제조업은 2018년 분야를 막론하고 디지털화가 한층 더 진전될 것으로 예상된다.
자동차, 전자 등 조립형 산업에서 디지털 프로세스 전환이 진행되고 있고 최근에는 각종 부품 및 소재 산업에서도 디지털화 바람이 불고 있다.
일본 히타치(Hitachi)는 소재 개발을 효율화하는 머터리얼 인포매틱스(MI) 서비스를 사업화해 수많은 수요처를 확보할 것으로 기대하고 있고, 후지필름(Fuji Film)은 현장의 효율성 향상은 물론 장기적인 성장동력을 모색하기 위해 데이터 사이언티스트를 소집해 신규조직을 출범시켰다.
특히, 헬스케어산업의 디지털화가 주목되고 있다.
일본은 의료비 급등을 상쇄하기 위한 다양한 대안을 마련하고 있으며 정부가 앞장서서 의료 관련 데이터베이스 구축에 나서고 있다.
미국에서는 의료 데이터의 2차이용을 적극 권장하고 있으며 치료효과 개선을 위해 AI(인공지능) 왓슨(Watson)의 활용이 진전되고 있다.
신약 개발을 포함해 헬스케어산업에 AI를 적용하기 위해서는 풍부한 데이터를 확보하는 것이 필수 전제조건이며 앞으로 다소 폐쇄적이었던 제약기업들까지 데이터를 제공하게 된다면 AI를 활용하는 신약 개발이 더욱 전진될 것으로 예상된다.
히타치, 데이터베이스화의 선두주자 부상
히타치는 2017년 11월 시뮬레이션을 구사해 요구되는 물성을 구체화하는 작업을 지원하는 AI 서비스를 시작했다.
MI 기술을 베이스로 소재 생산기업에게 제공하기 위한 서비스로 개발에 소요되는 시간과 코스트를 대폭 감축할 수 있으며 데이터 분석에서 컨설턴트 업무까지 폭넓은 대응이 가능한 것으로 알려졌다.
2017년에는 수요처를 몇몇 확보하는데 그쳤으나 2018년 이후 계속 늘어날 것으로 기대하고 있다.
종합 전기 메이저인 히타치가 소재 개발 등 틈새시장을 공략하게 된 것은 문부과학성의 위기감 때문으로, 미국 오바마대통령이 제조업 부활의 일환으로 일본, 유럽에 비해 열세를 나타내고 있는 소재 분야를 머터리얼 게놈 프로젝트(MGI)로 부흥시킨 영향이 크게 작용했다.
미국은 숙련 기술자의 축적된 경험에 의존한 일본의 아날로그형 산업구조와 전혀 다른 최첨단 디지털 기술을 구사하는 시뮬레이션을 도입해 이노베이션을 일으키고 있다.
제조업, 특히 소재산업의 강점을 자부하던 일본이 안도할수 없는 상황이 이어졌고, 문부과학성은 중국에까지 밀릴 수밖에 없다고 판단하고 히타치 등에게 제조업의 디지털화를 추진해줄 것을 제안했다.
그러나 히타치가 곧바로 소재 메이저 등 20사 이상을 초청해 실태를 조사한 결과 실제 개발에 사용할 수 있는 양질의 데이터가 부족하다는 결론을 얻었다.
베테랑 연구자는 막대한 실험 데이터를 자신의 컴퓨터에만 가지고 있어 은퇴 후 소멸해버린다는 사실도 알아냈다.
또 공용 데이터도 제대로 통합 관리되지 않고 산재하고 있어 활용이 어렵다는 의견을 제기했다.
이에 따라 히타치는 신소재 개발에 도움이 되도록 전사 차원에서 데이터를 추출해 데이터베이스화한 후 사용을 촉진하는 클라우드 서비스 제공에 나섰다.
사전에 비밀엄수 계약을 체결하고 클라우드를 구성하기 어려운 사업장에는 담당 기술자를 파견하고 있다.
히타치는 고체전지 소재 탐색 분야에서도 분석 서비스를 접목하고 있다.
