중국중화권 첨단기술 모니터링 및 DB 구축사업 신소재 분야를 중심으로

2006~2010년에 중국에서 바이오재료 산업 기술이 눈부신 성과를 얻었다. 100% 분해 가능한 바이오플라스틱과 나무플라스틱, 중합 초대분자 폴리락트산(PLA, Polylactic acid), 농업용 비닐막 등 기술개발에 성공하였다. 나무 플라스틱 제품이 중국에서 많은 인기를 얻었으며 최근에 연간 생산량 20만톤을 기록하였고 연평균 증가율 20% 이상이다. 바이오재료는 기존 석유 베이스 제품의 대체재로 고효율, 고부가가치, 기능성, 친환경성, 표준화 방향으로 발전 중이다. 국제선진수준에 비해 중국의 바이오재료 성능, 생산원가, 핵심기술력, 기술통합과 산업화 규모에 많은 격차를 보이고 있다. 향후 바이오재료 제조과정의 바이오합성, 화학합성 변성과 수지화, 복합성형 등 핵심기술 개발을 강화해야 한다. 바이오재료의 저원가 규모화 생산과 시범사업을 추진하고 바이오재료 연구개발 플랫폼을 구축해 기업의 과학기술 혁신력을 제고해야 한다. 국내외 바이오재료산업 발전의 중대 기술수요를 중심으로 고품질, 고부가가치, 석유 베이스 재료의 대체재 개발을 목적으로 한다. 바이오자원의 종합적 이용을 통해 고성능 바이오 화학제품과 바이오재료를 중심으로 바이오재료와 바이오 화학제품 제조과정 중 바이오 전환, 화학 전환, 복합 성형 등 핵심기술을 집중적으로 개발한다. 바이오재료 선진 제조기술을 개발하고 재료 고부가가치화 기초연구를 지원한다. 과학기술 산업 혁신 연구개발 플랫폼을 구축하고 농업 산업사슬을 확장해 바이오재료 산업의 건강한 발전을 추진한다. 바이오재료산업의 원천혁신 능력을 크게 높이고 바이오 화학제품과 바이오재료 제조과정에서의 바이오/화학 전환 공동기술을 개발한다. 고효율 전문 바이오 합성 미생물을 선별하여 석유 베이스 제품과 비슷한 성능을 가진 바이오 신소재와 화학 제품을 개발한다. 생산원가가 경제적인 바이오재료와 화학제품 산업화 시범기지를 구축한다. 기술표준과 기술규범을 제정한다. 바이오재료산업 과학기술혁신 연구개발 플랫폼을 구축하고 바이오재료 연구개발과 산업화 인력을 양성한다. 기업을 주체로 삼는 바이오재료산업 과학기술혁신체계를 구축하고 산업의 자주적 혁신력과 핵심경쟁력을 대폭 향상시킨다. 바이오재료의 고부가가치화 기초과학문제를 중심으로 섬유 바이오 생물학적 합성과정과 분리의 기초이론을 연구하고 바이오매스 열분해 제어, 바이오분해와 바이오정제 과학문제를 발견한다. 바이오재료 합성용 미생물 메타보노믹스과 기능성 게놈, 바이오재료 고효율 촉매 합성 메커니즘, 분자 설계 이론과 초미세구조 해독, 바이오매스 고분자 기능 전환 메커니즘을 연구한다. 바이오재료와 화학제품을 중심으로 바이오재료 제조과정의 바이오 합성, 화학 합성 변성과 수지화, 재료 가공 등 핵심기술을 개발한다. 바이오플라스틱, 바이오플라스틱 보조제, 나무플라스틱 복합재료, 바이오 폴리알콜 에너지절약형 보온재료, 섬유소 다당재료, 섬유소 부탄올, 폴리아미노산, 친환경 표면 활성제와 녹색 윤활유 제품을 개발하고 기술 통합과 산업화 시범을 추진한다. 바이오재료산업의 과학기술혁신 통합적 관리를 강화한다. 바이오재료산업의 과학기술발전 정책 및 법규의 개선, 투자보조금과 세수 감면 정책을 실시한다. 과학기술혁신, 기술도입, 기술확산, 성과 산업화, 산업 개발과 과학기술서비스에 대한 정책지원을 강화하고 바이오재료산업 과학기술발전을 추진한다. 바이오재료산업의 과학기술혁신력을 강화한다. 연구소, 대학과 혁신형 기업을 활용해 공정기술센터, 중점실험실 등 과학기술혁신플랫폼을 구축한다. 