 등 또 다른 차원의 효용이 있기 때문이다. <표 9-1> 바이오 분야별 R&D 지출 규모와 부가가치 추정치 비교 2003년 바이오 기술 R&D 지출 규모 2030년 바이오 기술 총 부가가치 추정치 레드 바이오 87% 25% 그린 바이오 4% 26% 화이트 바이오 2% 39% 기타 7% - 자료: OECD(2009b) 총 합 100% 100%

280 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 <표 9-2> 바이오 분야별 거시적 접근과 주안점 분야 그린 바이오 화이트 바이오 레드 바이오 거시적 접근 국가 주도, 민간 참여 (80:20) 국가 지원, 민간 참여 (20:80) 국가 민간 공동 주도 (50:50) 주안점 기초원천 연구개발 부터 실용화까지 전 주기적 지원 석유화학기업의 Petro to Bio Transformation을 지원 임상 2, 3상 등 실증화 지원에 집중 실천과제 5: 석유화학기업의 Petro to Bio Transition 을 지원하고, 민간 연구개발을 유도 전략과제 5 바이오 에너지화 프로그램을 지속적으로 추진하되, 다른 신재생 에너지와 상호보완적 관점에서 지속적으로 개선하여야 한다. 국내의 바이오매스 에너지화를 위한 프로그램은 2009년에 5개 부처(환경부, 행 안부, 지경부, 농수산식품부, 산림청)가 공동으로 수립한 폐자원 및 바이오매스 에 너지 대책 에 종합적으로 반영되어 있으며, 폐자원 에너지화, 저탄소 녹색마을 조성, 농림수산 바이오매스 에너지화 등 크게 3개의 범주로 구분된다. 본 프로그램에 2013년까지 총 5조 6,302억 원, 그리고 2020년까지 총 10조 4,765억 원을 투자할 전망이며, 분야별로는 폐자원 에너지화에 2조 7,047억 원, 저탄소 녹색마을 조성에 4,009억 원, 농립수산 바이오매스 에너지화 부분은 농수산 바이오매스에 8,639억 원과 산림 바이오매스에 1조 6,607억 원을 각각 투자할 예정이다. 동 사업의 추진으 로 농촌지역의 바이오매스와 폐기물 활용을 위한 플랜트가 지속적으로 건설되고 있 는 것은 바람직하지만, 적지 않은 문제점도 노출되고 있다. 그 중 대표적인 것이 발전차액 지원액의 문제로서 발전차액 지원액이 태양광 과 풍력 지원에 집중되어 있고, 바이오에너지에 대한 지원 규모가 상대적으로 적 어 지역 단위의 바이오 에너지화 시설과 가동률 확대에 걸림돌이 되고 있다. 발전

제9장 결론 및 정책적 시사점 281 차액 지원액은 2003년 57억 원에서 2009년 1,492억 원으로 연평균 84% 증가하였 다. 그러나 2008년 태양광에 대한 지원 비중이 94.5%에 달하는 등 태양광에 대한 지원 과다로 바이오 에너지화 시설은 충분한 차액지원을 받고 있지 못하다. 또한 일부 바이오 에너지 설비가 환경적으로 비선호 시설로 인식되는 경향이 있고 님비 화 33) 가 급격히 진행되고 있어 바이오에너지 설비에 대한 대국민 수용성 제고도 필요하다. 실천과제 6: 바이오 에너지에 대한 발전차액 지원액 확대 및 태양광, 풍력과의 형평성 제고 전략과제 6 바이오매스 자원 확보에 국가의 전략적 추진이 필요하다. 현재 바이오매스의 자원 확보는 개별 기업 위주로 노력하고 있는 실정이다. 그러 나 석유 및 천연가스 자원개발 및 확보를 위해 정부적 지원이 뒷받침되었던 것처럼 국내외 바이오매스 자원 확보는 국가의 전략적인 지원이 뒷받침되어야 한다. 일본의 경우, 잉여 곡물을 바이오 연료 생산 원료로 활용하며, 자국산 비식용 쌀 로 에탄올을 생산하여 시범 보급 중이다. 우리도 농촌 경제 활성화와 바이오연료 생산용 수입 원료의 대체라는 목표 하에 지역별로 에탄올 생산에 활용 가능한 원료 자원을 도출하고 이들을 바이오 에탄올 생산에 사용하는 방안의 타당성을 검증하기 위한 실증연구 등을 추진할 필요가 있으며, 이를 위하여 정부미 등 국내의 잉여 농 산물을 적극적으로 활용하기 위한 경제적 기술적 분석이 이뤄져야 할 것이다. 그러나 이 과정에서 바이오매스의 국적( 國 籍 )은 엄격히 구분하고 그에 따라 정부 지원에 차등을 두어야 할 것이다. 가격이 싸다는 이점만으로 해외의 바이오매스를 수입해서 사용하면, 국내의 바이오매스를 이용할 때보다 국내 산업에 미치는 파급 효과와 기술개발 효과가 크게 떨어지기 때문이다. 독일은 이산화탄소 감소량 인정, 33) 님비(NIMBY)현상이란 Not In My Back Yard의 약어로서, 지역 주민들이 환경적 혐오시설을 자기 집주변에 두지 않으려고 입지 선정에 반대하는 현상을 의미함

