대사공학, 시스템 생명공학, 합성 생물학, 나노생명공학, 산업생명공학

1994~ KAIST 생명화학공학과 조교수, 부교수, 교수, 특훈교수
2000~ 생물공정연구센터 소장/대사공학 국가지정 연구실장
2001~ KAIST 생물정보연구센터 소장
2004~ 호주 퀸즈랜드 대학 명예교수
2005~ 미국 미생물 학술원 펠로우
2006~ KAIST 바이오융합연구소 공동소장
2007~ 미국 과학진흥협회 펠로우
2007~ KAIST 시스템 및 합성생명공학연구센터 소장
2008~2013 KAIST 생명과학기술대학 학장
2010~ 미국 공학한림원 외국회원
2013~2015 KAIST 연구원, 연구원장
2017~ 미국 국립학술원 외국회원
2017-2021 KAIST 4차산업혁명지능정보센터 소장
2017-2021 KAIST 연구원장
2022 KAIST연구부총장
2023 한국생물공학회 회장

1996 중국 교육부-한중문화교류재단, 제1회 한중청년학술상
1997 KAIST 학술상
1998 한국과학기술한림원, 제1회 젊은 과학자상 (대통령)
2000 미국화학회 제1회 엘머게이든상
2000 미국 ISI사 싸이테이션클래식어워드
2001 과학기술부 이달의 과학기술인상 수상/특허청 특허기술대상
2001 과학기술 포장
2001 영국 셰브닝 스칼라쉽어워드
2002 KAIST, 개원 31주년 기념 연구상
2004 KAIST, 개원 33주년 기념 연구대상
2005 제9회 젊은 공학인상
2006 한국과학기자협회 올해의 과학인상
2008 Merck Metabolic Engineering Award
2010 미국산업미생물학회 Fellow Award
2011 포스코청암과학상
2012 마빈존슨상, 미국화학회
2012 찰스톰상 미국산업미생물생명공학회
2014 호암공학상
2015 제 50회 발명의날 홍조근정훈장
2017 대한민국최고과학기술인상
2018 조지 워싱턴 카버상, 생명공학산업협회 (BIO)
2018 에니상, 로마, 이탈리아
2019 제23회 한국공학한림원 대상
2019 이스라엘 삼손상, 이스라엘 총리
2024 신바이오베타 파이오니어 상