합성생물학이 2026년 들어 바이오 산업의 새로운 성장 동력으로 부상하고 있다. 글로벌 합성생물학 시장 규모는 2025년 350억 달러에서 2026년 450억 달러로 28.6% 성장할 것으로 예상되며, 2030년까지 연평균 25% 이상의 성장률을 기록할 전망이다. 이는 전통적인 바이오테크놀로지 시장의 8-12% 성장률을 크게 상회하는 수치로, 투자자들과 산업계의 주목을 받고 있다. 특히 한국의 경우 정부가 발표한 ‘K-바이오 벨트 2.0’ 정책의 핵심 분야로 합성생물학을 지정하면서 관련 기업들의 주가가 상승세를 보이고 있다.
합성생물학의 핵심은 생명체의 DNA를 프로그래밍하여 원하는 물질을 생산하도록 하는 기술이다. 이는 마치 컴퓨터 소프트웨어를 작성하듯 생물학적 시스템을 설계하고 제어할 수 있게 해준다. 미국 보스턴 소재 Ginkgo Bioworks는 이 분야의 선두주자로, 2025년 4분기 매출이 전년 동기 대비 340% 증가한 1억 2천만 달러를 기록했다. 이는 주로 제약회사들과의 맞춤형 미생물 개발 계약이 늘어난 결과다. 동사는 현재 시가총액 45억 달러로 평가받고 있으며, 2026년 상반기 중 유럽 진출을 위한 네덜란드 현지법인 설립을 계획하고 있다.
상업화 가속화되는 바이오제조업
합성생물학의 가장 큰 성과는 바이오제조업 분야에서 나타나고 있다. 캘리포니아 소재 Amyris는 합성생물학을 활용해 향료, 화장품 원료, 바이오연료 등을 생산하고 있으며, 2025년 연간 매출 8억 5천만 달러를 달성했다. 이는 전년 대비 45% 증가한 수치다. 특히 동사가 개발한 합성 스쿠알렌은 기존 상어 간유에서 추출하던 방식을 대체하며 화장품 업계에서 큰 호응을 얻고 있다. 1톤당 생산비용이 기존 방식 대비 60% 저렴하면서도 품질은 더 일관성 있게 유지된다는 점이 경쟁력으로 작용하고 있다.
덴마크 코펜하겐 소재 Novozymes는 효소 생산 분야에서 합성생물학을 적극 활용하고 있다. 동사는 2025년 합성생물학 기반 제품 매출이 전체 매출의 35%인 8억 달러를 차지했다고 발표했다. 특히 세제용 효소와 바이오연료용 효소 부문에서 강세를 보이고 있으며, 아시아 시장 진출을 위해 한국 충청북도 오창에 연구개발센터 설립을 추진 중이다. 이는 한국의 강력한 바이오 인프라와 정부 지원 정책을 활용하려는 전략으로 분석된다.
한국 기업들도 이 흐름에 적극 동참하고 있다. 삼성바이오로직스는 2025년 말 송도 제4공장에 합성생물학 전용 생산라인을 구축 완료했으며, 2026년 상반기부터 본격 가동에 들어간다. 이 시설은 연간 5만 리터 규모의 바이오의약품을 생산할 수 있으며, 기존 포유류 세포 배양 방식 대비 생산비용을 40% 절감할 수 있을 것으로 예상된다. 동사 주가는 이 소식 발표 후 일주일간 12% 상승했으며, 현재 시가총액 35조원을 기록하고 있다.
의료 분야의 혁신적 변화
합성생물학이 의료 분야에 미치는 영향은 더욱 파괴적이다. 맞춤형 치료제 개발부터 희귀 의약품 생산까지 다양한 영역에서 혁신이 일어나고 있다. SK바이오사이언스는 2025년 합성생물학을 활용한 코로나19 변이 대응 백신 개발에 성공했으며, 기존 백신 대비 생산시간을 50% 단축시켰다. 이는 팬데믹 상황에서 신속한 대응이 가능하다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 동사는 이 기술을 바탕으로 2026년 중 인플루엔자 백신 시장 진출을 계획하고 있으며, 글로벌 시장 점유율 5% 달성을 목표로 하고 있다.
미국 시장에서는 CAR-T 세포치료제 분야에서 합성생물학의 활용이 급속히 확산되고 있다. 기존 환자 개별 세포를 추출해 유전자를 변형하는 방식에서 벗어나, 표준화된 합성 면역세포를 대량 생산하는 방식으로 전환되고 있다. 이로 인해 치료비용이 기존 50만 달러에서 15만 달러 수준으로 크게 낮아질 것으로 전망된다. 시장조사기관 McKinsey는 2030년까지 합성생물학 기반 세포치료제 시장이 연간 180억 달러 규모로 성장할 것이라고 예측했다.