바이오재료 기업을 주체로 삼고 기술혁신시장 수요 지향형, 산학연 협력형 산업기술혁신전략연맹을 구축하여 바이오재료기업의 자주적 혁신력을 대폭 향상시킨다. 인재강국 전략을 실시해 인재 양성, 유치, 활용을 강화한다. 바이오재료분야 리더인재, 핵심기술연구개발인재 양성을 강화하고 국제선진수준의 리더인재, 우수학자를 유치해 바이오재료 제조 인력풀을 구축한다. 혁신그룹을 육성하여 중대 과학기술성과를 창출한다. 생물 의학용 재료는 약물이 아니며 재료의 작용은 약리학, 면역학 혹은 대사 수단으로 실현할 필요가 없고 약물로 대체하지 못하며 인류 건강을 보장하는 필수품이지만 약물과 결합하여 기능의 실현을 추진할 수 있다. 국제 관행에 따르면 이에 대한 관리는 의료기기 범위에 속하며 의료기기 시장의 40%이상을 점유한다. 현재 선진국의 중소기업은 주로 신제품, 신기술의 연구개발에 종사하고 있으며 대형회사에게 기술을 양도하거나 대형회사에게 합병하는 방식을 통하여 생존을 유지하고 있다. 대규모적인 제품생산 및 시장운영은 기본적으로 대형회사에서 진행하고 있다. 국 의료기기 기업의 ‘수량이 많고 규모가 작은 동시에 분산되어 있는 상황’과 달리 선진국의 의료기기 산업은 이미 ‘과두(Oligarchs)’가 통치하는 국면을 형성했으며 글로벌 시장도 이와 유사한 국면을 형성했다. 시장 경쟁력을 향상시키고 우세를 유지하기 위해 세계 의료기기 산업의 합병 및 통합은 줄곧 진행되고 있으며 생물 의학용 재료산업도 높은 산업 집중도 혹은 독점 방향으로 발전하고 있다. 만약 분자간의 미약한 상호 역할에 대한 제어를 통해 생물분자(특히 생물 소 분자)를 생물체와 유사한 구조와 기능을 갖춘 시스템으로 조립하는 것은 도전적인 과제로 되고 있다. 최근 중국과학원 과정 공정 연구소 연구팀은 독일 맥스 플랑크 콜로이드 및 인터페이스(Max Planck Institute of Colloids and Interfaces), 영국 브리스톨 대학 및 중국과학원 화학연구소 연구팀과 협력하여 자체 조립 생물 분자 재료의 기능 디자인 및 제어분야 연구에서 혁신적인 성과를 달성하여 이슈가 되고 있다. 연구팀은 초기 연구에서 알츠하이머 질환(Alzheimer’s desease)의 질병 원인에 관련되는 β 아밀로이드 폴리펩타이드 섬유(amyloid polypeptide fibers)가 형성되는 분자과정에서 계발을 받고 소 분자 펩타이드를 조립 기본 단위로 정하여 다양한 기능성 정렬 분자 조립체 및 재료를 개발하였으며 생물 의약 분야에서의 응용 연구도 실행하였다(Angew, Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11186; Adv. Mater.2011, 23, 2796; ACSNano 2012, 6, 111; Adv. Mater. 2012, 24, 2663). 연구팀은 최근에 연구에서 2원 구성 요소에 대한 제어를 통해 자체적으로 조립할 수 있는 구동력과 협동하면 생물 디펩타이드(Dipeptide)와 포르피린(Porphyrin)이 유기적인 결합을 진행할 수 있다는 점을 발견하였으며, 복합기능이 있고 ‘멀티 룸’ 구조를 보유한 마이크로 스피어(Microsphere) 시스템을 개발하여 분자 차원에서 구조 및 기능의 관계를 연구한 동시에 분자 협동 자체 조립 메커니즘을 해석하였다. 포르피린과 디펩타이드는 ‘프리바이오틱’ 분자(prebiotic molecules)로 간주된다. 동 물질의 자체 조립에 대한 연구는 생명기원과 발전단계의 생물분자가 어떻게 자체 조립과정을 통해 기능을 형성하며 이런 형성과정에서의 복잡한 시스템을 해석하는데 필요한 새로운 아이디어를 제시하였다.