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[기업탐방] '4차산업 혁명가’ 누리사이언스의 도전

[기업탐방] '4차산업 혁명가’ 누리사이언스의 도전

  • 기자명 정상린 기자
  • 입력 2022.08.05 14:27
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세계 최고 ‘가축 성(性)조절 기술’
미래 축산업 개척 ‘신(神)에 대한 도전’

기술발표회. (사진=누리사이언스)
기술발표회. (사진=누리사이언스)

[뉴스더원=정상린 기자] 2016년 세계경제관련 국제민간회의인 ‘다보스 포럼’에서 ‘4차 산업혁명’이란 용어를 처음으로 쓰게 된다. 하지만 다수 국민들은 ‘4차 산업혁명’이 주로 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 로봇, 자율주행, 클라우드, 핀테크, 메타버스, 블록체인’ 등 정보통신기술(ICT)을 의미하는 것으로만 착각하고 있다. 

4차 산업혁명의 본질은 앞에서 언급한 정보통신기술을 바이오, 에너지,의료 및 환경 등 각 분야에 접목시켜 새로운 산업의 토대를 구축하는 것이다.

그런데 여기에 신(神)의 영역이랄 수 있는 ‘다양한 가축에 대한 성(性) 조절’이라는 바이오분야를 통해 기존 축산업을 송두리째 바꾸려는 4차산업 혁명가가 있다. 

건국대학교 축산대학에서 낙농학을 전공하고 일본.미국에서 유학한 후 축산바이오기업 ㈜누리사이언스를 설립한 축산학도 출신 김동구 대표이사다. 

누리사이언스와 김동구 대표이사

김동구 대표이사는 일찌기 일본문부성 장학생으로 선발되어 기초과학 분야의 선도 대학인 일본 쓰쿠바대학교 의과대학에서 면역학으로 석·박사학위를 취득하고 미국 록펠러대학에서 포스트닥터(박사후)연구원으로 근무한다. 

선진학문을 섭렵한 그는 한국으로 돌아와 차의과대학과 건국대학교에서 교직원으로 재직하면서 면역세포와 줄기세포 치료제 개발 연구 및 단백질 개발을 통한 암 치료제 기술 개발 기초 연구를 진행하였다. 그러던 중 46편의 논문 발표와 22건의 국내외 특허를 보유하기도 한다. 

김동구 대표이사. (사진=누리사이언스)
김동구 대표이사. (사진=누리사이언스)

하지만 그는 단순히 학문만을 연구하는 과학자로서 머물고 있지 않고 20년 이상의 기초과학 연구 경험과 지식을 기반으로 가축에서 인간에 이르기까지 현장에서 적용 가능한 新제품을 개발하는 실용주의 과학자의 길을 선택한다.

기초 학문 연구도 중요했지만 이보다는 축산농가 등 직접 현장에서 활용할 수 있는 바이오 기술을 개발하는 일에 더욱더 큰 흥미와 이를 통해 세상을 아름답게 만들고자 하는 사명감을 가졌다라는 의미다. 

또한 그는 의학분야의 지식과 연구개발 경험을 토대로 우리나라 축산업 발전을 위해 어떤 기술을 개발할지 고민을 거듭한 끝에 “이왕이면 활용범위가 넓고 파급력이 크며 신의 기술로 여겨져 왔던 ‘성(性) 조절 기술’개발에 도전하자”는 결심을 한다. 

결국 2012년 초 지금의 ‘누리사이언스’라는 바이오 벤처기업을 설립하고 전공분야였던 분자면역과 세포면역학적 기반 기술을 바탕으로 본격적으로 ‘ 가축의 성(性)을 조절하는 제제’ 개발 연구에 착수한다. 

수년에 걸친 연구개발 끝에 ‘가축 성 조절제’ 개발에 성공한 후 ‘운이 좋았다’는 겸손한 태도를 보이고 있지만, 당초 이 기술은 기초과학이 태동된 후 수십 년간 수많은 과학자들에 의해 시도되었던 것으로 수많은 난관과 시행착오를 겪은 기술이다. 

김 대표는 온갖 실패와 각고의 노력 끝에 新핵심물질 개발이라는 결론에 도달할 수 있었다고 설명한다. 하나의 연구성과가 나타날 때까지 99.999%의 노력이 뒷받침되지만 그 결과는 수많은 실패에도 불구, 굳은 신념을 바탕으로 포기하지 않고 끝까지 탐색.개발하는 연구자에게만 0.0001%의 성공이란 확률이 주어진다고 웅변한다.

머릿속으로만 상상하던 신약이나 신물질이 개발되기까지는 당연히 무수한 실패와 곤란에 빠질 수밖에 없는게 당연하단다. 

스페인 국제 심포지엄. (사진=누리사이언스)
스페인 국제 심포지엄. (사진=누리사이언스)

가장 간편한 방법으로 누구나 사용가능한 가축 성 조절 신물질을 개발하면 우리나라 축산농가는 물론 전 세계적으로도 엄청난 기여를 할 수 있게 된다는 자긍심이 연구기반과 토대가 되었다고 강조한다. 

