< 공학적 해결 방안에 대한 논술문 >21세기에 과학기술계와 산업계에서 강조할 단어는 온실가스 배출 감소와 녹색성장일 것이다. 녹색성장은 온실가스와 환경오염을 줄이고, 후손들이 필요한 것들을 남겨놓을 수 있도록 미리 대비하면서 현재의 삶에 필요한 것들을 충족시키는, 이른바 지속 가능한 성장을 뜻한다. 그렇기 때문에 녹색 성장을 추구하면, 자연히 온실가스 배출을 감소시키는 결과를 가져온다. 인간의 생활에 필요한 것은 에너지와 물질이며, 물질은 화학을 통하여 만들어진다. 에너지도 화학적 과정을 거치거나 화학적으로 만들어진 재료를 이용한 장치를 사용하여 얻을 수 있다. 따라서 녹색성장에는 화학반응이나 공정을 친환경적이고, 지속 가능한 것으로 전환하고자 하는 목표가 필요하다. 이러한 목표를 실현하는 화학이 바로 녹색화학이다.지금 지구상에는 약 70억 명의 사람들이 살고 있다. 비록 국가와 사람들 간에 큰 차이는 있지만, 이들은 대체로 과거와는 비교할 수 없는 정도로 풍요롭고 건강하며 편리한 삶을 누리고 있다. 이런 윤택한 삶은 19세기 이후 본격적으로 발달한 화학이 만들어낸 비료와 농약, 의약품, 합성섬유와 플라스틱, 각종 산업재료 등에 의해 가능해졌다. 그러나 밝은 면이 있으면 어두운 그림자도 있는 법, 인공적으로 만들어진 화학물질은 유해물질이며, 이들을 생산하고 사용하는 과정에서 각종 환경오염 물질이 배출되고 자원이 고갈됨으로써 화학이 인류와 생태계 파괴 위기의 원인이라는 인상을 주기도 했다. 배출되는 유해 폐기물의 약 1/3이 화학 산업에서 나오니, 이런 인상을 주는 것도 무리는 아니다. 그러나 화학을 통해 얻는 인공물질과 자연물질의 화학적 변형·가공이 없다면, 인류는 성장은 고사하고 생존할 수도 없을 것이다. 따라서 인류를 위한 화학의 순기능을 유지하면서, 종래의 화학이?가져온 환경오염, 유해물질의 배출과 사용, 자원의 고갈을 막거나 최소화시키는 것이 필요하다. 이것이 앞서 말한 녹색화학이 필요한 이유이다. 녹색화학에 대한 인식이 확산되기 전까지, 화학물질 합성의 연구에서는 어떻게 하면 기능이 좋은 물질을 경제적으로 생산할 수 있는가에 주안점을 두었다. 따라서 이들 물질의 생산 과정에서 어떤 위험성이 있고, 어떤?해로운 물질이 배출되며, 또 생산된 물질이 장기적으로 환경과 인체에 어떤 영향을 미칠 것인가는 큰 고려 대상이 되지 않았다. 그러나 화학물질에 의한 몇 가지 피해사례가 사회 문제로 제기되면서, 정부와 사람들의 시선이 달라지기 시작했다. 탁월한 성능의 살충제인 DDT의 잔류 독성, 임산부 입덧 방지약인 탈리도마이드 복용에 따른 기형아 출산, 폐유에 포함된 다이옥신에 의한 토양오염, 냉매로 사용된 염화플루오린화탄소(CFC)에 의한 성층권의 오존층 파괴, 인도 보팔 지역의 유니언 카바이드 공장에서 독극물인 아이소시안화메틸(methyl isocyanate)이 유출되어 수천 명의 주민이 사망한 사고 등으로 인해 환경과 인체 건강을 등한시한 화학물질의 생산, 사용 및 폐기에 대한 사회적 비난이 고조되었고 이는 정부 차원의 규제로 이어졌다. 이와 같은 배경에서 유해 물질의 생성과 사용을 줄이거나 아예 없게 하는 화학제품과 생산 공정을 고안해야 한다는 새로운 화학의 패러다임이 대두하였는데, 이것이 녹색화학의 탄생이다.이러한 녹색화학의 기술로 첫 번째, 제조 방법을 친환경적으로 바꾸자는 것이다. 녹색화학의 개념이 대두된 이후, 많은 녹색화학 기술들이 개발되었다. 그 중 한 가지 예는 제초제의 중간체인 이미노다이아세트산 다이소듐(DSIDA: disodium iminodiacetate)의 제조방법이다. 예전의 합성 방법에서는 독극물인 시안화수소(HCN)를 사용하며, 발열반응으로 불안정한 중간체가 생길 가능성이 크다. 또한, 생성물 1 kg당 약 0.14 kg의 폐기물이 나오는데, 그 안에는 인체에?해로운 시안화물과 포름알데하이드가 들어 있다. 새로 개발된 녹색화학적 방법에서는 촉매를 써서 다이에탄올아민(diethanolamine)을?