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시장 역학 

주요 요인: 신약 개발 분야에서 고처리량 스크리닝에 대한 수요 증가

향후 몇 년 동안 전 세계 실험실 로봇 시장의 제약 산업은 복잡한 질병의 증가와 새로운 치료제의 부족으로 인해 신약 개발에 대한 높은 압력을 받을 것으로 예상됩니다. 결과적으로, 여러 화합물을 신속하게 평가할 수 있는 고처리량 스크리닝(HTS)이 전 세계적으로 필수적인 요소가 되었습니다. 화이자, 노바티스 등 대형 제약 회사들은 첨단 로봇 기술 덕분에 2023년에도 매년 백만 개 이상의 화합물을 스크리닝할 수 있었으며, 관련 보고서에서도 이를 입증했습니다. 실험실 로봇을 활용하면 모든 HTS 절차를 자동화할 수 있어, 기존에 수년이 걸리던 과정을 수개월로 단축할 수 있습니다.

실험실 로봇을 활용하면 HTS(고처리량 스크리닝)의 정확도와 재현성이 향상되어 수작업으로 인한 변동성을 줄일 수 있다고 합니다. 2023년 국제 제약공학회(ISPE) 보고서에 따르면, 로봇 기술 도입으로 잠재적 신약 후보 물질 수가 30% 증가했으며, 이는 실험실 로봇 시장의 성장에 강력한 동력을 제공하고 있습니다. 또한 자동화를 통해 분석 비용이 절감되어 기업들은 연간 인건비와 시약 비용을 약 50만 달러까지 절약할 수 있습니다. HTS에 로봇 기술을 적용하면 나노리터 단위의 극소량 액체 분주가 가능해져 시약 낭비를 90% 이상 줄일 수 있습니다.

더 나아가, 개인 맞춤형 치료에 대한 추세가 증가함에 따라 고처리량 스크리닝(HTS)을 위한 실험실 로봇의 필요성도 커지고 있습니다. 분석 및 스크리닝이 더욱 정밀해지고 있으며, 더 많은 로봇이 이러한 다양성을 지원하고 관련 응용 분야를 확대할 수 있도록 해줄 것입니다. 2023년 기준으로 로봇을 활용한 개인 맞춤형 의학 임상 시험이 200건 이상 진행되었는데, 이는 이전 해에 비해 크게 증가한 수치입니다. 이러한 확장은 정부 자금 지원에 힘입어 이루어졌으며, 미국 국립보건원(NIH)을 비롯한 여러 기관이 신약 개발 과정을 가속화하기 위한 자동화 기술에 3억 달러 이상을 투자했습니다.

트렌드: 인공지능과 머신러닝의 통합

실험실에서 인간과 유사한 작업을 수행하는 로봇을 고려할 때, 로봇에 인공지능(AI)을 통합하는 것은 실험 수행 방식과 실험에서 수집된 데이터 처리 방식을 변화시킵니다. 실험실 로봇 시장에 내장된 AI 기술 시스템은 기계가 하나의 기능 내에서 의사 결정을 내리고 계획과 기대치를 조정할 수 있도록 하여 효율성을 높이고 발견의 수를 증가시킵니다. 로봇산업협회(RIAA)의 조사에 따르면 2023년에 설치된 새로운 실험실 로봇 시스템의 50% 이상에 AI 기능이 포함된 것으로 나타났습니다. 

인공지능 시스템과 로봇의 협업은 예상치 못한 문제가 발생하고 안내자가 없는 상황에서도 다양한 고난도 작업을 수행할 수 있도록 해줍니다. 예를 들어, 머신러닝 기술을 탑재한 로봇이 시퀀싱 매개변수를 자동으로 조정할 수 있는 유전체 시퀀싱 연구실을 구축하는 것이 가능합니다. 이러한 첨단 기술은 최근 범죄 수사를 위한 인공지능 기반 알고리즘을 탑재한 로봇 시스템을 공개한 베크만 쿨터(Beckman Coulter)에 의해 연구실 로봇 시장에 도입되었습니다. 