다만, 개발에 활용하기 위해서는 융합, 물성실험 데이터를 적어도 1000건은 확보해야 하는 것으로 알려졌다.
데이터를 잘 사용하면 연비를 향상시키기 위한 타이어, 차체 재질 및 형상 등을 시뮬레이션으로 알아낼 수 있기 때문이다.
히타치는 단순한 서비스로 끝나는 것이 아니라 장기적으로는 수요처와 함께 신소재 등을 함께 개발하는 방향으로 사업을 진행할 계획이다.
후지필름, 그룹 연구인력 통합조직 신설
후지필름은 영업실적 호조를 계속하고 있음에도 불구하고 지속 가능한 성장을 위해 디지털 기술 활용에 주력하고 있다.
미래 경쟁에 대비해 AI, IoT(사물인터넷) 등을 익혀두어야할 필요가 있다고 판단하고 그룹 내부의 데이터 사이언티스트들을 모아 2016년 4월 R&D(연구개발) 통합본부인 인포매틱스연구소를 첨단연구소 내부에 설치했다.
기초연구 뿐만 아니라 학술적인 부분, 이종산업과의 교류를 통해 노하우를 축적하고 관련기업이 나아가야 할 방향을 AI를 통해 도출하기 위해 노력하고 있다.
실제 비즈니스와 더욱 직결된 조직으로 향상시키기 위해 2016년 10월에는 ICT전략추진실도 함께 설립했다.
개별 사업부에서 모은 데이터 등을 어떻게 AI, IoT와 접목해 비즈니스에 연결시킬 수 있을지, 어떠한 신제품을 개발해야 하는지, 나아가 어떠한 접근방식을 취해야 하는지 등을 검토하고 있다.
장기적으로는 기계에게 업무를 전적으로 맡기는 등 AI의 활용범위를 확대할 계획이다.
후지필름은 특히 경영의 주축으로 삼기 위해 주력 육성하고있는 헬스케어 사업에서 디지털화에 총력을 기울이고 있다.
화상진단 장치 등 의료기기는 ICT(정보통신기술)를 통해 기능을 강화할 수 있으며 최근에는 체외진단약 및 기기(IVD) 뿐만 아니라 신약 개발의 디지털화도 크게 진전되고 있는 것으로 알려졌다.
신약개발, 제약기업이 장벽 허물어야…
신약을 개발하기 위해서는 질병의 원인분자에 결합하는 형상의 히트화합물을 탐색하고 구조를 바꾸어 약효, 안전성 등을 개선하는 리드화합물을 최적화시키는 등 여러 작업공정을 거쳐야 한다.
디지털화가 필요한 영역은 히트화합물을 발견하기 위한 분자동력학(MD) 시뮬레이션, 리드화합물 탐색을 위한 핵자기공명(NMR) 스크리닝 등이며 강력한 슈퍼컴퓨터 사용이 필수적이다.
슈퍼컴퓨터를 사용하는 그래픽프로세서(GPU) 최대 메이저인 미국 NVIDIA는 일본 신약개발 연구자와 협업관계를 유지하고 있다.
일본은 AI를 신약 개발에 활용하는 분야에서도 미국에 뒤처져 있으며, 중요한 데이터를 제약기업만이 가지고 있는 것도 이노베이션이 더딘 이유 중 하나가 되고 있다.
하나의 신약을 개발하기 위해서는 최소한 12년 이상의 시간과 3000억엔 정도의 코스트가 필요해 AI, 슈퍼컴퓨터 등을 제대로 활용하기만 한다면 코스트다운이 가능할 것으로 기대되고 있다.
그러나 제약기업은 아직 기계학자나 최첨단 AI 기술 도입이 미진한 상태이고, 사내외 연계가 반드시 필요한 오픈 이노베이션도 제약기업이 데이터를 공개하지 않아 진전되지 못하는 등 문제가 나타나고 있다.
도쿄(Tokyo)공과대학이 GPU 슈퍼컴퓨터 Tsubame를 사용해 MD 시뮬레이션을 고속으로 활용할 수 있게 됐으나 만족하기는 이른 수준으로 평가되고 있다.
