미생물 발효 기술 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 전망 (2026-2031년)

미생물 발효 기술 시장 규모 및 점유율 분석: 성장 동향 및 2031년 전망

Mordor Intelligence 보고서에 따르면, 미생물 발효 기술 시장은 2025년 373.5억 달러에서 2026년 394.2억 달러로 성장했으며, 2031년에는 516.5억 달러에 달하며 2026년부터 2031년까지 연평균 5.55%의 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 전망됩니다. 이러한 성장은 친환경 생산 방식에 대한 수요 증가, 국내 바이오 제조에 대한 정부 인센티브, 기록적인 벤처 투자 수준 등이 복합적으로 작용한 결과입니다. 특히 제약, 식품 단백질, 지속 가능한 화학 물질 분야에서 생산 역량 확장이 두드러지고 있습니다.

정밀 발효, 무세포 효소 플랫폼, 조작된 미생물 컨소시엄에 대한 관심이 높아지면서 경쟁 전략이 재편되고 있으며, AI 기반 균주 공학의 발전은 개발 기간을 단축하고 위험을 낮추고 있습니다. 또한, 연속 공정 및 모듈형 시설은 오염 사고를 줄이고 자본 집약도를 낮추는 새로운 운영 모델을 가능하게 하여, 기존 항생제 매출이 정체되는 상황에서도 균형 잡힌 중간 한 자릿수 성장을 지속하고 있습니다.

주요 보고서 요약:

* 적용 분야별: 항생제가 2025년 시장 점유율의 33.02%로 가장 큰 비중을 차지했으나, 무세포 효소 시스템은 2031년까지 11.78%의 연평균 성장률로 가장 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다.
* 미생물 유형별: 박테리아가 2025년 시장의 46.41%를 차지하며 선두를 달렸고, 조작된 합성 컨소시엄은 2031년까지 13.1%의 가장 빠른 연평균 성장률을 보일 것으로 전망됩니다.
* 발효 방식별: 유가식(fed-batch) 공정이 2025년 시장의 55.05%를 점유했으나, 연속 시스템은 12.31%의 가장 높은 연평균 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다.
* 발효조 용량별: 중규모 발효조(1,000-20,000 L)가 2025년 매출의 48.10%를 차지했으나, 파일럿 규모 시스템은 12.18%의 연평균 성장률로 빠르게 성장하고 있습니다.
* 최종 사용자별: 바이오 제약 회사가 2025년 시장 규모의 41.90%를 점유했으며, 식품 및 음료 제조업체는 2031년까지 12.89%의 가장 빠른 연평균 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다.
* 지역별: 북미가 2025년 시장의 38.05%를 차지하며 가장 큰 시장이었고, 아시아 태평양 지역은 2031년까지 12.12%의 가장 높은 연평균 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다.

글로벌 미생물 발효 기술 시장 동향 및 통찰력:

시장 동인:

* RNA 백신을 위한 미생물 역량 확장: RNA 백신 생산 역량 증가는 미생물 발효 기술 시장 성장에 긍정적인 영향을 미치고 있습니다.
* 지속 가능한 화학 물질 분야의 재조합 효소 수요 증가: 재조합 효소는 생산자들이 낮은 배출량과 더 높은 공정 특이성을 목표로 함에 따라 석유화학 촉매를 대체하고 있습니다. Solugen의 미네소타 시설은 연간 1,800만 kg의 CO₂를 절감하며 저탄소 유기산을 공급하는 등 이러한 변화를 잘 보여줍니다. 고처리량 스크리닝과 AI 기반 단백질 설계는 발견 주기를 단축시키고, 효소 고정화 방법은 효소 수명을 연장하여 비용과 폐기물을 줄입니다. 유럽의 순환 경제 정책과 중국의 선택적 폐기물 의무화는 재조합 효소로 생산되는 바이오 기반 플라스틱, 바이오 연료 및 특수 화학 물질에 대한 수요를 증폭시키고 있습니다.
* AI 기반 균주 공학 성공률 향상: 인공지능은 이제 경로 플럭스를 최대화하는 유전자 편집을 예측하여 습식 실험 반복 횟수를 최대 70%까지 줄이고 상업적 역가 도달 확률을 높입니다. TUNEYALI 바이오센서 툴킷은 발효 중 실시간 대사 피드백을 가능하게 하여 설계-구축-테스트-학습 주기를 단축합니다. Ginkgo Bioworks와 Novo Nordisk는 대사 질환 약물 R&D에 자동화된 균주 공학 플랫폼을 배포하기 위해 협력을 확대했습니다. 이러한 통합 워크플로우는 파일럿 규모 발효조에 직접 연결되어 불확실성을 줄이면서 스케일업을 가속화합니다.
* 바이오 제조 탄력성을 위한 정부 인센티브: 국가 안보 목표는 국내 미생물 역량에 전례 없는 공공 자금을 투입하고 있습니다. 미국 국방부는 DARPA의 생물학 기술 사무국을 통해 생명공학에 20억 달러를 배정했으며, 국립 생명공학 및 바이오 제조 이니셔티브는 기존 공장 개조에 대한 세금 공제 및 보조금을 제공합니다. 중국의 41.7억 달러 규모의 합성 생물학 전략은 제약 및 산업 바이오 기술 인프라를 지원하며 글로벌 경쟁을 심화시키고 있습니다.
* 연속 발효 스키드 시스템의 빠른 채택: 가동 중단 시간과 오염 위험을 줄이기 위해 생산자들은 실시간 분석 및 폐쇄형 이송 작업을 통합하는 모듈형 연속 시스템을 배포하고 있습니다. 스키드 장착형 플랫폼은 자본 지출을 낮추고 라인 재배치를 단순화하여 제약 및 대체 단백질 분야의 분산 제조 전략과 일치합니다. AI 기반 제어 루프는 체류 시간과 영양분 공급을 안정화하여 배치 간 일관성을 높입니다.

