2020년 1월 10일 중국은 우한에서 채취된 샘플을 기반으로 코로나19의 원인이 된 코로나바이러스의 유전자 염기서열 전체를 공개했다. 그로부터 한달이 채 지나지 않은 2월 7일, 미국 매사추세츠주 캠브리지 소재 바이오테크 회사인 Moderna는 예방 백신 후보물질에 대한 1차 임상시험을 완료했다. 3월 16일에는 미국 국립보건원(NIH)이 1단계 임상시험 참가자들에게 백신을 투여했다고 발표했다. 이로써 바이러스 염기서열 선정에서부터 인체를 대상으로 한 1차 임상시험까지 총 63일이 걸렸다. 그로부터 1개월 후인 4월 16일에는 보스턴 소재 합성생물학 기업인 Ginkgo Bioworks가 생물공학용 고속 대량분석 자동화 툴을 이용하여 Moderna의 원천 기술인 mRNA 백신 제조에 필요한 원료의 프로세스 최적화를 지원할 예정이라고 발표했다.
현재로서는 백신 후보물질이 백신 개발 성공으로 이어질 수 있을지 알 수 없으며, 연구자들은 그 결과를 알게 되기 전까지 긴 여정을 거쳐야 한다. 그러나 몇 가지 사실은 이미 주목할 만하다. 첫째, Moderna는 전례없는 속도로 백신 후보물질을 개발했으며 그것이 현재 임상 2기에 있다는 사실이다. Moderna는 개발 단계에 있는 의약품 21개를 보유하고 그 중 13개가 임상시험 단계에 있으나, 막강한 바이오 제약 기업은 아니다. 2010년에 하버드와 MIT 교수들이 창업한 이 회사는 Flagship Pioneering이라는 보스턴 기반 업체의 벤처 캐피탈 지원을 받고 있다. 2018년에 상장하여 32억 달러를 조달함으로써 소위 테크놀로지 “유니콘” 기업이 되었다. Moderna는 창업할 때부터 빌 & 멀린다 게이츠 재단 뿐 아니라 AstraZeneca, Merck, Vertex 등 다수의 바이오제약 회사, 미국 생물의약품첨단연구개발국(BARDA), 방위 고등연구계획국 (DARPA) 등 정부기관 및 대학들과 제휴했다.
Ginkgo Bioworks도 인상적인 역사를 가지고 있다. 2009년 MIT 출신 인력을 중심으로 창업한 이 회사는 새로운 바이오 테크놀로지를 위한 신속한 프로토타이핑 및 고속 스크리닝을 위해 하드웨어와 소프트웨어를 결합하여 활용하고 있다. 창업 초기에 정부 보조금 및 지원금으로 재원을 마련했던 이 회사는 2014년에 외부에서 펀딩을 받기 시작했으며, 2019년에 있었던 최근 펀딩 라운드에서 40억 달러의 가치를 달성함으로써 또 하나의 유니콘 기업이 되었다. Ginkgo Bioworks 역시 초기부터 타 스타트업 뿐 아니라 Cargill, ADM, and Bayer 등의 중견 기업들과도 제휴를 시작했다.
Moderna와 Ginkgo Bioworks, 그리고 이 회사들을 뒷받침하는 테크놀로지는 딥테크 생태계가 어떻게 작동하는지, 그리고 딥테크 및 이를 개발하는 업체들이 미래 사회 및 산업에서 어떠한 역할을 수행할 수 있는지를 보여주는 대표적인 사례이다. 이는 현재 코로나19 사태를 통해 모든 사람에게 이익이 되는 방향으로 가속화될 수 있는 역할이기도 하다 (표 1 참조).
딥테크의 시작
딥테크는 스타트업(특히, 대학 기반 스타트업)이 개발을 주도하고 있으며 새로운 기술과 잠재적 영향력, 개발에 소요되는 시간/스케일 그리고 연구실에서 상업적 제품으로 전환하기 까지 필요한 재무적 규모 등의 측면에서 주목할 만하다. Moderna의 mRNA 기술과 Ginko의 생물공학적 접근이 이러한 조건에 정확히 부합하지만, 사실 이 두 회사는 흔하지 않은 경우에 해당한다.