산화시켜 DSIDA를 얻는데, 이런 문제점이 거의 없다는 점이 강점이다. 또 다른 예로는 단열재로 쓰이는 스티로폼의 제조인데, 이때 필요한 발포제로 처음에는 지구온난화와 오존층 파괴 물질인 CFC를 쓰다가 나중에는 가연성이고 폭발성인 탄화수소를 사용하였는데, 녹색화학적 방법에서는 이를 이산화탄소로 바꾼 것이다. 비록 이산화탄소는 온실가스이지만, 다른 화학공정에서 부산물로 얻어지는 것을 사용하기 때문에 실질적인 이산화탄소 배출량의 증가는 없다.두 번째 녹색화학 기술로 생명체의 합성 방식을 흉내내는 것이다. 여러 합성 고분자 물질들이 합성 섬유와 플라스틱으로 이용되고 있는데, 이들은 대부분 석유를 원료로 하여 만들어지며, 자연환경에서 잘 분해되지 않고, 제조과정에서도 여러 유해 물질이 배출된다. 최근에 옥수수를 발효시켜 얻은 락타이드를 중합시켜 고성능 고분자 물질인 폴리락트산(PLA: Polylactic acid)을 얻었다. 이 고분자 물질은 재생 가능한 원료를 사용하고, 제조과정에서?해로운 유기용매를 사용하지 않으며, 재활용도 가능하다. 이런 장점 때문에 이미 일부 유통 업체는 식품 포장에 PLA를 사용하고 있다. 생물체 특히 식물은 유기용매 없이, 자연 그대로의 온도에서, 유해물질을 배출하지 않으면서 아름다운 염료, 성능 좋은 약물, 살충제, 비단실 등을 합성해 낸다. 이는 모두 생체 촉매인 효소의 작용으로 가능하다. 따라서 생명계에서 일어나는 화학을 흉내 내어 원하는 성능의 화학물질을 얻는 생체모방적 접근도 녹색화학의 유용한 방식이다. 많은 화학 공정이 생체 또는 생체 모방 촉매를 이용하여 보다 온화한 조건에서 높은 효율로 수행되고 있다.
Gas chromatography andgel permeation chromatographyⅠ. 실험결과 및 고찰1. GC이번실험에서는 질량분석 기능을 가지고 있는 detector가 달린 GC를 이용하였다. GC는 단순히 분리만 해주는 기기로써 분자량을 알아내고 분석하는 것은 detector의 역할이다. 실험방법은 혼합물을 샘플병에 담기만 하면 마이크로 주사기가 운반기기체와 함께 분리관으로 보내준다. 이때 비기체상의 시료의 온도를 높여 기화한 후 분리관(capillary)에 넣어준다. 이때 시료는 순간적으로 빠르게 주입되어야 하는데 빠를수록 크로마토그램상에 나타나는 피크의 폭이 좁아지고 물질간의 분리도가 높아진다.총 5번의 실험을 하였는데 주 변수는 승온 속도이다. 각각 1분당 10℃,20℃,30℃도씩 즉 10℃/분, 20℃/분, 30℃/분으로 온도변화량이 클수록 더 빠른 결과를 얻을 수 있고 피크간의 간격이 좁아짐을 확인할 수 있었다. 크로마토그램상에서 총 7 피크를 얻었는데 즉 7개의 물질이 들어있다는 의미이다. 시료의 종류와 특성을 표로 정리해 보았다.시료의 종류분자량polarityB.PSolubility in waterToluene92.14 g/mol2.4110.6 °C0.47 g/lAnisole108.14 g/mol154 °CTetrahydrofuran72.11 g/mol466 °CMiscibleAniline93.13 g/mol184.13 °CDiphenylamine169.23 g/mol302 °C2-(Trimethylsilyl)phenyl trifluoromethanesulfonate298.35 g/mol70°C/2 mmHg(lit.)chlorobenzene112.56 g/mol2.7131 °CTable 1. 시료의 특성과 종류GC분석만으로는 어떤 시료의 정보를 알아내는 것은 어렵고 gas mass detector로 얻은 결과로 분자의 분자량을 안 후 이 시료의 종류를 알 수 있다. mass 그래프를 통해 각 전체시료에서 GC반응을 통해 떨어져 나간 질량을 구할 수 있었다.사용한 컬럼은 고정상이 비극성인 물질로 시료가 비극성이면 더 늦게 검출되고 극성일 수록 retentio time이 적어 더 빨리 검출될 것이라 예상되었다. polarity index에서 주어진 자료만 가지고 본다면 Tetrahydrofuran >chlorobenzene>Toluene 순으로 나올것이라고 예상했다. 