희귀질환 치료제 분야에서도 주목할 만한 성과가 나타나고 있다. 기존에는 환자 수가 적어 경제성이 떨어져 개발이 미뤄졌던 희귀질환 치료제들이 합성생물학을 통해 생산비용이 크게 낮아지면서 상용화되고 있다. 예를 들어, 헌터 증후군 치료제인 이두설파제의 경우 합성생물학을 활용한 생산방식으로 제조비용이 기존 대비 70% 절감되었다. 이는 연간 치료비를 50만 달러에서 15만 달러로 낮추는 효과를 가져왔다.
그러나 합성생물학 분야는 여전히 해결해야 할 과제들이 많다. 가장 큰 문제는 규제 환경의 불확실성이다. 미국 FDA는 2025년 말 합성생물학 제품에 대한 새로운 가이드라인을 발표했지만, 여전히 많은 부분이 명확하지 않다. 특히 GMO(유전자변형생물체) 관련 규제는 국가마다 상이해 글로벌 시장 진출에 어려움을 겪고 있다. 유럽연합의 경우 더욱 엄격한 규제를 적용하고 있어, 미국에서 승인받은 제품도 유럽 시장 진출까지는 평균 2-3년이 추가로 소요되고 있다.
기술적 한계도 여전히 존재한다. 복잡한 화합물의 경우 합성생물학으로 생산할 때 수율이 낮거나 품질 일관성을 확보하기 어려운 경우가 많다. 예를 들어, 항암제 파클리탁셀의 경우 합성생물학으로 생산할 때 수율이 기존 식물 추출 방식의 30% 수준에 머물고 있다. 이를 해결하기 위해 AI와 머신러닝을 활용한 최적화 기술 개발이 활발히 진행되고 있으며, 2026년 하반기에는 획기적인 개선이 있을 것으로 예상된다.
투자 관점에서 보면, 합성생물학 분야는 여전히 고위험-고수익 영역이다. 성공적인 제품 출시까지 평균 7-10년이 소요되며, 개발 실패율도 70% 이상으로 높다. 그러나 성공할 경우의 수익률은 매우 높아, 벤처캐피털들의 관심이 집중되고 있다. 2025년 한 해 동안 글로벌 합성생물학 스타트업들이 유치한 투자금액은 총 85억 달러로, 전년 대비 40% 증가했다. 이 중 절반 이상인 45억 달러가 미국 기업들에게 집중되었으며, 아시아 지역은 15억 달러, 유럽은 25억 달러를 기록했다.
한국 정부도 이 분야에 대한 투자를 확대하고 있다. 2026년 정부 R&D 예산 중 합성생물학 분야에 1조 2천억원을 배정했으며, 이는 전년 대비 60% 증가한 수치다. 특히 KAIST, 포스텍 등 주요 대학에 합성생물학 연구센터를 설립하고, 산업체와의 공동연구를 지원하는 정책을 추진하고 있다. 이러한 정책적 지원에 힘입어 한국의 합성생물학 특허 출원 건수는 2025년 기준 전 세계 4위를 기록했으며, 이는 2년 전 8위에서 크게 상승한 것이다.
글로벌 공급망 관점에서도 합성생물학의 중요성이 커지고 있다. 코로나19 팬데믹과 우크라이나 전쟁 등으로 인해 전통적인 화학 원료 공급망이 불안정해지면서, 바이오 기반 대체재에 대한 수요가 급증하고 있다. 특히 중국에 의존도가 높았던 희토류와 화학 중간재 분야에서 합성생물학 기반 대체재 개발이 활발하다. 미국 국방부는 2025년 말 ‘바이오제조 국가전략’을 발표하며, 2030년까지 핵심 화학물질의 30%를 바이오 기반으로 대체한다는 목표를 제시했다. 이는 국가 안보 차원에서도 합성생물학의 중요성이 인정받고 있음을 보여준다.
합성생물학 시장의 성장은 2026년에도 지속될 전망이다. 특히 탄소중립 정책과 맞물려 바이오연료, 바이오플라스틱 등 친환경 제품 수요가 크게 늘어날 것으로 예상된다. 국제에너지기구(IEA)는 2026년 바이오연료 시장이 전년 대비 25% 성장한 1,200억 달러 규모에 달할 것이라고 전망했다. 이 중 합성생물학 기반 제품이 차지하는 비중은 40% 수준으로 예상된다. 또한 개인 맞춤형 의료 시장의 성장과 함께 맞춤형 바이오의약품 수요도 크게 증가할 것으로 보인다. 시장조사기관 Grand View Research는 개인 맞춤형 의료 시장이 2026년 7,800억 달러에서 2030년 1조 5,000억 달러로 성장할 것이라고 예측했으며, 이 중 상당 부분을 합성생물학 기반 제품이 차지할 것으로 전망했다.
이 글은 정보 제공을 목적으로 작성되었으며, 투자 권유나 조언으로 해석되어서는 안 됩니다. 모든 투자 결정은 개인의 책임 하에 이루어져야 하며, 전문가와 상담 후 신중하게 결정하시기 바랍니다.
