모듈형 실험실 자동화 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 전망 (2026-2031)

모듈형 실험실 자동화 시장 분석 보고서 (2026-2031)

# 시장 개요 및 성장 전망

Mordor Intelligence의 분석에 따르면, 모듈형 실험실 자동화 시장은 2025년 32억 달러에서 2031년 45억 6천만 달러에 이를 것으로 예상되며, 예측 기간(2026-2031) 동안 연평균 성장률(CAGR) 6.08%를 기록할 것으로 전망됩니다. 엄격해지는 규제, 실험실 인력 부족, 재현 가능한 데이터에 대한 수요 증가 등이 시장 성장을 견인하는 주요 요인으로 작용하고 있습니다. 특히, 인공지능(AI) 소프트웨어와 로봇 공학의 결합은 실험실이 프로토콜을 표준화하고, 완전한 감사 추적을 기록하며, 테스트 주기를 단축하는 데 기여하고 있습니다. 제약 제조업체들은 EU GMP Annex 1 오염 관리 요구 사항을 충족하기 위해 자동화 도입을 가속화하고 있으며, 병원 네트워크는 대규모 건설 프로젝트 없이 분산 테스트를 확장할 수 있는 모듈형 배포를 선호하고 있습니다. 북미 지역이 가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있으며, 아시아 태평양 지역은 가장 빠르게 성장하는 시장으로 부상하고 있습니다. 시장 집중도는 중간 수준입니다.

# 주요 시장 동인

모듈형 실험실 자동화 시장의 성장을 이끄는 주요 동인은 다음과 같습니다.

1. 재현성 및 데이터 무결성 요구 증대 (CAGR 영향 +1.8%): 자동화된 플랫폼은 엄격한 프로세스 제어를 통해 수동 기술에서 발생하는 가변성을 줄여줍니다. Mayo Clinic의 분류 시스템은 시간당 6,000개의 튜브를 오분류 없이 처리하며 무결점 데이터 캡처를 입증했습니다. 규제 기관이 모든 분석에 대한 세부 감사 추적을 요구함에 따라 이러한 결과는 필수적입니다. 공급업체들은 원시 데이터 보호를 위해 블록체인 지원 로그를 내장하는 추세입니다. 이는 실험실의 신뢰도를 높이는 데 기여합니다.
2. 생명 과학 실험실의 숙련 노동력 부족 심화 (CAGR 영향 +2.1%): 북미 지역에서 약 25,000개의 공석이 발생하면서 실험실들은 반복적인 작업을 기계에 맡기고 과학자들은 해석에 집중할 수 있도록 자동화로 전환하고 있습니다. Clarapath의 로봇 미세 절단 기술은 한 명의 기술자가 여러 슬라이드 준비 스테이션을 감독하여 생산량을 세 배로 늘릴 수 있게 합니다. 이러한 인력 절감 효과는 테스트 적체를 줄이고 초과 근무 없이 24시간 운영을 지원합니다. 자동화는 또한 프로토콜을 소프트웨어에 인코딩하여 암묵적 지식을 제도화하고 신규 직원의 온보딩 시간을 단축합니다.
3. 고처리량 유전체학 및 세포 치료 파이프라인 확대 (CAGR 영향 +1.5%): 대규모 시퀀싱 연구 및 세포 치료 임상 시험은 수동 피펫팅으로는 불가능한 속도를 요구합니다. 자동화된 액체 핸들러는 수천 개의 샘플에 대한 시퀀싱 라이브러리를 병렬로 조립하여 샘플당 비용을 절감합니다. CAR-T 생산의 경우, Danaher의 폐쇄 루프 로봇은 정밀한 세포 조작을 수행하면서 무균 환경을 유지합니다. AI와 머신 비전의 융합은 실시간 오류 수정을 가능하게 하여 수율을 높이고 정밀 의학 제조의 핵심으로서 모듈형 실험실 자동화 시장을 강화합니다.
4. EU GMP Annex 1 오염 관리 의무화 (CAGR 영향 +1.2%): 2023년부터 시행된 규정은 무균실에서 로봇을 선택 사항이 아닌 필수로 격상시켰습니다. 새로운 무장갑 아이솔레이터는 자율 로봇 팔과 통합되어 사람의 접촉 없이 바이알을 분주, 캡핑 및 검사합니다. 지속적인 환경 모니터링 센서는 클라우드 대시보드에 데이터를 전송하여 미립자가 임계값을 초과하기 전에 작업자에게 경고합니다. 이러한 규제적 지원은 조달 주기를 단축하고 모듈형 실험실 자동화 시장을 장기적인 자본 투자 계획에 포함시킵니다.

