미국 식품의약국(FDA)은 지난 4월 10일 단클론항체 및 기타 약물 개발 과정에서 동물실험을 단계적으로 폐지하겠다는 정책로드맵을 발표했습니다. 기존 신약개발이 '세포실험–동물실험–임상시험'이라는 순차적 구조를 따랐다면, 앞으로 인공지능(AI) 기반 독성 예측과 인간 유래 3차원 생체모델(오가노이드 등)을 통해 동물실험 없이도 임상으로 진입할 수 있는 체계를 마련하겠다는 것입니다.신약 개발 과정에서 패러다임의 변화가 일어나고 있으며 그 중심에는 AI와 오가노이드가 놓여 있습니다.
오늘은 오가노이드의 세포를 를 분석하는데 필수장비를 생산 공급하는 토모큐브에 대해서 알아보고자 합니다.
토모큐브 (TOMOCUBE, Inc.)
I. Executive Summary
토모큐브(TOMOCUBE, Inc., 코스닥: 475960)는 2015년 8월 24일 카이스트(KAIST) 박용근 교수와 기술 창업 전문가 홍기현 대표가 공동 설립했습니다. 기존 현미경 기술의 한계를 뛰어넘는, 독자적인 홀로토모그래피(Holotomography) 기술로 화학적 염색이나 유전자 변형 없이 살아있는 세포를 실시간 3D 이미지로 표현 하는 회사입니다.
용어설명 : 홀로토모그래피(Holotomography)
Holography는 3차원 입체 영상을 기록하고 재생하는 기술로 스타워즈 같은 S.F. 영화를 통해 자주 선 보이는 기술입니다.
Tomography란 말은 단면이나 조각을 뜻하는 그리스어 tomos와 기록을 뜻하는 graphein가 결합된 말로 "단층촬영"으로 번역 됩니다. 흔히 쓰이는 C.T. 는 컴퓨터 단층 촬영을 나타내는 말입니다.
홀로토모그래피(Holotomography)는 위 두 단어의 합성어로 세포나 대상을 3차원의 입체적 이미지로 표현하는 기술을 뜻 합니다.
2024년 11월 7일 코스닥 시장에 상장되었으며, 2022년 19억 원, 2023년 37억 원, 2024년 58억 원으로 해마다 두 배에 까까운 가파른 성장세를 보이고 있습니다. 2022년과 2023년에 각각 63.69억 원 및 67.33억 원 의 상당한 영업 손실을 기록했지만, 이는 활발한 연구 개발(R&D) 및 시장 확장을 위한 투자에 기인한 것으로 분석됩니다. 2023년 매출액 대비 수출 비중은 63%를 기록하고 있으며 2026년 매출 164억원 순이익 16억원으로 흑자전환을 예상하고 있습니다.
II. Company Profile & Core Technology
A. Holotomography (HT) Technology: Principles, Advantages, and Applications
핵심 원리
토모큐브는 디지털 홀로그래피와 토모그래피를 결합해 물체의 복소굴절률을 3차원으로 복원하는 홀로토모그래피 이미징 기법을 활용해 생체 현미경을 개발합니다. 빛의 간섭으로 투명한 세포를 직접 볼 수 없는 일반 현미경과 달리 살아있는 세포를 변형 없이 고해상도로 관측할 수 있습니다. 이 기술의 핵심은 화학적 염색이나 유전자 변형 없이 샘플을 비침습적으로 관찰할 수 있다는 점입니다. 이를 통해 세포의 자연 상태를 그대로 유지하면서 고해상도의 데이터를 얻을 수 있으며, 광독성(phototoxicity)을 최소화하여 살아있는 세포를 장기간 관찰하는 데 매우 유리합니다. (토모큐브의 홈페이지에서는 보다 직관적으로 알 수 있습니다.)