그는 ‘그게 연구자로서의 신념과 의무가 아니냐’고 반문하면서도 자신이 설립한 회사가 글로벌 바이오기업이 된다면 한국에서 출발한 제품과 기술이 세계를 리드하도록 하겠다는 당찬 의욕도 보인다. 

더불어 “‘가축 성 조절 기술’은 현재 출발점에 서 있으며 다양한 제품을 활용해 ㈜누리사이언스라는 사명처럼 온누리에 과학적 연구활동을 통해 개발된 새로운 기술을 선보여 더 많은 이들에게 도움이 되는 R&D기반 글로벌 기업으로 성장해 나갈 것”이라는 목표를 지니고 있다. 2016년에는 ‘농림축산식품과학기술대상’에서 장관표창을 받았을 정도로 기술력은 인정받고 있음은 틀림없다. 

앞으로 해당 단백질 기술을 가축의 질병 치료분야에도 적용하여 동물복지에 맞는 고효능·고안전성 제품 개발과 함께 축산농가에 도움이 될 수 있는 첨단기술을 개발해 전세계 축산업 발전에 앞장서겠다는 것이 김 대표의 포부다. 

기업 소개와 적용기술 

㈜누리사이언스기업은 신(神)에 대한 도전에 가깝다는 꿈의 물질인 ‘가축 성 조절제’를 개발하여 가축의 성별을 수태율(受胎率)과 산자수(産子數)에 영향이 없는 안전하고 효율적으로 조절할 수 있는 길을 열었다. 

당사 외에 현존하는 가축 성 조절 기술은 미국에서 최초로 개발된 것으로 화학물질과 레이저 등 기계장치를 이용해 XY정자에서 강제 분리한 정자를 활용하는 방식이다. 

이러한 방식을 채택한 가축 성 조절 기술은 일반 정액에 비해 정자 손상이 심해 수태율이 25%나 떨어지는 단점을 안고 있다.

바로 이러한 문제점과 한계성을 극복한 기술이 ㈜누리사이언스에서 개발된 단백질을 이용한 ‘성 조절 기술’이다. 

일단 가축의 성을 조절할 수 있는 성 조절제제를 이용해 한우와 젖소 개량 및 번식속도를 획기적으로 높여 품질 경쟁력 확보에 기여했다는 평을 받고 있다.

제품 사진. (사진=누리사이언스)
제품 사진. (사진=누리사이언스)

농림축산식품부의 연구개발 사업을 통하여 소 사육 농가를 대상으로 하는 임상 시험 연구를 통하여 2016년부터 암소를 생산할 수 있는 ‘홀맘(Whole Mom)’ 제품과 수소를 생산할 수 있는 ‘홀맨(Whole Man)’ 제품을 출시하여 국내 농가에 공급하고 있다.

그리고 2020년부터 시작한 중소벤처기업부의 연구개발 과제를 통하여 세계적으로 유일무이한 돼지정액에 대한 성 조절 제품의 실용화에도 성공한다. 

이처럼 인류의 식량 생산에 가장 중요한 가축인 소와 돼지의 성 조절 제품 개발과 더불어 유산양(乳産羊)과 양 등의 가축의 성을 조절할 수 있는 제품을 개발해 해외 국가를 대상으로 제품 임상시험 및 홍보를 진행하고 있다.

또한 국내 소 사육두수가 전 세계 사육두수의 0.2%에 불과하여 나머지 99.8%의 시장을 공략하겠다는 최종 목표를 갖고 해외시장 진출에도 적극적이다. 

가축 분야에서 시작하여 연구개발 영역을 반려동물 분야까지 확대하여 각종 피부질환 발병을 예방하고 치료할 수 있는 새로운 바이오 제제 개발에도 성공하여 제품화를 추진 중이며 그동안의 新소재 개발의 지식과 경험을 토대로 인간의 질병 치료에 적용 가능한 새로운 단백질 개발에도 성공하여 국내외 제약회사와 기술제휴를 진행하고 있다.

코로나 발병에 따라 전 세계 국가는 자국의 식량 자원 확보에 사활을 걸고 있어 앞으로 가축 성 조절 기술 및 제품 수요는 급속도로 증가하리라는 기대섞인 희망을 갖고 있다. 

‘가축 성 조절’이 과연 가능한 일일까 싶지만 ㈜누리사이언스측 관계자의 설명을 들어보면 수긍이 간다. 일반적으로 X염색체 하나를 가지고 있는 난자가 X염색체를 가진 정자와 만나면 암컷(XX)이 태어나고, Y염색체를 가진 정자와 만나면 수컷(XY)이 태어난다. 과거 생물시간에 배웠던 유전학을 더듬어 보면 더욱 이해가 빠를 것이다. 

중요한 점은 개발된 항체 단백질이 X정자에는 결합되지 않고 Y정자의 외피세포막에만 결합하는 특이성을 가졌기 때문에 Y정자의 운동성을 조절해 가축의 성별을 조작할 수 있다는 것이다. 

