Research

1. Bio-Plant Engineering

우리 연구실의 Bio-Plant Engineering 연구는 바이오 제조 공장의 설계 · 최적화 · 친환경성 향상에 초점을 맞춥니다. 바이오공정에서 발생하는 물질 흐름을 정량적으로 이해하고, 에너지·자원 소비를 최소화하면서 경제성을 향상시키는 공정 전략을 개발합니다. 이를 위해 생명공학이론·전산모사·실증 데이터를 아우르는 공정 해석 및 최적화 기법을 활용하며, 친환경 및 지속가능한 바이오 기반 제품 생산을 목표로 합니다. 대표적으로 아미노산 생산 공정의 열효율 개선 사례 및 환경영향 평가 연구들이 이에 해당합니다.

Woo Hyung Park, Chan Hun Park, Jina Lee, Ik-Jong Choi, Dong-Hyun Kim, Jun-Woo Kim*, Comparative analysis of multi-effect evaporators in ammonium acetate concentration process for L-methionine production, Separation and Purification Technology, 2025, 354, 3, 128938.

Hyunwoo Kim, Behnam Saremi, Sangmin Park, Mooyoung Jung, Yeohong Yun, Juyeon Son, Jina Lee, Jun-Woo Kim*, Wangyun Won*, Comparative life-cycle assessment for the sustainable production of bio-based L-methionine, Journal of Cleaner Production, 2024, 462, 142700.

2. Digital Twin & AI-Based Modeling

Digital Twin 및 AI-Based Modeling 연구에서는 실제 공정 및 제조 시스템의 디지털 트윈을 구축하여 실시간 상태 추정, 이상 탐지, 성능 예측, 실시간 최적 의사결정 등을 가능하게 합니다. 디지털 트윈 모델은 물리시스템과 밀접하게 연동된 가상 구조로서, 운영 데이터 및 센서 신호를 기반으로 공정 동작을 해석할 수 있도록 설계됩니다. 인공지능 및 데이터 기반 모델링 기법을 접목함으로써 비정상 조건 하에서도 공정 반응을 빠르게 추정하고나 결함 진단을 자동화할 수 있습니다. 이를 통해 복잡한 바이오공정 및 대규모 장치의 운영 리스크를 낮추고 생산성·품질을 동시에 향상시키는 방법론을 제시합니다.

Wangsoo Kim, Jaeho Jung, Jaeik Kim, Chanhun Park, Joon Young Jung, Wonseok Lee, Jay Yun, Jung-Oh Ahn*, Sangmin Park*, Jun-Woo Kim*, Effect of Data Availability on In-Line Adaptation of Fermentation Mechanistic Models Under Abnormal Conditions, 2026, Submitted.

Jun-Woo Kim*, Hyunwoo Kim, Jeong-Geol Na, Wangyun Won*, Novel shortcut estimation method for economics of industrial amino-acid process, 2026, Submitted.

3. Reconfigurable Manufacturing System

Reconfigurable Manufacturing System 연구는 제조 시스템의 모듈성, 확장성, 신속한 유연 변환 능력에 집중합니다. 전통적 제조가 고정된 구조로 특정 품목만 생산하는 것과 달리, 재구성 가능한 시스템은 시장 변화 및 제품 요구에 따라 구성 요소를 빠르게 조정하여 최적의 생산 체계를 구현합니다. 이를 위해 시스템 구성요소의 모듈화 설계, 통합 운영 전략, 재구성 조건을 고려한 경제적·공정적 의사결정 기법을 개발합니다. 바이오공정에서도 다중효용증발기·막분리 공정 등 유연성을 갖춘 단위 유닛의 재구성 전략을 통해 생산 효율과 경제성을 동시에 향상시키는 실증 연구를 다수 수행하였습니다.

Jun-Woo Kim*, Woo Hyung Park, Chanhun Park, Jin Sung Rim, Gyeong Hwan Kim, Jun Young Jung, Jin-Kuk Kim*, Operational strategy of reconfigurable multi-effect evaporation process for bio-based amino acid production, Industrial Engineering Chemistry & Research, 2024, 63, 29, 12902.

Hoon Seob Choi, Chung Kwon Lee, Jun Young Jung, Woo Hyung Park, Kyochan Kim, Hyeongseok Han, Sang Tae Park, Gwang-Su Park, Yu Shin Lee, Jun-Woo Kim*, Operational strategy of reconfigurable membrane process for bio-based amino acid production, Separation and Purification Technology, 2024, 336, 25, 126272.