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그린바이오 시대, 기능성 식물세포 배양 기술이 여는 미래

농촌진흥청 식물소재바이오공학과 농업연구관 신공식

기사 작성:  박상래 - 2025년 09월 24일 14시52분

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최근 기후 위기와 자원고갈 문제 속에서 지속 가능한 바이오산업의 해법으로 그린바이오가 주목받고 있다. 그린바이오는 농업·식물자원을 기반으로 한 기능성 소재, 의약, 식품, 화장품, 친환경 소재 등을 개발하여 상용화하는 분야로, 특히 식물세포의 배양기술은 고부가가치 산업의 핵심 동력으로 관심이 집중되고 있다. 그중에서도 안정적인 기능성 성분 생산이 가능한 플랫폼으로 식물세포 부정근(Adventitious root) 배양 기술이 있다.

식물세포 부정근은 종자나 줄기·잎·캘러스 등 원래 뿌리가 아니었던 조직에서 식물의 호르몬 처리를 통해 인공적으로 새로이 유도되는 뿌리를 말한다. 부정근 배양은 주로 생물 배양기를 이용해 목표 성분의 함량과 품질을 일정하게 유지할 수 있고 오염이 적어 대량생산에 적합하다.

부정근 배양은 외부 환경에 영향을 받지 않고 연중 동일한 품질로 성분 생산의 표준화를 이룰 수 있다. 배양 시스템을 수십∼수천 리터 규모로 확장·생산이 가능하며, 배양 환경 조절과 자극을 통해 기능성 성분을 향상 시킬 수 있는 점도 산업적으로 매력이 있다. 부정근 등 식물세포 배양을 통해 동일 면적 대비 성분 생산 증대, 탄소 발생 감소, 원료 수급 불안정성 해소, 해외 의존 소재의 국내 생산 전환 등 경제적인 이점도 다양하다.

글로벌 식물 세포배양 시장은 연평균성장률 약 8.7%로 2034년 약 12.06억 달러 규모로 전망하고 있다. 이는 부정근, 캘러스·세포현탁 등 식물 기반 배양 공정 전반의 수요를 포함한 것으로 식품, 화장품, 의약 전구체가 성장의 동력이 되고 있다.

국내의 식물 부정근 상용화와 생산 공정은 일찍이 인삼 부정근을 10톤급 고정형 파일럿(Pilot)에서 배양하여 인삼 효능의 지표성분인 진세노사이드를 상용 수준으로 생산하고, 공정에 따라서는 총 사포닌 함량을 노지 대비 2배 이상 올려 산업화한 사례가 있다. 국제적으로도 현재 다수의 식물자원을 활용하여 20ℓ 생산수준에서 10ton 단계로의 대량 배양(Scale-up) 기술이 보고되고 있어 고부가 2차 대사산물의 산업적 활용 생태계가 조성되고 있다. 또한 최근에는 플라스틱 필름 기반 일회용 생물 배양기가 식물세포 배양에 적용되어, 우수 제품 제조 및 품질관리 기준인 GMP급 공정을 선호하는 화장품·식품 소재 기업에 적합하게 파일럿 규모의 저비용 설비를 제시하고 있다.

지난 1월부터 그린바이오 산업의 발전을 제도적으로 지원하기 위해 “그린바이오산업 육성에 관한 법률”이 시행되고 있다. 법 제정은 농생명 자원의 부가가치를 높이고 연구개발, 기술지원 확대 등을 제도적으로 체계화하여 산업 활성화와 기술의 상용화를 촉진할 것으로 기대된다. 이에 농촌진흥청에서는 천연물 바이오소재를 개발하고 기술을 상용화하고자 지난 7월에 산‧학‧연 등 관련 분야 민관협의체를 구성하여 각계 전문가들과 식물세포 기반 바이오산업 활성화에 노력하고 있다.

고부가가치 기능성 식물세포의 배양은 기후와 재배환경에 구애받지 않는 고품질의 표준화된 원료 생산의 열쇠이다. 우리나라가 보유한 풍부한 농생명 유전자원과 식물 세포배양 및 대량 물질생산 기술, 더불어 제도적인 지원이 결합한다면, 그린바이오 소재 산업에서 세계적인 경쟁력을 확보하는 것은 시간문제일 것이다.



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