시장 제약 요인:

* 고세포 밀도에서의 균주 유전적 안정성 저하: 역가가 증가함에 따라 대사 스트레스는 돌연변이율을 가속화하여 산업 라인에서 플라스미드 손실을 유발하고 수율을 15-30% 감소시킬 수 있습니다. 새로운 유전자 회로는 안정성 향상을 약속하지만, 종종 생산성과 견고성 사이의 균형을 필요로 합니다.
* 5,000L 이상 일회용 반응기 부족: mRNA 백신 및 정밀 발효 단백질에 대한 대형 일회용 생물 반응기 수요가 급증하면서 전문 공급망에 과부하가 걸렸습니다. 18개월 이상의 리드 타임은 제조업체들이 조기에 주문을 확정하거나 스테인리스 스틸로 회귀하도록 강요하여 일회용 시스템의 민첩성 이점을 약화시킵니다.
* 상류-하류 스케일 불일치 병목 현상: 발효 공정의 상류(배양)와 하류(정제) 단계 간의 규모 불일치는 전체 생산 효율성을 저해하는 병목 현상을 초래할 수 있습니다.
* 제한적인 글로벌 cGMP 인력 풀: 우수 의약품 제조 및 품질 관리 기준(cGMP)에 대한 전문 지식을 갖춘 인력의 부족은 특히 아시아 태평양 및 신흥 시장에서 심각한 문제로 작용합니다.

부문별 분석:

* 적용 분야별: 무세포 시스템이 혁신을 주도: 항생제는 2025년 매출의 33.02%를 차지했지만, 무세포 효소 플랫폼은 11.78%의 가장 높은 연평균 성장률을 기록하며 세포 제약을 우회하는 차세대 생산으로의 전환을 강조합니다. 단일클론 항체와 재조합 단백질은 기존 인프라와 보상 경로 덕분에 여전히 매출 흐름의 핵심입니다. 무세포 합성은 또한 소분자 다양화를 가속화하여 새로운 특수 화학 물질에 중요한 효소 캐스케이드에 대한 더 빠른 반복을 가능하게 합니다.
* 미생물 유형별: 합성 컨소시엄의 부상: 박테리아는 수십 년간의 최적화 덕분에 2025년 매출의 46.41%를 공급했지만, 조작된 합성 컨소시엄은 분업 대사 공학의 혁신을 반영하여 13.1%의 연평균 성장률로 확장될 것입니다. 효모는 당화 생물학 제제에서 강력한 견인력을 유지하며, 사상균은 복합 효소 칵테일에서 틈새 시장을 지배합니다.
* 발효 방식별: 연속 공정의 모멘텀 증가: 유가식 공정은 확고한 제약 표준 덕분에 2025년 매출의 55.05%를 차지했지만, 실시간 분석이 성숙함에 따라 연속 시스템은 12.31%의 연평균 성장률로 상승할 것으로 예측됩니다. 연속 반응기는 가동 중단 시간을 줄이고, 공간 효율성을 개선하며, 배지 사용량을 낮춰 상품 바이오 소재에 매력적입니다.
* 발효조 용량별: 파일럿 규모의 유연성: 1,000-20,000L 범위의 발효조는 2025년 매출의 48.10%를 기록했으며, 이는 블록버스터 바이오 의약품 및 정밀 단백질에 대한 실용적인 최적 지점입니다. 1,000L 미만의 파일럿 규모 장치는 기업들이 분산 생산을 수용함에 따라 12.18%의 가장 강력한 연평균 성장률을 기록하고 있습니다.
* 최종 사용자별: 식품 제조업체의 채택 가속화: 바이오 제약 회사는 확고한 cGMP 전문 지식을 바탕으로 2025년 지출의 41.90%를 차지했습니다. 그러나 식품 및 음료 생산자들은 정밀 발효가 동물 유래 단백질을 대체함에 따라 12.89%의 가장 빠른 연평균 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다.