# 주요 시장 제약 요인

시장 성장을 저해하는 주요 제약 요인은 다음과 같습니다.

1. 높은 초기 자본 지출 및 긴 투자 회수 기간 (CAGR 영향 -1.4%): 초기 로봇 벤치는 10만~30만 달러, 전체 라인은 100만 달러를 초과하여 학술 및 중소 규모 예산에 부담을 줍니다. 오류 없는 데이터나 인력 재배치와 같은 이점은 단순한 수익화가 어려워 투자 회수 기간이 3년을 넘는 경우가 많습니다. 리스 제도나 사용량 기반 가격 책정이 진입 장벽을 부분적으로 낮추지만, 유지보수 계약, 검증 및 운영자 교육은 여전히 총 소유 비용을 증가시킵니다.
2. 기존 장비 및 LIMS와의 통합 복잡성 (CAGR 영향 -1.1%): 많은 장비가 최신 API 이전에 개발되어, 실험실은 파일 형식을 매핑하고 바코드를 조정하는 미들웨어를 구축해야 합니다. 맞춤형 코딩은 프로젝트 기간을 늘리고 공급업체가 프로토콜을 변경할 경우 데이터 사일로를 초래할 위험이 있습니다. 클라우드 기반 LIMS 플랫폼은 플러그 앤 플레이 연결을 약속하지만, 수십 년간의 과거 결과를 마이그레이션하는 것은 검증 부담을 가중시킵니다.

# 세그먼트 분석

1. 장비 및 소프트웨어:
자동화된 액체 핸들러는 2025년 모듈형 실험실 자동화 시장 점유율의 25.83%를 차지하며 분석 준비의 핵심 역할을 공고히 했습니다. 정밀 피펫팅을 통해 하류 데이터 품질을 보장하고 직원의 분석 업무 부담을 줄여줍니다. 자동화된 보관 및 검색 시스템은 2031년까지 6.94%의 CAGR로 성장할 것으로 예상되며, AI 경로 계획과 결합된 저온 창고는 샘플 무결성을 보호합니다. 소프트웨어 혁신은 머신러닝 알고리즘을 내장하여 분석 실패 전 이상 징후를 감지하고, 인라인 질량 분석 또는 형광 감지 기능을 갖춘 분석기는 총 처리 시간을 단축합니다.

2. 적용 분야:
임상 진단은 2025년 매출의 28.12%를 차지했으며, 고용량 화학 및 재현 가능한 자동화를 요구하는 엄격한 인증 기준이 이를 뒷받침합니다. 세포 및 유전자 치료 워크플로우는 2031년까지 9.21%의 CAGR로 확장될 것으로 예상되며, 긴 배양 기간 동안 오염 위험을 최소화하는 폐쇄형 시스템 로봇이 필요합니다. 약물 발견 그룹은 고처리량 스크리닝을 계속 배포하고 있으며, 유전체학 컨소시엄은 인구 코호트를 위한 라이브러리 준비를 자동화합니다. 시약에 구애받지 않는 프로토콜을 지원하는 다학제 플랫폼이 인기를 얻고 있습니다.

