삼성 바이오 로직스는 디지털 트윈, 자동화 물류 시스템, AI 기반 공정 최적화를 통해 바이오의약품 생산시설을 스마트팩토리로 혁신하고 있습니다. 실시간 데이터 모니터링과 첨단 기술 도입으로 생산 효율성과 품질 관리를 동시에 개선하며 글로벌 CDMO 시장 경쟁력을 강화하고 있습니다.
실시간 데이터 모니터링과 디지털 트윈 기술 적용
삼성 바이오 로직스는 5공장을 중심으로 디지털 트윈 기술을 도입해 생산 공정의 실시간 모니터링과 예측 분석을 구현했습니다. 이 기술은 실제 설비와 동일한 가상 모델을 구축해 바이오리액터 내 유체 흐름, 세포 성장, 대사물질 농도 등을 시뮬레이션합니다. 전산 유체 역학(CFD) 시스템을 활용해 산소전달계수(kLa)와 전단응력 등 핵심 변수를 분석하며, 공정 변경 전후 결과를 95% 정확도로 예측합니다. 생산관리시스템(MES)과 품질관리시스템(QES)에서 생성되는 데이터를 실시간으로 통합해 품질 이상 신호를 조기에 감지하고 대응합니다. 디지털 트윈은 배양 과정에서 발생하는 2,000개 이상의 센서 데이터를 초당 수집하며, AI 알고리즘을 통해 이상 패턴을 식별합니다. 이를 통해 기존 대비 40% 빠른 문제 해결이 가능해졌으며, 생산 라인의 가동률을 98% 이상으로 유지하고 있습니다. 특히 신약 개발 단계에서 가상 시뮬레이션을 통해 최적의 생산 조건을 도출함으로써 실제 공정 적용 시 발생할 수 있는 리스크를 사전에 방지합니다. 이러한 기술은 FDA와 EMA의 규제 요구사항을 충족하는 동시에 고객사별 맞춤형 생산 시나리오 제공에도 활용되고 있습니다.
자동화 물류 시스템 및 로봇 기술 도입
5공장에는 자율주행로봇(AMR)과 자동화 창고 시스템이 전면 도입되어 원자재 입고부터 완제품 출하까지 전 과정이 자동화되었습니다. 중앙 생산 지원동에서는 AMR이 물류 동선을 담당하며 인적 이동 경로와 완전히 분리되어 작업 안전성과 효율성이 50% 이상 향상되었습니다. RFID 라벨과 카메라 센서를 활용한 실시간 재고 모니터링 시스템은 자재 낙하 및 충돌 위험을 방지하며, 컨베이어 벨트와 스태커 등 자동화 설비가 수작업 프로세스를 대체하고 있습니다. 원료 투입 과정에서는 자동 샘플링 시스템이 24시간 운영되며, 인간의 개입 없이도 정밀한 양의 시약을 공정에 투입합니다. 완제품 포장 라인에서는 6축 협동로봇이 초당 3개의 제품을 검사·포장하며, 기존 대비 70% 빠른 처리 속도를 자랑합니다. 이러한 자동화 시스템은 생산 인력의 업무 부담을 60% 이상 감소시켰으며, 동시에 인적 오류로 인한 품질 문제 발생률을 0.1% 미만으로 낮췄습니다. 특히 대용량 주문 처리 시 기존 14일 소요되던 물류 프로세스를 5일로 단축해 고객사의 시장 출시 기간을 앞당기는 성과를 달성했습니다.
AI 기반 생산 공정 최적화 및 품질 관리
삼성SDS와 협력해 도입한 AI 솔루션 '브리티 오토메이션'은 품질 인증 및 규제 대응 업무 효율을 4배 이상 향상시켰습니다. 자연어 처리(NLP) 기술을 적용한 챗봇 시스템은 cGMP 규정 검색과 표준작업절차서(SOP) 관리에 활용되며, 복잡한 문서 분석 시간을 단축합니다. AI 예측 모델은 과거 생산 데이터와 실시간 정보를 결합해 최적의 배양 조건을 제안하며, 세포 성장률을 극대화하고 자원 낭비를 줄입니다. 머신러닝 기반의 이상 감지 시스템은 생산 라인에서 수집되는 150만 개 이상의 데이터 포인트를 분석해 미세한 품질 편차를 99.8% 정확도로 식별합니다. 특히 배치별 품질 검증에 소요되던 72시간을 8시간으로 단축하며, 전체 생산 사이클 타임을 25% 절감했습니다. AI는 또한 청정구역(clean zone)의 공기 흐름과 온습도 패턴을 학습해 최적의 환경을 유지하며, 연간 에너지 사용량을 12% 감소시켰습니다. 이러한 기술적 진보는 삼성 바이오 로직스가 글로벌 제약사로부터 '골든 배치(Golden Batch)' 생산자로 인정받는 데 결정적 역할을 하고 있습니다.
첨단 생산설비와 에너지 관리 시스템 연계
시설 에너지 모니터링 시스템(FEMS)을 1~5공장 전체에 적용해 전력·온수 사용량을 실시간으로 추적합니다. 넷제로 목표 달성을 위해 태양광 발전과 에너지 저장 장치(ESS)를 연동했으며, 폐열 회수 시스템을 통해 배양 공정에서 발생하는 잉여 열에너지를 재활용합니다. 스마트 그리드 기술을 도입해 전력 수요가 적은 야간 시간대에 에너지를 저장했다가 최대 부하 시 활용하며, 연간 15억 원의 전기료를 절감했습니다. 5공장의 경우 친환경 설계를 적용해 LEED(Leadership in Energy and Environmental Design) 인증을 획득했으며, 공장 유지관리에 필요한 물 사용량을 30% 이상 줄였습니다. 모든 생산설비는 IoT 센서와 연결되어 에너지 소비 패턴을 분석하며, AI가 추천하는 절감 방안을 실시간으로 실행합니다. 이는 단순한 설비 최적화를 넘어 지속 가능한 생태계 구축을 위한 핵심 전략으로 자리매김하며, 글로벌 바이오산업의 새로운 표준을 제시하고 있습니다.