최근 로봇 기업과 기술 기업 간의 파트너십이 실험실용 인공지능 기반 시스템 구축을 목적으로 빠르게 증가하고 있습니다. 예를 들어, 2023년 써모 피셔 사이언티픽(Thermo Fisher Scientific)은 IBM과 계약을 체결하여 IBM의 왓슨(Watson) AI를 자사 로봇 시스템에 통합함으로써 데이터 분석 및 예측 유지보수 성능을 향상시켰습니다. 실험실 로봇에 AI를 접목하는 이러한 추세는 앞으로도 지속될 것으로 예상되며, AI 탑재 실험실 로봇 시스템 시장은 2025년까지 15억 달러 규모에 이를 것으로 전망됩니다.

과제: 높은 초기 투자 비용으로 인한 도입 저해 요인

특히 소규모 연구실에서 로봇 도입 비용이 높은 것은 연구실 로봇 시장에 상당한 어려움을 야기합니다. 설치, 교육, 유지보수 비용을 포함하면 평균 시스템 가격은 50만 달러에서 300만 달러 이상에 이릅니다. 자금 조달 문제는 상대적으로 덜 까다로울 수 있지만, 인터뷰에 참여한 많은 연구실에서는 로봇 도입을 망설이는 이유의 60%가 여전히 자금 부족이라고 답했습니다. 또한, 새로운 기술 발전으로 기존 시스템이 구식이 되어 추가 투자가 필요할 수 있습니다. 이러한 우려는 자금 확보 시기가 기존 시스템 노후화 시기와 다른 상업 기관에서 더욱 두드러질 수 있습니다. 소프트웨어 라이선스와 첨단 장비 사용료는 연구실 비용을 매년 5만 달러씩 추가로 증가시킬 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 실험실 로봇 시장의 일부 공급업체는 실험실이 자동화 수준을 점진적으로 높일 수 있도록 임대 전략과 모듈형 로봇을 도입했습니다. 그러나 도입 속도는 더뎌 2023년에는 이러한 옵션을 고려한 실험실이 20%에 불과했습니다. 일부 지역에서는 정부 보조금 및 지원금을 통해 비용을 일부 경감하고 있지만, 관련 정보 및 지원 기회는 여전히 부족합니다. 더욱이, 실험실 로봇의 보급을 확대하기 위해 극복해야 할 중요한 과제는 초기 장비 구매에 드는 막대한 매몰 비용입니다.

부분 분석 

유형별 

2023년 기준으로 생물학 실험실 로봇은 전 세계 실험실 로봇 시장에서 34.5% 이상의 시장 점유율을 차지하며 선두주자로 부상했습니다. 이러한 지배력은 생물학 연구 및 임상 진단 분야의 자동화 증가에 기인합니다. 이러한 로봇은 유전자 시퀀싱과 같이 방대한 양의 데이터를 처리하는 복잡한 작업에 필수적입니다. 예를 들어, 최신 시퀀싱 프로젝트에서는 매년 2.5엑사바이트 이상의 데이터가 생성됩니다. 이처럼 급증하는 데이터 생산량을 효율적으로 관리하기 위해서는 데이터의 수집, 분석 및 해석을 위한 효과적인 방법이 필요합니다.

로봇 기술의 발전과 생물학 연구 자금 증가로 해당 분야의 지배력이 더욱 강화되고 있습니다. 예를 들어, 생명 과학 연구 개발 자금은 2023년에 2,000억 달러를 넘어섰으며, 상당 부분이 자동화 기술에 투자되었습니다. 또한, 맞춤형 의학의 급성장으로 인해 실험실 로봇을 활용한 신약 개발 과정에서 1만 개 이상의 화합물 스크리닝이 진행되고 있습니다. 더욱이, 인공지능과의 융합을 통해 로봇 시스템의 기능이 크게 향상되어 자동화된 세포 배양과 같은 공정이 가능해졌으며, 지난해 주요 연구소에서 백만 건 이상의 로봇 세포 배양이 수행되었습니다.