3. 최종 사용자:
제약 및 생명공학 기업은 2025년 지출의 31.58%를 차지했으며, 데이터 무결성에 대한 규제 의무와 개발 기간 단축 필요성이 이를 주도합니다. 계약 연구 기관(CRO)은 2031년까지 8.2%의 CAGR로 성장할 것으로 전망되며, 긴 검증 주기 없이 고객별 방법을 처리할 수 있는 유연한 자동화를 배포합니다. 학술 기관은 제한된 보조금을 활용하면서도 재현성에 대한 동료 검토 기대를 충족하기 위해 모듈형 워크셀을 채택합니다. 임상 실험실은 검사량 증가와 인력 부족으로 인해 검체 전처리 로봇을 사용합니다.

4. 자동화 유형:
모듈형 워크셀은 2025년 매출의 28.74%를 차지하며 단계별 배포가 비용과 기능의 균형을 이룬다는 전제를 입증했습니다. 실험실은 종종 액체 처리 코어에서 시작하여 플레이트 이동 장치를 추가하고, 볼륨이 증가함에 따라 분석 기능을 통합합니다. 모바일 또는 클라우드 연결 로봇은 2031년까지 8.77%의 CAGR로 확장될 것으로 예상되며, 여러 벤치를 이동하고 부서 간에 자원을 공유하여 자본 활용 효율성을 높입니다. 독립형 장비 자동화는 단일 분석 정밀도가 처리량보다 중요할 때 여전히 유효합니다.

# 지역 분석

1. 북미 (2025년 매출 점유율 41.15%):
생물 제약 본사의 집중, NIH의 관대한 자금 지원, 기술 투자를 선호하는 성숙한 규제 환경을 반영하여 2025년 매출 점유율 41.15%를 유지했습니다. 최근 연방 보조금은 지능형 자동화에 대한 공공 부문의 지지를 확인시켜 줍니다. 캐나다의 생명 과학 클러스터는 지방세 공제를 활용하여 연구 인프라를 업그레이드하고 있으며, 멕시코는 Annex 1 요구 사항을 충족하기 위해 로봇 아이솔레이터를 시범 운영하고 있습니다.

2. 아시아 태평양 (가장 빠른 성장 지역):
정부의 생명공학 인프라 보조금 지원과 첨단 치료제의 현지 생산 장려로 가장 높은 성장 궤도를 기록하고 있습니다. 중국은 완전 자동화된 폐쇄 루프 파이프라인을 채택하는 국가 시퀀싱 허브에 투자하여 게놈당 비용을 절감하고 정밀 의학 시범 프로그램을 가속화합니다. 일본의 고령화 인구는 만성 질환 패널을 처리할 수 있는 진단 자동화에 대한 수요를 증가시킵니다. 한국은 이중 팔 로봇과 AI 분석을 결합한 세포 치료 전문 센터에 집중하고 있습니다.

3. 유럽:
Annex 1 규정이 로봇 기술을 선호하는 기술 장벽을 제거함에 따라 중요한 시장으로 남아 있으며, 기존 충전-마감 라인의 업그레이드를 주도하고 있습니다. 독일의 엔지니어링 기반은 고정밀 메카트로닉스를 클라우드 기반 MES 플랫폼과 통합하고, 영국은 AI 기반 워크셀을 검증하는 대학-병원 파트너십에 연구 자금을 지원합니다. 프랑스는 초기 자본 지출을 상쇄하는 경기 부양책을 통해 공공 부문 실험실을 현대화하고 있습니다. 유럽 경제 지역 전반의 규제 공통성은 국경 간 표준화를 장려합니다.

# 경쟁 환경

모듈형 실험실 자동화 시장은 중간 정도의 통합을 보이며, 상위 3개 공급업체가 상당한 점유율을 차지하고 있습니다. Thermo Fisher Scientific은 로봇 공학, 소모품 및 클라우드 소프트웨어를 턴키 솔루션으로 통합합니다. Danaher (Beckman Coulter)는 분석 실패를 예측하고 피펫팅 매개변수를 자동 수정하는 AI 지원 워크플로우를 발전시킵니다. Tecan Group AG는 개방형 API 정책을 활용하여 타사 생태계 성장을 촉진하며, 이는 기존 장비와 새로운 자동화를 혼합하는 기관에 매력적입니다.