딥테크 기업들은 생존과 발전을 위해 타 스타트업, 대학, 정부기관, 벤처 투자가, 재단 및 기업체로 구성된 생태계에 의존하고 있는데 Moderna와 Ginko도 마찬가지다 (표2 참조). 그러나, 이 두 회사는 예외적인 경우이다. 우선, 이 두 회사는 매우 성공적인 유니콘 기업인데 어떤 산업에서도 유니콘 기업이 스타트업의 대부분을 차지하지는 않는다. 아울러, 딥테크 기업이 속한 여러 생태계 중 생명과학/바이오테크 생태계가 가장 발전된 형태이다. 상업화까지의 경로가 명확하고 성장 경로/이정표 역시 명확하며 다른 업계 보다 자본력이 높고 (IPO, M&A 등을 통해) 유동성 확보를 위한 옵션이 잘 구축되어 있다. 이에 따라, 2018년 미국 내 딥테크 기업 관련 딜 가치의 71%가 생명과학 분야에 집중되어 있다.
한편, 다른 업계의 딥테크 생태계는 대부분 태동 단계에 있다. 그러나, 이러한 생태계 역시 단기/장기적으로 엄청난 잠재력을 갖고 있다. 합성생물학 (생물학과 공학이 접목된 분야) 시장의 경우 2018년 60억 달러에서 연평균 34% 증가하여 2022년 200억 달러 규모에 이를 것이라는 전망이 있다. 또한, BCG예측에 따르면 현재 초기 단계에 있는 양자(quantum) 컴퓨팅 기술은 향후 수십 년 간 최종 사용자에게 4,500억 달러 이상의 가치를 창출할 것이다. 첨단소재, 로보틱스, 드론, AI, 포토닉스 등 여타 딥테크의 가치창출에 대해서는 다양한 전망이 있지만 가치창출 수준에 대한 예측치는 빠르게 증가하고 있다. 이러한 분야의 스타트업이 잠재력을 실현하기 위해서는 계속적인 진화와 함께 생태계 내 모든 참여자의 집단적인 노력이 필요하다.
코로나19와 새로운 현실
Moderna와 Ginkgo Bioworks 사례 뿐 아니라 코로나19 위기에 대한 글로벌 대응을 보면 딥테크의 잠재력과 생태계 기반 접근의 효과성을 알 수 있다. Hello Tomorrow는 파리에 기반을 둔 딥테크 생태계 육성 기관으로서 BCG와 협업하여 딥테크 생태계 관련 연구를 수행한 바 있는데, 바이러스 감지, 약물 발견, 부작용 완화 등 다양한 영역에서 바이러스 대응에 매진하고 있는 스타트업 50개의 리스트를 발표하였다. 지난 4월에는 New York Times가 전세계 과학자와 관련 업계 간의 협업을 상세히 다룬 바 있다. 독일 엔지니어링/테크놀로지 대기업 Bosch와 영국 체외 진단기기 제조사 Randox Laboratories간 파트너십 등의 혁신적 파트너십은 연구를 기반으로 새로운 솔루션을 도출하고 있다. 이렇듯 기업들은 생태계 기반 접근을 수용하고 있는데, 이는 특히 위기 상황에서는 가장 큰 파이 조각 한 개를 차지하기 위해 경쟁하는 것 보다 협업을 통해 더 큰 파이를 만드는 것이야말로 성과향상 및 성과 달성시간 단축을 위한 길이라는 점을 인식했기 때문이다.