지역별 분석:

* 북미: 20억 달러의 DARPA 자금 지원, 일련의 세금 인센티브, 여러 민간 역량 추가에 힘입어 2025년 매출의 38.05%를 차지하며 선두를 달렸습니다. Fujifilm의 노스캐롤라이나 16억 달러 확장과 Novo Nordisk의 41억 달러 프로그램은 새로운 시설을 고정하고 있으며, BioSecure Act는 국내 공급업체에 정부 계약을 제공합니다.
* 아시아 태평양: 중국의 41.7억 달러 합성 생물학 계획과 인도의 미국 공급망 보안 요구 사항과의 연계에 힘입어 12.12%의 가장 높은 연평균 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다. WuXi Biologics는 지역 역량 추가를 계속하고 있으며, 싱가포르 경제 개발청은 정밀 발효 우유 단백질을 위한 파일럿 공장에 자금을 지원합니다.
* 유럽: 지속 가능성을 강조하는 성숙한 거점입니다. 독일의 바이오 경제 프레임워크는 바이오폴리머의 미생물 생산을 장려하고, 네덜란드는 정밀 발효 치즈 벤처를 가속화합니다. 영국은 합성 생물학 클러스터를 활용하여 무세포 치료제 및 고급 효소 플랫폼을 상업화하고 있습니다.
* 중동 및 아프리카: 신흥 전략적 성장 동력을 나타냅니다. 사우디아라비아의 NEOM 투자 펀드는 Liberation Labs가 운영하는 정밀 발효 단지를 고정하여 유제품 및 계란 단백질 자급자족을 목표로 합니다.

경쟁 환경:

미생물 발효 기술 시장은 확고한 제약 대기업과 민첩한 정밀 발효 신규 진입자들 간의 균형을 이루고 있습니다. Lonza, Fujifilm, Novo Nordisk는 대규모 바이오 의약품 및 mRNA 생산 역량을 확보하기 위해 수십억 달러를 투자하며 규모 중심의 방어 전략을 보여줍니다. 중견 CDMO(계약 개발 및 제조 조직)는 서비스 포트폴리오를 차별화하기 위해 무세포 플랫폼 및 연속 생산으로 다각화하고 있으며, 소규모 혁신 기업은 고마진 틈새 시장을 위해 독점 미생물을 개발하고 있습니다.

Ginkgo Bioworks와 같은 AI 중심 플랫폼은 균주 구축을 자동화하여 IP를 라이선스하거나 제조를 위해 파트너십을 맺는 설계 회사로 자리매김하고 있습니다. Perfect Day, Standing Ovation, Liberation Labs는 계약 제조 제휴를 통해 식품 단백질 파이프라인을 확장하고 있습니다. 데이터 기반 바이오 공정 최적화를 다루는 특허 출원은 2024년에 급증하여 발효를 실시간으로 조정하는 알고리즘 방법을 확보하기 위한 경쟁을 반영합니다. 인력 부족은 여전히 제한 요소로 남아 있으며, 선도 기업들은 내부 교육 아카데미를 시작하고 대학과 협력하여 cGMP 준비 인력 풀을 확대하고 있습니다.

주요 기업:

* Lonza Group AG
* Novozymes
* AbbVie Inc.
* Thermo Fisher Scientific
* Merck KGaA

최근 산업 동향:

* 2025년 4월: Standing Ovation은 Tetra Pak과 협력하여 정밀 발효를 통한 대체 카제인의 산업 생산을 촉진하고 단백질 제조의 확장성과 비용 효율성을 향상시키는 것을 목표로 했습니다.
* 2025년 4월: Liberation Labs는 사우디아라비아의 NEOM 투자 펀드와 파트너십을 확보하여 정밀 발효 시설을 건설하고, 현지 유제품 및 계란 단백질 생산을 통해 지역 식량 안보 요구를 해결했습니다.