전략적 인수합병은 경쟁을 심화시키고 있습니다. Siemens의 Dotmatics 인수(51억 달러)는 AI LIMS 기능을 주입하여 설계, 실행 및 데이터 분석을 통합합니다. Grifols는 Inpeco와 협력하여 FlexLab X를 공개하며 수혈 의학을 개방형 자동화 시대로 이끌고 있습니다. QuidelOrtho는 기존 화학 분석기 시스템과 연동되는 신속 분자 진단을 추구하여 추가 공간 없이도 입지를 확장합니다. 스타트업들은 모바일 로봇 공학 및 서비스 기반 가격 책정을 통해 높은 자본 지출을 꺼리는 중소 규모 실험실에 어필하며 차별화를 꾀하고 있습니다.

사이버 보안은 새로운 격전지로 부상하고 있습니다. 공급업체들은 펌웨어를 강화하고, 암호화된 통신을 내장하며, SOC-as-a-service를 제공하여 규제 산업을 안심시키고 있습니다. 소모품 공급업체들은 특정 로봇 플랫폼에 최적화된 시약 키트를 공동 설계하여 반복적인 수익을 확보하는 등 생태계 파트너십도 중요합니다. 향후 5년간 모듈형 실험실 자동화 시장에서 검증된 엔드투엔드 솔루션을 제공하는 공급업체의 능력이 시장 점유율을 결정할 것입니다.

주요 기업: Thermo Fisher Scientific, Danaher (Beckman Coulter), Tecan Group AG, Agilent Technologies, Hamilton Company.

# 최근 산업 동향

* 2025년 6월: QuidelOrtho Corporation은 FDA 승인 후 LEX Diagnostics 인수를 발표하여 자동화된 실험실 워크플로우와 원활하게 통합되는 현장 분자 진단 포트폴리오를 확장할 계획입니다.
* 2025년 5월: Thermo Fisher Scientific은 Solventum의 정제 및 여과 사업부를 41억 달러에 인수하여 샘플 준비 자동화를 확대했습니다.
* 2025년 4월: Siemens AG는 Dotmatics를 51억 달러에 인수하여 실험실 데이터 파이프라인을 통합하는 AI 기반 소프트웨어 제품군을 강화했습니다.
* 2025년 3월: Astellas Pharma와 YASKAWA Electric은 정밀 세포 치료제 제조를 위한 이중 팔 로봇 시스템 개발을 위한 합작 투자를 설립했습니다.

본 보고서는 모듈형 실험실 자동화 시장에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. 이 시장은 개별적으로 제작된 워크셀, 로봇 팔, 자동 액체/플레이트 핸들러, 저장 및 검색 모듈, 그리고 기존 벤치에 통합되어 특정 워크플로우 단계를 자동화하는 오케스트레이션 소프트웨어의 판매를 포함하며, 전체 컨베이어 기반의 자동화 라인 없이도 유연한 자동화를 가능하게 합니다.

시장 규모는 2026년 33억 9천만 달러에서 2031년 45억 6천만 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. 주요 시장 동인으로는 재현성 및 데이터 무결성 요구 증가, 생명 과학 실험실의 만성적인 숙련 노동력 부족, 고처리량 유전체학 및 세포 치료 파이프라인의 발전, 그리고 EU GMP Annex 1의 오염 제어 의무화 등이 있습니다. 특히 EU GMP Annex 1 개정 지침은 로봇 아이솔레이터 및 지속적인 모니터링을 선호하여 오염 제어를 위한 자동화 투자를 가속화하고 있습니다. 반면, 높은 초기 자본 지출과 기존 장비 및 LIMS(실험실 정보 관리 시스템)와의 통합 복잡성은 시장 성장의 제약 요인으로 작용합니다. 소규모 실험실의 경우 100만 달러를 초과하는 초기 자본 비용과 3년 이상의 ROI 기간이 재정적 장벽으로 작용할 수 있어, 리스 또는 단계적 도입이 대안으로 고려됩니다.

