본 연구실은 바이오의약품 제조 공정에서 핵심적인 역할을 하는 분리공정, 특히 다운스트림 공정의 혁신을 목표로 하고 있습니다. 바이오의약품의 생산 과정에서 불순물 제거, 농축, 제제화 등 다양한 단계에서 분리공정이 필수적으로 적용되며, 이 과정에서 멤브레인(여과막) 기술이 중요한 역할을 담당합니다. 특히 항체의약품, 단백질 의약품 등 고부가가치 바이오의약품의 생산에서 높은 순도와 안전성을 확보하기 위해서는 바이러스 여과, 멸균 여과, 한외여과 및 정용여과 등 다양한 멤브레인 기반 분리공정의 최적화가 필요합니다. 바이러스 여과는 바이오의약품의 안전성 확보를 위해 필수적인 단계로, 멤브레인을 이용한 크기 배제(size-exclusion) 방식으로 바이러스를 효과적으로 제거합니다. 본 연구실에서는 바이러스 여과의 효율성 향상과 동시에 단백질 손실 최소화, 막 오염(fouling) 억제, 바이러스 breakthrough 현상 방지 등 실제 공정에서 발생할 수 있는 다양한 문제점에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 전도성 바이러스 필터 등 혁신적 소재를 활용하여 바이러스 불활화 및 필터 재사용 가능성 등 환경적·경제적 측면까지 고려한 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 바이오의약품 제조 공정의 생산성 및 안전성 향상에 크게 기여하며, 실제 산업 현장에서의 적용 가능성을 높이고 있습니다. 더불어, 디지털 트윈 기반 공정 설계, 연속식 바이오프로세싱 등 최신 트렌드와 연계하여 분리공정의 자동화 및 최적화 기술 개발에도 집중하고 있습니다.

본 연구실은 나노소재 기반의 혁신적 멤브레인 개발과 막오염(biofouling) 제어 기술에 중점을 두고 있습니다. 기존의 폴리머 기반 여과막의 한계를 극복하기 위해 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 나노셀룰로오스 등 첨단 나노소재를 활용한 멤브레인 설계 및 제조 방법을 연구하고 있습니다. 이러한 멤브레인은 높은 투과성, 선택성, 내오염성 등 기존 소재 대비 우수한 성능을 보이며, 바이오의약품 분리정제, 수처리, 환경정화 등 다양한 분야에 적용 가능합니다. 막오염은 멤브레인 공정의 효율을 저해하는 주요 요인으로, 미생물의 부착 및 바이오필름 형성으로 인해 여과 성능이 저하되고 유지관리 비용이 증가합니다. 본 연구실에서는 표면 개질, 항균성 나노소재 도입, 전기전도성 스페이서 적용 등 다양한 접근법을 통해 막오염 억제 및 세정 효율 향상 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 멤브레인 표면의 친수성/소수성 조절, 표면 전하 제어, 나노구조 설계 등을 통해 오염 저항성을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 이와 더불어, 멤브레인 기반의 환경·생명공학적 응용 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 생체적합성 멤브레인을 이용한 약물전달, 바이오센서, 해양 바이오소재 분리 등 다양한 융합 연구를 통해 멤브레인 기술의 새로운 가능성을 모색하고 있습니다.

연구실은 바이오의약품 분야뿐만 아니라, 수처리 및 환경분리 분야에서도 멤브레인 기술의 혁신을 추구하고 있습니다. 담수화, 오염물질 제거, 미세오염물질 분리 등 다양한 환경문제 해결을 위해 고성능 멤브레인 및 분리공정의 개발에 힘쓰고 있습니다. 특히, 중공사막, 역삼투, 전기탈염, 중력여과 등 다양한 멤브레인 공정의 효율성 향상과 에너지 절감, 오염 저감 기술을 연구하고 있습니다. 탄소나노튜브 기반 멤브레인, 그래핀 하이브리드 에어로겔 등 첨단 소재를 활용한 수처리 멤브레인은 기존 상용 멤브레인 대비 월등한 투과성과 내오염성을 보이며, 실제 해수담수화, 산업폐수 처리, 오일 스필 정화 등 다양한 응용 분야에서 그 효과가 입증되고 있습니다. 또한, 생물학적 활성 제어, 전기화학적 세정, 친환경적 막세정법 등 환경친화적 유지관리 기술 개발에도 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 기후변화, 물 부족, 환경오염 등 글로벌 이슈 해결에 기여할 수 있으며, 지속가능한 미래 사회 구현을 위한 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다. 실제 산업 현장과의 협력, 정부·산업체 연구과제 수행을 통해 기술의 실용화 및 확산에도 적극적으로 참여하고 있습니다.