산업부, 바이오헬스 중심 빅데이터 구축
국내에서는 정부가 바이오헬스 분야의 4차 산업혁명 관련 비즈니스를 선점하고 수출 산업화를 위해 분산형 바이오 빅데이터 구축 및 비즈니스모델 개발 및 규제 해소, 빅데이터 기반 맞춤신약 개발 및 혁신 생태계 조성, 융합 의료기기 개발 및 국내외 시장진출 지원 등 정책방향을 제시하고 있다.
산업통상자원부는 4차 산업혁명에 따라 바이오헬스 산업이 의료인 개인의 지식·경험 기반에서 데이터 기반으로, 질환별 범용제품·서비스에서 개인별 맞춤제품·서비스로, 병원 중심에서 다양한 의료기업의 참여로 산업 생태계의 외연이 확장되는 등 급격한 변화를 보일 것으로 판단하고 있다.
분산형 바이오 빅데이터 구축 및 비즈니스모델 개발 및 규제 해소는 빅데이터를 구축한 병원에서 축적한 양질의 의료정보를 산업에 활용할 수 있도록 단기적으로 분산형 바이오 빅데이터를 구축하는 것으로 의료데이터 유통의 제약요인 극복을 위해 병원의 원본 데이터를 수요기업에 제공하는 방식(통합형) 대신 병원과 수요기업 사이에 분석 결과만 거래하는 방식(분산형)으로 복지부의 보건의료 빅데이터 플랫폼 구축과 연계해 추진할 방침이다.
또 산·학·연·병원 협력체를 구축해 빅데이터 기반의 유망 비즈니스 모델 개발 및 시범사업 추진도 검토하고 있다. 피부 유형별 맞춤 화장품, 만성질환자 생활관리 등이 해당된다.
의료기업 활동을 저해하는 규제 발굴·해소를 위해서는 바이오 규제개선 민원도우미(옴부즈만)를 운영하고 중장기 포괄적(네거티브) 규제 도입을 검토하고 있다.
의약품 빅데이터 기반 맞춤신약 개발 및 혁신 생태계 조성과 관련해서는 빅데이터 기반 맞춤신약 개발, 유전체 분석을통한 진단기술 개발, 신약 개발 관련서비스 고도화 등을 지원한다. 빅데이터 기반 신약 후보물질 예측, 임상시험 설계 효율화 등을 기대하고 있다.
혁신 생태계 조성을 위해서는 창업 초기기업 연구개발·펀드 투자 확대 및 기술이전·사업화 활성화 지원, 바이오의약품 생산인프라 확충 등을 추진한다.
혁신 바이오신약 스타트업 지원 사업은 2017년 20억원을 투입해 시범 도입했고, 5년 미만 초기 바이오기업 전문펀드에도 385억원을 본격 투자하며, 벤처·대학이 보유한 우수 기술을 제약기업에게 이전해 사업화를 지원하는 유망바이오IP사업화 촉진지원 사업에도 2017년 100억원을 투입했다. 동물·미생물 기반 백신 생산시설 구축에는 2017-2021년 총 1244억원을 투입한다.
융합 의료기기 개발 및 국내외 시장진출 지원은 병원 수 기반 연구개발 확대에 2017년 74억원을 투입하고 의료기기 지원 거점기관 협의회를 통해 사업화 지원하며 원주 의료기기 테크노밸리, 대구·오송 첨단의료복합단지, 한국 의료기기공업협동조합 등 7개 기관이 측면 지원한다.
해외시장 진출을 위해서는 국산 의료기기 성능·신뢰성 확보를 위한 의료기기 상생협의체를 운영하고 글로벌 시장 맞춤형 인허가를 지원한다.
상생협의체는 종합병원, 의료기기 제조기업, 시험기관, 의료기기조합 등으로 구성하고, 해외인증 평가기술 개발 및 한국 시험기관의 CE 인증 심사자격 획득도 추진한다.
<강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com>
