[과학향기 Story] 슈퍼컴퓨팅과 생명 정보, 의료를 재설계하다 : KISTI의 과학향기

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[과학향기 Story] 슈퍼컴퓨팅과 생명 정보, 의료를 재설계하다

<KISTI의 과학향기> 제3163호 2025년 06월 30일

우리는 지금 과학기술이 의료의 정의를 바꾸는 거대한 전환점 위에 있다. 인공지능, 빅 데이터, 클라우드 등의 디지털 기술이 바이오산업과 결합하면서 기존의 산업 방식을 개선하거나 완전히 새로운 방식이 시도되고 있다. 이른바 ‘디지털 바이오’ 패러다임은 단순한 기술 혁신을 넘어 인간의 생명과 건강을 더욱 정밀하게 예측하도록 의학의 흐름을 재설계하고 있다.

이 패러다임 변화의 중심에 유전체 데이터가 있다. 개인의 유전 정보를 디지털화하고 분석하는 기술은 질병 예측과 진단, 맞춤형 치료는 물론 신약 개발에 이르기까지 의료 전 과정에 관여한다. 디지털 바이오 분야는 얼마나 빠르게 성장하고 있을까? 그리고 이러한 변화 속에서 우리나라는 어떤 준비를 하고 있을까?

사진 1. 디지털 바이오 기술은 첨단 디지털 기술을 활용해 바이오 분야의 기술 혁신을 가속한다. 이는 개개인에 맞춘 의료 서비스를 제공하는 데 이바지할 뿐 아니라, 기술경쟁력을 높이는 전략으로 활용될 수 있다. ⓒShutterstock

의료의 판이 변하다

오늘날 디지털 바이오가 각광받는 이유는 명확하다. 바로 시간과 비용의 한계를 극복했기 때문이다. 수천 편의 논문과 수많은 화합물 조합을 분석하는 데 수년이 걸리던 신약 개발 초기 과정은 이제 인공지능의 도움을 받아 단 하루 만에 끝날 수 있다. 이처럼 바이오산업 연구 효율이 획기적으로 개선되며 미래의 질병 가능성과 적합한 치료법, 약물 반응을 사전에 예측할 수 있는 정밀 의료에 대한 기대도 더욱 커지고 있다.

보건의료의 패러다임은 치료 중심에서 예측과 예방 중심으로 옮겨가고 있다. 이에 따라 세계 각국은 바이오 헬스케어를 미래 전략 산업으로 보고, 막대한 투자를 아끼지 않고 있다. 한국보건산업진흥원이 최근 발간한 연간 보고서에 따르면 2023년 바이오헬스 산업 시장 규모는 약 13조 5,000억 달러(약 1경 9,400조 원)에 달한다. 2019년부터 5년간 연평균 5.4% 성장한 수치다. 보고서는 2030년에는 약 19조 4,000억 달러(약 2경 8,000억 원)까지 성장할 것으로 내다보고 있다.

우리나라는 지난해 2035년까지 바이오 선진국 도약을 목표로 한 ‘첨단 바이오 이니셔티브’를 발표했다. 이제껏 산재해 있던 바이오 데이터를 통합하고, ‘쓸 수 있는’ 형태의 유전체 데이터를 가공해 가는 것이 그 출발점이다. 바이오 데이터는 유전체, 단백질체, 전사체 등 생명과학 연구 과정에서 생성되는 모든 생물학적 정보를 포함하여 그 규모가 수십에서 수백 테라바이트(TB), 경우에 따라서는 페타바이트(PB) 단위에 이른다. 방대한 유전체 데이터를 안전하고 효율적으로 다루기 위한 국가 수준의 통합 인프라가 필요한 이유다.

데이터에서 인프라까지, KISTI가 만든 생태계

사진 2. 국가 바이오데이터 스테이션 플랫폼 메인 페이지. 사용자는 자신의 데이터를 등록하거나 기등록된 데이터를 목적에 맞게 활용할 수 있다.

우리나라에선 KISTI 디지털바이오컴퓨팅연구단을 중심으로 국가 디지털 바이오 인프라를 설계하고 운영하고 있다. 대표적으로 KISTI 디지털바이오컴퓨팅연구단은 우리나라의 바이오 연구 데이터를 집약해 관리하는 플랫폼 ‘국가 바이오 데이터 스테이션(K-BDS)’을 구축, 운영 중이다.

K-BDS는 보건복지부, 과기정통부 등 여러 부처와 협력하여 연구자·기관별로 흩어진 데이터를 하나의 플랫폼으로 모으고 있다. 연구자들은 이 플랫폼을 통해 슈퍼컴퓨팅 기반 분석 환경에서 대규모 데이터를 처리할 수 있다. 현재 K-BDS는 2PB 이상의 스토리지, 2,400여 개의 CPU 코어, 53종의 표준화된 데이터베이스를 토대로 분석 도구를 제공한다. 유전체 데이터가 민감정보인 만큼, 암호화 및 비식별화 기술을 적용해 개인정보 보호에도 만전을 기하고 있다. 종료된 과제는 다시 공유되어 국내 바이오 데이터 분석을 고도화하는 선순환 구조를 이룬다. 데이터의 생산부터 분석, 보호까지 전 주기를 아우르는 바이오 디지털 인프라가 KISTI의 손을 거쳐 우리 사회에 꼭 필요한 공공 자산으로 기능하고 있는 셈이다.

연결과 확장, 미래 의료를 움직이다

KISTI가 구축한 디지털 바이오 인프라의 핵심 가치는 바로 속도, 연결성, 확장성이다. 연구자들은 더 이상 개별 컴퓨터나 제한된 자원에 의존하지 않아도 된다. 수십 테라바이트에 달하는 유전체 데이터도 연구 목적에 맞게 제공받아 몇 시간 만에 분석할 수 있다. 표준화된 데이터 구조 덕에 다른 연구자, 기관, 산업체와의 협업도 훨씬 수월하다.

KISTI는 통합 인프라를 통한 연결과 성과를 더욱 견고히 할 계획이다. 올해부터는 국가 바이오 연구 개발 사업에서 축적된 분석 기술을 지속 활용하기 위한 특화연구소 지정을 추진하고 있다. 또 내년(2026년) 하반기 ‘바이오 빅데이터 플랫폼’을 개방해, 2032년까지 한국인 100만 명의 유전체·단백질·임상 정보 등을 모두 포함한 국가 통합 바이오 빅데이터를 구축할 계획이다.

미래 의료로의 전환에는 막대한 데이터를 안전하고 빠르게 다루는 디지털 인프라가 필수다. 통합 인프라가 제대로 작동하고 확산된다면 개별 연구자의 연구 효율을 키울 수 있음은 물론 국가 차원의 산업 경쟁력과 의료 역량을 끌어올릴 수 있다. 한 나라의 의료 연구·산업 역량을 디지털로 재구성하고 그 결과를 의료 현장과 매개하는 일. 의료 환경과 산업을 변화시키는 조용한 변화는 이미 진행 중이다.

글 : 맹미선 과학칼럼니스트, 일러스트 : 이명헌 작가

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