하지만 모든 시료의 polarity 자료를 찾기 어려워 다른기준을 찾아야 했는데 그것이 바로 끓는점이다. 끓는점이 낮으면 낮을수록 기화가 더 빨리 일어 날수 있기 때문에 더 빨리 나올 것이라고 생각했다(retention time 작다).figure 1. 10℃/분 일 때승온 속도가 10℃/분인 그래프를 보았을 때 총 7개의 peak 나왔고 이를 끓는점을 기준으로 보았을 때 Tetrahydrofuran < 2-(Trimethylsilyl)phenyl trifluoromethanesulfonate < Toluene
< 윤리보고서 >21세기에 들어서 가장 많은 논란에 시달린 분야는 줄기세포 연구 분야이다. 요즘도 배아줄기세포연구에 대해서 캐나다법원에서는 승인을, EU법원에서는 절대 용납할 수 없다는 엇갈린 입장차를 보인다. 우리나라의 경우 식품의약품안전청은 올해 바이오앤디오스텍에게 배아 줄기세포를 이용한 세포치료제의 임상시험을 국내 최초로 승인한다고 발표했다. 스타가르트병이라는 희귀 안질환에 대한 치료제의 인간 대상 임상시험을 승인한 것이다. 이처럼 각 나라마다 표명하는 입장차가 다른 이유는 무엇일까?줄기세포 연구는 생명공학에서 가장 각광받는 분야 가운데 하나다. 인체를 구성하는 세포는 약 210종이 있다. 성숙한 세포, 즉 체세포는 아무리 분열해도 다른 세포가 되지 않는 특화된 세포다. 반면에 줄기세포는 아직 완전히 분화되지 않은 세포이며, 따라서 분열을 통해 다양한 체세포로 발전할 수 있다. 만일 우리가 줄기세포를 마음대로 다룰 수 있다면 인체 조직 및 장기 손상, 각종 퇴행성 질환 등 난치병에 대한 획기적인 치료법을 개발할 수 있게 될 것이다. 줄기세포 연구가 많은 사람의 주목을 끄는 이유가 여기에 있다.또 다른 측면에서도 줄기세포 연구에 관심이 집중되는 것은 윤리적, 종교적, 상식적 거부감 때문이다. 남모 씨 부부가 생명윤리법에 대해 헌법소원을 낸 것이나, 헌법재판소의 결정에 대해 한국기독교생명윤리협회가 "배아의 생명은 배아에게 고유한 것이므로 배아를 생성하게 된 부모도 배아의 생명을 박탈할 권리가 없다"고 항변한 것 등은 이런 거부감을 보여준다. 인간 배아 줄기세포 연구는 1998년 미국 위스콘신대학교의 제임스 톰슨 교수 연구진에 의해 처음 배양에 성공된 이후 연구가 진행되기 시작했고 논란도 불러왔다. 줄기세포 연구와 관련한 두 가지 쟁점은 윤리적인 면과 기술적 부분이다. 줄기세포 연구의 역사가 짧고, 줄기세포의 비밀 대부분이 여전히 인간에게 이해되지 않고 있어 줄기세포 치료법의 효과와 안전성 등에 대한 과학적 근거가 부족하다고 지적하는 이도 적지 않다.이 글의 초점은 윤리적인 데 있다. 배아 줄기세포 연구는 심각한 윤리적 부담을 야기한다. 가장 민감한 사안은 배아의 윤리적 지위에 관한 것이다. 또 하나는 난세포(난자)의 소모에 관한 것이다.배아 줄기세포 연구는 불가피하게 배아의 파괴를 수반한다. 그런데 생명의 연속성이라는 관점에서 보면 인간의 배아와 성체 인간 사이에는 일부 과학자들의 주장과 같은 분명한 구분점을 찾기 어렵다. 형태상으로 볼 때 인간배아를 인간이라고 부르기 어려울 수도 있지만 수정란으로부터 성체 인간에 이르는 과정에서 인간임과 인간 아님의 구분점을 명확히 할 수 있을 지 의문이다. 또한 인간 배아는 적절한 조건만 유지된다면 자연 상태에서 성체 인간으로 성장할 것이 분명하다.대부분의 줄기세포 연구는 난세포를 소모시킨다. 난세포는 여성의 몸에서 채취해야 하는 것이며, 기부에 기초한다고 하더라도 난세포의 소모는 여성의 몸의 도구화 문제에 직면하지 않을 수 없다. 줄기세포주를 수립하는 일은 매우 어려운 작업이며 높은 실패율을 보이고 있기 때문에 소모되는 난세포의 양이 많다. 여성의 몸에서 한 달에 1개씩 만들어지는 난세포를 연구목적으로 다량 확보하는 데는 상당한 어려움이 따른다. 