신약개발 속도 올리고 임상 효율 더하는 ‘AI’…K 제약바이오 미래 그린다

JW중외제약 ‘제이웨이브’- 대웅제약 ‘데이지’ 등 국내 제약사, 자체 AI 기반 플랫폼 신약 개발 가속화 제이앤피메디, AI 기반 임상 플랫폼 통해 임상 운영 - 데이터 관리 효율성 높여…CRO 시장 혁신 주도 CDMO 삼성바이오로직스, 생산 공정에 AI 기술 접목하며 생산 효율성 - 품질 관리의 정확성 극대화

지난 달 정부는 AI 신약 개발을 포함한 바이오 연구개발(R&D) 10대 중점 분야를 선정하고, 각 분야별 전략적 R&D 추진 방향을 마련하기로 했다. 이는 글로벌 제약·바이오 시장 경쟁 심화와 함께, 고령화 사회 진입에 따른 질병 치료 및 건강 관리 수요 증가에 적극적으로 대응하기 위한 전략적 움직임으로 분석된다. 특히 정부가 선정한 10대 중점 분야 중 하나인 AI 신약 개발은 신약 후보 물질 발굴부터 임상 시험 설계, 데이터 분석, 생산 공정 최적화에 이르기까지 신약 개발 전반에 걸쳐 획기적인 변화를 이끌 핵심 역량으로 주목받고 있다.

실제  AI 신약 개발을 국가 전략급 산업으로 격상하고 민관 협력을 강화하려는 의지도 강하다. 이러한 기조 아래 과학기술정보통신부와 보건복지부는 정부의 대표적 AI 신약 개발 지원사업인 연합학습 기반 신약 개발 가속화 프로젝트(K-MELLODDY) 사업에 2024년부터 2028년까지 5년간 총 348억 원을 지원하며 26개 과제를 선정하는 등 구체적인 지원에 나섰다. 또 보건복지부 차관도 AI 신약 개발에 대한 정부의 지원을 아끼지 않겠다고 강조하는 등 정부와 민간 기업이 협력 방안을 모색하며 지원 체계 강화에 힘을 쏟고 있다.

이 같은 정책적 지원과 더불어 제약사, 임상시험수탁기관(CRO), 의약품 위탁개발생산(CDMO) 등 각 분야별로도 AI 기술 도입이 활발해지면서 업계는 업무 효율성을 높이고 글로벌 경쟁력을 확보하는 데 박차를 가하고 있다. 이제 AI 기술은 신약 개발의 패러다임을 혁신하는 것에서 더 나아가 국내 제약·바이오 산업의 미래를 긍정적으로 전망하게 하는 핵심 요소로 자리잡았다.

 ‘신약 개발 새 지평’ JW중외제약·대웅제약, 자체 AI 플랫폼  ‘승부수’

국내 제약사들은 AI 기술이 신약 개발의 효율성을 높이고 새로운 가능성을 제시할 수 있다는 기대감 속에 자체적으로 AI를 활용한 플랫폼 및 시스템을 구축하며 신약 연구개발에 적극 나서고 있다. 이를 통해 신약 개발의 전반을 개선하고 글로벌 경쟁력 강화에도 속도를 높이고 있다.

JW중외제약이 지난해부터 본격적으로 가동 중인 AI 신약개발 플랫폼 ‘제이웨이브(JWave, JW AI-powered Versatile drug Exploration)’는 빅데이터 기반 약물 탐색 시스템인 ‘주얼리’와 ‘클로버’를 통합해 AI 모델 적용 범위를 확장한 플랫폼이다. 제이웨이브는 질병을 일으키는 단백질에 작용하는 유효 약물을 탐색하고, 선도물질 최적화를 통해 신약 후보물질을 발굴하는 데 핵심적인 역할을 수행한다.

