탐방배경

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국내현황

3

해결방안- Pharma 4.0 이란? -

4

국내탐방

✓ 한국의미래먹거리, 제약·바이오산업

✓ 바이오시밀러와CMO 중심사업모델에대한우려및현실

✓ 바이오의약품산업육성을위한가장현실적인방안-공정패러다임의변화

✓ 국내바이오의약품공정개발노력

✓ 국내바이오의약품공정수준진단

✓ QbD품질관리체계의도입

✓ Pharma Digitalization 도입

✓ Continuous 공정으로전환

✓ 서울대학교약학대학

✓ 한미약품, PTK

✓ 중소제약기업

✓ 학회참석–2019 GBC

해외탐방

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제안하다K-Pharma 4.0

7

기대효과

8

출처및도움주신분들

✓ 공정설계-QbD

✓ 공정개발–연속공정

✓ 공정관리–Pharma Digitalization

✓ 제약기업의보수적인시각변화

✓ 활발한산학연, 규제기관협력의장

✓ 한미약품

✓ PTK

✓ DM 바이오

✓ 서울대학교약학대학손여원교수님/ 김대덕교수님

✓ 학회참석–2019 GBC

✓ 제안하다–제약스마트제조혁신센터설립

✓ 제안하다–To. 한국바이오인력개발센터및유관협회

✓ 제안하다–To.한국약학교육협의회

✓ 기대효과

✓ 맺음말

✓ 참고자료–보고서

✓ 참고자료–기사

✓ 도움주신분들

최근 우리나라 바이오 제약 회사들은 우물 안 개구리에서 벗어나 규모를

키우며 CMO 시장에서 두각을 나타내고 있습니다. 또한 바이오시밀러에

집중하여 성과를 내는 등 세계적인 회사로 거듭나기 위해 노력하고 있습니다.

01 탐방배경

미래먹거리, 제약·바이오산업과성장하고있는 K-Bio제약 산업은 세계적으로 꾸준히 증가하고 있으며 , 국내에서도 높은 성장율과

부가가치율을 가지고 있는 미래 먹거리 산업입니다

국내 타산업과 비교한 제약산업의 고용증감율과 부가가치율

글로벌 바이오의약품 시장 규모 및 전망 (2010 년 ~2024 년)

세계 의약품 시장 규모 (단위 : 억$)

바이오 의약품이란?

특히 바이오 의약품

산업의 비중이 크게

증가하고 있으며 그

규모가 지속적으로

커질 전망입니다

바이오 의약품은 사람이나 다른 생물체에서 유래 된 것을 원료 또는 재료로 하여

제조한 의약품 , 환자 맞춤형 치료 와 질병의 근본적인 치료가 가능해 우수합니다

바이오시밀러란?바이오 의약품의 복제약으로, 오리지널 바이오 의약품과

동일한 효과를 가지고 있지만 더 낮은 가격 에 공급한다는

장점을 가집니다. 이를 통해 환자의 의료 부담과 정부의

재정부담을 낮출 수 있습니다.

CMO란?위탁사에서 약에 대한 공정 정보를 주어 타 업체에 생산을 의뢰

하는 위탁 생산방식! 위탁사는 생산을 위한 비용을 절감하고

CMO 업체는 약의 매출 이익 일부를 나눠 가질 수 있어 시장

가치가 매우 높습니다.

세계 1위 규모의 공장 보유미국 `CMO 리더쉽 어워드` 세계 최초로 6개 핵심 역량 전부분에서 3년 연속 수상

램시마, 허쥬마, 트룩시마 3종의 바이오시밀러 전세계 최초미 FDA 승인신축 공장 합칠 시 세계 2위의 공장 규모

2016년 기준 매출 1조원을 넘기며 세 개의 매출 1조 클럽회사 출현

위탁사

CMO 업체

약에 대한 공정정보 제공

CMO 공장을 통한대리 생산

위탁생산 체제, 그리고 바이오 시밀러 생산에 초점이 맞춰져 있습니다. 바이오시밀러 생산은살아있는 세포를 배양하는 것이다 보니 변수가 많고 바이러스 등 품질 규제 기준이 더 엄격합니다. 합성의약품보다 바이오 의약품이 수율도 더 적어서 기술적으로 높은 수준이 요구됩니다.

1. CMO 시장에힘을쏟고있는국내바이오의약품시장

Q. 우리나라제약 R&D는어디에초점이맞춰져있습니까?

2. 신약보다바이오시밀러에초점을맞춘국내제약회사

01 탐방배경

미래먹거리, 제약·바이오산업과성장하고있는 K-Bio

커져가는 글로벌 CMO 시장 추세에 맞추어 국내 여러 기업들도 공격적인

투자를 통해 공장을 늘리고 있습니다.

삼성 바이오로직스→ 2018년 기준 세계 1위 수준의 생산설비 구비

셀트리온→바이오 의약품 CMO 사업에 먼저 진출,CMO 사업수익 바탕으로

바이오시밀러, 바이오 신약 등 자체제품 개발에 성공

거대 외국 글로벌 해외 제약기업에 맞서서 국내 제약은 현재 바이오 신약보다는

바이오시밀러에 가치를 두고 도전하고 있습니다. 이미 여러 회사들은 허가를

받아내어 국내는 물론 해외의 시장을 노리고 바이오시밀러 개발에 힘을 쏟고

있습니다.

3. 해외시장공략에적극적인대한민국

01 탐방배경

미래먹거리, 제약·바이오산업과성장하고있는 K-Bio

세계 바이오 의약품 시장 규모는 2017년 기준

2020억 달러 규모이며 우리나라의 경우 바이오

의약품 시장의 규모는 같은 년도 기준 2조 2327억

수준으로 전체 바이오 의약품 시장 규모의 1% 수준에

불 과 합 니 다 . 이 러 한 시 장 규 모 차 이 는 향 후

2020년에도 큰 변화가 없을 것입니다. 이에 정부와

기업에서는 시장확대를 위해 적극적으로 해외시장을

공략하고 있습니다.

보건산업진흥원에서는 제약산업 글로벌 컨설팅

지원사업을 벌이고 있습니다. 이 사업은 국내 제약산업의

글로벌 경쟁력 향상을 위해 해외 현지 타겟 중심의

전략적 맞춤형 전문 컨설팅을 지원하는 것으로 지원

대상은 제약기업과 바이오 벤처 중소기업입니다.

위의 사업을 통해서 실제로 씨엘팜은 입안에서 녹여 먹는

필름 제형으로 개발한 발기부전 치료제 '타다나필'을

5년간 중국에, 펜믹스는 항생제를 예멘에 수출합니다.

제이제이인더스트리는 운동 전후 근육·관절통을

완화하는 젤 형태 의약품을 예멘, 이라크,

사우디아라비아 등 중동 8개국에 수출하게 됩니다.

이러한 노력에도 불구하고 아직까지 세계

50위권 내에 이름을 올린 우리나라 제약

회사는 없는 실정입니다.

세계제약사 50위내국가별분포 미국

유럽연합

일본

영국

스위스

인도

기타

세계적인수준에도달하기위하여

→글로벌 제약회사로 나아가기 위해서는

제2의 도약이 필요합니다!

580

190

8530

17020

384

국가별 제약시장 규모 전망(2020)(단위: 10억 달러)

US EUR JPN CAN CHN KOR Rest of world

해외시장으로눈을돌리고있는정부와기업 제약산업의수출을지원하는정부사업들

변화하는 세계 제약 산업에 대응할 수 있는 맞춤 전략 필요!

1) 가격경쟁력약화

바이오신약의 특허 만료와 바이오시밀러 시장

경쟁심화로 바이오시밀러 가격이 하락, 수익성이

떨어지는 추세입니다.

인도, 중국 등 저렴한 인건비와 정부의 전폭적인

지원을 받는 후발국들의 CMO 사업 진출로

우리나라를 추격하고 있습니다.

→ 가격 경쟁력 확보의 필요성 대두!

2) 높아지는국제품질규제기준

현재 국내 의약품 내수 시장은 이미 포화상태입니다.

이에 국내 기업들은 해외 수출 확대를 통해 활로를

모색하고 있습니다. 최근 FDA, EMA 등의 규제

기관에서 요구하는 품질 기준은 기존 GMP에서 더

고도화된 QbD 자료를 요구합니다.

→ 해외 진출을 위해선 엄격해지는 국제 기준에

맞춰 나가야!

셀트리온의수익성이악화한가장큰원인은

‘바이오시밀러의가격하락’이다.

유럽의약품청(EMA)와미국 FDA는의약품승인및

의약품제조설비에 ‘QbD 기준을포함’시켜야한다는

것에합의된입장을보였다.

“신약개발에 투자하기 보다는 원료합성을 통한 최종 완제 의약품생산이 대부분입니다. 신약개발은 임상에 막대한 투자비용과 시간이 필요하기 때문에 큰메이저 회사가 아니면 쉽사리 도전하기 어렵습니다.”

파마리서치연구소이수연연구원인터뷰中

“국내에서도 임상3상까지 진행한 기업들이 있습니다. 제약 기업의경우 매출이 1조 5천억일 경우 영업이익이 1000억 가량 되는데,임상허가까지 진행하는데 1000억원 정도 투자를 해야 해서 많은기업들이 신약 개발 및 허가까지 도달하는데 어려움을 겪고있습니다.”

한국보건산업진흥원정순규팀장님인터뷰中

3) 바이오신약개발은어려운현실

바이오의약품은합성의약품에비해분자구조가복잡하며고도의기술을요구합니다.

바이오신약개발은오랜시간과많은자본이들어가는

High Risk – High Return Business입니다.

→ 거대자본을보유한대기업이아니라면진입하기어려운구조

→ 따라서국내기업은바이오시밀러와위탁생산서비스(CMO) 위주로

바이오의약품을생산할수밖에없는실정입니다.

01 탐방배경

바이오시밀러와CMO 중심사업모델에대한우려및현실

01 탐방배경

바이오의약품산업육성을위한가장현실적인방안 :

바이오의약품공정개발의필요성

공정의 효율 증대를 통해 의

약품 개발 중 공정 단계에서

소모되는 비용을 줄여 시장

에서 수익성을 갖추도록 사

업 모델을 구축해야 합니다.

국제 의약품 시장의 품질 관리 체계가 변화하고

있는 흐름에 맞춰 국내 식약처 또한 의약품 품질

고도화 시스템, QbD 도입 의무화를 올해 9월부

터 실시하고자 합니다. 따라서 QbD관련 기술

확보의 중요성이 대두되고 있습니다.

기존 공정 단계에서 소모되는

비용을 감소시켜 부족한 R&D

비용을 충당할 수 있을 것입니다.

• QbD 시스템 도입을 위해 필요한 기술 :

PAT (실시간 공정 품질 분석 기술), RTRT (실시간 출하 시험)

Design Space 구축을 위한 수학적 모델링 기법

• QbD 란?

의약품 공정 설계 단계에서부터 의약품 품질 관리 수립 전략을 세우는 품질 관리 시스템.

Pharma 4.0 기술도입을통해바이오의약품공정혁신을이루어내자!

공정패러다임의변화

가격경쟁력확보

제약기업재정운영개선

QbD

관련기술

확보

독일은 2012년 3월 ‘첨단기술전략 2020 액션 플랜(High-Tech Strategy 2020 Action

Plan)’ 에 제조업 혁신을 위한 Industry 4.0 프로젝트를 도입하였습니다.

이러한 제조업 혁신 열풍에 따라 제약산업에서도 제약 공정 혁신 패러다임인 Pharma 4.0이 제

시되었습니다.

: 2017년 ISPE D/A/CH 협회(국제제약공정협회 독일/오스트리아/스위스 지부)에서 의약품 제조 공정을 고도화하기 위해 Industry 4.0을 도입하여 제안한새로운 제약 공정 패러다임

P H A RM A 4.0INDUSTRY 4.0

: 센서네트워크, 빅데이터,인터넷 기반 통신 , 로봇 , 3D 프린팅 ,소프트웨어 시스템 등의 기술을 이용하여CPS (Cyber-Physical System) 이자리잡은 공정 패러다임

현재 국내 제약사 중 글로벌 제약사의 출현은 나오고 있지 않으며, CMO와 바이오시밀러라는

국내 제약사의 원동력은 가격경쟁력약화와 품질규제기준이 바뀌면서 오히려 악화되고

있습니다. 현실적으로 신약개발을 하기엔 자본 규모가 적으므로, 가장 현실적인 대안은

바이오의약품 공정 개발이며 Pharm 4.0 기술도입을통해공정혁신을 이루어낼 것입니다!

공정 혁신을 통한 CMO와 바이오시밀러의 수출량 증대로 제약사는 자본 규모를 점진적으로

늘려신약개발, 임상시험등의사업에도과감히투자할수있을것입니다.

궁극적인목표 : 국내바이오의약품산업의도약을이루어내자!

¡ Viva Bio !

해외시장의 규제 변화와 위탁시장의 성장에 따라생산공정의 중요성이 부각되면서 제약산업에서는스마트 공장을 통해 공정에서의 발전을 꾀하고있습니다. 세계 일류 기업이 되기 위하여 공장 자체의 효율성을

높여 글로벌 시장에 도전하려 하고 있습니다.

자동화, 디지털화에서 더 발전된 공장의 형태입니다. 공장 전체에 ICT를 적용하여 공장자체에서 공정 내의데이터를 수집하여 분석, 예측하고 미연에 사고를방지하거나 휴먼에러를 줄이며 공장 가동시간을 최적화합니다. IoT, AI등의 기술이 이용되며 여러 분야의 산업에서적용이 시도되어지고 있습니다.

기업 주요사항 비고

한미약품2015년스마트플랜트완

공(팔탄)ICT 기반공장, 무인궤도차량, 야간

무인생산시스템도입

대웅제약2017년스마트공장준공

(오송)cGMP 수준의공정도입, 무인지게

차로제품이동로봇으로포장

제일약품2016년말부터스마트공

장가동(용인)

ICT를이용한배터리 , 창고관리기술 실시간모니터링을통한생산성

향상

스마트공장이란?

제약산업의새로운바람! 스마트공장

02 국내현황

국내바이오의약품공정개발노력

Q. 국내제약스마트공장에대해평가해주실수있나요?

A. 유수 국내 제약회사에서 공정 단계 자동화를 진행하며 스마트 공장을 개발하고 있습니다. 하지만 이러한 스마트 공장들의수준은기초수준에머물러있다고평가됩니다.

한미사이언스한재종이사님

02 국내현황

국내바이오의약품공정수준진단

구분 현장자동화 공장운영 기업자원관리 제품개발

고도화(맞춤형유연생산)

IoT 기반의 CPS화를통한全제조과정의통합운영

중간수준2(실시간자율제어)

설비제어자동화 실시간공장제어 공장운영통합시뮬레이션과일괄프로세스자동화

중간수준1(실시간모니터링)

설비데이터자동집계 실시간의사결졍 기능간통합기술정보생성자동화와협업

기초수준(생산이력추진관리)

실적집계자동화 공정물류관리관리기능중심기능개별운용

서버를통한기술/납기관리

ICT 미적용 수작업 수작업 수작업 수작업

PTK 이시훈차장님

Q.국내제약공정의수준과현황이해외와비교하여발전할부분은어떤것들이있는지궁금합니다.