제약 회사, 생명공학 회사 및 학술 기관은 생물학 실험실 로봇 시장의 주요 최종 사용자입니다. 전 세계 선진국들은 제약 부문 연구 개발에 1,800억 달러 이상을 투자하고 있으며, 로봇 기술은 신약 개발 속도를 높이고 비용을 절감하는 데 활용되고 있습니다. 암 치료, 특히 CRISPR 기반 치료법은 유전자 변형을 이용한 생명공학 분야의 일부이며, 이 분야는 52억 달러 규모입니다. 전 세계 500개 이상의 대학에서 정확성과 효율성을 높이기 위해 실험실에 로봇을 도입하고 있으며, 학술 기관들은 이미 경쟁이 치열한 연구 산업에서 최첨단 기술을 유지하기 위해 이러한 로봇을 활용하고 있습니다.

애플리케이션 별 

2023년에는 로봇이 신약 개발에 더욱 보편화되어 신약 개발 프로세스의 표준화 요소로 자리 잡았습니다. 현재 실험실 로봇 시장은 로봇 부문이 38.2% 이상의 점유율을 차지하고 있습니다. 제약 회사의 신약 개발 예산이 평균 26억 달러에 달한다는 점을 고려하면, 이 분야의 성장세가 얼마나 심각한지 알 수 있습니다. 로봇은 고처리량 스크리닝을 가능하게 하는데, 이는 특정 시설에서 약 30만 개의 화합물을 테스트하는 것을 의미합니다. 이러한 자동화는 초기 임상 시험의 효율성과 효과를 높여 평균 10년 이상 걸리는 신약 개발 주기를 단축시켜 줍니다. 

결과적으로, 실험실 로봇 시장의 환자들은 실험실 로봇이 생산성을 높이고 신약 개발 비용을 절감함으로써 의약품 제조 기술의 발전으로 탄생한 더 많은 의약품을 이용할 수 있게 되었습니다. 여러 연구실에서 자동화 장비를 사용하여 직접 인력을 고용하는 대신 수작업을 50%까지 줄일 수 있었고, 이를 통해 과학자들은 일반적인 작업 대신 더욱 정교한 분석 작업을 수행할 수 있게 되었습니다. 실험실 로봇을 도입하면 신약 개발 총비용을 약 5억 달러까지 절감할 수 있을 것으로 추산됩니다. 이는 로봇이 인간의 오류를 최소화하는 데 도움을 줌으로써 개발 후반 단계에서 발생하는 실패율을 낮추기 때문입니다. 제약 업계는 매년 연구 개발에 1,800억 달러 이상을 지출하고 있는데, 이는 최적화될 여지가 충분합니다. 

최종 사용자별

생명공학 및 제약 회사들은 광범위한 연구 개발 활동과 복잡한 공정 자동화에 대한 요구로 인해 실험실 로봇 시장에서 가장 큰 비중을 차지하고 있습니다. 전 세계적으로 7,000개 이상의 신약 후보 물질이 개발 단계에 있으며, 이러한 산업 분야의 활동 규모를 고려할 때 정확성을 보장하면서 작업량을 늘리기 위해서는 로봇 솔루션이 필수적입니다. 기업들이 실험실 로봇에 투자하는 또 다른 중요한 이유는 효율성 향상, 비용 절감, 그리고 제공되는 데이터의 정확성 개선에 대한 열망입니다. 실험실 로봇은 사람의 손 대신 액체 처리와 같은 작업을 수행할 수 있으며, 정밀 자동화를 통해 오차 범위를 최대 80%까지 줄일 수 있습니다. 또한, 로봇은 작업을 중단하지 않고도 운영을 지원하여 매출 증대에 기여합니다. 예를 들어, 로봇의 도움으로 신약 개발 주기가 평균 2~3년 단축되어 새로운 치료법의 시장 출시가 빨라졌습니다.

거시적 관점에서 볼 때, 맞춤형 의학에 대한 수요 증가와 만성 질환 유병률 상승으로 인해 신속한 의약품 생산에 대한 수요가 실험실 로봇 시장에서 나타나고 있습니다. 2023년 1분기에만 생명공학 분야에 7,200억 달러 이상의 투자가 이루어졌습니다. 미시적 관점에서 기업의 목표는 비용 절감을 통해 투자 수익률(ROI)을 극대화하는 것입니다. 로봇 도입은 실험실 비용을 약 25%까지 절감할 수 있도록 해줍니다. 더욱이, 제약 및 생명공학 시장은 경쟁이 매우 치열한 시장으로, 엄격한 규제 속에서 경쟁력을 유지하기 위해 로봇공학을 포함한 신기술의 활용이 필수적입니다.

