실제 제조 환경 디지털 가상공간에 재현해 공정 오류 예측‧대응

반복 실험 없이 다양한 공정 조건 시뮬레이션해 실시간으로 최적 조건 도출

첨단 제조공정 기술 선제 확보 통해 ‘바이오의약품 생산 강국’ 도약 발판

   대웅(대표이사 윤재춘)은 산업통상자원부가 주관하는 ‘2025년도 제1차 바이오헬스분야 연구개발사업’의 국책 과제로 ‘디지털트윈 기반 바이오의약품 차세대 제조공정 기술개발’ 과제가 최종 선정됐다고 28일 밝혔다.

최근 바이오의약품 생산 공정은 점점 더 고도화되어 정교해지고 있으며, 글로벌 공급망 불안정 등으로 인해 원료나 장비 확보에 어려움을 겪는 사례가 증가하고 있다. 이로 인해 단 한 번의 공정 오류나 지연에도 큰 손실로 이어질 수 있는 위험성이 높아지고 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 ‘디지털트윈(Digital Twin)’이 미래 핵심 기술로 주목받고 있다.

▲대웅제약 용인 연구소

▲대웅제약 연구원들이 연구를 진행하고 있는 모습

디지털트윈은 실제 바이오의약품의 생산 공정을 가상 환경에 정밀하게 재현해, 실시간 데이터 수집과 시뮬레이션을 통해 공정의 상태를 지속적으로 모니터링하고 최적화하는 차세대 제조 기술이다. 이를 통해 공정 중 발생할 수 있는 문제를 사전에 예측하고 신속히 대응할 수 있다.

특히 온도, 시간, 습도 등 다양한 조건을 일일이 바꿔가며 실험을 반복해야 하는 기존의 실험 설계 방식(Design of Experiments, DoE)과 달리, 디지털트윈은 다양한 공정 조건을 ‘시뮬레이션’해 최적의 공정 조건을 실시간으로 빠르게 도출할 수 있다는 강점을 지닌다.

이는 공정 개발 과정의 유연성을 높이고, 생산성과 품질을 개선하는 동시에 개발 기간과 비용 절감에도 기여한다. 따라서 변화에 민감하면서도 복잡한 바이오의약품 공정에서 디지털트윈은 공정의 예측성과 제어 정밀도를 높일 수 있는 핵심 기술로 부상하고 있다.

이번 과제는 미래 핵심 기술로 주목받고 있는 디지털트윈을 바이오의약품 생산 공정에 본격적으로 적용하는 것을 목표로 하는 연구로, 산업적 및 학문적 측면 모두에서 큰 의의를 지닌다. 특히 디지털 자동화‧무인화‧데이터 기반 제어 역량을 실질적으로 강화함으로써, 첨단 제조공정 기술을 선제적으로 확보하고 바이오의약품 제조 강국으로 도약할 수 있는 국가 경쟁력 기반 마련에 기여할 것으로 기대된다.

또한 디지털트윈 기술을 통해 실제 공정 데이터를 기반으로 정밀한 가상 모델을 구축하고, 이를 활용한 시뮬레이션과 공정 예측을 통해 생산성을 크게 향상시키는 동시에 연구개발 시 발생하는 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 점에서도 의미가 크다.

대웅은 이번 국책 과제를 통해, 바이오의약품 주요 공정인 세포 배양부터 정제까지 ‘전 과정을 통합한 디지털트윈 시스템’을 구축하고, 이를 바이오의약품 제조에 적용해 실제로 잘 작동하는지를 검증하는 실증 연구를 수행한다. 즉, 디지털트윈 기술이 바이오의약품 제조 공정을 얼마나 유사하게 구현할 수 있는지 검증하고, 최종적으로 실제 생산 공정에 적용해 실증 연구를 진행하는 것이다.

대웅은 대웅제약 오송 스마트팩토리에 이미 디지털 자동화 솔루션을 도입해 운영 중이다. 이번 과제를 통해 디지털트윈 기반의 공정 연구 결과와 시뮬레이션 데이터를 축적하고, 실제 바이오의약품 제조 공정에 적용함으로써 향후 자동화‧무인화‧디지털화를 접목한 차세대 제조공정 역량을 한층 강화할 계획이다.

유지민 대웅 바이오R&D센터장은 “이번 국책 과제는 미래 선도기술로 주목받는 디지털트윈 기반 공정기술을 실제 바이오의약품 생산 공정에 접목하는 데 의미가 크다”며, “연구개발 비용과 시간을 획기적으로 절감하고 품질 안정성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 첨단 기술과 정밀한 데이터 기반 예측을 통해 국내 바이오 공정 산업 분야를 리딩할 것”이라고 전했다.