A. 대부분의 국내 제약회사의 생산공정은 아직 스마트 공장 수준에 미치지 못합니다. 또한 효율성은 해외에 비해 낮은 편이고,

편차도 매우 큽니다. 특히 중소 제약 기업의 경우, MES 시스템 조차 도입되지 않은 기업들이 많습니다. 생산효율성을 증진시키기

위해서는 MES, Continuous Manufacturing 등을도입해야합니다.

현재 국내 제약스마트공장의 수준

현재 해외 제약스마트공장의 수준

03 해결방안

QbD 품질관리체계의도입- 국제 트렌드에 부합하는 높은 수준의 품질관리 현실화

Continuous 공정으로의전환- 의약품 생산 효율성 증대를 통한 가격경쟁력 확보

Pharma Digitalization 도입- 의약품 생산 효율성 증대를 통한 가격경쟁력 확보

1

2

3

생산성증가

품질향상

공정시간단축

휴먼에러감소

플러그앤드플레이(Plug-and-play) 자동화

데이터무결성(data integrity) 확보

자동화공정및지속적인공정관리실시

프로세스매핑(Process mapping)을통한공정설계

I S P E 에 서 제 시 하 는 PHARMA 4.0 로드맵의 약 품 품 질 고 도 화 시 스 템 ( Q b D ) 기 반 제 약 공 정 전 략

제약산업에미칠영향을고려한디지털성숙도모델(maturity model) 구상

플러그앤드플레이(Plug-and-play)

하 드 웨 어 가 추 가 로장착되어 코드를 꽂자 마자(Plug) 때 해당 하드웨어가어 떤 종 류 인 지 스 스 로인식하여 곧바로 이용할 수있는 (play)장치.

데이터 무결성(Data integrity)

데 이 터 가 변 경 되 거 나파괴되는 상황에 노출되지않 고 보 존 되 는 특 성 을의미한다

프로세스매핑(Process Mapping)

조 직 전 반 의 모 든 업 무절차에 대해 그림을 그리는방 법 을 말 하 며 , 관 리개선이나 분석을 목적으로한다.

의 원활한 도입을 위해VIVA BIO가 제시하는 필수 기술 3요소

도입을 통한 공정의 기대효과

QbD (Quality by Design, 21세기형의약품제조품질관리기준)

의약품 생산의 모든 단계 (개발～판매)에서 사전에 발생할 수 있는 위험 요소들을 미리

파악하고 관리하여 실시간으로 최적의 조건하에 일관된 품질의 제품이 생산되도록 지속

적으로 공정을 관리하여 품질을 향상하고 보증하는 시스템

백혈병 치료제 Gazyva, QbD

시스템 도입한 바이오의약품

으로 최초 FDA 승인

EMA와 FDA 협력 QbD 파일럿

프로그램 개발 프로젝트 실시

기존의품질관리체계 (GMP)

폐암 치료제 Tencentriq, QbD 시스템 도

입한 바이오의약품으로 FDA 승인

유럽과미국은오래전부터 QbD 시스템도입을준비해왔습니다!

03 해결방안

이란?

2011.03 2013.11 2014.07 2019. 09

국내 식약처QbD 도입 의무화 실시 예정

제조공정 품질관리

설계기반품질고도화 (QbD)

제조공정과 품질 관리가 분리!

실시간으로 공정 단계에서 품질 관리

를 동시에 진행!

제조공정품질관리

동시

진행

GMP (Good Manufacturing Practice, 우량제조기술)

식품/의약품의 안정성과 유효성을 보증하는 제조나 품질관리의 기준

제품규격설정

CQA 선정

위험성평가

Design Space 구축

품질관리전략수립

지속적인관리

QTPP (제품의 품질 목표 사항) 확립 !

- 임상적 용도, 투여 경로, 제형, 함량/용기·포장

- 제제의 품질 기준 (예: 무균성, 순도, 안정성, 용출)CQA (핵심 품질 특성) 선정!

- 순도, 함량, 용출, 안정성에 영향을 주는 의약품 품질 특성 중

핵심 요소를 파악하여 공정 개발 방향을 선정제품 품질에 영향을 미치는 변수를 파악하고 각각의 변수가 품

질에 미치는 효과를 분석하여 우선순위를 설정한다. 이로 결정

된 CPP (주요 공정 변수)를 이용하여 모델링을 실시한다. CPP와 CQA 사이의 관계를 실험설계법 (DoE)으로 파악하여 다

변량 모델을 수립하고, 앞에서 목표로 두었던 품질 사항을 갖춘

제품이 일관되게 생산하는 디자인 스페이스를 구축한다.

제품의 공정 개발 단계부터 제조 과정, 최종 출하까지 제품 전주

기에 걸쳐 품질을 관리하는 전략을 수립한다.

공정 설계 및 품질 관리 전략이 완성된 이후에도 지속적으로 품

질 개선이 이루어지도록 한다.

03 해결방안

이란?

MES 란, 생산현장의 각종 실적, 품질 정보 등을 실시간으로수집하여 분석해 생산공정을 제어함으로 에러나 불필요한 시간을줄이는 통함 생산관리시스템을 말합니다. 해외제약 회사에서는 이미MES를 도입하고 있으며 해외IT 솔루션 회사들 역시 제약회사들을위한 솔루션을 개발하고 있습니다.

스페인에 위치한 IT&BIO 솔루션 회사로 빅데이터와A I 를 이 용 , 의 약 품 제 조 과 정 을 개 선 시 키 기Bigengine platform을 출시

적용사례

ERP : 전사적 자원관리시스템 / 기업전체의 경영자원을 효과적으로 관리하는

통합수단으로 경영의 효율성을 높이기 위한 시스템

MES : 제조현장관리시스템 / 수주에서 완제품 출하 간 전체 생산활동을

관리하는 시스템

SCADA : 공정제어시스템 / 원거리에 있는 설비들을 감시 및 제어하는 시스템

PLC : 공정장비시스템 / 장비 내 입출력간 사용자가 원하는 대로 기계를

작동하기 위한 제어 시스템

PLC

MES

ERP

공정장비

생산현장

기업경영

SCADA 공정제어

이렇듯, 각기 다른 시스템이 존재하기 때문에 이를 통합하는 플랫폼을 구축해야

하는 것이 중요합니다.

상황별로다양한 IT 공정관리시스템

03 해결방안

이란?

Pharma Digitalization= 단순 자동화? 디지털화 ?가 아닙니다!

→공정내의 최대한 많은 변수들을 데이터화 시켜서 이를 분석하여 최적의 솔루션을 찾아내는 것! 그 과정에서 IoT, PAT, AI, Big data등의 IT 및 분석기술들이 접목되

어 쓰일 수 있습니다.

단계 1 단계 4단계 2 단계 3

단계 1 단계 4단계 2 단계 3

단계 5

단계 5

종이

디지털

경험적 근거

빅데이터 분석

기존의 ‘종이’로 공정 데이터를 관리하는 환경에서는 공정내 변화를 일일이 파악할 수 없었고, 각 과정이 끝나고 QC(품질관리 테스트, Quality Control)를 진행하기

때문에 각 과정별 품질 검수 및 최종 생산물의 품질에만 집중하였습니다.

그러나 공정 데이터가 디지털 시스템에서 관리되고, IoT 센서 등을 탑재한 PAT 기술 등을 활용하여 실시간 모니터링이 가능해짐으로써 공정 내의 핵심 변수들에 대한

데이터가 축적될 수 있고, 이를 분석하여 공정을 최적화하고 예측할 수 있게 됩니다.

또한 앞에서 언급되었던, 각기 다른 공정 관리 시스템은 상황별로 데이터가 축적되는 형태가 다르기 때문에, 이 데이터를 한데 통합하는 플랫폼에서 데이터 분석이실시되어 AI 등을 이용하여 솔루션이 제시되는 것이 최종적인 목표입니다.

SCADA, PLC, MES, ERP Data HubData analysis, AI

Solution

Batch 공정

각 단위 공정이 분리되어 있어 시간차를 두고 진행

국내를 비롯한 기존 제약회사의 생산공정은 주로 Batch 공정입니다.

Step 1 Step 2 Step 3

연속 (Continuous) 공정

각 단위 공정이 모두 연결되어 연속적으로 진행

Merck, Sanofi 등 다국적 제약기업은 연속 공정으로의 변화를 연구

하고 있는 추세입니다.

국내 제약회사들의 경우 Upstream 공정은 Continuous한 곳이 많

으나, Downstream 공정은 Continuous하지 못합니다.

Step 1 Step 2 Step 3

Pharma 4.0

Process Analytical

Technology

Continuous 공정의 장점

공정 시간 단축으로 인한 효율성이 증가

단위 공정이 연결되어 더 적은 제조 면적 필요→관리비용 절감

운전 시간을 조절 & 생산량을 조절→생산 유연성 증대

PAT 기술 : 실시간으로 중요공정변수(Critical Process Parameter)와

중요품질특성(Critical Quality Attributes) 측정→신뢰성 향상

Continuous 공정 도입을 위한 기술, PAT

Process Analytic Technology 기술을 도입하여 실시간으로 중요

변수들을 측정, 품질을 보증할 수 있어야 Continuous 공정을 도입할

수 있습니다.

국내 기업의 Continuous 공정으로의 전환을 위해선 PAT 기술과 관

련 부처의 규제 방안에 대한 연구가 필수적입니다.

03 해결방안

이란?

Upstream: 초기 세포 분리 및 배양Downstream: 품질 요구조건을 충족시키기위한 배양물의 정제 및 농축 과정

기존의 Batch 공정을Continuous 공정으로변환 시키는것!

실험실배양

미생물

준비세포 배양 추출 정제 완제바이오의약품제조공정

Upstream Downstream

서울대학교약학대학- 약학계의 Pharma 4.0에 대한 시각

한미약품, PTK - Pharma Digitalization에 대한 해당 기술 이용 업체와 공급 업체의 시각

중소제약기업의 Pharma 4.0에대한시각- 중소 제약 기업의 Pharma 4.0기술에 대한 수요 파악

2019 Global Bio Conference 참석- 국내 Pharma 4.0 관련 컨소시움 논의 동향 파악

04 국내탐방

1

2

3

4

서울대학교 약학대학 제약공장 공장장

전 한국약제학회 회장

탐방 목적: 국내 바이오시밀러 제조 및 생산 현황에 대해 알고,

바이오 의약품의 품질 관리 필요성에 대해 더 알아보기 위해 탐방

Q. 바이오 의약품의 품질관리 필요성에 대해 설명 부탁드립니다.

A. 바이오 의약품은 공정 과정에서 구조가 변하며 이에 따른 품질 관리의 규

제가 까다롭기 때문에 구조가 변화하지 않도록 적절한 약의 품질 관리가 이루

어져야 합니다.

Q. 국내 바이오시밀러 제조 및 생산 현황에 대해 설명 부탁드립니다.

A. 바이오시밀러 제조가 가능한 이유는 신약 개발의 마지막 단계 즉 생산 단

계의 과정이 우리나라는 비교적 선두로 앞서가고 있기 때문입니다. 가령 제조

공정의 청결도와 순도 문제는 국내 전자 반도체 기술이 뛰어나기 때문에 공장

GMP 관리가 비교적 잘 이루어지고 있다고 봅니다.

Q. 바이오 의약품 공정 혁신에 있어 어떠한 연구가 선행되어야 하나요?

A. 제약 스마트 공장에 있어서도 결국 제조 공정 개발이 중요하며, 바이오 의

약품을 대량 생산시키기 위한 공정 개발이 필요합니다.

04 국내탐방

서울대학교 약학대학 객원교수

전 식품의약품안전평가원장

탐방 목적: 규제기관, 학계에 모두 몸담고 계시는 교수님의 Pharma

4.0 기술 관련 견해를 알아보고 싶었습니다.

Q. Pharma 4.0 기술 도입에 대한 교수님의 견해를 듣고 싶습니다.

A. Pharma 4.0 기술이 혁신적이더라도 국내 규제 수준과 기업들의

개발 수준이 어느정도 뒷받침되어야 관련 기술들이 원활하게 적용될

수 있을 것이라고 생각합니다.

Q. 식약처에서는 Pharma 4.0 기술 필수 3요소 중에 특별히 논의 중

인 요소가 무엇인가요?

A. 최근 식약처에서는 기술 필수 3요소 중 QbD에 관련되어 많은 논의

를 이끌고 있습니다. 이는 식약처가 QbD 도입을 의무화할 예정이기

때문입니다. QbD를 다양한 약물 제형에 적용해보는 연구 사업을 용역

사업으로 진행하여 여러 모델과 사례들을 구축해왔습니다. 2019년에

는 4월과 7월에 QbD 워크숍을 개최하여 QbD 교육을 적극적으로 지

원하고 있습니다.

한미 사이언스 : 한미약품 그룹의 각 사업부문을 총괄하는 기업

탐방 목적: 제약 공정 개발의 필요성 및 국내 및 해외 제약 스마트

공장에 대한 현황에 대해 알기 위해 인터뷰 진행

Q. 해외와 국내 스마트 공장들은 어떤 차이점이 있나요?

A. 스마트 공장을 짓기 위한 노력이 차이점으로 돋보입니다. 해외에서는 제약

공정에 스마트 공장 개념을 적용시키기 위해 ISPE에서 활발한 포럼 활동을 진

행중입니다. 또한 Pharma Digitalization 및 MES(생산 관리 시스템)에 대한

연구도 활발하게 진행되고 있습니다.

Q. 국내 제약 스마트 공장 기술을 도입 하는 것이 어려운 이유는 무엇일까요?

A. 우선, 이와 관련하여 규제 및 정책 전문가가 전무합니다. 또한 새로운 혁신

기술을 도입할 때 이것이 ‘문제 없음’을 증명하는 밸리데이션 과정이 까다롭기

때문입니다. 국내 제약업계가 IT 기술을 바라보는 관점이 보수적인 이유도 여

기에 있습니다. 원활한 도입을 위해 제약 전문가와 IT 전문가들이 협력하는

학계, 포럼 등이 필요하며 제약협회와 보건산업진흥원 등에서 이러한 IT 교육

을 실시해야 합니다.

04 국내탐방

제8회 국제의약품 바이오산업전(KOREA PHARM & BIO 2018)에서

‘Pharma 4.0과 Smart Manufacturing’을 주제로 강연.