대웅제약도 AI 신약 R&D 시스템 ‘데이지(DAISY)’를 구축하며 신약 개발 역량을 강화하고 있다. 데이지는 8억 종에 달하는 주요 화합물 분자 모델을 전처리한 데이터베이스를 기반으로 신약 후보물질 발굴 과정을 지원하며, 후보물질 최적화 단계까지 소요되는 기간을 단축하는 시스템이다. 특히 데이지에서 주목할 만한 도구는 신약 후보물질을 탐색하는 AIVS(AI based Virtual Screening)로, AI를 활용해 새로운 신약 후보 물질을 효율적으로 발굴하는 역할을 한다.

‘임상 디지털화 선도’ 제이앤피메디, AI 임상 플랫폼 앞세워 CRO 시장 혁신 

임상시험수탁기관(CRO) 분야에서는 AI가 임상 설계, 환자 모집, 데이터 관리 및 분석 등 복잡한 과정을 효율화 하는 핵심 도구로 부상하고 있다. AI 기반 플랫폼은 임상 데이터를 표준화하고 해석하며 임상 시험 신뢰성과 속도를 높이는 데 크게 기여한다.

특히 AI 플랫폼 기반 임상시험 컨설팅 기업인 제이앤피메디는 자체 개발한 AI 기반 임상 운영 및 데이터 관리 솔루션인 ‘메이븐 클리니컬 클라우드(Maven Clinical Cloud)’ 역량을 강화하며 이를 다양한 의료 분야에 적용하고 있다. 분산형 임상시험(DCT)을 넘어 사업 전략, 제품 개발, 임상 연구, 인허가, 라이선스 아웃 등에서 성공적인 사업 다각화를 이뤄내며 제약·바이오 및 의료기기 비즈니스 모든 단계에 대응하는 온 디맨드(On-Demand) 서비스를 제공 중이다. 

이런 노력으로 제이앤피메디는 2025년 인공지능(AI) 사업화 지원 사업에 선정되는 결실을 맺었다. 인천테크노파크가 주관하는 이 사업은  AI 기술 기반 서비스 확산에 따른 데이터 처리와 안정성 강화, 판로 확대 필요성에 따라 마련됐다. 제이앤피메디는 선정을 통해 클라우드 컴퓨팅 서비스 지원을 받아 방대한 AI 학습 데이터를 신속하고 효율적으로 처리할 수 있게 되었으며, AI 제품 및 서비스의 상용화 및 사업화를 위한 마케팅 지원도 받게 될 예정이다.

 ‘오류는 줄이고 수율은 높인다’ 삼성바이오로직스, 대규모 생산 설비 AI 접목

의약품 위탁개발생산(CDMO) 사업에서도 AI 기술 도입이 활발하다. 복잡하고 정밀한 바이오의약품 생산 과정에서 발생할 수 있는 오류를 줄이고 수율을 높이는 데 AI 기술은 매우 효과적이다. 특히 대규모 생산 설비를 갖춘 대기업들을 중심으로 AI를 활용해 생산 공정을 최적화하고 품질 관리의 정확성을 높이는 등 생산 효율성을 극대화하는 데 주력하는 추세다.

대표적으로 글로벌 CDMO 기업인 삼성바이오로직스는 생산 분야에 AI 기술을 적극적으로 도입하며 효율성을 높이는 데 앞장서고 있다. 삼성바이오로직스는 ‘AI Lab’을 신설하고 생산성 개선을 핵심 과제로 설정하는 등 AI 기술을 CDMO 공정에 접목해 자동화 생산 환경을 구축해 나가고 있다. 이를 통해 생산관리, 품질관리, 운영관리 등 다양한 업무와 AI를 연계해 전반적인 생산 프로세스의 효율성을 극대화한다.

특히, 최첨단 시설인 삼성바이오로직스 제5공장에서는 디지털 트윈 기술과 AI 기술을 융합해 데이터 기반 의사결정 시스템을 강화하고 운영 효율성을 더욱 높였다. AI는 실시간으로 생산 데이터를 분석해 잠재적인 문제를 사전에 예측하고 최적 생산 조건을 유지하는 데 기여한다.