기술혁신 성공사례 - (주)세니젠 박희경 R&D 센터장
기술혁신 성공사례는 기업의 연구책임자 인터뷰를 통해 성공프로젝트를 기술혁신 측면에서 살펴봅니다.
식품위생안전 Total Solution 기술개발로식품산업 발전에 기여한다
▲ 박희경 R&D 센터장 (주)세니젠
공동 작성_ 최창택 연구위원(한국과학기술기획평가원), 이정선 전문작가(프리랜서)
웰빙을 생각하는 소비자들이 늘어나고 식품사고가 잇따라 발생하면서 먹거리 안전에 대한 관심이 날로 높아지고 있다.
예를 들어 ‘초코케이크 집단 식중독 사건’이나 ‘장출혈성대장균에 오염된 햄버거패티 사건’으로 인해 식품 안전에 대한 소비자들의 불안감이 높아지고 있다.
미생물 감염에 의한 식중독 사고는 일단 발생하면 대형화·집단화될 뿐 아니라, 사회·경제적으로 막대한 손실을 야기한다.
미국 질병통제예방센터(CDC) 보고에 따르면 해마다 미국 내 4천 800만 여명의 식중독 환자가 발생하고, 그로 인해 12만 8천명의 입원 환자와 3천 여명의 사망자가 발생하는 것으로 나타났다.
우리나라 또한 2017년 한 해에만 5천 718명의 식중독 환자가 발생하였다.
더 큰 문제는 앞으로 기후변화로 인한 온난화, 외식·급식 이용의 증가, 글로벌화에 따른 세계 식문화의 이동 등 식품 관련 환경변화로 인해 식품안전사고는 더욱 증가할 것이라는 점이다.
이러한 상황에서 식품 위해 미생물 진단·제어를 통해 식품안전을 책임지기 위해 노력하는 기업이 있다.
최신의 유전자·유전체 분석 기술을 바탕으로 미래 식품안전 기술을 개발하고 있는 세니젠의 기술혁신 성공사례를 소개한다.
미래 유망기술로 부상하는 유전자 진단 및 유전체 분석기술
그동안 전통적인 위해 미생물 진단은 미생물 배양, 현미경, 항원 시험 등으로 진행되었다.
오염이 예상되는 시료를 배지에 접종하고 배양하여 미생물이 자라는 것을 관찰하는 것이다.
그러나 이러한 방식은 낮은 민감도, 오랜 소요시간, 복잡한 실험과정 등의 단점을 가지고 있다.
최근에는 바이오 분야의 분자생물학 및 유전체 염기서열 분석 기술의 발전에 따라 기존 방법의 한계를 극복한 새로운 방법들이 등장하고 있다.
세니젠에서 개발하고 있는 실시간 중합효소연쇄반응(Real-time PCR) 분석과 전장유전체분석 방법이 바로 그것이다.
종합효소연쇄반응(PCR, Polymerase Chain Re-action)은 DNA의 원하는 부분을 복제·증폭시키는 분자생물학적 기술이다.
이 기술은 미량의 DNA용액에서 연구자가 원하는 특정 DNA 단편만을 선택적으로 증폭시킬 수 있다.
또한 증폭에 필요한 시간이 2시간 정도로 짧으며, 과정이 단순하고, 전자동 기계로 증폭할 수 있기 때문에 분자생물학, 법의학, 미생물의 분류 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
실시간 중합효소연쇄반응(Real-time PCR)은 유전자의 증폭산물에 결합된 형광물질로부터 방출되는 형광량을 실시간으로 측정하여 분석하는 방법이다.
실시간 중합효소연쇄반응은 중합효소연쇄반응 이후 전기영동과 같은 추가적인 과정 없이 분석이 가능하므로 기존 중합효소연쇄반응보다 검사 소요시간이 단축되는 장점을 가지고 있다.
또한 증폭곡선과 역치주기(Threshold cycle, Ct값)를 객관적인 지표로 삼아 판독하므로 결과판독에 있어서 주관적인 판단을 배제 할 수 있다.
이에 바이러스나 병원균의 검출, 도입 유전자의 카피수 해석, 유전자조작 식품(GMO)의 검사 등 다양한 분야에 활용되고 있다.
1990년부터 2000년대 초반, 미국 국립보건원(NIH)과 에너지부(DOE)의 주도하에 진행된 인간유전체 프로젝트(Human Genome Project)는 유전체 기술 분야의 급성장을 이끌었다.