- 탐방 목적: 국내 제약 산업 혁신기술 도입에서의 제약 및 MES와 같은

IT 기술 도입에 대한 견해를 여쭈어 보고자 인터뷰 진행

Q. MES 등의 IT 기술 등을 제약회사에 도입 할 때 어떤 어려운 점을 마주하

고 계시나요?

A. MES를 도입하는 데에는 비용이 가장 큰 제약입니다. 최근 인건비 상승

등으로 MES를 결국 도입하게 될 것이지만, 아직 산업계에서 큰 필요성을

못 느끼고 있습니다. Continuous Manufacturing 도입 시 품질 보증을 할

수 있는 NIR등을 비롯한 PAT 기술 도입이 필수적인데, 식약처 등의 부처에

서 관련 규제 연구를 많이 진행하지 않아 도입에 어려움이 있습니다. 또한

PAT 관련 기기 도입에도 재정적인 부담이 큽니다.

신개념 조직재생 활성물질을 개발하고 있는 중소 바이오 제약사

탐방 목적: 국내 중소 제약기업의 연구 현황과 수요에 대해서

알아본다.

Q. 제약회사들이 바이오 의약품에 관심을 많이 두고 바이오 쪽 연구에 적극

적인 투자를 하고 있습니까?

A. 다국적 제약사들은 투자 대비 생산성이 떨어지는 합성신약 개발보다는 바

이오 의약품 위주의 연구개발을 대폭 강화하여 매출을 증대시키려고 있습니

다. 규모가 큰 글로벌기업이나 국내 대기업이 아닌 중견, 중소에서는 과감한

투자가 어려운 실정입니다.

Q. 우리나라의 제약의 R&D가 신약개발/ 복제약(generic, biosimilar)에 치

중해있는지 알고 싶습니다.

A. 신약개발에 투자하기 보다는 원료합성을 통한 최종 완제 의약품 생산이

대부분이고 상·하위 기업과의 양극화 문제가 지속적으로 나타나고 있습니다.

정부에서는 단순 기업만의 문제가 아닌 국가사업 성장의 일환으로써 ‘바이

오의약품 마중물 사업’같이 제도적으로 바이오의약품의 연구개발 및 허가를

지원하는 사업 등을 식약처에서 지원을 하고 있습니다.

04 국내탐방

이수연 (파마리서치프로덕트 연구소 R&D 담당)

Q. Pharma 4.0에 대해서 국내 제약 R&D에서는 어떻게 받아들이고 있는지

말씀해주시면 감사하겠습니다.

A. 공장에 실제로 도입하기 위해서는 막대한 설비투자비용과 프로그램을 원

활하게 다룰 수 있는 오퍼레이터가 없기 때문에 인재육성과 안정적인 프로그

램 구축이 필요한 단계인 것 같습니다. 현장에서는 아직 활용되고 있는지 않

으나, 새로 짓는 바이오 의약품 생산공장에서는 Pharma 4.0 기술 도입이 고

려되고 있습니다.

04 국내탐방

Q. 지난 2017년도에 있었던 Pharma 4.0 미래전략포럼의 주최 배경

과 목적에 대해 말씀해주시면 감사하겠습니다.

A. ISPE가 제시한 공정 분야에만 특화되어 있는 Pharma 4.0 패러다

임과는 달리, 한국보건산업진흥원과 한국제약바이오협회의 주최 아래

탐색/임상/생산/유통 등 제약 산업 전 분야의 전문가 분들을 초빙해 각

분야에서 4차산업혁명을 어떻게 접목시킬 수 있을지 논의하였습니다.

당시에는 Pharma 4.0 관련 최초의 포럼이었고 공정 분야에 있어 고

도의 자동화와 연속공정, QbD 도입을 목표로 두고 포럼을 마무리 했

습니다.

Q. Pharma 4.0 미래전략 포럼의 연설내용에 대하여 알고 싶습니다.

A. 한국의 현 스마트 공장의 수준에 대하여 연설하였습니다. 현

스마트 공장에서 데이터 수집을 자동화했다는 점과 공정 단계에서

로봇을 활용한다는 것이 고무적입니다. 그러나, 데이터 관리

시스템이 미흡하여 이를 정립하고 관련기술 개발이 시급합니다. IoT

등의 센서 설치를 통해 다양한 데이터를 확보하여 분석, 솔루션

제시까지 이루어져야 합니다. 현재 신규 설비 도입으로 인프라

구축은 잘 되어 있지만 세부 기술에 대한 논의와 고민은 적게

이루어져 있습니다.

과거 현재

04 국내탐방

학회에 참석한

VIVA BIO 박성원, 고

원정 팀원의 모습

전세계 바이오의약품 산업 내 전문가들이 2,000명 이상 참여하는 국제적

행사로 식품의약품안전처가 주최하고 한국바이오의약품협회가 주관하며

바이오의약품의 최근 개발 동향과 관련 글로벌 이슈를 공유하기 위해 마련

된 자리입니다.

탐방목적 : GBC 2019 학회에서 열리는 여러 강연 중 혁신기술 포럼

(Innovative Technology Forum)의 ‘바이오의약품 연속 제조공정의 실제

적용 사례와 허가시의 규제 고려사항’ 강연과 GMP 포럼의 ‘성공적인 실사

수행을 위한 핵심요소 및 최근 업계 동향’ 강연을 통해 국내외에서 연속 공

정과 혁신 기술을 도입하고자 하는 기업들의 시각을 알아보고자 했습니다.

포럼이 열린 강연장 내부 모습

과거 현재

04 국내탐방

1) PAT 기술 개발의 중요성

연속 공정을 원활하게 도입하기 위해서는 PAT (Process Analytical

Technology) 기술을 이용하여 공정 품질 관리가 이루어집니다. 이 때, 실시

간으로 수집된 데이터를 바탕으로 공정 관리 피드백이 이루어지고, 이를 적용

하여 공정 관리가 이루어집니다. 현재, 아직까지는 PAT 기술이 많이 개발되

어 있지 않아 분석하고자 하는 물질에 대한 분석 기술 개발이 가장 중요합니

다.

2) 의약품 규제 기관과의 협조 강조

연속 공정 기술이 적용되기 위해서 국제 규제 기관이 적극적으로 협력해주어

야 합니다. 추가적으로 수립이 필요한 규제 관련 의견을 여러 나라와 기업으

로부터 수렴하여 규제를 수립하고, 이를 ICH에서 표준화시켜야 합니다. ICH

Q 12이 올해 11월에 확립될 예정인데, 시판 후 변경사항 관리 프로토콜이 추

가적으로 반영되었습니다. 앞으로는 PAT 모델 등의 연속 공정 기술 관련 프

로토콜이 추가되길 기대하고 있습니다.

1) 규제 기관에서 중점적으로 살펴보는 요소 – 전자기록시스템

FDA에서는 전자기록시스템을 통해 공장 내 데이터 관리를 종이가 아닌, 전

자화 시키는 것을 의무화하고 있습니다.

2) 규제 기관에서 중점적으로 살펴보는 요소 – 데이터 무결성

전자시스템으로 관리되는 데이터들에 대해 데이터 무결성 (data integrity)

의 확보여부를 중요하게 살펴보았습니다. 데이터 무결성에 대해 논의하기 위

해서는 관련 데이터 기록 권한, 입력 및 수정 내역 등을 파악해야 하며 관련

지침으로는 ALCOA 지침이 있습니다.

알고 넘어가자! 규제기관 실사란?

의약품 수출을 위해서 수입국의 규제기관이나 수입업체 등이 국내 기업의

의약품제조소에 직접 방문하여 GMP 기준을 충족하고 있는지 살펴보는

것입니다. GMP 실사를 실시하는 규제당국으로는 FDA, EMA, WHO 등이

있습니다.

과거 현재

삼성바이오로직스의규제기관실사를통해파악한최근규제동향

MSD BIOLOGICS가바라본연속공정개발

05 해외탐방

공정설계- Pharma 4.0 기술 도입을 위해 우선적으로 실시될 QbD 품질 관리 시스템

공정개발- 연속 공정 기술 도입 현황 및 성과

공정관리- Pharma Digitalization 적용 현황 및 성과

Pharma 4.0 기술이국내에원활하게도입되기위해선? - 국내 경영진의 보수적인 시각 변화, 컨소시움의 장 개최

1

2

3

4

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발비바제약은 중소제약사로 바이오시밀러인 케팜폴(K-pharm 4.0)을 생산하여 글로벌시장을 공략해야 한다. 하지만 기존의 미국, 유럽의 다국적 기업들과 중국, 인도 등Pharmerging 국가들과의 경쟁이 치열하다.

비바제약은 이에 대응하기 위해 가격과 품질 경쟁력을 갖춘 생산 공정을 개발할 것을주문받았다. 바이오시밀러는 바이오의약품의 복제약으로, 가격과 품질 경쟁력이시장을 선점할 수 있는 가장 중요한 요소 중 하나이다.

비바제약은 기존 공정을 개선할 방법을 찾기 위해 유럽으로 떠나보았다. 유럽에서논의되고 있는 제약 공정 중 최근 논의되고 있는 Pharma 4.0 관련 기술을 알아보기위해서이다. 과연 Pharma 4.0 기술은 비바제약의 해답이 될 수 있을까?

비바제약 공정부서는 아래 3가지 팀으로 구성되어 있다.

각각의 팀은 신약 개발 시 공정을 설계하고, 설계도를 바탕으로 공정을 개발하여 적용하고 마지막으로는 해당 공정 과정을 통해 일관된 품질의 안전한의약품이 생산되도록 공정을 관리한다. Pharma 4.0 기술을 어떻게 도입할 수 있을지 각 단계별로 살펴보며 이야기를 풀어나가고자 한다.

(** 해당 스토리 텔링에 사용되는 비바제약, 인물 명은 모두 이해를 돕기 위해 가상으로 지정되었습니다.)

공정 설계 공정 개발 공정 관리

Sanofi, 벨기에

05 탐방기관소개

QbD 도입

PharmaDigitalization 연속공정

기관 소개 : 처음으로 Pharma 4.0 패러다임을 제시한 기관

[국제제약공학협회]

기관 소개 : 제약 기업들의 QbD 시스템의원활한도입을 컨설팅 하는 기업

[QbD Pharmaceutical Services S.L.]

기관소개 : 의약품 , 바이오 산업의 공정 기반 IT 솔루션스 개발 기업

기관소개 : 빅데이터 기반 스마트 공정솔루션을 제공하는 신생기업

기관 소개 : 독일 TU Dortmund 대학, Heinrich-Heine 대학, Bayer AG의 연합벤처 연구소

[WERUM IT Solutions]

[Bigfinite]

기관소개: MES와 같은 IT 솔루션을활용하여 공정 관리를 진행중인글로벌제약회사

기관소개 : 바이오의약품 공정 전반의 기술에대한 연구를 진행 중인 카를스루에 공과대학소속 연구실

[MAB-KIT]

[Invite]

[얀센 제약회사]

기관 소개 : 최신 설비와 비 GMP 환경에서바이오 공정 개발 연구가 진행되는 연구 및교육센터로, 프랑스 Mannheim 지부에위치하고 있는 기관

[Merck Millipore]

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발

김큐비씨는 보다 체계적으로 의약품을 개발하기 위해설계기반 품질고도화(Quality by Design, QbD)를 이용하고자 한다.

국내에서는 QbD를 이용하여 의약품 개발을 진행한 사례가 아직없기에 해외 탐방을 통해 QbD 적용에 대해 배워오도록 한다.

QbD에 대해 알아본 뒤, 해외탐방을 통해 배워온 내용을 알아보자!

공정설계 공정개발 공정관리

✓ QbD를 도입하려 하는 이유- 보다 효율적으로 의약품의 품질을 관리

- 국제 의약품 품질관리 기준에 부합

- 바이오시밀러 수출에 용이

제품규격설정

CQA 선정

위험성평가

Design Space 구축

품질관리전략수립

지속적인관리

✓ QbD 과정

05 해외탐방

공정개발 공정특성화 공정품질보증생물의약품 허가신청서

(BLA) 준비

공정

모니터링

제품 및 공정 개발 단계 ▼

81 2 3 4 5 6 7 9

의약품 개발단계에 따른 QbD 설정

1 제품 목표(TPP, Target Product Profile) 확립

2 제품의 품질 목표 사항(QTPP, Quality Target

Product Attribute) 정의

3 핵심 품질 특성(CQA, Critical Quality attribute)

위험 평가

4 일차 공정 위험 평가

5 이차 공정 위험평가

6 디자인 스페이스(Design space) 정의

7 관리 전략(Control strategy) 위험 평가

8 관리 전략 정의

9 지속적인 개선 및 지원

공정개발 과정에 있어, TPP → QTPP → CQA 설정이

QbD 도입 의무사항이며 중요하게 작용한다!

TPP 설정

제품목표 (TPP, target product profile)

QTPP 설정

제품 품질 목표 (Quality Target Product Profile):

CQA 선정

핵심 품질 특성( criticalquality attribute

의 약 품 개 발프 로 그 램 의 전 반 적목적

제품목표(TPP)에 정의된,기대되는 제품의 성능을달 성 하 기 위 해 필 요 한‘필수적인 품질 특성’을기술한 것

의약품 공정 개발의 전 과정에서위험 평가(risk assessment)를실시하여 핵심품질특성을 정하게된다.

05 해외탐방

TPP 설정

제품목표 (TPP, target product profile)

QTPP 설정

제품 품질 목표 (Quality Target Product Profile):

CQA 선정

핵심 품질 특성( criticalquality attribute

투여 용량

한 바이알(vial) 당 100mg이 들어가도

록 설정

질량(Quantity)

TPP에 해당하는 100mg/vial을 충족시

키도록 질량 확인

API의 양

투여 경로

피하 주사가 가능하도록 설정

pH

피하주사 제형이므로 혈액의 pH(7 .35-

7.45)와 등장성을 유지헤야 함.

등장성 및 pH

의약품의 품질 요구조건

약전에 기재된 주사제 제조 요건과 해당 의약

품의 특징적인 요건 충족시킬 수 있도록 설정

응집체(Aggregates)

주사제 속 성분이 응집하여 큰 응집체를 이룰

수 있어 응집체의 정도를 0-5%로 제한한다.

약전에 기반한 응집의 정도

[ 바이오시밀러의 QbD 특징 ]

- 오리지널 의약품의 품질특성과 최대한 유사하게 규격을 정하되,

바이오시밀러의 설계공간(즉, 제조공정)은 실제적으로 대조의약품과 동일할 수는 없다.

- 따라서 바이오시밀러와 오리지널 제품 개발에 있어 QTPP-CQA만 차이가 있을 뿐 그

이후의 공정개발에서는 동일하게 적용된다.

