한재준 롯데바이오로직스 기술개발부문장(CTO)이 23일(현지시간) 미국 샌디에이고에서 열린 ‘2026 바이오 인터내셔널 컨벤션(바이오 USA)’에서 발표하고 있다. [롯데바이오로직스 제공]

[헤럴드경제(샌디에이고)=최은지 기자] 롯데바이오로직스가 가상 시뮬레이션 기술을 통해 바이오의약품 상용화의 최대 난제로 꼽히는 ‘스케일업(Scale-up)’의 불확실성을 축소하고, 글로벌 생산거점 간 유기적인 기술이전 전략을 가동한다.

롯데바이오로직스는 23일(현지시간) 미국 샌디에이고에서 열린 ‘2026 바이오 인터내셔널 컨벤션(바이오 USA)’에서 전산유체역학(CFD)을 활용한 스케일업 전략과 공정 시뮬레이션 기술을 소개했다.

바이오의약품 개발 과정에서 연구실 규모에서 성공한 공정을 대규모 상업 생산시설에서도 동일한 품질과 생산성으로 구현하는 스케일업은 까다로운 과제로 꼽힌다. 배양기 규모가 수백 배에서 수천 배까지 확대되면 산소 공급 방식과 액체 흐름, 세포가 받는 물리적 스트레스 등이 달라져 생산성이 저하되거나 공정 실패 위험이 높아질 수 있기 때문이다.

롯데바이오로직스는 이러한 공정 리스크를 최소화하기 위해 배양기 내부에서 발생하는 유체의 흐름과 산소 전달, 혼합 효율 등을 가상 환경에서 정밀하게 분석하는 CFD 기술을 적극 활용하고 있다. 한재준 롯데바이오로직스 기술개발부문장(CTO)은 “CFD를 활용하면 배양기 내부의 유체 거동을 가상 환경에서 수치화해 사전에 분석할 수 있다”며 “스케일업 과정의 불확실성을 최소화하고 내부 흐름과 조건을 미리 분석하면서 최적의 생산 조건을 도출함으로써 공정 안정성과 생산 효율을 높일 수 있다”고 설명했다.

현재 롯데바이오로직스는 이러한 CFD 역량을 글로벌 생산거점 간 기술이전(Technology Transfer)과 파일럿 배양기 설계에 핵심적으로 적용하며 미국과 한국을 잇는 ‘듀얼 사이트’ 전략을 본격화하고 있다. 다수의 상업 생산 배치(Batch) 경험이 축적된 미국 시러큐스 공장의 5kL 배양기 공정을 송도 바이오 캠퍼스의 15kL 생산 배양기로 이전하는 작업이 대표적이다.

한 부문장은 “실험만으로 확인하기 어려운 전단응력(Shear Stress), 산소전달효율(OTR), 에너지 소산율(EDR) 등 핵심 데이터를 CFD 시뮬레이션을 통해 정밀 분석하고 있다”며 “배양기 규모 확대에 따른 혼합 효율과 에너지 전달 특성 변화를 사전에 예측해 기술이전 과정의 안정성을 높이고 리스크를 선제적으로 관리하는 중”이라고 말했다.

아울러 롯데바이오로직스는 15kL 상업용 배양기를 축소한 500L 파일럿 배양기 설계에도 CFD 기술을 반영했다. 단순히 크기만 축소하는 방식에서 벗어나, 상업용 생산 설비와 유사한 공정 환경을 구현하기 위해 산소전달효율과 에너지 소산율을 정렬하고 핵심 부품인 임펠러(Impeller)와 스파저(Sparger)의 디자인 설계를 최적화했다. 이를 통해 실제 생산 환경과 높은 유사성을 갖춘 파일럿 배양기를 구축함으로써 공정 개발 단계에서 확보한 결과를 상업 생산 단계로 정확하게 연결할 수 있는 기반을 마련했다.

한 부문장은 “CFD 기술은 단순한 시뮬레이션을 넘어 공정 개발과 스케일업, 기술이전 전반의 성공 가능성을 높이는 핵심 도구”라며 “앞으로도 CFD 기반의 차별화된 공정 개발 및 기술이전 역량을 지속적으로 강화해 글로벌 CDMO 시장에서 기술적 경쟁 우위를 확고히 다져나갈 계획”이라고 밝혔다.