또한 2005년 등장한 차세대염기서열분석법(NGS, Next Generation Sequencing)과 효율적인 시퀸싱 장비는 분석 비용과 시간 절감을 가속화하고 있다.
인간유전체 프로젝트(Human genome project)에 이용된 1세대 염기서열분석(Sanger Sequencing)과 달리 2세대 염기서열 분석법인 차세대염기서열 분석은 DNA 라이브러리 제작을 위한 클로닝(Cloning) 과정을 거치지 않고, 중합효소연쇄반응(PCR)을 통한 DNA 조각의 증폭, 클론 증폭 과정과 대량병렬(Massive Parallel)분석을 통해 보다 효율적인 유전체 분석을 가능하게 하였다.
또한 3세대, 4세대 염기서열 분석법이 잇따라 개발되고 일부 상용화됨에 따라 시퀀싱 비용과 시간은 지속적으로 감소할 것으로 보인다.
초기 인간유전체 염기서열 해독을 위해 약 10년 이상의 시간과 3조원의 비용이 소요된 과거와 달리, 현재는 하루의 시간과 1,000달러 이하의 비용으로 인간유전체 염기서열 해독이 가능해졌다.
유전체 분석 비용의 하락과 개인 유전체 분석 수요증가로 인해 유전체 분석 시장은 빠르게 성장해왔으며, 이러한 추세는 향후에도 지속될 전망이다.
최근 중소벤처기업부가 내놓은 중소기업 기술로드맵에 따르면 세계의 유전체 분석 시장은 2020년까지 약 200억 달러에 달할 것으로 예상되고 있다.
국내 시장의 경우는 2015년 2,607억원에서 2020년 4,180억원까지 지속 성장할 것으로 전망되고 있다.
유전체 분석 기술이 적용되는 분야 또한 의료 분야에서 식품 분야로 확대되고 있다.
전장유전체염기서열 분석(WGS, Whole Genome Sequencing)을 통해 식중독 원인 미생물을 검출하고 동정하는 것이 대표적이다.
2011년 독일을 포함한 유럽과 북미 지역 등에 4천여 명의 감염과 50명의 사망자를 낸 식중독 사고의 원인균인 대장균(Escherichia coli O104:H4)을 동정함으로써, 신종 병원성 대장균의 유전학적 분석과 항생제 내성 및 독성 인자(virulence factor)를 파악하는 데 큰 역할을 하였다.
유전체 염기서열 방법은 기존의 식중독 원인 조사방법인 펄스장 겔 전기영동법(PFGE, Pulsed-Field Gel Electrophoresis)에 비해 높은 정확성과 효율성을 보여준다.
즉, 펄스장 겔 전기영동법(PFGE)을 통한 유전자형 분석과 달리, 전장유전체염기서열분석법은 식중독 세균의 대용량 염기서열 정보를 제공할 뿐만 아니라 혈청형 분석에 보다 높은 분별력을 나타낸다.
이렇듯 갈수록 발전하고 있는 유전자 진단, 유전체 분석 시장을 놓고 바이오기업들의 경쟁이 치열해지고 있다.
기존 바이오기업들은 의료, 제약 분야에서 활동하고 있지만, 세니젠은 식품안전 진단·제어 제품 분야의 풍부한 경험을 바탕으로, 유전자 진단 및 유전체 분석기술을 확보해 식품 위해 미생물 진단 전문기업으로 경쟁력을 확보하고 있다.
또한 세니젠은 군유전체학(Metagenomics) 연구 등을 통해 식품 및 식품제조환경 내 다양한 미생물 군집(Microbiota)을 분석해 식품제조 과정 전반의 위해 미생물 발생 특성을 파악하는 기술로의 발전을 꿈꾸고 있다.
식품 안전 전문 기술 확보를 위한 도전과 성과
세니젠은 ‘The Generation of Sanitation’을 목표로 지난 2005년 설립된 식품안전분야 전문기업이다.
현재는 미생물 진단 및 제어 뿐만 아니라 유전체 분석을 위한 서비스를 출시하는 등 식품위생분야 Total Solution 제품·서비스 제공을 추구하고 있다.
세니젠은 전체 종업원수 50명 가운데 기술개발인력이 16명(32%)에 달할 정도로 연구소에 핵심 자원을 배치하고 있다.
연구소 인력 또한 68%가 식품공학 및 식품생명공학 분야의 석·박사 학위를 보유하고 있다.
2018년 기준으로 6개의 특허를 보유하고 있으며, 그중 Beam Template 관련 특허는 미국, 유럽, 일본 등 해외 6개국에 특허를 등록하고 있다.