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지역분석 

북미, 특히 미국과 캐나다는 자동화 및 첨단 연구 인프라에 대한 상당한 투자와 높은 도입률 덕분에 실험실 로봇 시장을 선도하고 있습니다. 이 지역은 신약 개발, 임상 진단, 유전체 솔루션, 미생물학 등 다양한 분야에서 강력한 수요를 바탕으로 현재 38% 이상의 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 2023년 미국에서는 매일 750만 건 이상의 자동화된 임상 진단 검사가 진행되었으며, 이를 통해 검사 소요 시간과 정확도를 크게 향상시켰습니다. 또한, 전 세계 신약 개발 연구 개발 지출의 60%를 미국 제약 회사들이 차지하고 있으며, 이 중 상당 부분이 로봇 기술에 투자되고 있습니다. 한편, 캐나다는 300개 이상의 활발한 생명공학 기업들을 기반으로 시장에서의 입지를 강화하고 있으며, 이들 기업 중 다수가 유전체 및 미생물학 연구 테스트를 가속화하기 위해 실험실 로봇을 도입하고 있습니다.

북미 실험실 로봇 시장은 혁신, 특히 신기술 및 연구 개발에 중점을 두고 있으며, 이는 이 지역 발전을 이끈 주요 요인 중 하나입니다. 예를 들어, 2023년 한 해에만 미국은 생산성과 정확성 향상을 위해 로봇 기술을 활용한 생의학 연구 개발에 공공 및 민간 부문에서 860억 달러를 투자했습니다. 북미 지역에는 2,000개 이상의 연구 기관(학술 및 기업 포함)이 있으며, 이들은 통합된 실험실 자동화 시스템에 크게 의존하고 있습니다. 마찬가지로, 2023년 한 해 동안 북미 지역을 포함한 실험실에서 약물 분자 스크리닝 및 선별 공정을 위한 액체 처리 시스템이 약 15억 건의 샘플 처리 작업을 수행한 것으로 추산됩니다. 또한, 미국에는 500개 이상의 로봇 시스템 통합업체와 맞춤형 로봇 솔루션을 제공하는 다수의 공급업체가 협력하는 네트워크가 있어 실험실의 요구를 충족하기에 충분합니다.

북미 의료 및 바이오 제약 시장은 실험실 로봇 시장 성장의 주요 동력입니다. 보고서에 따르면 2023년 미국에서 출하된 실험실 로봇 시스템은 25,000대를 넘어섰으며, 국내외 시장의 수요를 충족하기 위해 대량 생산이 이루어졌습니다. 이 지역의 강점은 전 세계 실험실 자동화 기술 관련 특허의 70% 이상을 보유하고 있다는 사실에서도 잘 드러납니다. 

글로벌 실험실 로봇 시장의 주요 기업:

• AB 컨트롤
• 에어로테크
• 안톤 파르
• 오로라 바이오메드
• 바이오세라
• 켐스피드 테크놀로지스
• 클리블랜드 자동화 엔지니어링
• 해밀턴 로보틱스
• 하이레스 바이오솔루션
• 허드슨 로보틱스
• 랩맨
• 퍼킨엘머 주식회사
• 프로테다인(랩코프)
• 지멘스 AG
• ST 로보틱스
• 테칸 그룹
• 써모 피셔 사이언티픽
• 유니버설 로봇
• 야스카와 전기
• 다른 저명한 플레이어

시장 세분화 개요:

유형별:

• 저비용 실험실 로봇 공학
• 생물학 실험실 로봇공학
• 제약 실험실 로봇 공학
• 분자 실험실
• 기타

애플리케이션별:

• 약물 발견
• 임상 진단
• 미생물학 솔루션
• 유전체 솔루션
• 프로테오믹스 솔루션

최종 사용자별:

• 임상 실험실
• 연구실
• 생명공학 및 제약 회사
• 병원 및 진단 실험실
• 연구 및 학술 기관
• 법의학 실험실
• 환경 시험 연구소
• 식품 및 음료 산업

지역별:

• 북아메리카
  • 미국
  • 캐나다
  • 멕시코
• 유럽
  • 영국
  • 독일
  • 프랑스
  • 이탈리아
  • 스페인
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