코로나19 수준의 위기는 경쟁구도 및 사회 전반에 큰 변화를 초래한다. 기업들은 현재의 위기로 인해 향후 1~2년의 어려운 시기에 살아남는데 집중해야 할 상황이지만, 기존 트렌드 중 일부는 더 빠르게 확산되어 중장기적인 영향을 미칠 것이다. 딥테크 기업들이 강조하는 협력은 포스트 코로나 시대의 새로운 현실 속에서 “감염 확산 통제”의 시급성을 반영할 뿐 아니라 기업들이 위기로부터의 회복력을 통한 경쟁력 강화와 공공의 이익을 위한 협업 등 시장 외적인 요소에 지속적으로 집중해야 함을 보여주는 것이기도 하다.
경영진이 포스트 코로나 시대에 맞게 사업을 재구성하면서 기업의 무게 중심이 단기 수익성 및 효율성에서 회복력 및 기후변화와 같은 공공의 이익으로 이동하고 있다. 이러한 상황에서 새로운 경쟁 논리, 다양성을 통한 혁신 및 회복력 향상, 사회 및 사업 가치의 최적화라는 세가지 변화 방향성이 주목 받고 있다. 각 영역에서 경쟁우위를 확보하는데 필요한 독보적 가치를 제공하는 딥테크가 새로운 현실을 더 나은 방향으로 정의하고 형성하는데 있어 핵심적 역할을 해야한다. 과거 경기침체에 대한 기업의 대응은 수동적이고, 느리고, 불충분한 경우가 많았다. 하지만 경기침체는 기회도 제공한다. 그리고 기회를 실현하고자 하는 기업은 수동적인 대응만을 해서는 안된다.
많은 이들이 지적했듯이, 현재와 유사한 규모의 경기침체를 초래했던 마지막 위기는 2차 세계 대전으로 그 당시에 레이더, 제트 엔진, 페니실린, 합성고무 및 오일, 원자력, 무선 항법 및 착륙, 가압식 객실, 최초의 전자식 진공관 컴퓨터 등 수많은 사회적, 기술적 혁신이 탄생했다.
히알린 사례
이와 유사하게 현재 상황에도 수많은 기회가 존재한다. 로봇 자동화, 머신러닝, 유전체학 등 다수의 딥테크를 R&D에 활용하여 자연에서 파생한 신소재를 설계 및 제조하는 합성생물학 유니콘 기업인 Zymergen이 전자 응용 분야용으로 개발한 혁신적인 히알린 필름이 그 예다. 히알린은 발효 과정을 통해 지속적으로 제조가 가능한 생물학적 발명품으로 연성 회로, 디스플레이 터치 센서, 인쇄 전자 기술 등 전자 분야에서 사용된다. 또한, 첨단 바이오패브리케이션 기술과 전통적 방식으로 제조된 소재의 장점을 결합했기 때문에 성능이 경쟁 제품(실리콘 및 석유 기반 제품을 활용하는 컴퓨터 칩)을 능가한다. Zymergen의 히알린 개발 파트너사는 일본 2위 화학사이자 여러 전자기업의 주요 공급업체인Sumitomo Chemical 이다.
히알린은 포스트 코로나 시대에 딥테크가 갖는 힘과 비즈니스에 미치는 영향을 보여주는 사례이다. 히알린은 상상력 경쟁의 산물이다. 비즈니스를 다시 상상하는 과정에서 고안, 설계된 제품으로 이처럼 상상력은 공급망 전체에서 기업들이 기존 제품을 재고하거나 신제품을 개발할 수 있는 여러가지 새로운 가능성을 열어준다. 2020년 4월 포브스와의 인터뷰에서 Zymergen의 CEO는 “합리적 가격의 고성능 필름에 대한 니즈가 존재한다는 것을 발견한 후 생물학을 활용해서 기존 소재의 성능을 능가하는 제품을 설계하고 제공했다. 히알린은 이전에는 불가능했던 차별화되고 지속가능한 성능의 광학적, 기계적 특성을 갖고 있다. 기존 제품을 혁신하고 차세대 제품을 설계하는 개발자의 상상력을 자극하게 될 것”이라고 말했다.