05 해외탐방

디자인 스페이스 ( Design Space )

품질 보증과 연관된 공정 변수(핵심품질특성 CQA)와 투입 변수(ex. 물질 특성 요소)의 다차원적 조합과 상호작용을

나타낸 것으로, 승인받은 디자인 스페이스 내에서 공정이 가동되도록 하여 의약품의 품질을 관리합니다.

장점: 디자인 스페이스를 확립함으로써 관리하기 어려웠던 변수에 따른 공정 변동에 적절히 대응하여 목표 수준의

제품품질을 유지할 수 있습니다. 또한 디자인스페이스 안에서의 작업은 변경으로 간주되지 않습니다. 따라서

디자인스페이스 내에서의 변경은 규제 기관에 변경 신청을 할 필요가 없다는 장점이 있습니다.

실험 설계(DoE, Design of experiment)

: 디자인 스페이스를 도출하기 위해 실행되는 것으로, 공정변수, 원료 특성 및 핵심품질특성(CQA) 간의

관계에 대한 이해를 제공하기 위해 진행됩니다. 또한 실험설계(DoE)를 통해 최소한의 실험으로 최대의

정보를 확보할 수 있습니다.

공정 분석 기술(PAT)

정의: 의약품 제조 공정 중 제조되고 있는 의약품의 품질을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 기술입니다.

예시: 근적외선 분광분석법, 라만 분석법

장점: 제조 공정에 대한 이해를 높이고 제조 공정 관리가 효율적으로 이루어지도록

합니다.실험 설계(DoE)를 통한

디자인 스페이스 구축

디자인 스페이스 내에서

공정 분석 기술(PAT)를 이용해

의약품 품질 관리

디자인스페이스

변수 1

변수2

품질 기준에 적합하도록설정된, 공정 변수의 디자인

스페이스

CQA CPPDoE

05 해외탐방

Q. 자본이 다소 부족한 중소 기업의 경우, QbD 컨설

팅을 진행할 때, 대기업과 다른 방식을 취한 것이 있

었나요?

A. 우선, 효율적으로 QbD를 적용하기 위해 각 공정마

다 우선순위를 매겼고 그에 따라 중요한 단위 공정부

터 QbD 적용을 진행했습니다. 즉, DoE는 가장 중요

한 단위 공정에 적용하였습니다.

QbD 적용 후, 많은 중소 제약회사들이 전통적인 방식

보다 짧은 시간안에 성과를 얻을 수 있어서 놀랐습니

다. 대기업의 경우 기업 내 구조가 다소 복잡하여 오

히려 QbD를 적용하는 데 더 많은 시간이 소요되기도

하였습니다.

사실 QbD 도입을 위해 필요한 교육 비용, DoE 소프

트웨어 설치 등에 소요되는 비용은 다소 적습니다. 오

히려 중소기업은 엑셀파일로도 QbD 적용이 가능하

니 그리 큰 자본이 요구되는 것은 아닙니다.

QbD Pharmaceutical Services S.L.의설립자 / 바르셀로나 대학의 객원교수 /ISPE 스페인 지부의 QbD PAT 팀의 CoP 탐방목적 : 중소제약사에 QbD를적용한사례와QbD 교육시주요사항에대해배워오자!ISPE 스페인지부장으로써 Pharma 4.0의중요한가치에대해알아보자!

어려웠습니다. 제약회사 인력의 QbD 시스템

자체에 대한 이해 부족 또한 어려운 점이었습

니다.

작은 단위의 공정부터 QbD를 도입하여 그 성

과를 확인하는 방식으로 QbD 도입의 필요성

을 느끼게 하였고, 이를 통해 제약회사를 설득

할 수 있었습니다.

QbD가 도입되어 제약회사들은 시행착오를

기반으로 한 경험적 공정 설계에서 벗어나

DoE라는 실험 기반 공정 설계방식으로 전환

할 수 있었습니다.Q. Pharma 4.0 기술 3요소 중 가장 중요한 요소는 무엇

인가요?

A. Pharma 4.0과 관련된 다른 기술을 도입하기 이전에

QbD를 제대로 확립하는 것이 우선순위입니다. QbD는 견

고한 공정을 만드는데 근간이 되는 방법론적 기반으로,

QbD가 제대로 확립되어 있지 않다면 아무리 고도의 기술

을 활용하더라도 최종 제품의 품질이 보장되지 않을 것입

니다. QbD를 이용하여 견고한 공정 설계가 이루어진 후,

PAT, AI, Big data, cloud computing 기술이 도입 될 수

있을 것입니다.

Q. 제약회사에 QbD 컨설팅 진행 시 어려웠던 점은 무엇

이었으며 어떻게 이를 극복하였나요??

A. QbD 도입을 위해서는 제약회사의 R&D팀이 제공하

는 공정 데이터가 필요한데, 제때 정보를 얻는 것이

05 해외탐방

Q. PAT 기술이 바이오 의약품 QbD 시스템을 구축하는

데 어떻게 이용되나요?

A. 우선 PAT는 우리가 원하는 항체 의약품이 얻어졌는지

분석할 때 쓰이며 스펙트럼 형태의 결과 값을 도출합니다.

이 스펙트럼 결과를 통해 CPP와 CQA간의 수학적 모델

을 구축하고, 더 나아가 디자인 스페이스를 구축할 수 있

습니다. 추후 동일한 바이오의약품을 제조할 때 이 디자

인 스페이스 내에서 원하는 의약품이 잘 제조되었는지

PAT를 이용하여 분석 또한 가능합니다.

Q. PAT를 통한 실시간 모니터링은 QbD 시스템 구축 이

외에도 어떠한 이점이 있나요?

A. 컬럼 스위칭(Column Switching) 단계에서 PAT를 이

용하여 비싼 수지 (resin)를 최대한 효율적으로 활용할

수 있었습니다. 이 경우에는 PAT기술로 자외선 스펙트럼

(UV Spectrum) 분석법을 통해 생산된 의약품의 농도를

실시간으로 분석하여 실시간 공정 제어를 진행하였습니

다. 크로마토그래피에 사용되는 비싼 수지(resin)를 최대

한 효율적으로 사용하면서, 동시에 생산되는 의약품의 손

실을 최소화 할 수 있습니다.

카를스루에 대학 소속 MAB-KIT에서 PAT 개발및 단백질 정제 공정에 PAT를 적용시키는방안에 대해 연구 중탐방 목적: 독일 카를스루에에 위치한 MAB-KIT에서 구체적인 PAT 적용 방안에 대해배워온다.

Q. PAT 기술은 무엇인가요?:

A. PAT는 공정분석기술 (Process Analytical Technology)

의 약자로 의약품 제조 공정 중 제조되고 있는 반제품 또는

완제품의 품질을 실시간으로 모니터링하는 기술입니다. 주로,

분광학적 분석법을 주로 사용되고 있습니다.

Q. 바이오의약품 제조 공정 시 사용되는 PAT 기술에 대해 구

체적으로 알려주세요:

A. 바이오의약품은 단백질로 구성되어 있으며, 단백질은 1차,

2차, 3차, 4차 구조를 가집니다. 그리고 각 구조마다 사용되

는 PAT 기술이 다르며 이는 아래와 같습니다.

1차 구조 2차 구조 3차 구조 4차 구조

UV 분석 중적외선(Mid IR, 근적외선(Near IR), 라만(Raman) 분석

형광(Fluorescence), 가시광선(UV-Vis) 분

석

빛 분산법(lightScattering)

Cf. 컬럼 스위칭(column switching)

: 여러 개의 크로마토그래피 컬럼을 통해

원료물질에서 원하는 물질을 분리하는

과정을 연속적으로 만들었습니다

[용어 더 알아보기]

Merck 회 사 에 서 는 , 컬 럼 스 위 칭 을

연속공정의 정제 단계에 배치하였습니다.

세 개의 각기 다른 컬럼을 위의 그림과

같이 배열하였습니다. UV 분광기를 이용해

컬럼 안의 레진을 최대로 이용할 수 있는

시점에 위의 그림처럼 컬럼들이 회전하게

하여 다음 단계로 반응이 진행됩니다.

05 해외탐방

카를스루에 대학 소속 MAB-KIT에서 PAT 개발및 단백질 정제 공정에 PAT를 적용시키는방안에 대해 연구 중탐방 목적: 독일 카를스루에에 위치한 MAB-KIT에서 구체적인 PAT 적용 방안에 대해배워온다.

Q. MAB KIT가 참여한 NextBioPharma 프로젝트에서는 어

떠한 기술적 성과를 거두었는가?

MAB-KIT 에 서 개 발 된 FlowBP 장 치 를 Merck 의

Downstream 공정 단계에 적용하고 있습니다. FlowBP 장치

는 자외선 분광기로 칼럼 측정 길이를 5um ~ 3mm 까지 변

화시켜 고농도(>45g/l)의 물질까지 분석 가능하게 해줍니다.

Q. PAT기술의 경우 Original 의약품과 Biosimilar 의약품을

비교했을 때 어느 쪽에 더 적용하기 좋은가요?

바이오시밀러 제조 공정에 적용했을 때 이점이 더 많습니다.

오리지널 의약품의 경우, 공정의 완성도보다는 빠른 시장 진

출이 더 중요한 요소이기 때문에 PAT를 사용하려는 요구가

상대적으로 적습니다. 그러나 바이오시밀러의 경우 가격 경쟁

력을 갖추는 것이 중요하기 때문에 PAT 기술이 더 중요하게

작용할 것이라고 생각합니다.

GoSilico의 Chief Executive Officer 이자 공동 설립자탐방목적 : 여러 번의 실험을 필요로 하는DoE 과정을 개선한 Gosilico의소프트웨어에 대해 알아본다.

Q. GoSilico에서 이용하는 소프트웨어에 대해 설명해주세요: GoSilico는 모델 보정(model calibration)방식을

이용합니다. 기존의 DoE는 통계적 검증과 실험을 동

시에 이용한 방식이라면 GoSilico는 실험과 기계적

모형(Mechanistic model) 또한 같이 이용했다고 볼

수 있죠. 이러한 접근법의 목표는 DoE의 실험 횟수를

줄이고 결과적으로는 공정의 완건성(Robustness)을

늘리도록 함에 있습니다.

기계적모형

통계학적검증

실험

모델보정(Model Calibration)

DoE(실험설계)

05 해외탐방

ChromX시뮬레이션의

장점

시간 단축 비용 절약

공정의 유연성증가

QbD 요구조건의충족

공정 전 주기 지식의효율적 관리

Parallelization

Q. GoSilico의 ChromX 소프트웨어 적용 사례가 있나요?

A. 네, 있습니다. DoE를 적용한 사례와 비교하자면 ChromX

적용시 DoE를 적용했을 때보다 Purity 및 생산성 모두 향상

된 것을 확인 할 수 있었습니다.

• Pharma 4.0 기술 도입에 있어 QbD의 안정적인 정착이 최우선적으로 필요합닏.

• QbD 시스템 도입은 중소기업도 충분히 가능합니다. QbD 도입에 필요한 자본의 규모는 크지않으며, 대기업 대비 중소기업에서 QbD를 도입하였을 때 그 성과를 더욱 빠르게 실감하기도합니다.

• QbD 도입을 통해 디자인스페이스 내에서의 공정 조건 변경에 대하여 기업의 자율성을보장하고 규제기관에 일일이 보고해야 하는 부담을 덜 수 있습니다.

• PAT 기술을 통해 QbD 시스템의 궁극적인 목표인 디자인 스페이스 수립이 더욱 원활하게이루어질 수 있고, 더 나아가 실시간 공정 제어 까지 가능합니다.

• 현재 QbD 시스템을 더욱 개선시키기 위한 소프트웨어가 개발되는 등 해외에서는 QbD관련하여 다양한 연구가 활발하게 진행 되고 있습니다.

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발

비바제약이 합성할 케팜폴은 바이오시밀러이기 때문에오리지널의약품의 품질 요구 특성과 최대한 유사하게 QbD를설정하였다.

공정 전반에 걸친 위험평가 결과를 기반으로 설정된 제품 목표(TPP), 제품의 품질 목표(QTPP) 및 중요 품질 특성의 예시는 아래와 같다.

공정설계 공정개발 공정관리

제품목표(TPP) 제품의품질목표(QTPP) 중요품질특성(CQA)

투여용량 :100mg/1 vial (바이알)

질량(Quantity) : 100mg

API의양

이와 같이 그 이전에는 주로 경험적으로 품질 특성을 이해하였다면, TPP, QTPP, CQA과 같은 변수를 설정하여 보다체계적으로 의약품의 품질을 관리할 수 있었다.

또한 위에서 얻은 공정 변수들과, DoE라는 실험설계 방식을 토대로 디자인 스페이스(Design Space)를 구축하여 공정변수간의 상호작용을 파악하는데 도움을 주었다. 뿐만 아니라 디자인 스페이스 구축 후에는 디자인스페이스 내에서 의약품제조 공정을, 우리의 요구에 맞게 변경 가능하기에 공정의 유연성이 확보되어 식약처에 일일이 보고해야 하는 수고가 덜어지게되었다.

또한 PAT라는 공정분석기술을 이용해 의약품 제조 공정의 전반을 추적하고, 실시간으로 경향을 분석하였으며 이를 통해실시간으로 공정 제어와 더 나아가 공정 개선까지 이루어 낼 수 있었다.

디자인스페이스

변수 1

변수2

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발

김컨티씨는 기존 공정을 개선할 방법을 찾아보던 중 최근 논의되고 있는연속공정 (Continuous Manufacturing)을 알게 되었다. 과연 Continuous Manufacturing은 비바제약 공정개발팀의 해답이 될 수있을까?

공정설계 공정개발 공정관리

Batch 공정

각 단위 공정이 분리되어 있어 시간차를 두고 진행

국내를 비롯한 기존 제약회사의 생산공정은 주로 Batch 공정이다.

Step 1 Step 2 Step 3

연속 (Continuous) 공정

각 단위 공정이 모두 연결되어 연속적으로 진행

Step 1 Step 2 Step 3

05 해외탐방

프랑스 Molsheim에 위치해있는 Merck 소속

연구소 및 교육기관

최신 바이오의약품 공정기술 개발 연구 및

교육을 담당하며 2019년 초까지 Merck M

Lab은 다른 7개기관과 함께 EU의 Horizon

2020 프로그램을 통해 바이오의약품 정제공정

혁신에 관한 공통 프로젝트

nextBioPharmDSP를 진행하였습니다.

탐방목적 : Merck가 제안하는 차세대

바이오의약품 Downstream 공정에 대한 개요와

연구 사례 및 결과를 알아보았습니다.

Steve Miller Damien Kervennic

Q: nextBioPharmaDSP 프로젝트 대해서 알려주세요

A: EU에서 지원하는 Horizon 2020 하에서 Sandoz,

Lek 등 7개의 기관과 함께 nextBioPharmaDSP

프로젝트를 진행하였습니다. 주된 목적은 mAb를 더

경제적이고 효율적인 방법으로 생산하는 것이었습니다.