시장은 장비 및 소프트웨어, 적용 분야, 최종 사용자, 자동화 유형, 그리고 지역별로 세분화되어 분석됩니다.
장비 및 소프트웨어 부문에서는 자동 액체 핸들러, 자동 플레이트 핸들러, 로봇 팔, 자동 저장 및 검색 시스템(ASRS), 분석기, 소프트웨어 등이 포함됩니다. 특히 자동 액체 핸들러는 대부분의 실험실 워크플로우에서 핵심적인 역할을 수행하며 전체 매출의 25.83%를 차지하여 가장 큰 비중을 보입니다.
적용 분야는 신약 개발, 유전체학, 단백질체학, 임상 진단 및 기타 응용 분야로 나뉩니다.
최종 사용자는 제약 및 바이오 기업, 학술 및 연구 기관, 임상 및 진단 실험실, 계약 연구 기관(CRO), 식품 및 환경 테스트 실험실 등으로 구성됩니다. 제약 회사들은 재현 가능한 데이터, 규제 준수, 개발 기간 단축을 위해 모듈형 자동화 시스템에 적극적으로 투자하고 있으며, 이는 고처리량 스크리닝 및 무균 제조 요구사항을 충족시키는 데 기여합니다.
자동화 유형은 독립형 기기 자동화, 모듈형 워크셀, 통합형 워크셀, 전체 실험실 자동화(TLA) 라인, 모바일/클라우드 연결 로봇으로 구분됩니다.
지역별로는 북미(미국, 캐나다, 멕시코), 남미(브라질, 아르헨티나 등), 유럽(영국, 독일, 프랑스, 이탈리아, 러시아 등), 아시아 태평양(중국, 일본, 인도, 한국 등), 중동(이스라엘, 사우디아라비아, UAE 등), 아프리카(남아프리카, 이집트 등)로 세분화되어 시장 규모 및 성장 예측이 이루어집니다.

경쟁 환경 분석에서는 Thermo Fisher Scientific, Danaher Corporation (Beckman Coulter), Tecan Group AG, Agilent Technologies, PerkinElmer Inc., Siemens Healthineers, Becton Dickinson (BD), Hamilton Company, Roche Diagnostics, ABB Ltd. 등 주요 글로벌 기업들의 시장 집중도, 전략적 움직임, 시장 점유율 및 상세 프로필이 다루어집니다. 연결된 자동화 시스템의 사이버 보안 위험은 암호화된 통신, 역할 기반 접근 제어, 보안 운영 센터 서비스 등을 통해 완화됩니다.

본 보고서는 이러한 시장 동향과 함께 미래 기회 및 전망에 대한 심층적인 통찰력을 제공합니다.

1. 서론

• 1.1 연구 가정 및 시장 정의
• 1.2 연구 범위

2. 연구 방법론

3. 요약

4. 시장 현황

• 4.1 시장 개요
• 4.2 시장 동인
  • 4.2.1 재현성 및 데이터 무결성에 대한 요구 증가
  • 4.2.2 생명 과학 실험실의 만성적인 숙련 노동력 부족
  • 4.2.3 고처리량 유전체학 및 세포 치료 파이프라인
  • 4.2.4 EU GMP Annex 1 오염 제어 의무화로 로봇 공학 가속화 (과소 보고됨)
• 4.3 시장 제약
  • 4.3.1 높은 초기 자본 지출 및 긴 ROI 주기
  • 4.3.2 기존 장비 및 LIMS와의 통합 복잡성
• 4.4 가치 / 공급망 분석
• 4.5 규제 환경
• 4.6 기술 전망
• 4.7 포터의 5가지 경쟁 요인 분석
  • 4.7.1 공급업체의 교섭력
  • 4.7.2 구매자의 교섭력
  • 4.7.3 신규 진입자의 위협
  • 4.7.4 대체재의 위협
  • 4.7.5 경쟁 강도