주요 제품
- HT-X1 Plus: 2024년 말 새롭게 출시된 토모큐브의 주력 제품으로, 첨단 홀로토모그래피에 AI 기술을 통합하여 라이브 셀 3D 이미징에 혁신을 가져왔습니다. 이 제품은 에피형광(epifluorescence) 및 스피닝 디스크 공초점(SDC) 이미징 옵틱과 같은 다중 모드 기능을 결합하여, 재생 의학, 질병 모델링, 신약 개발 분야의 오가노이드 및 줄기세포 연구자들에게 특히 유용합니다. AI 모델을 통한 자동화된 정량 분석 및 분할 정밀도 향상에 중점을 둡니다.
- HT-X1: 주로 공동 연구 시설 및 3D 생물학 연구용으로 활용되는 시스템입니다.
- HT-2H: 주로 개인 연구자들이 사용하는 장비입니다.
- TomoAnalysis 소프트웨어: 토모큐브의 홀로토모그래피 데이터에 특화된 3D 이미지 시각화 및 분석 소프트웨어 스위트입니다. 2024년 10월에는 AI 딥러닝 기능을 탑재한 고급형 소프트웨어가 출시되어 재현 가능성이 높은 데이터 분석을 지원합니다.
기술적 강점 및 차별성
- 무표지(Label free) 및 비침습성: 형광 염색이나 유전자 변형 없이 세포를 관찰할 수 있어 세포 손상, 변형, 광독성을 방지합니다. 이는 살아있는 세포와 3D 구조를 장기간 실시간으로 관찰할 수 있게 합니다.
- 3D 고해상도 이미징: 세포 및 조직의 미세한 3D 구조 정보를 제공하여 기존 2D 현미경의 한계를 뛰어넘습니다. 특히 150μm 미만의 두꺼운 샘플도 절단 없이 한 번에 이미징할 수 있는 유일한 기술로 평가됩니다.
- 실시간 및 정량 분석: 동적인 세포 변화를 실시간으로 관찰하고, 세포 부피, 단백질 농도, 질량 등 다양한 매개변수를 정량적으로 분석할 수 있습니다. ( 암의 진행 과정도 실시간 관찰 가능하다고 합니다.)
- AI 통합: 토모큐브의 AI 통합 기술은 이미지 품질을 최대 2배 향상시키고, 재구성 속도를 최대 10배 빠르게 하며, 자동화된 분석, 가상 염색, 바이오마커 발굴 등을 가능하게 하여 정확성과 효율성을 크게 높입니다.
적용 분야
- 세포 생물학: 세포 형태, 역동성, 세포 독성, 세포 간 상호작용 등을 비침습적으로 관찰하여 정밀 의학 및 신약 개발에 중요한 통찰력을 제공합니다.
- 재생 의학: 세포 수량이나 표지 작업이 어려운 줄기세포, 1차 세포, 환자 유래 샘플의 표현형 분석에 최적화된 솔루션을 제공하여 세포 치료 및 조직 공학 발전에 기여합니다.
- 3D 생물학 (오가노이드/스페로이드): 오가노이드, 스페로이드, 미세 유체 장치 등 복잡한 3D 배양 세포 및 조직을 이해하는 데 필수적이며, 살아있는 3D 샘플의 비표지, 고해상도, 실시간 시각화 및 장기 종단 연구를 가능하게 합니다.
- 면역학: 면역 세포 표현형 및 행동의 실시간, 무표지 관찰을 통해 면역 세포 인식 및 면역 치료법에 대한 귀중한 정보를 제공합니다.
- 액체-액체 상 분리(LLPS): LLPS 관련 단백질 응축물의 무표지 관찰을 용이하게 하며, 굴절률 측정을 통해 단백질 농도의 실시간 3D 시각화 및 정량 분석을 제공합니다.
B. Intellectual Property & Scientific Validation
특허 및 지적 재산권
토모큐브는 홀로토모그래피 기술과 관련하여 다수의 원천 및 응용 특허를 보유하고 있습니다.. 특히 카이스트, 연세대학교 강남세브란스병원, 메이오 클리닉과의 국제 공동 연구를 통해 AI 기반 3D 가상 염색 기술을 암 조직 진단에 적용하는 혁신적인 성과를 발표했습니다.