Q: nextBioPharmaDSP 프로젝트의 결과를 알고

싶습니다.

A: nextBioPharmaDSP 프로젝트를 통해 하루에

3000L 규모의 mAb를 끊김없이 연속으로 정제할 수

있는 Downstream Process를 개발하였습니다. 이 때

제조면적을 크게 감소시켰으며, 이동식 장비를 사용해

유연성을 증가시켰습니다. Single Use 기술을 사용해

더욱 빠르게 정비할 수 있는 시스템을 구축하였습니다.

결과적으로 투자 및 제조 비용을 크게 감소시켰으며

오염물질 배출이 더 적은 친환경적인 공정을

개발하였습니다.

05 해외탐방

독일 Leverkusen에 위치한 제약회사Bayer사와 도르트문트 공과대학(TU Dortmund), 뒤셀도르프 대학교의 합작으로만들어진 연합 벤처 회사

탐방목적 : INVITE에서 진행한 바이오의약품Downstream 공정을 연속공정으로 변환하는MoBiDiK 프로젝트의 배경 및 결과를알아보았습니다.

Jacob Huckel 연구원

Modular

MoBiDiK 프로젝트

Bayer사와 TU Dortmund 등 9개 기관이 협업하고 독일

연방정부와 주정부에서 지원한 프로젝트로, 기존의

불연속적인 회분식 Downstream 공정을 연속으로

바꾸어 보자는 취지로 시작되었습니다. 기존의 회분식

공정은 단계별로 사람의 손을 거쳐 운영해야 하기 때문에

공정 시간이 길고 공정의 스케일 업이 어려워 약의

단가가 높고 유연성이 떨어집니다.

만약 Downstream 공정이 연속적으로 변하게 된다면,

각각의 단위공정을 하나로 연결시키면서 완벽히

자동화된 연속공정을 이룩할 수 있습니다. 이는 생산에

소요되는 시간을 단축시킬 수 있고 추가적인 증설 없이

생산량 조절을 할 수 있어 유연성이 증가합니다.

MoBiDiK 프로젝트의 중요한 개념은 연속공정, Single

Use, Modular Production 입 니 다 . 궁 극 적 으 로

개 발 하 고 자 하 는 Downstream 공 정 의 모 습 은

연속적으로 이어져 있어 생산시간을 줄여 생산단가를

낮추고, Single Use를 통해 교차 오염을 방지하며,

Modular Production 을 구 축 한 유 연 한

생산공정입니다.

MoBiDiKBioproduction

Disposable

Kontinuous

05 해외탐방

Q: 연속생산으로의 전환을 위해 가장 중요한 요소는?

A: 공정에 대한 이해가 제일 중요합니다. 이를 바탕으로 공정을 설계하고

개선할 수 있기 때문입니다. 또다른 중요한 요소는 공정의 안정성을

보장해 줄 공정 모니터링과 관리 전략이며, 이는 PAT 기술이 필수적으로

필요합니다. 마지막으로 규제기관과의 협의가 중요합니다.

Q: 연속공정을 도입하기 위해서는 PAT 기술의 도입이 필수적이라고

하셨는데, 현재 PAT는 바이오의약품 산업에 얼마나 도입되어 있나요?

A: 아직 PAT도입은 많이 되어 있지 않습니다. PAT는 주로 학계에서 많이

연구 중입니다. 바이오의약품은 시장을 선점하는 것이 무엇보다 중요하기

때문에, 완성도 높은 공정보다는 빠른 개발을 우선시 하는 경향이 있기

때문입니다. 그러나 바이오시밀러의 경우 가격 경쟁력을 갖는 것이 무엇보다

중요할 것이기 때문에 PAT와 같은 기술 도입이 상대적으로 더 중요할

것입니다.

공정에 대한 이해 부족

CPP/CQA 등 공정 파라미터들에 대한 연구가 부족합니다.

특히 Downstream의 경우 Unit Operation이 많이 존재해 연구가더 필요합니다.

PAT 기술의 부재

공정을 견고하게 유지시켜 주기 위해서는 PAT 기술이 필수적이나, 아직 상용화가 많이 진행되지 못했습니다.

연속공정의 이점이 알려지지 않음.

기존의 Batch로도 높은 효율을 낼 수 있다는 것이 업계의 주된 의견이며, 선례가 부족해 투자대비 얻는 이익에 대한 내용이 잘 알려져있지 않습니다.

바이오의약품 시장의 특성

새로운 의약품을 빨리 출시하는 것이 무엇보다 중요하기 때문에, 생산 공정에 많은 관심을 두지 않고 있습니다.

05 해외탐방

Q: Continuous Manufacturing의 가장 큰 장점이 무엇이라고 생각합니까?

A. NextBioPharmaDSP 프 로 젝 트 에 서 Continuous

Downstream Process를 개발한 결과 24시간에 3000L

규모의 mAb를 만들 수 있었고 기존에 1주일 정도 소요되던

과정이 3일로 줄어들었습니다. 생산에 필요한 장비의 크기가

Batch 보다 작아져서 공정을 진행하기 위해 더 적은 공간을

차지하게 되었습니다. 결과적으로 정제에 필요한 생산 비용을

획기적으로 절감하여 생산단가를 낮출 수 있음을 프로젝트에서

확인할 수 있었습니다.”

A. 연속공정을 도입하게 되면 생산에 소요되는 시간을 감소시켜

가격을 낮출 수 있습니다 . 또한 연속공정에서 생산량은

시간에만 의존하기 때문에 생산량 증가를 위한 추가적인 Scale-

Up을 생략할 수 있습니다. 따라서 개발 단계에서 생산단계까지

빠르게 진행할 수 있습니다. 완벽한 자동화 시스템까지 구축하게

되면 공정의 안정성과 일관성이 증가하여 품질관리도 더

우수하며 생산비용도 절감할 수 있습니다.

Single Use란?기존의 Stainless로 이루어진 반응기 및 단위 공정의 용기들을 플라스틱등의 일회용 용기로 바꾸는 것을 의미합니다. 일회용 장치를 사용해교체가 쉽고, 교차 오염을 방지할 수 있습니다.

“제약산업은 GMP 규제 하에서 진행됩니다. Batch에서

한번의 생산이 끝나면 장비를 청소하고 소독해야 하는데,

이 후에 오염물질을 완벽하게 제거했다는 것을 증명하는

것이 매우 까다롭습니다. Single Use 방식을 사용하게

되면 용기를 교체하기만 하면 되므로 오염 방지도 뛰어나고

생산 중단 시간도 획기적으로 감소합니다.”

Q: 일회용 방식을 사용하게 되면 비용 및 환경 문제가 있지

않나요?

A. 비용의 경우 전체 공정을 고려해야 합니다. Stainless

장비 청소에는 세척 비용 및 이를 위한 Steam 생성 비용

등이 포함됩니다. Single Use 방식을 사용하게 되면

이러한 Utility 비용이 획기적으로 감소하여 오히려 더

경제적입니다.

환경 문제의 경우 Merck도 이를 인지하고 있어 재활용

가능한 Plastic 등을 개발하여 소재로 사용하고자 하고

있습니다.

Batch 공정

각 단위 공정이 시간차를 두고 진행

Step 1 Step 2 Step 3

연속 (Continuous) 공정

각 단위 공정이 모두 연결됨.

Step 1 Step 2 Step 3

05 해외탐방

Q: Modular Production은 어떤 개념인가요?

“연회장을 생각하면 쉽습니다. 연회장에서 춤을 추면서

파트너를 바꾸듯이, 일정한 공간 내에서 단위장치들을

배열하거나 추가할 수 있게 됩니다. 궁극적으로 생산 공간

내에서 필요에 따라 장비들을 움직여가며 공정을 유연하게

바꿀 수 있는 새로운 생산 방식을 꿈꾸고 있습니다.”

“Modular Production은 MoBiDiK 프로젝트의 중요한 특징

중 하나입니다. 모듈화된 바이오 연속공정을 통해 시장

수요에 따른 유연성을 확보할 수 있습니다. ”

Modular Production이란?공정의 각 단위 공정들을 하나의 모듈로 보고 필요에 따라 단위 공정들을추가 및 제거할 수 있는 생산방식

Single-Use System

기존의 Stainless 용기를 플라스틱 용기 중심의 Closed, Single Use로 변환

세척 및 정비로 인한 시간 감소를 통한 효율 향상, Utility 비용 감소

Batch to Continuous

기존의 Batch 형태의 공정을 연속적으로 진행하여 생산 시간을 단축시킨다

공정 시간 단축을 통한 효율성 증가

제조면적 감소로 관리비용 감소 및 유연성 증가

Scale Up의 필요성 감소로 개발단계에서 빠른 시장 진입 가능

Modular System

단위공정의 블록화(모듈화)

시장의 수요에 맞게 단위 공정들을 매치 및 연결, 유연성 증가

05 해외탐방

“nextBioPharmaDSP 프로젝트 결과를 아직 적용한

사례는 없습니다. 하지만 이번 프로젝트에 산업계에서

지속적으로 관심을 표해왔고 단위 공정들을 Package화

해가며 연속 공정 개념을 조금씩 도입 중에 있습니다.”

“아직 완전한 연속공정을 도입한 사례가 없습니다. 따라서

많은 기업들이 연속공정 도입을 아직 꺼려합니다. 또한

아직 업계의 많은 사람들이 연속공정 개발에 들어가는

시간과 돈에 비해 효과가 적다고 느끼거나, 회분식

공정으로도 충분하다는 생각에 갇혀 있습니다.”

“INVITE와 협력관계인 Bayer의 경우 단계별로 연속공정을

도입 중에 있습니다. Downstream 공정 중 Protein A

Capture 단계와 Virus Inactivation 단계에는 현재 적용

중에 있습니다. 앞으로도 계속 도입해 나갈 것으로

기대하고 있습니다.”

“규제기관 역시 Continuous Manufacturing을

긍정적으로 바라보고 있습니다. 새로운 생산방식이 문제가

없다는 것을 Validation할 수 만 있다면, 규제기관은

신기술 도입에 열려 있습니다.”

• Continuous Manufacturing을 도입 시 기존의 Batch 공정에 비해 효율증가와 생산 가격 감소를 이룰 수 있음을 INVITE와 Merck M Lab의 연구사례를 통해서 확인할 수 있었습니다.

• Single-Use Technology는 기존의 Stainless 위주의 공정보다 더경제적이며 유연한 생산이 가능해지고, 규제와 품질관리 면에서도 더뛰어납니다.

• Modular Production을 도입하게 되면 Continuous Manufacturing 방식에서도 높은 유연성을 얻을 수 있을 것입니다.

• Bayer와 같은 다국적 기업에서는 연속공정을 부분적으로 도입하고자 하고있으며, 관련된 연구를 꾸준히 진행하고 있습니다.

• 새로운 기술 도입이 규제 가이드라인을 충족함을 증명할 수만 있다면규제기관 역시 신기술 도입에 열려 있습니다.

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발

김컨티씨는 기존 공정을 개선할 방법을 찾아보던 중 최근 논의되고 있는연속공정 (Continuous Manufacturing)을 도입하였고,아래와 같은 공정 혁신을 이룰 수 있었다.

공정설계 공정개발 공정관리

그 결과 기존에 설계 예정이었던 Batch 방식 보다 훨씬 더 적은 제조면적만을 필요하게

되었다.

또한 사람이 직접 작업하는 공정이 줄어들어 관리비와 생산 비용을 절감하였고 높은

품질 수준을 유지시킬 수 있었다.

Single Use 용기로 기존의 Stainless를 대체한 결과 세척에 사용되는 비용을

획기적으로 감소시켰고 공장 가동이 멈추는 시간 역시 줄어 손해를 최소화 하였다.

Modular Production 방식을 통해 기존의 장비를 바꾸지 않고, 기존 장비만으로도

생산 제품을 바꾸는 유연성을 갖추게 되었다. 또한 케팜폴의 수요가 증가해 더 많은

양을 생산해야 한다고 해도 생산 시간만 늘리면 되니 수요에 따라 유연하게 대응할 수

있게 되었다. 최신식 연속 공정을 도입한 결과 비바제약은 다른 경쟁사의 바이오시밀러

제품보다 더 좋은 품질의 케팜폴을 더 적은 비용으로 생산할 수 있어 가격 경쟁에서

우위를 차지하게 되었다.

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발

도이티씨는 효율적인 공정 관리를 위해서 비바 제약 공장 내 여러 IT 기술들을 도입하였다. 이러한 IT 기술들이 제약산업을 어떻게 바꿀 수있는지에 대해서 알아보도록 하자.

공정설계 공정개발 공정관리

Pharma Digitalization= 단순 자동화? 디지털화 ?가 아니다!

→공정내의 변수들을 데이터화 시켜서 이를 분석하여 최적의 솔루션을 찾아내는 것!

IoT, PAT, AI, Big data등의 IT 및 분석기술들이 접목되어 쓰인다.

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종이

데이터

경험적 근거

빅데이터 분석

공정내의 변화보다 각 과정 별 품질 검수 및 최종생산물 품질에만 집중하였고 공정내의 변수 변화에 따른최적화가 진행되지 않음.

QMS, MES, ERP Data Hub SolutionData analysis, AI 공정내의 핵심변수들에 대한 데이터를 축적, 분석하여 공정 최적화 및 예측

05 해외탐방

Q. 데이터 분석에 필요한 데이터는 어떻게 수집되고

관리되나요?

A. 데이터의 경우 실시간으로 제조 관리에 쓰이는 여

러 시스템 (QMS, MES, ERP 등)에서 수집하여 이를

Bigfinite Cloud에 통합시켜 관리합니다.

Bigfinite의 경우 Amazon Web Service를 이용하

여 클라우드를 구성하고 있습니다.

스페인의 IT 스타트업 기업빅데이터, AI등을 이용한 기업 맞춤형 솔루션을제공탐방 목적 : Bigifnite에서 제약회사를 위해개발한 맞춤형 솔루션의 효과와 유럽제약회사들의 협력과정을 알아본다.

Q. Bigfinite의 주요 고객들은 누구이며 어떤 성과를 거두었

나요?

A. 대표적으로 Novo Nordisk와읳협업 사례를 들고 싶습니다.

Novodisk는 데이터 추적을 위한 센서가 없어 센서 설치부터

솔루션 도입까지 전과정에 Bigfinite가 관여하였습니다. 프로

젝트는 솔루션 도입까지 5개월, 실질적인 성과가 나오기까지

는 총 1년이 소요되었습니다. 우선, 기존에 종이에 기록되어

있던 정보를 모두 IT 전자 시스템의 데이터로 시각화시켰습니

다. 또한 남은 공정 시간 모니터링, 공정실패 및 오작동 발생

20분~30분 전 경고를 알려 미리 알고 대처할 수 있게 되는 등

좀 더 효율적으로 공정이 운영이 가능해졌습니다. 솔루션 도

입 후 20% 정도 에너지 소비가 줄었고 오작동이 감소하고 설

비 종합 효율 (OEE)이 1% 증가하였습니다.