5. 시장 규모 및 성장 예측 (가치)

• 5.1 장비 및 소프트웨어별
  • 5.1.1 자동 액체 처리기
  • 5.1.2 자동 플레이트 처리기
  • 5.1.3 로봇 팔
  • 5.1.4 자동 저장 및 검색 시스템 (ASRS)
  • 5.1.5 분석기
  • 5.1.6 소프트웨어
• 5.2 적용 분야별
  • 5.2.1 신약 개발
  • 5.2.2 유전체학
  • 5.2.3 단백질체학
  • 5.2.4 임상 진단
  • 5.2.5 기타 응용 분야
• 5.3 최종 사용자별
  • 5.3.1 제약 및 생명공학 기업
  • 5.3.2 학술 및 연구 기관
  • 5.3.3 임상 및 진단 실험실
  • 5.3.4 계약 연구 기관
  • 5.3.5 식품 및 환경 테스트 실험실
• 5.4 자동화 유형별
  • 5.4.1 독립형 기기 자동화
  • 5.4.2 모듈형 작업 셀
  • 5.4.3 통합 작업 셀
  • 5.4.4 전체 실험실 자동화 (TLA) 라인
  • 5.4.5 모바일/클라우드 연결 로봇
• 5.5 지역별
  • 5.5.1 북미
  • 5.5.1.1 미국
  • 5.5.1.2 캐나다
  • 5.5.1.3 멕시코
  • 5.5.2 남미
  • 5.5.2.1 브라질
  • 5.5.2.2 아르헨티나
  • 5.5.2.3 남미 기타 지역
  • 5.5.3 유럽
  • 5.5.3.1 영국
  • 5.5.3.2 독일
  • 5.5.3.3 프랑스
  • 5.5.3.4 이탈리아
  • 5.5.3.5 러시아
  • 5.5.3.6 유럽 기타 지역
  • 5.5.4 아시아-태평양
  • 5.5.4.1 중국
  • 5.5.4.2 일본
  • 5.5.4.3 인도
  • 5.5.4.4 대한민국
  • 5.5.4.5 아시아-태평양 기타 지역
  • 5.5.5 중동
  • 5.5.5.1 이스라엘
  • 5.5.5.2 사우디아라비아
  • 5.5.5.3 아랍에미리트
  • 5.5.5.4 튀르키예
  • 5.5.5.5 중동 기타 지역
  • 5.5.6 아프리카
  • 5.5.6.1 남아프리카 공화국
  • 5.5.6.2 이집트
  • 5.5.6.3 아프리카 기타 지역

6. 경쟁 환경

• 6.1 시장 집중도
• 6.2 전략적 움직임
• 6.3 시장 점유율 분석
• 6.4 기업 프로필 (글로벌 수준 개요, 시장 수준 개요, 핵심 부문, 재무 정보(사용 가능한 경우), 전략 정보, 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 포함)
  • 6.4.1 Thermo Fisher Scientific
  • 6.4.2 Danaher Corporation (Beckman Coulter)
  • 6.4.3 Tecan Group AG
  • 6.4.4 Agilent Technologies
  • 6.4.5 PerkinElmer Inc.
  • 6.4.6 Siemens Healthineers
  • 6.4.7 Becton Dickinson (BD)
  • 6.4.8 Hudson Robotics Inc.
  • 6.4.9 Honeywell International Inc.
  • 6.4.10 Hamilton Company
  • 6.4.11 HighRes Biosolutions
  • 6.4.12 Biosero Inc.
  • 6.4.13 QIAGEN N.V.
  • 6.4.14 Copan Diagnostics
  • 6.4.15 Retisoft Inc.
  • 6.4.16 Bruker (Chemspeed)
  • 6.4.17 Roche Diagnostics
  • 6.4.18 ABB Ltd.
  • 6.4.19 LabVantage Solutions
  • 6.4.20 Festo AG and Co. KG

7. 시장 기회 및 미래 전망