이렇게 탄생한 제품이 바로 정액첨가제인 ‘홀맘’과 ‘홀맨’이다. 먼저 암소 생산용 ‘홀맘’의 경우 Y정자를 응집시켜 직진운동을 억제하고 X정자의 자유운동을 촉진시켜 암소 생산을 증진시킨다. 

반대로 수컷 생산용 ‘홀맨’은 X정자보다 Y정자의 운동성을 증가시켜 숫소 생산을 높인다. 말하자면 수컷 정자인 Y정자의 운동성을 떨어뜨려 암수의 성 결정 비율을 자연비율인 50;50을 넘어 90:10 정도까지 끌어 올린다는 거다. 

특히 고가의 기계나 전문 인력이 동반된 선진국 기술과는 다르게 자체 개발한 정액첨가제를 정액과 섞어 온수에서 20-30분 반응 후 인공수정을 실시하는 간단한 사용법을 활용한다. 

돼지용 성 조절 바이오단백질은 돼지정자와 결합 시 수퇘지를 생산하는 Y정자만을 묶어주게 하여 난자와 수정할 수 없도록 한다. 한 번에 12-16마리를 낳는 다태동물인 돼지는 한 번에 한 마리를 낳는 단태동물인 소가 2000만 마리의 정자를 활용하는 것과는 달리 60-80억 마리의 정자를 통제해야 하기에 더욱 까다롭다. 왜냐하면 소와 돼지의 정액성분과 자궁환경이 완전히 다르기 때문이다. 

따라서 돼지 정자에 성 조절 단백질을 섞은 후 망분리를 이용해 묶어진 Y정자를 사전에 제거하고 암퇘지를 생산하는 X정자만을 분리하여 자궁에 주입하는 방식을 채택한다. 

경쟁사인 미국의 ‘S’사 제품의 경우, 형광화학물질과 UV레이저 조사, 2000V 고압 등으로 정자를 분리함에 따라 정자 활력도에 손상을 끼쳐 수태율이 떨어지는 문제점이 있다. 하지만 ‘홀맘’과 ‘홀맨’은 제품 구성 성분이 100% 단백질로 되어 있어 정자의 생존성과 총 마릿수에 영향을 미치지 않아 일반정액과 수태율이 동일하다는 장점이 있다. 

어찌되었건 ㈜누리사이언스 기술이 미국의 ‘S’사 기술보다 차별성이나 가격경쟁력 면에서 훨씬 뛰어나다고 봐야 한다.

세계 축산업 발전 등 획기적 상황 도래

자연적인 수정 현상을 인위적으로 조절하여 대량 번식을 가능케함으로써 축산업에 일대 혁명을 가져와 막대한 부가가치를 창출할 수 있다. 이는 농가 생산성 및 소득향상은 물론 빈곤 퇴치에도 도움이 될 것으로 기대된다. 

창립 10주년을 맞은 누리사이언스 주역들. (사진=누리사이언스)
창립 10주년을 맞은 누리사이언스 주역들. (사진=누리사이언스)

전 세계 10%에 달하는 사람들이 기아와 배고픔으로 고통받고 있는데 성 조절 기술을 활용하여 가축의 암컷 출산률을 높여 보다 많은 축산물(젖과 고기)을 생산함으로써 이들을 구해낼 수 있다. 

따라서 지난 2015년 제70차 UN총회에서 2030년까지 달성키로 결의한 17개 지속가능발전목표(SDGs)중에서 가장 큰 목표인 세계 빈곤퇴치와 기아 종식 가능성이 엿보인다. 

2019년 전 세계적으로 아프리카 돼지 열병이 퍼진 유럽, 베트남을 비롯한 중국 등에서 수많은 돼지를 폐사시킴으로써 돼지고기 가격급등을 야기했는데 이제는 개발된 ‘돼지 성 조절제’를 통해 암퇘지 생산률 제고와 함께 단기간 내에 사육 두수를 증가시켜 가격 안정을 도모할 수 있다.

당시 가장 큰 타격을 입었던 베트남이 돼지 성 조절 제품 구매를 위해 3000만불 규모의 수출협약을 체결한 것도 결코 이와 무관치 않다는 점을 여실히 보여준다. 

더군다나 동물복지 관점에서 동물 거세를 금지하기 시작한 영국.스페인 등 유럽연합(EU) 국가는 물론 일본.중국 등지 에서도 해당 제품을 공급해 달라고 요청할 정도로 인기가 있다.

2022년 2월 글로벌 조사기관 ‘Grand View Research’의 발표자료에 의하면 세계 가축정액 및 인공수정시장 규모는 2022년 5조3650억원(4.5Bill, USD)에서 2030년 8조8800억원(7.4Bill,USD)로 크게 성장했다. 그 이유도 축산물 소비증가와 성조절제 정액 사용 증가가 꼽혔다. 

결국 대내외적인 식량난, 기아 상황은 물론 축산업 환경과 실태를 볼 때 꾸준한 시험과 빅데이터 등 분석을 통해 세계적으로 독보적인데다 특화된 기술을 확보한 ㈜누리사이언스기업은 다가오는 2030년 글로벌 시장에서 ‘원탑(One Top)’이란 명실상부한 지위를 얻게 될 것이다. 

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