2017년에는 PCR kit 관련 2건의 특허를 출연하였다. 지난 2011년에는 환경부장관 표창, 2017년에는 한국식품과학회 기술진보상, 2018년에는 과학기술정보통신부 장관상 등을 수상해 그 성과를 인정받고 있다.
특히 2015년 매출 100억을 돌파한 후에도 농림축산식품부의 식중독균 검출법 국책과제, 식약처의 차세대염기분석을 활용한 식중독균 분석 과제, 질병관리본부의 가축·축사 관련 종사자 내성균 분석 과제 등 국책과제를 꾸준히 수행하면서 식품위생안전 기술역량을 축적하고 있다.
그 결과 2018년에는 강소기업에 선정되었고, 과학기술정보통신부 공모 결과 기술혁신성, 성장성 등을 인정받아 우수 기업연구소로 지정되었다.
2018년 매출은 160억 돌파가 예상되고 있으며, 식품위생 안전분야의 중요성 증가와 더불어 차세대 유전체분석 서비스 등을 통해 더 큰 성장세를 기대하고 있다.
식품에 최적화된 유전자 진단 및 유전체 분석 기술 확보
지난해 2월 세니젠은 식중독균 분석용 실시간 중합효소연쇄반응(Real-time PCR) 키트 'Genelix'를 개발하였다.
Genelix는 식중독의 주 원인균을 검출할 수 있는 신속검출키트이다.
균주에 최적인 유전자를 선정하여 검출의 효율성을 높임과 동시에 식품 또는 환경 내에 존재하는 다양한 미생물 중 확인하고자 하는 균주만을 특이적으로 검출하도록 하였다.
특히 1㎕ 정도 소량의 DNA 샘플만 준비하여도 식중독균 유무를 확인할 수 있다.
기존 유통제품의 경우 다른 식중독균에 대해 위양성(僞陽性; 의미 없어야 할 결과가 의미있게 나오는 것) 결과가 확인되는 조건에서도 Genelix는 검출하고자 하는 식중독균만을 특이적으로 검출하는 우수한 특이도를 가지고 있다.
또한 식품에 식중독균을 인위적으로 접종한 후 실험할 경우에도 기존 제품 대비 더 빠르게 검출할 수 있도록 개발되었다.
많은 실시간 중합효소연쇄반응키트가 의료나 제약 분야용으로 개발되어 식품에 적용할 경우 민감도와 정확도가 낮아지는 경우가 있지만 Genelix 키트는 식품에 최적화된 kit라는 점도 주목된다.
세니젠은 식품안전 분야의 풍부한 경험을 바탕으로 차세대 염기서열 분석을 활용한 식품 위해 미생물의 유전체 분석기술을 확보하고 있다.
미생물에 의한 발효, 부패 또는 발병 등은 미생물 각각이 가지고 있는 특수한 효소 등에 의해 발생하고, 이들 물질은 모두 유전체에 암호화되어 있다.
세니젠은 이러한 식중독균의 검출 및 예방에 필요한 기반정보를 확보하고 있다.
또한 유제품, 프로바이오틱스 등에 활용되는 유용한 미생물들의 생물자원 기반정보 또한 확보하고 있다.
16S 리보솜RNA(rRNA)는 단백질 합성에 쓰이는 리보솜(Ribosome, RNA와 단백질로 이뤄진 복합체)의 구성요소로 모든 미생물이 보유하고 있으며, 전체 염기서열 중 일부분만 돌연변이가 발생하며 이 부분을 ‘가변부위’라고 한다.
이 가변부위 염기서열을 알면 해당 미생물의 종류를 파악할 수 있다.
세니젠은 시료의 종류(동물성/식물성 등), 대상 미생물의 종류(유산균, 식중독균 등)에 맞춰 가장 효율적인 16S 리보솜 RNA염기서열 분석 대상을 구분하고 이를 통해 분석 효율과 품질을 지속적으로 향상시키고 있다.
또한 이러한 전장 유전체(Whole genome, 전체 유전자 염기서열) 정보를 활용하여 기존에 알려진 유전자보다 훨씬 방대한 생물표지자(Biomarker) 후보 유전자를 탐색하고 있으며, 이를 통해 기존에 비해 훨씬 효율적이고 특이적인 미생물 검출이 가능한 실시간 중합효소연쇄반응키트를 개발할 것으로 전망하고 있다.
그렇다면 세니젠이 이러한 식품 분야의 독보적인 기술력을 확보할 수 있었던 비결은 무엇이고, 어떤 노하우가 담겨있는지 그 자세한 내용을 알아보자.