05 해외탐방

Q.Bigfinite 클라우드 시스템에서 어떻게 데이터 무결성

(data integrity)을 확보했고 FDA는 어떻게 승인하였나요?

A. 우선, 시스템에서 데이터를 얻어오는 과정에서 데이터가

최대한 누락되지 않도록 합니다. 그 후, 데이터를 통합된 플랫

폼으로 모아 나열(alignment)한 다음 표준화시킵니다. 이러

한 표준화 과정은 4~6달 정도 소요되며 많은 노력을 요합니

다. 데이터의 출처는 MES, ERP 와 같은 시스템과 경험적 데

이터 등이 있습니다.

이렇게 모은 데이터들은 ALCOA++++에 준수하여 데이터 무

결성을 확보하고 있으며 이 지침은 FDA에 의해 승인을 받았

습니다.

ALCOA++++

A Attributable기인성

데이터를 누가 가져왔고 사용했는지 알 수있어야 한다.

L Legible가독성

데이터는 가독성이 있어야 하고 이해 가능한 형태여야 한다.

C Contemporaneous동시성

데이터들은 동시에 규제에 따라서 문서화되어야 한다.

O Original원본성

데이터는 원본 상태로 수집되어야 한다.

A Accurate정확성

데이터의 결과값은 모두 유효하고 오류가없어야 한다.

+ Complete완전성

데이터는 재구성이 가능해야 하며 데이터의 중요도에 따라 요구수준을 결정한다.

+ Consistent일관성

Good Documentation Practices에 따라일정한 배열을 갖춰야 한다..

+ Enduring영구성

데이터는 삭제 및 손상 없이 보전되어야 한다.

+ Available활용성

데이터는 보관되는 동안 필요 시 검토가 가능해야 한다.

Q4. 제약기업들은 IT에 우호적이지 않은데

Bigfinite에서는 이를 어떻게 설득하셨나요?

해당 기업에게 제약산업에서의 장기 성장

전략으로 IT 기술이 해답이라는 것을

알려주었습니다. 6~9개월정도의 시간을

투자하여 Bigfinite의 SaaS 플랫폼을 통해

수율 기대효과 등을 증명하였습니다.

05 해외탐방

독일의 글로벌 제약회사로, NextBiopharma라는 새로운 공정 프로젝트에 참여하였음.탐방 목적 : NextBiopharma에 쓰인 기술들과경과에 대해 배운다.제약 산업에서의 IT 도입에 따른 규제 및 기술의변화와 그 방향에 대해 알아온다.

Q. IT 기술을 제약산업에 도입함에 있어서 선행되어야 하는

것에는 어떤 것이 있을 까요?

A. 규제기준의 확보와 개선이 우선시 되어야한다고 생각합니

다. 제약산업은 전통적으로 규제가 많고 OT를 고려한 효율성,

검증 등에 초점을 맞추어 기준을 FDA, ISPE,GMP 등에서 설

립해왔습니다. IT를 새로 도입하게 되면 제약에서는 생각하지

않았던 보안과 같은 가치들을 기준에 넣어야 하는데 IT와 OT

를 융합하는 것은 매우 어려운 일입니다.

Q2. 제약공장 내의 디지털화는 어떠한

방향으로 이루어져야 하나요?

우선 , 공장운영 시 운영자의 입장에서

고려해야 합니다. 현재는 정보가 여러 가지의

형태로 종이부터 모바일 기기까지 혼재되어

있습니다. 사용자 중심으로 기기와 사용자가

서로 상호작용하는 인터페이스가 구성되어야

합니다. 더불어 이러한 IT가 도입된 만큼

새로운 보안 모델이 필요합니다. 기존의

방화벽 아래에서의 공격도 막을 수 있는

중앙권한 시스템과 함께 각 장비별로 정보에

대한 잠금장치가 있는 환경을 조성해야

합니다.

OT는 공장운영에, IT는 정보를 다루는 기계 및 통신에

관련된 기술들을 다루고 있습니다 . 서로 다른

분야이다 보니 각각의 기술을 규제하는 기관들도

다양하며 규제의 기준과 성격 또한 제각각 입니다.

OT 에 서 는 안 전 성 , 신 뢰 성 , 효 율 성 , 예 측 성 을

중점적으로 살펴보지만, IT에서는 보안, 유연성,

가용성, 확장성 등을 중요하게 생각합니다. 그렇기

때문에 이를 포괄하는 규제기준 마련이 쉽지 않습니다.

알고넘어가기! OT와 IT란?OT(Operational technology) – 대규모 공장, 기반시설을

운영하는데 있어서 필요한 요소와 기술

IT(information technology) – 전기통신, 데이터,

컴퓨팅에 필요한 요소와 기술과 관련된 유형, 무형의 분야.

05 해외탐방

ISPE SIG 의장Werum IT( 독일의 IT 솔루션회사)의 사장방문 목적- ISPE 에서 생각하는 pharma4.0 패러다임과제약공정에서 디지털화가 갖는 의미에 대해알아보고자 한다.

Q. ISPE에서 생각하는 Pharma 4.0이란 무엇인가요?A. ISPE에서는 Pharma 4.0을 제약산업의 혁신 전략 모델이라고 생각합니다. 저희는 이 패러다임을 4가지 측면, 자원, 정보체계, 문화, 조직과 공정으로 나누어 생각하고 있습니다.ISPE에서는 이러한 새로운 비즈니스 모델을 통해서 궁극적으로 제약공정의 전주기적 제어 관리를 지향하고 있습니다. 이러한 모델은 공정에서 축적된 데이터를 기반으로 설계되며 현재 이 패러다임 도입을 위한 기술 연구와 홍보에 힘을 쓰고 있습니다.

Q. Pharma digitalization을 도입해야 하는 이유는?

A. 제약 공정은 여러 단계로 나뉘어져 있으며각각의 단계별로 제어전략을 수립하기 위한 지식이매우 상이합니다. 따라서 이 과정을 전체적으로아울러서 모두 아는 사람은 없으며 다른 단계의지식을 서로 잘 이해하지 못하므로 각 단계에서의지식적 차이를 극복하여 소통하는 것이 매우중요합니다 . Digitalization을 통해 각 단계의변 수 들 이 데 이 터 화 되 어 하 나 의 플 랫 폼 에통합된다면, 단계사이사이의 간극을 극복할 수있으며 전체를 아우르는 제어전략을 수립할 수 있을것입니다.

벨기에의 글로벌 제약회사, 현재 미국 J&J 산하에 있다.

탐방목적:Pharma 4.0 도입에 대한기업의 견해를 알아보고자 한다.

Q. 제약회사들이 IT 시스템을 도입해야 되는

이유는 무엇인가요?

MES와 같은 IT 시스템을 공정에 도입하면 규

제 순응도 (compliance)를 증가시킬 수 있습

니다. 공정과정에서 지금까지 어떤 과정이 진

행되었는지 기록되고 이를 규제기관에 보여줄

수 있기 때문에 조작이 불가능하고 보다 투명

한 경영이 가능해집니다.

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발

도이티씨는 IT 기업과 협력하여 공정시설에 센서들과 IT 생산관리시스템(MES,QMS,ERP 등)의 설치에 박차를 가하였다. 더불어시스템에서 데이터를 수합할 수 있는 클라우드와 분석하는 AI 모델을IT pilot과 상의하여 구축하였다. 그 결과, 아래와 같은 효과를얻을 수 있었다.

공정설계 공정개발 공정관리

기술 도입 초창기 이후, 관련 기술에 대해 의심이 많았지만, 데이터 수집을 통해 데이터 분석

을 실시하여 최적화 솔루션을 얻게 되었다. 솔루션을 적용하여 공정이 최적화되었고, 공정

효율이 크게 증가되었다. 또한 모든 공정 과정이 데이터로 저장되면서 투명한 경영이 가능해

지자 공정 운영자들 하나 둘씩 기술에 대해 수긍하기 시작하였다.

이에 그치지 않고 공정의 오작동을 미리 경고하고 오작동 위치 정보까지 제공해주어 비바제

약은 예측적, 전주기적 공정 제어 및 생산관리가 가능해졌다.

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발공정설계 공정개발 공정관리

Pharma 4.0 기술 기대 효과 도입 시 어려움

<공정설계 팀>QbD제도의 도입

국제 의약품 품질관리 기준에 부합의약품 수출에 용이

제약 공정 수정의 유연성 획득공정지식 축적

- QbD 개념에 대한 정확한 이해 및 교육 부족- 공정 과정 중 획득한 정보를 제대로 관리하여 QbD

과정에 적용시키는 것의 어려움

<공정 관리 팀>제약 공정의

디지털화

공정효율 증가실시간 모니터링

오작동 예측공정 견고화 및 최적화

전주기적 제어 전략 수립

-소프트웨어 구입 비용-IT기술 적용에 보수적인 입장을 취하는 제약산업-IT 도입에 대비한 규제기준의 확보 및 개선필요

<공정 개발 팀>연속공정으로의 전환

생산 시간 단축효율성 증가

제조면적 감소→관리비용 감소단위공정의 모듈화→공정의 유연성 증가

- 연속 공정에 대한 정확한 이해 부족- 연속 공정의 이점에 대해 잘 알지 못함

- PAT 기술의 상용화 준비 부족

비바제약이 Pharma 4.0 도입을 통해 얻게 된 실질적인 이익 효과를 정리하면 아래와 같으며, 그과정에서는 각 팀 별로 어려움이 발생하였다. 그 이외에도 Pharma 4.0 기술 도입을 원활하게 도입하기 위해 필요한 사안들에 대해 살펴보자!

05 해외탐방

Pharma 4.0 기술들을 개발하고 회사 내 적용시키기

위해서는 아래와 같은 추가 비용이 발생합니다.

• 기존의 공정 과정에서 연속 공정으로 바꾸기 위해

발생하는 비용

→기존 설비 교체 비용, 인력 재교육 비용

• IT 시스템을 도입하는 데 발생하는 비용

→ 소프트웨어 설치 비용, 관련 지원 인력(데이터과학

전문가) 고용 비용

이러한 비용을 충당하기 위해 추가 비용을 투자하도록

경영진을 설득하여야 합니다.

“

”추가 자본 투입을 위해, 국내 제약회사 경영진을

설득하기 위해서 고려해야 할 점은 아래와 같습니다.

• Pharma 4.0 기술의 효용성

• 국내 산업으로의 적용가능성

QbD 컨설팅을 진행할 때, 주로 제약회사 직원들의

마음가짐을 변화시켜 QbD 도입의 필요성을 설득하는

과정이 어려웠습니다. 새로운 기술을 도입하는 것은

절대 쉽지 않으며 충분한 시간이 필요합니다.

“

”

공정 솔루션을 개발하는 과정에서 제약회사들이

공정 관련 정보를 공유하는 것에 대해 두려움을

갖고 있다는 것이 큰 어려움으로 작용하고 있습니다.

제약산업에서는 IT기술에 대한 불신이 있기에

이러한 장벽을 뛰어넘는 것이 어려웠습니다. IT로

더 나은 품질 보증과 품질 관리가 가능하다는 것을

확신시키는 것이 매우 중요합니다.

“

”아직 완전한 연속공정을 도입한 사례가 없습니다.

따라서 많은 기업들이 연속공정 도입을 아직

꺼려합니다. 또한 아직 업계의 많은 사람들이

연속공정 개발에 들어가는 시간과 돈에 비해 효과가

적다고 느끼거나, 회분식 공정으로도 충분하다는

생각에 갇혀 있습니다.”

“

”

05 해외탐방

1) 기술의 효용성

Q. 추가 자본을 투입하여 공정 내 관련 기술들을 도입한다고 할 때, 정말

확실한 수익 창출 효과가 발생하는가?

A. 해외 탐방 결과, Pharma 4.0 기술 도입은 최근에 이루어진 것에 비해 꽤

많은 성과를 보이고 있습니다.

- 시뮬레이션을 통한 빠른 DoE 설계- 공정 최적화를 위해 필요한 공정지식 정보량 증가- 규제 내 공정운영 유연성 확보

QbD

-설비 종합 효율 (OEE) 1% 증가-공정 효율을 높여 에너지 소비 20% 감소-공정 오작동을 20~30분전에 미리 예측, 사전 경고- 전주기적 제어전략 실현- Compliance 수준 상승

Pharma Digitalization

-Capture 과정에서 Resin의 활용률을 70%에서90%까지 끌어올림.- 전 체 Downstream 과 정 이 7 일 에 서 3 일 로공정시간 감소- 시 설 투 자 비 용 (35%), 운 영 비 용 (30%),재료비용(50%) 감소-CO2 방출(25%) , 물(1/10), 완충용액 (buffer)과수지 (resin) 소비가 줄어듦.-공장규모가 이전의 10~15배의 작은 공간인 30제곱미터에서 24시간동안 3000L를 가공하여12kg의 mAb 생산.-Scale up시 발생하는 비용, 위험 부담 감소- 공정 견고함 확보

Continuous Process

05 해외탐방

2) 국내 의약품 산업에서의 적용가능성

Q. Pharma 4.0 기술 도입을 위해 국내 제약 기업은 준비되어 있는가?

“2000년 초반 부터 바이오 산업은 R&D에서 공정 분야로의 개발움직임이 가속화되었으며, 특히 한국 주요 제약 회사들의 투자가두드러지게 활성화되었습니다. 각 투자 단계 마다 요구되는 기술의성격이 다른데, 머크에서는 한국 바이오 산업이1-2단계에서 3단계로넘어가는 도중이라고 진단하고 있습니다. 따라서 현재 바이오 기술기반으로, Pharma 4.0 기술 도입에 대한 준비 및 시작할 여건이 되어있다고 생각합니다.”

머크한국 송도지사박천익연구원인터뷰中

Q. Pharma 4.0 기술 도입을 위해 국내 규제 기관은 준비가 되어 있는가?

식약처는 지난 2019년 3월 4일 융복합 혁신제품 지원단을 출범하였습니다.

융복합 혁신제품 지원단은 허가 총괄팀, 융복합팀으로 이루어져 있으며 해당

팀은 IT 산업과 바이오 제약 산업 등 산업 간 경계를 넘나드는 융복합 혁신제품의

개발을 적극 지원하고 허가정책과의 연계를 강화하고자 합니다.

이는 Bigfinite와 FDA의 ETT팀과 협업한 사례처럼, 향후 국내 제약기업이

Pharma 4.0 관련 기술을 개발하고 적용하려 할 때 관련 규제 개발이 원활하게

이루어질 것이라 예상됩니다.