본 보고서는 미생물 발효 기술 시장에 대한 심층적인 분석을 제공합니다. 미생물 발효 기술은 미생물을 활용하여 기질을 유용한 제품으로 전환하는 생화학적 공정을 의미하며, 주로 혐기성 조건에서 이루어집니다. 이 기술은 제약 및 생명공학을 포함한 다양한 산업에서 핵심적인 역할을 수행합니다.

시장 규모 측면에서, 미생물 발효 기술 시장은 2026년 394.2억 달러 규모에서 2031년까지 516.5억 달러에 이를 것으로 전망됩니다.

시장의 주요 성장 동력으로는 RNA 백신 생산을 위한 미생물 역량 확장, 지속 가능한 화학물질 분야에서 재조합 효소에 대한 수요 증가, 바이오 제조 탄력성 강화를 위한 정부 인센티브, 연속 발효 스키드 시스템의 빠른 채택, AI 기반 균주 엔지니어링 성공률 향상, 그리고 정밀 발효 식품 단백질 분야에 대한 벤처 투자의 급증 등이 있습니다. 특히, 미국 국립 바이오기술 및 바이오제조 이니셔티브와 중국의 합성 생물학 계획과 같은 정부 정책은 자금 지원 및 규제 지원을 통해 생산 능력 확장을 가속화하고 있습니다.

반면, 시장 성장을 저해하는 요인으로는 고밀도 세포 배양 시 균주 유전적 안정성 저하 문제, 5,000리터 이상의 대규모 일회용 반응기 부족, 업스트림-다운스트림 공정 간의 스케일 불일치 병목 현상, 그리고 제한적인 글로벌 cGMP(우수 의약품 제조 및 품질 관리 기준) 인력 풀 등이 지적됩니다. 이러한 제약 요인들은 전반적인 성장률을 약 1.2% 포인트 감소시키는 것으로 분석됩니다.

보고서는 시장을 다양한 기준으로 세분화하여 분석합니다. 적용 분야별로는 항생제, 단일클론항체, 재조합 단백질, 바이오시밀러, 백신, 효소, 소분자, 무세포 효소 시스템 및 기타 응용 분야(호르몬 및 비타민 등)로 나뉩니다. 이 중 무세포 효소 시스템은 세포 제약 없이 생산이 가능하다는 장점으로 인해 2031년까지 연평균 11.78%의 가장 빠른 성장률을 보일 것으로 예상됩니다.

미생물 유형별로는 박테리아, 효모, 사상균, 조류 및 남조류, 그리고 엔지니어링된 합성 컨소시엄으로 구분됩니다. 엔지니어링된 합성 컨소시엄은 여러 균주에 걸쳐 대사 작업을 분산시켜 더 높은 수율과 복잡한 생체 전환을 가능하게 하며, 연평균 13.1%의 높은 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다.

발효 방식은 회분식(Batch), 유가식(Fed-Batch), 연속식(Continuous)으로, 발효조 용량은 파일럿 규모(1,000L 미만), 중간 규모(1,000~20,000L), 대규모(20,000L 초과)로 분류됩니다. 최종 사용자별로는 바이오 제약 회사, 계약 연구 기관(CRO), CMO 및 CDMO, 학술 및 연구 기관, 식품 및 음료 제조업체, 산업 바이오 기술 기업 등이 포함됩니다.

지리적 분석은 북미(미국, 캐나다, 멕시코), 유럽(독일, 영국, 프랑스, 이탈리아, 스페인 등), 아시아 태평양(중국, 일본, 인도, 한국, 호주 등), 중동 및 아프리카, 남미(브라질, 아르헨티나 등)를 포괄합니다.

경쟁 환경 섹션에서는 시장 집중도, 시장 점유율 분석, 그리고 AbbVie Inc, Lonza Group AG, Samsung Biologics, CJ CheilJedang 등 주요 기업들의 글로벌 및 시장 수준 개요, 핵심 부문, 재무 정보, 전략적 정보, 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 사항 등을 상세히 다룹니다.

또한, 보고서는 기술 전망, 포터의 5가지 힘 분석, 시장 기회 및 미래 전망에 대한 평가를 포함하여 시장의 전반적인 이해를 돕습니다.