기술혁신의 주요 성공 요인
① 기업의 비전과 연구개발 전략의 연계
성공적으로 경쟁력을 강화해 지속적으로 높은 성과를 올리는 기업들을 분석해보면 한가지 공통점이 있다.
시장의 요구에 맞는 방향으로 전사적 비전을 잘 설정해 조직 구성원들의 공감대를 이끌어내고, 이를 일관성 있게 실천했다는 것이다.
세니젠 역시 ‘고객과 함께하는 식품위생안전 전문기업’이라는 명확한 비전을 가지고 지난 10년간 식품위생안전 분야의 경쟁력을 지속적으로 향상시켜왔다.
연구소 또한 비전 달성을 위해 미생물 진단 기술 분야의 핵심기술들을 확보하는데 주력하고 있다.
기업의 비전이란 경영이념에 근거해 회사가 지향하는 방향성과 도달할 최고의 목표를 규정하는 것이다.
대부분의 기업은 비전을 수립하는 데에만 의미를 둘 뿐 구성원들의 의사결정에 반영되지 않는 경우가 많다.
하지만 세니젠처럼 명확한 비전을 가진 기업은 우월한 성과를 올리게 된다.
세니젠의 R&D 센터에서 개발하고 있는 유전자 진단, 유전체 분석 제품·서비스는 ‘식품안전 전문기업’이라는 기업의 비전을 달성하기 위한 것으로 명확한 방향성 아래 추진하고 있다.
지난해 2월에 출시한 Genelix 실시간중합효소연쇄반응키트는 이같은 맥락에서 점차 검출하는 균을 확대하고 있다.
즉, 바이러스 및 유전자조작작물(GMO)을 검출할 수 있도록 제품을 개발할 계획이다.
이를 위해 조직개편을 통해 R&D 센터 내에 진단키트 개발팀, 유전체 분석개발팀 및 개발연구소를 두고 연구 인력을 집중 배치하고 있다.
또한 해당 분야의 전문성을 가진 고급인력을 채용하고, 향후 지속적으로 확대할 예정이다.
또한 센터장 직속의 선행연구파트를 설치하여 식품위생안전에 대한 국내외 연구동향 정보 수집·분석 및 예비연구를 수행하고 있다.
이를 바탕으로 연구개발파트의 중장기 업무 추진계획을 수립하여, 연구소 주요업무에 반영하고 있다.
기업의 비전에 따라 연구소는 중장기 계획을 수립하고, 이를 바탕으로 인력과 장비 등 자원을 집중하는 전략을 취하고 있다.
비전은 기업의 방향성을 정하는 나침반 구실을 한다. 세니젠은 명확한 방향성을 가지고 있기 때문에 빠른 시간내성공사례에 기술혁신을 달성할 수 있었다.
② 공급자 아닌 시장·수요 중심(Demand-Pull)의 기술개발
고객의 요구에 맞는 상품과 서비스를 개발하는 것은 비즈니스의 기본 원칙이지만 그대로 실행하기는 쉽지 않다.
고객의 상세한 요구를 파악하는 것이 어려운데다 많은 시간과 비용이 소요되기 때문이다.
또한 고객 스스로가 자신의 요구사항을 명확하게 파악하고 있지 않는 경우도 많으며, 소비자의 요구를 정확하게 연구개발 부서에 전달하는 것도 어렵다.
세니젠이 출시한 Genelix 키트와 유전체 분석서비스의 소비자는 일반 소비자가 아닌 식품제조기업의 연구개발부서나 대학·연구소 연구원들이다.
이에 세니젠에서는 제품 개발시 사용자의 요구사항을 반영하는 것을 무엇보다 중요하게 여기고 있다.
연구원들은 정기적으로 연구현장에서 연구자들의 요구를 정확하고 빠르게 파악하여 이를 기술개발에 적용하고자 노력하고 있다.
미생물 진단·제어라는 전문적인 영역에서 고객과 신뢰를 쌓고 고객이 요구하는 바를 제품·서비스의 연구개발에 반영하는 것이다.
식품위생이라는 분야에서 경쟁력을 갖추게 된 계기 또한 마찬가지이다.
이는 회사의 미션인 ‘고객의 신뢰를 바탕으로 식품위생의 안전성을 추구’와도 맥락을 같이 한다.
③ 핵심성과지표(KPI) 관리를 통한 과제 관리
연구소에서 성과란 연구소를 구성하고 있는 주체인 연구원, 팀 등의 조직, 연구소 전체 등 다양한 형태의 성과로 구분될 수 있다.