05 해외탐방

2) 국내 의약품 산업에서의 적용가능성

Q. Pharma 4.0 기술이 국내 바이오의약품 산업에 특화되어 적용될 수 있을까?

연속공정은 대량생산에 주로 사용되는 공정입니다.

CMO 위탁 사업이나 바이오 시밀러 등 대량 생산하는

사업에서는 Pharma 4.0 기술을 도입했을 때 큰

이점을 확인할 수 있을 것입니다.

“”

의약품 수출에 있어 공정 개발이 절실한 이유는 바로

가격 경쟁력 때문입니다. 국내에서는 전문의약품의

가격을 정부가 지정하기에 크게 중요해 보이지 않을 수

있으나, CMO를 통해 의약품을 수출할 경우 가격

경쟁력의 중요성이 더욱 부각될 것입니다.

“

”

정리기술적효용성- Pharma 4.0 기술도입을통해나타난기술적성과를유럽에서직접확인하였다!

국내의약품적용가능성-국내제약기업과, 규제기관모두혁신기술을도입할준비가되어있음을확인하였다!

05 해외탐방

VIVA BIO가 제시하는 Pharma 4.0 기술 3 요소에 대한 국내 논의 동향에 대해

살펴보았습니다.

- 2017년 Pharma 4.0 미래 포럼이 개최됨.

- 2018년 8회 국제의약품 바이오산업전(KOREA PHARM & BIO 2018)에서

‘Pharma 4.0과 Smart Manufacturing’ 강연으로 언급됨.

- 2019년 Global Bio Conference에서 연속공정에 대한 강연이 진행됨.

Pharma 4.0 기술들을 원활하게 개발하기 위해서는 관련

학계와 기업들이 협업하는 오픈 이노베이션 형태의 사업이

진행되어야 합니다.

“”

Bigfinite는 FDA ETT (Emerging Technology

Team)팀과 AI, 머신러닝 기술 등을 적용하여 솔루션을

개발하는 과정에서 협력하고 있습니다. FDA 규제

당국에는 솔루션 개발에 필요한 세부 IT 지식에 대해

교육하고 있으며 FDA ETT 팀은 매우 적극적으로 이

과정에 참여하고 있습니다.

또한 Bigfinite는 IT 기업 최초로 제약업계의 PDA

(Parenteral Drug Admission) 회의를 주최하였습니다.

“

”Next Bio Pharma

EU의 R&D 투자 프로젝트인 Horizon 2020의 후원을 받아2015년 3월부터 2019년까지 2월 까지 유럽 내 총 7개의연구소와 대학, 회사가 협업하여 진행한 바이오 연속공정에관한 연구 프로젝트입니다.

정리 ! 관련된 국내 논의 동향을 바탕으로 내린 결론은, 우리나라 또한 해외와 IT,

제약기업, 규제기관이 활발하게 논의할 수 있는 컨퍼런스와 컨소시움의 장이

마련되어야 합니다!

QbD 도입이 의무화됨에 따라 식약처에서는 QbD 관련

워크숍을 개최하여 정기적으로 교육을 실시하고 있습니다.

2019. 04. 24 QbD 워크숍 (개요 수준의 기초교육)

2019. 07. 18 QbD 워크숍 (사례 중심의 심화 교육)

05 해외탐방

제약의바이오의약품개발공정설계 공정개발 공정관리

Pharma 4.0 기술의 도입을 통해 비바(VIVA) 제약은전체 공정 시행 및 관리에 소요되는 비용 감소, 공정의 유연성 증대 및 , 실시간 모니터링을 통한공정의 효율 증가와 같은 효과를 기대하고 있다. 또한 QbD 제도를 확실하게 도입하여 해외로케팜폴을 수출하기위한 중요 발판을 마련하고자 한다.

그러나 비바(VIVA)제약에 Pharma 4.0 관련 기술 도입 과정에서 어려운 점들이 많았다.

예를 들어 유럽으로 해외 탐방을 다녀오지 못한 직원들의 경우 QbD, 연속 공정 및 IT 기술에 대한이해가 부족하였다. 또한 제약 공정에 IT 기술을 접목시키는 것에 대한 불안감도 컸다.

따라서 성공적인 도입을 위해서는 직원들에게 관련 내용의 체계적인 교육이 필요하며, IT 분야의인사들과 활발한 네트워킹을 통해 불안감을 없애고, 정확한 규제를 확립하는 것도 중요하다고판단하였다.

이러한 어려움을 극복할 수 있도록 지원해주는 기관이 국내에 존재한다면, 국내 Pharma 4.0 기술도입이 원활하게 이루어질 수 있을 것이라고 비바 제약은 생각하였다

제안하다가이드라인

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안배경

유럽 현황

유럽집행위원회에서 지원하는 역대 최대 규모의 EU 연구 및 혁신 프로그램입니다

1984 년부터 6 년마다 갱신되는 EU 의 R&D 프로그램인 Framework Program 의

일환으로 2014 년부터 2020 년까지 진행되고 있습니다. 총 규모는 800 억 유로

규모로 과학기술부문 R&D 투자 확대를 통한 EU 경쟁력 제고가 주요 목표입니다.

주요 아젠다로는 우수과학, 산업 리더쉽, 사회적 과제가 선정되었고 각 아젠다 별

세부 전략마다 예산을 적절히 배치하여 여러 분야에서 활발한 R&D 가 일어날 수

있도록 촉진제 역할을 하였습니다.

nextBioPharmDSP 프로젝트 (2015.03.~2019.02.)

저희가 탐방 중 방문한 Merck와 MAB-KIT은 Horizon

2020 프로젝트로 투자를 받은 nextBioPharm DSP에

참여하 여 뛰 어난 연구성 과를 낼 수 있었 습니 다 .

nextBioPharm DSP의 예산 중 총 1000만 유로 중

840만 유로를 EU에서 지원받았습니다. 이처럼 Horizon

2020은 nextBioPharm DSP같은 미래 지향적 R&D에

활력을 불어놓고 여러 R&D가 진행되게끔 하는 환경을

조성하였습니다.

0 20 40 60 80 100

FP1(1984~1987)FP2(1987~1990)FP3(1991~1994)FP4(1994~1998)FP5(1998~2002)FP6(2002~2006)FP7(2007~2013)FP8(2014~2020)

프레임워크 프로그램 예산 증가 추이(단위:십억유로)

Framework program의 예산 그래프를 보면 알 수 있듯이 최초

시점의 예산에 비해 현재 그 예산 규모가 270배 가까이 커졌습니다.

Horizon 2020의 대규모 R&D투자가 가능해왔던 이유는 오랜 시간

동안 이러한 프로그램을 꾸준히 진행해왔다는 점에 있습니다.

Horizon 2020의 의의- 대규모 R&D 투자를 통해서 nextBioPharm DSP 같은 신기술

연구의 출현이 가능해졌습니다.

- Horizon2020에 오기까지, Framework program의 30년이

있었습니다. 지속적인 R&D 투자와 연구환경 조성만이 결실을

맺을 수 있습니다.

국내 또한 지속적 연구 및 혁신 프로그램 필요!

국내현황 – 1) 스마트제조혁신추진단

스마트제조혁신추진단의 한계

- 스마트공장 보급과 관련 인력 양성에 치중하여 스마트 공장 기술 연구 및 개발에

대한 지원은 미비합니다.

- 스마트공장을 지원할 수 있는 규제 및 정책 전문가가 부족합니다.

- 전반적인 스마트공장에 관련하여 지원하기 때문에 제약산업의 특수성에 대한

재고가 부족합니다.

중소기업기술정보진흥원 소속의 스마트제조혁신추진단은 중소·중견기업

대상으로 스마트공장 구축 및 보급을 위한 자금을 지원하고 필요 인력

양성에 힘쓰고 있습니다. 19년도 기준 3,299억원의 예산으로 다음과 같은

사업을 추진하고 있습니다. 2015년부터 2018년 까지 현재 총 80여개의

기업에 스마트공장 지원사업을 진행하였습니다.

스마트공장 구축및 고도화

스마트역량강화스마트공장

수준확인제도

클라우드 기반솔루션 개발

정보화 경영체제인증

기술유출방지시스템 구축 지원

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안배경

단순한 인력 양성과 보급에 초점을 둔 사업이 아닌, 제약산업과 관련된 스마트공장

관련 기술 연구 및 개발 지원 사업이 동반되어야 합니다.

국내현황 – 2) 보건복지부의제약 R&D 지원

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안배경

보건복지부는 2019년 4월 19년도 제약산업 육성, 지원

시행계획을 발표하였습니다. 2025년 일자리 17만 명, 신약

성과 23개를 비전으로 4대 목표와 12대 추진전략과 37대

실천과제를 수립하여 공포하였습니다. 특히, 스마트 제약공장

육성이 과제에 포함되어 있으며 아래와 같이 사업과 예산이

배정되어 있습니다.

사업명(소관부처) 2019년 예산안(단위: 백만원)

스마트공장제조핵심기술개발(산) 11620

스마트공장 운영설계 전문인력양성(산) 3190

스마트공장표준 인증제도 운영(중) 50

스마트공장 협업 패키지 기술개발(산) 6192

스마트공장 고도화지원을 위한 테스트 베드구축(산)

4591

산업인공지능 전문 인력 양성(산) 1440

ICT융합 스마트 공장 보급확산(중) 342849

보건복지부 R&D 지원의 한계

- 스마트 공장 기술개발에 비하여 보급확산에 예산이 편중되어 있습니다.

- 스마트 공장 설치 시 필요한 제약에 맞춤인 IT기술을 제공할 수 있는

IT기업과의 협력이 고려되어 있지 않습니다.

- 제약 연속공정관련 기술 개발에 대한 세부 지원이 미비합니다.

고도화 스마트공장의 보급 확산을 위해서는 제약산업에 맞는 솔루션 개발과

제약연속공정을 위한 세부 계획 및 협력이 필요합니다.

(*산 : 산업자원통상부, 중 : 중소벤처기업부)

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안사항

기획홍보단 대외협력단

제약스마트제조혁신센터

신기술개발지원단

공정개발지원부Pharma Digitalization

기술개발지원부규제 연구부

기존의 스마트제조혁신추진단의 한계점인 기술 개발을 위한 지원 부족을

해결하고, 동시에 발전하는 제약산업에 특화된 제약스마트제조혁신센터를

제안하고자 합니다. Pharma 4.0 패러다임의 주요 개념인 연속 공정,

Pharma Digitalization 기술 연구의 필요성을 대외적으로 홍보하고 관련

연구 및 개발을 추진하여 Pharma 4.0 패러다임이 한국 제약산업에 정착할

수 있도록 유도하는 것입니다.

설립 목적

단기적 목표 장기적 목표

중 소 기 업 의 제 약

스마트 공장 도입을

촉진시킵니다

고 도 화 제 약 스 마 트

공장으로의 발전을 위한

기 술 개 발 플 랫 폼 을

구축합니다.

제약스마트제조혁신센터는 크게 Pharma 4.0 홍보를 담당하는 기획홍보단,

유관 기업들과 협회와의 소통을 담당하는 대외협력단, 그리고 Pharma 4.0

관련 원천기술 확보와 상용화를 위한 신기술개발지원단으로 구성되어

있습니다 . 이중 신기술개발지원단은 Pharma 4.0 패러다임에 맞게

연속공정을 연구하는 공정개발지원부, IT 기술 도입을 위한 Pharma

Digitalization 기술개발지원부, 그리고 규제기관과의 협업을 담당하는

규제 연구부로 나뉘어집니다.

혁신센터의 개소비용은 스마트제조혁신추진단의 스마트공장 구축 사업

비용과 보건복지구 R&D 지원 사업 중 스마트 제약공장 육성 사업의 비용의

지원을 받도록 합니다.

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안사항

기획홍보단

제약기업에게는 Pharma 4.0 관련 신기술 도입에 대한 보수적인 시각을 타파할

수 있도록 지속적인 홍보를 하고, IT 솔루션 기업에게는 Pharma 4.0 패러다임

소개를 통한 제약 공정 솔루션 개발을 촉진시키기 위한 홍보를 진행합니다.

홍보 대상:

- 제약 기업, IT 벤처 기업, 제약바이오 관련 협회 및 규제기관

주요 활동:

- Pharma 4.0 기 술 개 발 현 황 과 사 례 및 이 점 을 정 리 한

제약스마트제조혁신센터 정기 간행물을 매달 협회와 정부 부처, 기업 등에

배포합니다. 이를 통해 Pharma 4.0의 지속적인 관심과 상기를 시켜

일회성으로 끝나지 않도록 노력할 것입니다.

- 제약회사 및 IT 기업들에게 신기술개발지원단 소유의 연속공정 실험용

연구시설인 Pilot Plant를 이용한 신기술 소개 및 체험을 위한 일정을

조정합니다. Pharma 4.0에 관심 있는 기업들이 직접 체험과 실험을

해보면서 도입의 필요성을 몸소 느낄 수 있도록 할 것입니다.Pilot Plant의 경우, 연구개발지원단의 지원으로 개발된 연속공정기술,IT 기술

등을 즉각적으로 반영하여 그 결과를 알아볼 수 있는 GMP 시설에 준하는 소규모

공장입니다.

연속공정IT 기술

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터

대외협력단

주요 활동:

- 정기적인 제약공정혁신 컨퍼런스를 기획하고 개최하여 제약산업 공정 혁신 관련

지식 공유의 장을 마련합니다.

- 제약, IT, 규제 등의 다양한 분야 전문가들의 네트워크 구축하여 Pharma 4.0의

활발한 논의를 촉진시키도록 합니다.

- 제약중소기업 대상으로 스마트공장 전환 사업 컨설팅 사업을 진행하여 설비 교체

등의 비용을 스마트제조혁신추진단에서 지원받도록 합니다.

대외협력단은 제약기업과 IT회사, 규제기관의 소통 창구 역할을 하여 Pharma 4.0의

주체들의 원활한 소통과 교류를 촉진하고, 스마트제조혁신추진단과 협력하여

제약중소기업 대상으로 스마트공장 전환 사업 컨설팅을 진행하는 부서입니다.

