서울대학교 화학공학과를 졸업했고, 카이스트에서 화학공학 석사학위를, 미국 퍼듀 대학교에서 화학공학 박사학위를 받았다. 미국 캘리포니아 대학교(어바인)에서 박사후연구원을 지냈고, LG 바이오텍 연구소 선임연구원, 성균관대학교 유전공학과 교수, 미국 코넬 대학교 객원교수, 서울대학교 바이오공학연구소 소장 및 생명공학공동연구원 원장을 역임했다. 현재 서울대학교 화학생물공학부 교수 및 차세대융합기술연구원 원장으로 재직 중이며, 생물공학 분야의 대표적인 국제 학술지인 『엔자임 앤드 마이크로비얼 테크놀로지Enzyme and Microbial Technology』와 『바이오테크놀로지 저널Biotechnology Journal』의 에디터로 활동하고 있다. 저서로는 미국화학회에서 출간한 『바이올로지컬 시스템 엔지니어링Biological Systems Engineering』을 비롯하여, 『생물공정공학』, 『미래를 들려주는 생물공학 이야기』, 『처음 읽는 미래과학 교과서: 생명공학』, 『영화 속의 바이오테크놀로지』, 『생명과학 교과서는 살아 있다』, 『화학 교과서는 살아 있다』등이 있다. 한국공학한림원 해동상(2013), 특허기술 대상 세종대왕상(2003), 아시아생물공학연합체 야벡 어워드YABEC award(2012), 한국화학공학회 형당교육상(2012), 한국생물공학회 우수기술연구상(2008), 서울공대 우수강의상(2011)을 비
롯한 다수의 상을 수상했다.
현재는 생명공학 기술을 이용하여 생산된 인간의 후각과 미각 수용체를 나노 기술과 접목시킴으로써, 인간의 후각 · 미각과 유사한 기능을 갖는 ‘바이오전자코’와 ‘바이오전자혀’ 개발을 위한 연구를 수행 중이다. 또한 과학과 대중과의 소통에 관심을 갖고, 교양과학 서적의 저술 및 TV 특강 등을 통한 대중강연을 펼치며 과학의 대중화에도 힘을 쏟고 있다.