성과 및 과제관리는 기대하는 성과의 수준과 실적을 체계적으로 관리함으로써 조직이 기대하는 목표와 시한을 달성하는 것을 목적으로 한다.
하지만 성과관리를 도입하고 운영하는 것은 쉽지 않다.
전략이 부재하여 조직이나 개인의 성과에 대한 명확한 기대치를 갖고 있지 않거나, 성과를 측정할 수 있는 측정지표가 없는 경우 그렇다.
세니젠의 경우에는 핵심성과지표(KPI) 중심으로 성과 및 과제 관리를 효율적으로 수행하고 있다.
세니젠의 핵심성과지표를 중심으로 목표관리와 자원관리는 물론 평가 및 보상에 이르는 일련의 과제관리활동들이 유기적으로 연결되고 있다.
개인별 핵심성과 지표들이 모여 팀 단위의 성과가 되고, 이를 다시 연구소의 성과관리로 이어지게 하는 체계를 구축하고 있다.
더불어 연구원의 집중도 향상과 동기부여를 위해 직무발명 포상제도 및 자사개발제품 매출에 대한 인센티브 제도를 운영하고 있다.
나아가 연구기획팀을 신설해 기술의 축적, 활용 및 보호를 위한 기술관리시스템, 연구비 관리, 연구인력 관리 등 연구원의 연구 집중도 향상을 뒷받침하는 주요업무를 수행하고 있는 점도 주목된다.
④ 성과창출 극대화를 위한 개방형 혁신전략
세니젠이 역량을 집중하고 있는 미생물 진단 분야는 식품에 위해를 줄 수 있는 광범위한 미생물을 대상으로 하기에 모든 역량을 한번에 확보하는 것은 불가능에 가깝다.
현재 Genelix 키트만 해도 21종(Singleplex 17종, Multiplex 4종)에 이른다.
또한 향후 바이러스, 유전자 변이 농작물에까지 제품군을 확대하기 위해서는 외부의 자원을 활용하는 개방형 혁신전략이 큰 역할을 차지하고 있다.
현재 세니젠은 서울대학교, 경희대학교, 세종대학교 등 국내 연구진들과의 적극적인 공동연구를 통해 관련된 연구 노하우 습득 및 제품·서비스 개발에 접목하고 있다.
특히 국책연구과제를 수행하면서 확보한 연구 네트워크를 중심으로 부족한 역량을 확보하고 있다.
노로바이러스 관련 과제를 함께 수행했던 경희대학교 연구진으로부터 관련 기술을 이전받아 제품을 출시한 사례가 대표적이다.
기술이전을 받아 제품을 출시하기까지 사업화하는 것이 쉽지 않은 프로세스임에도 외부 네트워크 및 탄탄한 내부역량을 바탕으로 성과를 높여나가고 있다.
또 하나의 개방형 혁신전략은 외부 자금인 국책과제 연구비를 통해 효율적으로 제품을 개발하는 것이다.
국책과제 수행 시 과제를 그 자체로 수행하는 것이 아니라 Genelix 제품개발에 전략적으로 연계시킨 것이다.
농림축산식품부의 과제인 ‘농산물에서 식중독균 세균 신속검출법 개발 및 표준화’의 진행 결과, 균을 신속하게 검출할 수 있는 실시간중합효소연쇄 반응키트의 개발이 이뤄진 것이다.
그 외에도 2017년부터 2018년까지 식품의약품안전처 식중독균 유전체 연구사업단의 ‘차세대 염기서열 분석법(NGS)을 활용한 식중독균 유전체 염기서열 신속분석’ 과제를 수행하면서 유전체 분석 서비스를 위한 기술적 역량을 확보하고 이를 바탕으로 새로운 사업으로의 도전을 이어가고 있다.
안전한 식품환경을 제공하는 식품위생 전문기업의 꿈
세니젠은 식품위생안전을 위한 제품을 유통·판매하는 기업에 그치지 않고 미생물 진단·제어를 위한 기술혁신에 집중해 관련 핵심기술 역량을 확보하였다.
이를 통해 다수의 특허와 관련 제품 및 서비스를 개발·출시하였다.
또한 향후 유전체 분석 시대를 대비해 식품 분야의 독보적인 미생물 정보 분석회사로의 성장을 준비하고 있다.
식품안전을 넘어 식품분야의 특화된 제품과 서비스를 제공하는 세니젠의 성장이 기대된다.