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안사항

컨퍼런스 협력 협회: 한국제약바이오협회, 한국IT서비스산업협회, 한국IT비

즈니스협회, 한국바이오의약품협회, 식품의약품안전처, 과학기술정보통신

부, 스마트제조혁신추진단

참석 단체 명단

IT 회사 – LG CNS, SAMSUNG SDS, 로크웰 오토메이션 코리아 및 기타 IT

벤처회사

제약회사: 삼성바이오, 삼성바이오에피스, 셀트리온, 대웅제약, 종근당, GC

녹십자, 한미약품, 유한양행, 한국화이자, LG화학 외

규제기관: 식품의약품안전처, FDA, EMA, ISPE 한국지부

세션기획

1) KEYNOTE SPEECH: 매년 제약분야, IT분야, 규제분야 유명연사

각각 1명씩 초청

2) EXPERT SPEECH: Keynote와 연관된 주제로 제약분야, IT분야,

규제분야 연사3명씩 초청

3) Networking Dinner: 사 전 신 청 을 통 해 원 하 는 기 업 혹 은

규제기관과 식사하며 소통할 수 있는 자리 마련

4) 제약회사, IT회사 홍보부스 운영: 홍보부스를 통해 중소제약회사,

중소IT회사들의 홍보 기회 마련

[ 바이오의약품 제약공정 혁신 컨퍼런스 기획안 ]

컨퍼런스 목표:

1) 정기적인 컨퍼런스를 통해 제약 공정 혁신을 위한 지식 공유의 장 마련

2) 제약, IT, 규제 등 서로 다른 분야 전문가들의 소통 및 네트워킹 구축

3) 컨퍼런스를 통한 K-BIOPHARMA 프로젝트 사업 상생효과 유도

(**컨퍼런스 프로그램 중 Networking Dinner에 참여한 기업의 경우 사업 선정시

가산점을 부여하여 더 많은 기업이 참여하도록 유도한다.**)

컨퍼런스 횟수 및 일정:

1년에 1번, 매년 7월 첫째주 목요일

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터

대외협력단

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안사항

[ 바이오의약품 제약공정 혁신 컨퍼런스 홈페이지 예시]

또한 대외협력단은 중소제약기업의 연구 수요를 적극적으로 수렴하여

혁신센터에서 어떠한 공정 연구가 추가적으로 실행되어야 하는지를

파악하고, 해당 연구 사안을 신기술개발지원단에 전달합니다.

중소제약회사 A

공정 A에 대한

연구의뢰

제약스마트제조혁신센터

IT 기업 바이오 제약 기업

규제기관

중소제약회사 B

생산관리시스템에 대한

연구의뢰

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터신기술개발지원단

Pharma 4.0 기술 개발 및 상용화를 위한 연구 촉진 및 이를 지원하기 위한

신기술개발지원단입니다.

) 연속공정기술개발지원부 기술개발지원부

규제연구부

산학연 협력단을 통해 연속공정, PAT 등과 같은 제약산업의 신기술에 대한 연구를

진행하고, 그 결과를 센터에서 적용하여 실현 가능성과 상용화를 검토하는 역할을

진행합니다. 필요에 따라 Pilot Plant를 연구의 장으로 제공하는 역할을 하기도

합니다. 주요 연구팀 및 부서는 다음과 같습니다.

- Upstream 연속 공정 개발지원팀

- Downstream 연속 공정 개발지원팀

- PAT 기술 개발지원팀

- Pilot Plant 관리팀

(*Pilot Plant의 경우 환경관리팀, IT 관리팀, 공정제어팀이 Pilot Plant에

새로운 기술들을 적용해볼 수 있도록 합니다.)

빅데이터 분석, 생산관리시스템 개발 등의 연구를 진행하며 관련 연구실, IT

솔루션 개발 기업과 협력하여 제약산업용 제조데이터 통합 플랫폼 개발을

지원합니다.

- 생산관리 시스템 팀 : 제약산업 IT 생산관리 시스템 (MES, ERP 등)

통합 및 표준화 플랫폼 개발

- IoT 팀 : IoT 기반 PAT 정착을 위한 센서 개발

- 빅데이터 팀 : 빅데이터와 AI를 이용한 제약산업 모델링 기법 개발

- 보안 팀 : IT 기술 도입 시 보안이 완고하게 유지되도록 보안 체계 개발

식약처 QbD팀과, 융복합 혁신제품 지원단과 협력하여 Pharma4.0 혁신

기술에 대한 규제 가이드라인을 제시하고 중소기업에 신기술이 안정적으로

정착되도록 도와주는 역할을 합니다.

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안사항

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터신기술개발지원단

06 제안하다

제약스마트제조혁신센터제안사항

주요사업: Pharma 4.0 국내 원천기술 개발을 위한 프로젝트 기획 및 지원하는

사업을 합니다.

프로젝트명: 2030 K-BIOPHARMA 프로젝트 (가제)

사업목적: 한국 바이오제약산업 연속공정 및 Digitalization도입을 위한 핵심기술

개발

분야: 연속공정 개발, Pharma Digitalization

세부 과제 (예시)

1. Upstream 공정 완전 자동화를 위한 신 배양 반응기 개발

2. Downstream 공정 효율 증대를 위한 연속 크로마토그래피 시스템 개발

3. 실시간 출하 시험 도입을 위한 PAT 기술 플랫폼 구축

4. IoT 기반 PAT 정착을 위한 플랫폼 개발

5. 제약산업 IT 생산관리 시스템 표준화

6. 빅데이터와 AI를 이용한 제약산업 모델링 기법 개발

기간: 2020년 3월 ~ 2025년 12월

규모: 100억원 (예상)

주관: 제약스마트제조혁신센터 신기술개발지원단

사업 지원절차 : 그룹 / 개인 으로 지원 가능하며,아래의 절차를 통해 선발된

과제에 대해 신기술개발지원단이 지원을 실시한다.

06 제안하다

한국바이오인력개발센터(2019.7.3 개소)교육과정제안목적

2019년 7월 3일 오송첨단의료산업진흥재단 소속 한국바이오인력개발센터가

개소됨에 따라 바이오의약품생산 전문인력 양성 사업 계획의 일환인 전문인력

양성과정에 유관협회와 협력하여 개발한 Pharma 4.0 교육과정을 추가함으로써

제약업계와 IT업계의 전반적인 관심을 재고하고, 더 나아가 제약기업과 IT기업이

통합된 미래의 제약산업에 적합한 인력을 양성할 수 있도록 할 것입니다.

교육내용

분야: 제약공정, 품질관리, IT

협력협회 : 제약바이오 협회, 신약개발연구조합

과정: 고급과정 (경영진 대상)

중급과정 (실무자 및 책임자 대상)

(** 현재 초급 과정이 개설되어 있는데, 중 고급 과정을 개설 예정이라고 합니다.)

강사: 국내외 전문가 초청

교육효과:

1. Pharma 4.0 패러다임 이점을 홍보하여 관심을 재고 할 수 있습니다.

2. 실무자와 현장 전문가의 협력의 장을 통해 업계간 간극을 최소화하여 장벽을

허물 수 있을 것입니다.

과정명 목표 과정내용 교육시간

제약산업 경영진 IT고급과정

스마트팩토리의 이점 홍보를 통한 제약

산업 정착 촉진

제약스마트팩토리사례 및 전망

6시간

IT 경영진 제약산업고급과정

제약산업의 특수성소개를 통해 IT 업계

진출 촉진

제약산업의 특수성과 IT

6시간

제약산업 실무자 IT 중급과정

제약산업 실무자급IT 교육을 통한 IT 정

착 촉진

MES 이론 및 실습 6시간

제약산업의 BigData와 최적화

6시간

제약산업 자동화 및제어 이론

6시간

IT 실무자 제약산업중급과정

IT 기술자에 제약산업 특수성 각인

제약산업의 데이터습득과 처리

6시간

제약 품질관리와Data Integrity

6시간

06 제안하다 제안사항

06 제안하다

한국약학교육협의회에약학대학 IT 교육과정제안

약학대학의 교육과정 내 공장실습 과정 내에 필수 이수 과정으로 IT 관련 내용을

온라인 교육과정으로 개설하여 해당 교육을 이수 시 수료증을 수여합니다.

06 제안하다

교육과정 예시 목표 과정내용

IoT에 대한 이해 IoT의 원리를 이해해본다.IoT 센서를 소형 모델 (아두이노)

로 개발하는 실습 과정 수행

빅데이터에 대한 이해빅데이터를 다룰 수 있는Tool에 대해 더 알아본다.

Python, C++, C 등의 기초 프로그래밍을 통한 통계 자료 분석,

시각화 방법 소개

인공지능에 대한 이해인공지능에 대한 원리를 이

해해본다.인공지능의 대표적인 알고리즘

(CNN) 등 학습

심화 교육과정은 보건복지인력개발원과 제약산업 특성화 대학원에서

심화적으로 다루며 제약 공정 분야에서 해당 IT 기술들을 적용시키는 방향을

중점적으로 교육과정을 제공합니다.

필수 이수 과정은 해당 내용에 대한 기초 원리 이해를 목표로 프로그램을

구상합니다.

교육과정 예시 과정내용

IoT 기반 제약 공정 센서 개발IoT 센서를 PAT 에 어떻게 적용할 수 있을지

에 대한 공정기술 연구

빅데이터를 이용한 제약 공정 데이터 이해하기

Python, C++, C 등의 공정 통계 자료 시각화 및 모델링 기법 구현

인공지능 기반 데이터 모델링 기법 연구인공지능을 이용한 공정 데이터 최적화 솔루

션 도출

1) 필수 이수 과정 2) 심화 교육 과정

07 기대효과

VIVA BIO팀의제안사항의기대효과

변해가는 품질규제기준에

빠르게 적응하여

해외시장 진출 용이

가격단가 인하를 통한

CMO,바이오시밀러

우위 선점

IT와 BT 협업 및

신사업 구축

IT 관련 규제 전문가 육성,

IT 기술 이해도 증대

QbD 정착 및 시행 연속공정+ 디지털화 된제약공장 출현

제약산업의 IT에 대한보수적인 시각 타파

약대학생들의 IT 관련교육 실시

07 기대효과

맺음말

Pharma 4.0이라는 패러다임은 굉장히 큰 범위의 주제입니다.

우리 팀의 그릇이 이 주제를 과연 잘 담아낼 수 있을지에 대해

누군가는 의문을 가지기도 하였고, 저희 또한 막막하였습니다.

그래서 우리는 더욱 노력했습니다. 수백장의 보고서를 열심히

읽으며 어려운 개념을 하나씩 짚고 넘어갔고, 14일동안 무려

7개의 탐방기관을 방문하며 탐방 기간 동안 새우잠으로

지새웠고, 귀국한 후에는 열띤 토론을 거쳐 보고서를 한땀 한땀

작성하였습니다. 이 모든 과정 동안 저희는 우리의 활동이 국내

바이오 제약 산업에 조금이라도 보탬이 되었으면 하는

마음이었습니다.

국내 바이오 의약품 공정 패러다임이 한 순간에 바뀔 것을

기대하지는 않습니다. 그러나 큰 꿈 아래 작은 변화를 조금씩

일으킨다면 어느 순간 국내 바이오 제약 산업 또한 도약할 수

있을 거라 굳게 믿습니다.

“Think Big, Start Small, Scale Fast”

한국바이오의약품협회, (2018. 12), 바이오의약품산업동향보고서한구제약바이오협회, (2017), 2017 한국제약산업길라잡이한국스마트제조산업협회, (2017), MES 기반의 Smart Factory 구축방안식품의약품안전처, (2016) 바이오의약품설계기반품질고도화(QbD) 개발안내서식품의약품안전처, (2018) 설계기반품질고도화(QbD) 도입대비를위한품질심사안내서[민원인안내서]조호정. (2013). 지속가능성장을위한: VIP 리포트; 독일의창조경제: Industry 4.0의내용과시사점 -제조업의진화전략이필요하다. VIP Report.KMAC (2018), 현장중심형의스마트팩토리이해와도입방법한국스마트제조산업협회, (2017) MES 기반의 Smart Factory 구축방안식품의약품안전처, (2019) 융복합혁신제품지원단발족관련자료식품의약품안전평가원, (2017) ICT 융합제4차산업혁명에따른스마트바이오·제약산업지원방안연구보건복지부, 한국보건산업진흥원, 대한무역투자진흥공사, 한국의약품수출입협회(2018.2) 2018 제약산업해외지출지원사업핸드북보건복지부, (2019.4.9), 19년도제약산업육성지원시행계획(안한국제약기술교육원(2017.4) 바이오써포트, GMP platgrom e-letter 2017-04Konect EU HORIZON 2020 2017학년도프로그램및공고안내Webzine(2013.01) EU Horizon 2020 정책분석과학기술정책연구원유럽연합의 Horizon 2020: 300억유로투자계획(18~20) 발표한국바이오협회, 한국바이오경제연구센터, 국내주요바이오클러스터바이오의약기업인력현황및파이프라인분석Merck(2019.8) nextBiopharmadsp horizon 2020,Merck(2019.8) digital transformation in biopharma : Adopting new standard & technologies임형식, 제약바이오산업의현장내하출판사BioProcess International: Quality By Design for Monoclonal Antibodies, Part 1: Establishing the Foundations for Process Development

Sanofi, 벨기에

서울대학교약학대학김대덕교수님(2019.2.1 인터뷰)바이오파마리서치 R&D 이수연대리님(2019.2.17 인터뷰)한국보건산업진흥원정순규팀장님(2019.2.27 인터뷰)DM Bio 권용국대리님(2019.2.28 인터뷰)한미 IT 한재종이사님(2019.3.8 인터뷰)PTK 이시훈차장님(2019.3.18 인터뷰)MERCK 송도인천지부박천익연구원(2019. 09.03 서면인터뷰)해외탐방기관 –Bigfinite, QbD Consulting, ISPE, Werum IT solutions, GoSillico, MAB-KIT 카를스루에공과대학, MERCK M Lab Collaboration CenterJanssen, INVITE서울대학교약학대학손여원교수님식품의약품안전처이수정과장님

참고문헌 – 보고서

07 출처및도움주신분들

도움주신분들

김병호 (2019), 삼성바이오로직스, 미국사이토다인과에이즈치료제위탁생산계약체결, 매일경제, 4월 2일이지성 (2018), 허쥬마까지 FDA 승인...'셀트리온 삼총사' 14조 美시장뚫었다, 서울경제, 12월 16일최은석 (2018), 제약·바이오 ‘매출 1조클럽’ 후보는어디?, 한국경제매거진, 12월 19일김윤진 (2018), "몸집키워라"…바이오업계 증설전쟁매일경제, 6월 18일최원석 (2017), 국내시밀러 8개허가…셀트리온-삼성각각 3개 '최다', 뉴스토마토, 9월 21일정웅종 (2018), 제약사 '스마트공장', 한미약품팔탄공장이다보여줬다, 약사공론, 3월 12일한경우 (2017), 제일약품 "스마트팩토리 활용해매출 1조원달성할것", 매일경제, 8월 8일한경우 (2017), 대웅제약, cGMP 수준스마트팩토리오송공장준공, 매일경제, 11월 16일양영구(2018) 보신주의한계중소제약사, 그들의살기위한몸부림, Medical observer, 11월김수연(2019) 컨설팅지원중소제약사 3곳, 중국등에 183억의약품수출, 디지털타임스, 4월

참고문헌 – 신문기사