282 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 보조금 지금, 발전차액 지원, 세금 면제 등 정부의 정책 지원에서 국내산 바이오매 스를 사용했을 때만 인센티브를 인정하고 있다. 실천과제 7: 국내 바이오매스와 수입 바이오매스 여부에 따라 CO 2 감소량 인정, 보조금, 세금면제, 정책자금 지원 등 정책지원 차별화 전략과제 7 복잡한 부처별 추진체계를 지속적으로 정리하고 조율해야 한다. 현재 우리나라는 바이오매스 및 에너지와 관련된 업무를 지경부를 중심으로 6개 부처에서 수행하고 있다. 바이오 에너지의 원료는 바이오 에너지 원료별로 소관 부 처가 달라서 다수의 정부 부처가 관장하게 된 것이다. 또한, 원료 관할 부처를 중심으로 해당 바이오 에너지 산업의 R&D 지원, 산업 화, 에너지화, 보급 등 지원 사업도 시행되고 있다. 이에 따라 각 사업별 및 각 사업 의 가치 사슬 단계별로 관할 정부부처 간 업무영역의 중복과 법 제도의 상충이 종 종 발생하고 있으며, 부처 간 협의 및 조정을 통한 규제 완화가 요구되는 분야이다. 특히, 환경부와 농식품부의 사업은 정책의 철학과 출발점이 달라서 서로 상충되는 측면도 있어, 업계의 혼란을 야기하고 있다. 더욱이 2012년도에는 중소기업을 위한 R&D 예산이 대폭 증가할 예정으로, 이 경우 중소기업청까지 독립적인 사업을 추진 하거나 관계 부처가 될 가능성도 크다. <표 9-3> 부처별 바이오 에너지 관련 담당 업무 부처 지식경제부 환경부 산림청 항목 바이오 폐기물에너지 정책 총괄, R&D, 개발 이용 보급 사업 담당. 바이오가스(음식물/음폐수, 가축분뇨, 하수슬러지), 가연성폐기물 고형연료사업(RDF, RPF 등), R&D 및 관련 정책 담당 산림 바이오매스 활용, 가정용 펠릿보일러 보급 사업 담당.

제9장 결론 및 정책적 시사점 283 농림수산식품부 국토해양부 교육과학기술부 축산 분뇨 및 농업 부산물 에너지화 담당. 해양 바이오 에너지 기술 개발 담당. 바이오 폐기물에너지 기초 기술 개발 담당. 우리보다 경제규모가 훨씬 큰 미국은 바이오 경제와 관련된 기초, 응용, 실용화 연구개발 및 보급정책을 에너지부(DOE), 농림부(USDA), 그리고 환경청 등 3개 부 처가 주도적으로 수행하고 있다. 따라서 우리나라도 지금의 공급자 중심의 부처 비 효율적인 구조를 타파하고, 6개 부처가 복잡하게 얽혀있는 구조를 단순화할 필요가 있다. 이 과정에서 원료의 출처 중심 역할 분담을 지향하고 목적 중심으로 부처의 기능을 설정하고, 명확한 최종 결과물을 지향하는 범부처 추진체계가 필요할 것으 로 판단된다. 실천과제 8: 목적중심, 최종결과중심의 범부처 연구개발 및 추진 체계 확립

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부 록 291 부록1 전문가 설문조사 설문지(사회경제영역) 안녕하십니까? 과학기술정책연구원(STEPI)은 국무총리실 산하 경제인문사회연구회 소속 정부 출연연구기관으로 바이오 경제시대 과학기술 정책의제 연구사업 을 수행하고 있 습니다. 본 연구는 바이오 경제시대에 대비한 국가 정책 대안을 준비하는 것을 목 적으로 하고 있습니다. 응답하신 결과는 국가연구개발사업의 효율성 및 효과성 제고를 위한 정책 방안 제시에 소중하게 사용하도록 하겠습니다. 설문은 무기명으로 진행되오니 자유롭 게 응답해 주시면 됩니다. 아무쪼록 잠시 시간을 내주셔서 응답해주시기를 부탁드립니다. 고맙습니다. 과학기술정책연구원(STEPI) 연구책임자 이주량 과학기술정책연구원(STEPI) 연구원 정윤정 작성 도중에 의문 사항이 있으면 아래의 연락처로 문의하시기 바랍니다. - 과학기술정책연구원 연구원 정윤정 : 02-3284-1930, e-mail : yjung@stepi.re.kr 2011. 9 과학기술정책연구원(STEPI)