과학적 검증 및 학술 발표
토모큐브의 핵심 기술은 '네이처 포토닉스(Nature Photonics)'와 같은 광학 분야 최고 권위지에 2세대 홀로토모그래피 원천 기술이 게재되었고, AI 기반 가상 염색 기술은 '네이처 셀 바이오(Nature Cell Biology)'에 지속적으로 게재되는 등 세계적인 학술지에 발표되며 기술력을 검증받고 있습니다. 토모큐브의 공식 웹사이트는 홀로토모그래피 이미징 시스템을 활용하여 발견된 생명 현상을 다룬 다양한 과학 출판물 목록을 제공합니다.
네이처 포토닉스 및 네이처 셀 바이오와 같은 영향력 있는 학술지에 광범위하게 게재된 논문들은 단순한 학술적 성과를 넘어 토모큐브 기술의 신뢰성을 높이는 중요한 역할을 합니다. 이러한 과학적 검증은 주요 고객 기반인 연구 커뮤니티 내에서 토모큐브의 기술에 대한 신뢰를 구축합니다. 이는 잠재적 경쟁자들이 유사한 수준의 학술적 인정과 과학적 수용을 얻기 위해서는 상당한 시간, 자원, 그리고 혁신이 필요하다는 점에서 중요한 진입 장벽을 형성합니다. 결과적으로, 이는 첨단 홀로토모그래피 분야에서 토모큐브의 사실상 지배적인 위치를 더욱 강화합니다.
III. Market Landscape & Growth Strategy
시장 규모 및 성장
홀로토모그래피 이미징 시장은 2024년부터 2032년까지 연평균 성장률(CAGR) 13.18%를 기록하며 2032년에는 10억 달러 규모에 이를 것으로 예상됩니다. 이러한 성장세는 토모큐브에게 상당한 시장 기회를 제공합니다.
주요 성장 동력
시장의 성장은 생명 과학 연구에서 비침습적, 실시간, 3D 이미징 솔루션에 대한 수요 증가에 의해 주도됩니다. 특히 오가노이드와 같은 3D 생물학 연구 및 재생 의학 분야의 부상으로 기존의 2D 및 파괴적인 분석 방법으로는 충분하지 않은 경우가 많아 HT 기술의 중요성이 부각되고 있습니다. 살아있는 세포를 장기간 염색 없이 관찰할 수 있는 능력은 이 기술의 핵심적인 장점이며, 이는 시장 확대를 가속화하는 요인입니다. 토모큐브의 기술은 이미 MIT, 하버드 의과대학, 스위스 취리히 연방공과대학(ETH Zurich)과 같은 세계적으로 유명한 교육 및 연구 기관을 포함하여 전 세계 50개국 이상의 200여 개 기관에서 널리 채택되고 있습니다.
전략적 확장
- 체외 수정(IVF): 토모큐브는 IVF 시장으로의 진출을 적극적으로 추진하고 있습니다. 국내 법률상 염색이나 유전자 조작이 불가능한 상황에서, 토모큐브의 비표지 HT 기술은 착상 성공률이 높은 수정란을 95%의 정확도로 선별할 수 있어, 기존의 저해상도 비표지 현미경(50-60% 정확도)의 한계를 극복합니다.
- 김지은 DB금융투자 연구원에 따르면 토모큐브의 홀로토모그래피 기술은 반도체 차세대 기술인 유리기판 검사에 유용하다고 합니다. 기존 검사는 웨이퍼 절단을 통해 산업용 내부를 측정했다면 토모큐브의 HT 기술은 TGV(Through Glass Via) 비파괴 3차원 검사를 통해 TGV 구조의 손상 없이 3D 검사, 전체 구조와 내벽 조도의 측정이 가능합니다. 레이저 모듈레이션(Laser modulation)과 내부 크랙 검사를 통해 레이저 조절 상태 실시간 모니터링 및 내부 미세 크랙 검사도 가능하다고 분석했습니다.
