삼성 바이오 로직스는 디지털 트윈, N-1 퍼퓨전, 자동화 혁신 등 첨단 기술을 적극적으로 도입해 바이오의약품 생산 공정의 효율성과 품질을 획기적으로 개선하고 있습니다. 이러한 공정 개선은 생산성 향상, 품질 일관성, 글로벌 경쟁력 강화의 핵심 동력으로 작용하며, 세계 최대 규모의 생산설비와 함께 글로벌 CDMO 시장에서 독보적인 위치를 구축하고 있습니다.
디지털 트윈과 AI 기반 예측 시스템 도입
삼성 바이오 로직스는 5공장부터 디지털 트윈과 AI 기술을 본격적으로 도입해 생산 공정의 모든 단계를 실시간으로 모니터링하고, 데이터 기반의 의사결정을 강화하고 있습니다. 디지털 트윈은 실제 설비와 동일한 가상 모델을 디지털 환경에 구현해, 바이오리액터 내부의 유체 흐름, 세포 성장, 대사물질 농도, 용존 산소, 단백질 농도 등 주요 지표를 실시간으로 시뮬레이션합니다. 전산 유체 역학(CFD) 시스템은 산소전달계수, 전단응력 등 공정 변화 전후의 주요 지표를 분석해 배양 공정 결과를 미리 예측할 수 있게 하며, DMS(디지털 제조 시뮬레이션) 프로그램은 세포 성장에 따른 시간별 변화를 분석해 정제 공정의 예상 수율과 배치별 소요 시간까지 계산합니다. 이를 통해 예상 공정 시나리오를 사전에 평가하고, 생산성과 품질을 모두 고려한 최적의 공정 조건을 도출해 보다 안정적이고 신속한 생산 일정을 확보할 수 있습니다. 또한, 실시간으로 생성되는 데이터를 집약하는 데이터 레이크(Data Lake)와 AI 기반 예측 알고리즘을 통해 MES, QES, OES 등 모든 생산관리 시스템과 연계된 자동화 생산 환경을 구축하고 있습니다. 이러한 디지털 혁신은 인적 오류를 최소화하고, 품질 이상 신호를 조기에 감지해 신속하게 대응할 수 있는 기반이 됩니다.
N-1 퍼퓨전 등 첨단 세포배양 기술 적용
삼성 바이오 로직스는 기존 Fedbatch 방식의 한계를 극복하기 위해 N-1 퍼퓨전(Perfusion) 등 첨단 세포배양 기술을 상업생산 단계에 성공적으로 적용했습니다. N-1 퍼퓨전은 최종 세포배양(N)의 직전 단계(N-1)에서 세포배양과 불순물 제거를 동시에 진행해 세포 농도를 기존 대비 최대 10배까지 높일 수 있는 혁신적 기술입니다. 이 방식은 배양기 내에서 세포가 성장하며 남긴 노폐물과 불순물을 여과필터로 제거하고, 신선한 배지를 지속적으로 공급함으로써 세포의 성장 환경을 최적화합니다. 그 결과, N-1 단계의 배양 기간을 늘려 더 많은 세포를 배양할 수 있으며, 전체 생산 기간을 기존 대비 최대 30%까지 단축할 수 있습니다. 삼성 바이오 로직스는 이 기술을 3천 리터급 대형 바이오리액터 상업생산에 적용해 글로벌 CMO 업계에서도 드물게 대규모 상업생산 최적화에 성공한 사례로 평가받고 있습니다. 또한, MSAT(Manufacturing Science and Technology)팀을 중심으로 스케일업 과정의 효율화, 데이터 기반 조건 예측, 정제라인 단순화 등 다양한 공정 혁신 노하우를 축적해 고객사 맞춤형 대량 생산 조건을 빠르게 설정할 수 있습니다. 싱글유즈 바이오리액터 기술도 적극 도입해 세척과 멸균 과정을 간소화하고, 교차 오염 위험을 줄여 생산 유연성과 효율성을 동시에 높이고 있습니다.
공정 자동화와 운영 효율성 극대화
삼성 바이오 로직스는 공정 자동화와 운영 효율성 극대화를 위해 자율주행로봇(AMR), 자동화 창고, 화학물질 자동 공급 시스템 등 첨단 자동화 설비를 전 공장에 도입하고 있습니다. 5공장에서는 원자재 입고부터 완제품 출하까지 전 과정을 자동화해 인적 오류와 품질 리스크를 최소화하고, 생산성은 극대화했습니다. 제조 실행 시스템(MES) 고도화로 생산 공정의 모든 데이터를 실시간으로 추적, 기록, 제어할 수 있으며, AI 기반 업무 자동화 솔루션을 도입해 품질 인증, 규제 대응, 표준작업절차서(SOP) 관리 등 복잡한 업무의 효율성을 획기적으로 높이고 있습니다. 또한, 공정 표준화와 모듈러 설계, 표준운영절차(SOP) 체계화, 전자제조기록(eMBR) 시스템 도입 등으로 생산 과정의 복잡성을 줄이고, 품질 일관성과 신뢰성을 동시에 확보하고 있습니다. 유지보수와 에너지 관리 측면에서도 FEMS(Facility Energy Monitoring System)를 전 공장에 적용해 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고, 넷제로(Net Zero) 목표 달성을 위한 체계적인 에너지 감축 방안을 실행하고 있습니다. 이러한 공정 개선 전략은 생산성 증대, 품질 안정성 확보, 규제 준수 등 바이오의약품 생산에 필수적인 요소를 충족시키며, 삼성 바이오 로직스가 글로벌 CDMO 시장에서 신뢰받는 파트너로 자리매김하는 데 핵심적인 역할을 하고 있습니다.