Zymergen은 공공의 이익을 추구하는 가운데 회복력을 확보하고자 하는 기업이기도 하다. 기업의 회복력을 강화하기 위해 공급망 전체를 재조명할 때, 석유에 의존하는 기술 대비 생산 공정의 지속가능성을 개선할 수 있는 바이오제조 기술과 같은 딥테크는 근본적인 수준에서 사고의 전환을 가능하게 한다.
Zymergen은 학습 속도로도 경쟁한다. 경쟁력을 재정의하는 핵심 요소 중 하나는 기하급수적으로 증가하는 가용 데이터에서 유용한 정보를 도출해 경쟁우위를 확보할 수 있는 역량이다. Zymergen 과 Ginkgo Bioworks는 수천개의 실험 조건을 병렬 테스트하고 결과를 자동 분석하는 공정 자동화 및 머신러닝 기술을 통해 합성생물학의 발전을 가속화했다. 양사는 고속 대량(현재는 초고속 대량) 분석을 통해 설계-합성-테스트-학습 주기 흐름 내 데이터 양을 3배 이상 증가시켰다. 그리고 머신러닝 기술을 적용하여 매우 빠른 주기로 보다 효과적인 솔루션을 생성하며 학습 속도라는 핵심 경쟁력 요소를 확보했다.
히알린은 합성생물학의 미래를 보여주는 좋은 사례이긴 하지만 유일한 사례는 아니다. 2006년에서 2011년 사이 벤처캐피탈 업체들이 250억 달러를 투자했다가 절반 이상의 손실을 본 “클린테크” 버블의 교훈에도 불구하고 합성생물학 관련 기업과 실제 응용 사례가 많다는 것은 낙관적인 전망으로 이어진다. 위에서 설명한 사례 외에도 합성생물학 관련 주요 기업으로는 Ginkgo및 다양한 파트너사, DNA 저장 기술을 개발한 TWIST, 다수의 섬유 및 기술 응용 분야에서 사용되는 바이오스틸 섬유를 개발한 AMSilk, Impossible Burger를 개발한 Impossible Food, 퇴비로 사용 가능한 균사체 소재의 포장재를 개발한 Ecovative Design, 바이오제조 가죽을 개발한 Modern Meadows 등이 있다.
이외에 양자 컴퓨터와 같은 딥테크도 여러 산업 영역에 유사한 수준의 영향을 줄 것이다. 이미 코로나19 치료제 개발을 위한 대규모 가상 약물 스크리닝 시 양자 알고리즘을 사용하고 있다. 양자 컴퓨터는 기후변화 대응을 위해서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 양자 컴퓨터를 통해 물 분자를 보다 효율적으로 분리하는 촉매의 개발을 가속화 한다면 전세계 천연가스의 3~5%를 소비하는 하버-보슈 비료 양산 공정을 새로운 공정으로 대체하고, 그 결과 탄소 결합 비용을 절감할 수 있게 된다.
딥테크 생태계의 발전
합성생물학과 양자 컴퓨팅은 수많은 유망 딥테크 중 두 가지에 불과하다. 이러한 기술들이 개발 또는 융합되어 이전에는 극복 불가능했던 제약 조건이 사라지고 새로운 가능성이 열리면 잠재 가치가 어느 정도 될지 예측하기 어렵다. 하지만 분명한 것은 기술만으로 변화가 일어날 수는 없다는 점이다. 딥테크가 잠재력을 실현하고 새로운 현실을 형성하기 위해서는 세 가지 전제조건이 필요하다.