- 토모큐브는 지난 2024년12월11일 이엘피와 산업용 홀로토모그래피 모듈 공급계약을 맺었다고 공시했습니다. 비(非) 바이오 분야에서 첫 공급계약을 성사시키면서 업권을 넘나드는 확장성을 보여 주고 있습니다. 현재 파트너십을 논의 중인 회사는 분야별로 OLED 1곳, 유리 기판 관련 5곳, AR 글래스 2곳, 하이브리드 본딩 6곳으로 알려져 있습니다. 토모큐브는 2025년에 비바이오 부문 매출이 전체의 20%에 도달하고, 5년 내에 바이오 부문 매출을 넘어설 것으로 예상하고 있습니다.
토모큐브가 체외 수정(IVF) 및 반도체 후공정과 같이 겉보기에는 상이한 분야로 사업을 확장하는 것은 단순한 다각화를 넘어 홀로토모그래피 기술 자체의 근본적인 확장성을 보여줍니다. "비표지(Label free), 비침습 3D 분석"이라는 핵심 강점 은 이러한 다양한 산업 분야에서 보편적으로 가치 있는 요소로 작용합니다. 이러한 전략적 시너지는 단순히 바이오 기술 기업을 넘어 여러 첨단 산업 분야에서 기반 기술 제공자로 자리매김할 수 있을 것입니다.
토모큐브는 홀로토모그래피와 관련된 모든 이론, 광학, 하드웨어, 소프트웨어, AI 기술들을 자체적으로 개발하고 있으며 이를 통해 글로벌 시장에서 초격차를 유지하고 있습니다. 박용근 토모큐브 대표이사는 "토모큐브는 홀로토모그래피 기술로 세계에서 가장 앞서 있으며 경쟁사 대비 5년 이상의 기술 초격차를 유지 중"이라며 "오가노이드와 같은 3차원 샘플을 찍을 수 있는 기술력을 보유한 회사는 토모큐브가 유일하다"고 설명합니다. 경쟁사의 나노라이브 현미경은 내부가 복잡하고 측정 단계가 여러 단계로 직관적이지 않으며, 특히 두꺼운 오가노이드 촬영이 어렵다는 단점이 있습니다. 반면 토모큐브의 2세대 기술은 LED 광원을 사용하여 세포의 절단 없이 두꺼운 오가노이드를 실시간으로 관찰 할 수 있습니다. 제품의 수익률이 50%에 육박한다는 것은 시장의 독점적인 공급자를 나타내는 중요한 지표입입니다. 토모큐브는 또 하나의 패러다임을 창조한 시장의 지배자이자 파괴자입니다.
IV . Conclusion & Recommendations
토모큐브는 파괴적이고 독점적인 2세대 홀로토모그래피 기술을 보유한 고성장 심층 기술 기업입니다. 강력한 지적 재산권, 광범위한 과학적 검증, 그리고 바이오, IVF, 반도체 등 다양한 고성장 시장으로의 전략적 확장은 토모큐브가 장기적인 성장을 위한 토대가 될 것입니다. 동물실험의 단계적 폐지와 같이 시장의 상황도 우호적으로 변하고 있습니다. 종합적으로 회사의성장하는 과정을 면밀히 관찰하며 단기적인 수익성보다는 기술 리더십과 시장 확장에 중점을 둔 장기 성장주로의 접근이 유리 할 것으로 판단 됩니다.
이 자료는 저를 위해 만든 개인의 인사이트를 정리 한 것입니다. 투자에는 참고 자료로만 사용 하시기를 바라고 다른 의견이 있거나 도움 주실 말씀이 있으시면 댓 글에 남겨 주시면 감사하겠습니다. 2025년 7월 16일
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