292 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 A. 응답자 특성 A-1 종사분야 1. 정부부처 2. 연구계 3. 산업계 4. 학계 5. 기타(단체, 협회 등) A-2 세부 연구분야는 무엇인지? 1. 기초연구 2. 응용연구 3. 개발연구 분류1 4. 경영/경제/정책 연구 5. 산업연구 1. 농/수산 2. 바이오 의.약학 3. 바이오 석유.화학 4. 생명공학 5. 바이오 환경 6. 바이오 식품 분류2 7. 바이오 에너지 및 자원 산업 8. 바이오 전자 9. 생물정보서비스 10. 생물 공정/기기 11. 기타( ) A-3 귀하의 업무경력은 얼마나 되었습니까? 1. 5년 미만 2. 5년 이상 3. 10년 이상 4. 15년 이상 5. 20년 이상 B. 바이오 경제와 산업 OECD는 아래 그림과 같이 바이오 경제를 이루는 바이오산업을 크게 Health(신약, 의료) Primary production(농식품 등 1차산업), Industry(바이오 제품, 소재, 연료)의 3가지로 구분하고 있습니다. (일반 적으로는 Health는 레드바이오(Red), Primary production은 그린바이오(Green), Industry는 화이트바 이오(White)로 지칭됩니다) B-1 귀하의 주 전문분야는 위의 3가지 중에서 어디와 가장 가깝습니까? 1. Health(신약, 의료) 2. Primary production(농식품 등 1차산업) 3. Industry(바이오 제품, 소재, 연료) 4. 구별하기 어려움

부 록 293 B-2 3가지 바이오 산업에 대해 한국의 현재 역량을 양대 비교하여 주십시오. 산업분야 절 대 우 위 (9) 매 우 우 위 (7) 우 위 (5) 약 간 우 위 (3) 동 등 (1) 약 간 우 위 (3) 우 위 (5) 매 우 우 위 (7) 절 대 우 위 (9) 산업분야 Health Primary Production Industrial Primary Production Health Industrial B-3 3가지 바이오 산업의 미래 산업적 중요성에 대하여 양대 비교하여 주십시오. 산업분야 절 대 중 요 (9) 매 우 중 요 (7) 중 요 (5) 약 간 중 요 (3) 동 등 (1) 약 간 중 요 (3) 중 요 (5) 매 우 중 요 (7) 절 대 중 요 (9) 산업분야 Health Primary Production Industrial Primary Production Health Industrial B-4 3가지 바이오 산업 중 한국의 현재 역량과 미래 산업적 중요성을 감안할 때, 한국이 전략적으로 집중해야 할 분야에 대하여 양대 비교하여 주십시오. 산업분야 절 대 중 요 (9) 매 우 중 요 (7) 중 요 (5) 약 간 중 요 (3) 동 등 (1) 약 간 중 요 (3) 중 요 (5) 매 우 중 요 (7) 절 대 중 요 (9) 산업분야 Health Primary Production Industrial Primary Production Health Industrial

294 바이오 경제시대 과학기술 정책의제와 대응전략 B-5 3가지 분야의 세계 최고 수준은 어느 나라 이며, 국의 기술 수준은 세계 최고 수준과 대비하여 어느 정도로 추정하시나요? 34) Health 세계최고수준대비 ( )% / 세계최고수준과 ( ) 년 격차 세계최고수준국가 ( ) Primary Production 세계최고수준대비 ( )% / 세계최고수준과 ( ) 년 격차 세계최고수준국가 ( ) Industry 세계최고수준대비 ( )% / 세계최고수준과 ( ) 년 격차 세계최고수준국가 ( ) C. 바이오 경제와 역량 아래 그림은 바이오매스(Biomass)의 생산, 전처리, 가공, 바이오연료의 합성, 바이오 제품/소재의 생 산에 이르는 바이오에너지의 가치사슬을 나타내는 것으로, 바이오에너지의 가치사슬은 Primary production(그린바이오)와 Industry(화이트바이오)의 영역에 걸쳐 있습니다. 바이오에너지와 바이오 제품/소재 분야는 앞으로 많은 산업적 잠재력과 경제적, 비경제적 혜익(환경개 선 등)이 기대되는 분야이지만, 세계 최고 기술수준과 격차도 크고, 경제성을 확보하기 까지 많은 시간과 노력이 필요할 것으로 전망됩니다. C-1 한국이 바이오 에너지, 제품/소재 부분을 육성할 경우, 지향해야 할 정책적 목표의 우선순위 와 중요도를 기입해 주세요. 정책목표의 중요도 우선순위 매우 매우 보통 낮음 높음 1. CO2 감소 등 국제 환경규제 대응 1 2 3 4 5 2. 탈석유 대체 에너지 확보 1 2 3 4 5 3. 신산업 창출(신규고용 유발 등) 1 2 3 4 5 4. 농촌 및 지역 경제의 활성화 1 2 3 4 5 5. 바이오 기술 강국으로서의 파급효과 1 2 3 4 5 34) 본 질문은 귀하의 주관적인 의견을 구하는 질문으로 자유로운 판단에 근거한 추정치를 응답해 주시면 됩니다. (Wild Guessing Question)