딥테크 핵심 엔진의 미세조정. 딥테크를 보는 시각 중 하나는 이를 과학과 엔지니어링이 만나는 곳으로 보는 것이다. 딥테크가 성장하려면 더욱 빠른 반복 및 나은 결과를 얻을 수 있도록 과학적 방법과 상업적 결과 사이에 다리를 놓아야 한다. 상상력과 엔지니어링을 통해 개선된 학습 속도는 이러한 다리의 버팀대 역할을 한다. 딥테크 스타트업은 상상력을 통해 새로운 응용 사례를 파악하고 제약 조건을 없앨 방법을 찾을 수 있을 것이다. 엔지니어링 전문지식은 설계-합성-테스트-학습 주기를 단축 및 가속화하며, 과거 클라우드 컴퓨팅 및 현재 합성생물학과 마찬가지로 그 과정에서 다른 딥테크 또한 활용할 수 있을 것이다. 머신러닝 및 양자 컴퓨팅과 같은 플랫폼 기술의 지속적인 발전은 이러한 경향을 가속화하고 딥테크의 발전을 크게 앞당길 수 있는 잠재력을 지니고 있다 (표3 참조).
생태계의 육성. 생태계 내 모든 참여자는 생태계에 무엇을 제공할 것인지, 무엇을 얻기 원하는지, 그리고 가장 중요하게는 목표를 달성하기 위해 다른 참여자와 어떻게 소통할 것인지에 대해 명확히 하는 것이다. 이 과정에서 투자자와 기업 파트너의 역할은 대단히 중요하다. 딥테크 생태계는 코로나19 위기 이전부터 (기업 및 기술 차원에서 주요 예외 사항에도 불구하고) 투자 부족, 제한적 가용 자금, 기존 기업들이 제공할 수 있는 자원의 유형 및 시장 지식의 부족으로 인해 어려움을 겪고 있었다. 우리는 생명과학으로부터 얻은 교훈을 통해 출구전략 옵션을 용이하게 하는 등 보다 명확하고 개선된 딥테크 투자 패턴을 형성할 수 있을 것이다. 이러한 맥락에서, 설계-합성-테스트-학습 가속화는 투자자에게 필요한 자금의 양과 투자기간을 감소시킴으로써 핵심 역할을 한다. 특히 많은 딥테크 스타트업이 적극적으로 UN의 지속가능발전목표를 진전시키기 위해 노력하고 있기 때문에 투자 결정에 있어 지속가능성 및 사회적 영향을 고려하는 자산관리사 및 기타 투자자 등 임팩트 투자자의 관심을 확보하는 것도 도움이 될 수 있다.
대기업의 딥테크 수용. 신기술은 현재의 경쟁구도 변화를 활용하여 지속가능한 경쟁 우위를 확보하고 지속가능한 사업모델 혁신을 추진하면서 포스트 코로나 현실에 맞게 사업을 재구성하려는 기업에게 있어 중요한 도구이다. 기업들은 파트너십, 합작투자, 협업, 벤처캐피탈, 인큐베이터, 액셀러레이터, 심지어 M&A등 여러 형태로 생태계에 참여할 수 있다. 딥테크 스타트업은 디지털 신생기업과는 다르게 기존 기업의 강점을 보완하는 강점을 지닌 잠재적 아군이다. 그들은 또한 대기업이 제공할 수 있는 시장 지식, 고객 컨택 등의 역량을 필요로 한다. 그러나 스타트업과 대기업이 서로의 강점을 강화하고 과거 여러 스타트업/기업 벤처를 약화시켰던 오해와 마찰을 피하는 것이 중요하다.
2차 세계 대전 이후 Wirtschaftswunder (경제 기적)라 일컫는 경제 호황, 전례 없는 성장 및 수십 년간의 번영의 시기가 이어졌다. 현 위기 이후의 새로운 현실이 어떠한 모습일지, 언제 구체화 될지 아직 알 수 없다. 현재 상황이 어려워 보이는 만큼, 기업에게는 장기적인 관점이 필요하다. 임팩트 투자 추진 및 지속가능한 사업 모델 혁신과 더불어 딥테크를 포용함으로써, 새로운 현실을 좀 더 나은 방향으로 형성할 수 있는 다양한 역량을 구축하여 세상을 좀 더 부유하고 건강하고 강하게 하며 기업의 수익성과 지속가능성을 강화할 수 있을 것이다.