1. 서론

• 1.1 연구 가정 & 시장 정의
• 1.2 연구 범위

2. 연구 방법론

3. 요약

4. 시장 환경

• 4.1 시장 개요
• 4.2 시장 동인
  • 4.2.1 RNA 백신을 위한 미생물 역량 확장
  • 4.2.2 지속 가능한 화학 물질에서 재조합 효소에 대한 수요 증가
  • 4.2.3 바이오 제조 탄력성을 위한 정부 인센티브
  • 4.2.4 연속 발효 스키드 시스템의 빠른 채택
  • 4.2.5 AI 기반 균주 공학 성공률
  • 4.2.6 정밀 발효 식품 단백질에 대한 벤처 자금 급증
• 4.3 시장 제약
  • 4.3.1 고세포 밀도에서의 균주 유전적 안정성 저하
  • 4.3.2 일회용 반응기 ?5 000 L 부족
  • 4.3.3 상류-하류 규모 불일치 병목 현상
  • 4.3.4 제한된 글로벌 cGMP 인재 풀
• 4.4 기술 전망
• 4.5 포터의 5가지 경쟁 요인
  • 4.5.1 신규 진입자의 위협
  • 4.5.2 구매자의 교섭력
  • 4.5.3 공급업체의 교섭력
  • 4.5.4 대체재의 위협
  • 4.5.5 경쟁 강도

5. 시장 규모 및 성장 예측 (가치, USD)

• 5.1 적용 분야별
  • 5.1.1 항생제
  • 5.1.2 단일클론 항체
  • 5.1.3 재조합 단백질
  • 5.1.4 바이오시밀러
  • 5.1.5 백신
  • 5.1.6 효소
  • 5.1.7 저분자 화합물
  • 5.1.8 무세포 효소 시스템
  • 5.1.9 기타 적용 분야
• 5.2 미생물 유형별
  • 5.2.1 박테리아
  • 5.2.2 효모
  • 5.2.3 사상균
  • 5.2.4 조류 & 남세균
  • 5.2.5 공학적 합성 컨소시엄
• 5.3 발효 방식별
  • 5.3.1 회분식
  • 5.3.2 유가식
  • 5.3.3 연속식
• 5.4 발효조 용량별
  • 5.4.1 파일럿 규모 (<1,000 L)
  • 5.4.2 중간 규모 (1,000-20,000 L)
  • 5.4.3 대규모 (>20,000 L)
• 5.5 최종 사용자별
  • 5.5.1 바이오제약 회사
  • 5.5.2 위탁생산기관 (CMO/CDMO)
  • 5.5.3 위탁연구기관 (CRO)
  • 5.5.4 학술 & 연구 기관
  • 5.5.5 식품 & 음료 제조업체
  • 5.5.6 산업 생명공학 기업
• 5.6 지역별
  • 5.6.1 북미
  • 5.6.1.1 미국
  • 5.6.1.2 캐나다
  • 5.6.1.3 멕시코
  • 5.6.2 유럽
  • 5.6.2.1 독일
  • 5.6.2.2 영국
  • 5.6.2.3 프랑스
  • 5.6.2.4 이탈리아
  • 5.6.2.5 스페인
  • 5.6.2.6 기타 유럽
  • 5.6.3 아시아 태평양
  • 5.6.3.1 중국
  • 5.6.3.2 일본
  • 5.6.3.3 인도
  • 5.6.3.4 대한민국
  • 5.6.3.5 호주
  • 5.6.3.6 기타 아시아 태평양
  • 5.6.4 중동 및 아프리카
  • 5.6.4.1 GCC
  • 5.6.4.2 남아프리카
  • 5.6.4.3 기타 중동 및 아프리카
  • 5.6.5 남미
  • 5.6.5.1 브라질
  • 5.6.5.2 아르헨티나
  • 5.6.5.3 기타 남미

6. 경쟁 환경

• 6.1 시장 집중도
• 6.2 시장 점유율 분석
• 6.3 기업 프로필 (글로벌 개요, 시장 개요, 핵심 부문, 재무 정보(가능한 경우), 전략 정보, 주요 기업 시장 순위/점유율, 제품 & 서비스, 최근 개발 포함)
  • 6.3.1 AbbVie Inc
  • 6.3.2 Biocon
  • 6.3.3 Merck KGaA
  • 6.3.4 Lonza Group AG
  • 6.3.5 Novozymes
  • 6.3.6 F. Hoffmann-La Roche AG
  • 6.3.7 Thermo Fisher Scientific
  • 6.3.8 Cytiva
  • 6.3.9 Ginkgo Bioworks
  • 6.3.10 Evonik (Health & Care)
  • 6.3.11 Pfizer Inc
  • 6.3.12 Boehringer Ingelheim
  • 6.3.13 Samsung Biologics
  • 6.3.14 Fujifilm Diosynth
  • 6.3.15 Danaher (Pall Biotech)
  • 6.3.16 CJ CheilJedang (Bio)
  • 6.3.17 Amyris
  • 6.3.18 ADM (Biosolutions)
  • 6.3.19 BioVectra
  • 6.3.20 TerraVia (Ingredion)

7. 시장 기회 & 미래 전망