난세포의 채취가 위험이 수반되는 일이라는 것도 사실이다.하지만 모든 줄기세포 연구가 이런 비판으로부터 자유로울 수 없는 것은 아니다. 우리는 줄기세포 연구라고 하면 '배아 줄기세포 연구'하고 생각하는 경향이 있다. 그런데 줄기세포에는 적어도 세 종류가 있다.그 중 하나가 전능 세포다. 인간의 수정란은 분열해 16개의 세포가 되면, 내세포괴인 배아 배엽과 외세포괴인 영양 배엽으로 구성된 이른바 배반포가 형성된다. 배아 배엽은 체세포로 분화될 세포이며 영양 배엽은 태반을 형성할 세포이다. 영양 배엽의 세포 하나 하나는 인체를 구성하는 약 210개의 세포 어느 것으로도 분화될 수 있는 미분화 세포이며 만능(pluripotent) 세포라고 불리는 줄기세포이다. 이 만능세포는 전능성은 없다. 태반은 될 수 없기 때문이다. 만능세포를 확보하는 방법에는 몇 가지가 있다. 하나는 배아의 내세포괴에서 세포를 분리해 내는 것이다. 이렇게 되면 배아는 파괴되고 만다. 다른 방법은 태아의 생식세포로부터 만능세포를 얻는 것이다. 유산된 태아로부터 채취한 초기 생식세포를 적절한 배양 조건에서 미분화된 만능세포로 돌려놓는 것이다. 이 방법은 배아의 내세포괴에서 만능세포를 확보하는 방법보다 기술적인 어려움이 더 많다. 또 한 가지 방법은 체세포 핵치환 기술을 이용하는 것이다. 핵이 제거된 난세포에 체세포 핵을 이식해 복제하는 방식으로 배아를 확보하고 그 배아에서 만능세포를 얻어내는 방법이다. 이 방법은 수정된 배아를 파괴하지 않는 방법이지만 난세포의 소모를 막을 수는 없다.만능세포 이외에 다능 (multipotent) 세포라는 것도 있다. 배아뿐 아니라 성체에도 완전히 분화되지 않은 세포들이 있다. 골수, 혈액, 피부 등에서 이런 세포를 찾아낼 수 있다. 이 세포들은 만능성은 없지만 제한적으로 다른 세포로 분화될 수 있다. 예컨대 골수에서 찾은 줄기세포는 혈액에 있는 모든 종류의 세포로 분화될 수 있다. 이런 종류의 다능 세포를 성체 줄기세포라고 흔히 부른다. 성체 줄기세포는 배아의 파괴나 난세포의 소모를 유발하지 않는다. 하지만 만능성이 아닌 제한적인 다능성만을 지니고 있다는 점과 배아로부터 줄기세포를 추출하는 것보다 더 어렵다는 점이 단점이다.
..PAGE:1Gas Chromatography&Thin Layer Chromatography..PAGE:2contents2..PAGE:3GC 결과Gas chromatography(컬럼 : 고정상이 5%-Diphenyl-95%Dimethylsiloxane, 비극성)+ gas mass detector7개의 시료변수 :승온온도3..PAGE:4GC 결과 7개의시료4..PAGE:5GC 결과 시료의특성5..PAGE:6GC 결과-chromatogramTetrahydrofuran2-(Trimethylsilyl)phenyl trifluoromethanesulfonateToluenechlorobenzeneAnisoleAnilineTetrahydrofuranDiphenylamine6..PAGE:7GC 결과10℃/분 50℃/분온도를 빠르게 올릴수록 peak 간격이 좁고 더 빨리 검출7..PAGE:8GC 결과 - 검정곡선농도abundance 값0.01M3660115970.1M6747435800.5M20468857251M3762063405abundance 값 = 1292207545농도 = 약 0.38M8..PAGE:9TLC 결과전개액-헥산(비극성)-에틸아세테이트(극성)9..PAGE:10TLC 결과UV:254nm10요오드분말..PAGE:11GC 응용방안유기화학물의분석극미량의 성분 검출 및 정량정량 분석(혼합물 중에 섞여 있는 성분 물질의 분석)정성 분석(분리관에 연결된 검출기에서 나온 신호를 이용하여 측정)11..PAGE:12TLC 응용방안혼합물이 있는 단일 성분의 수 파악두 물질의 동질성을 파악반응의 진행상태를 추적정제의 유효성을 결정컬럼 크로마토그래피 분리를 위한 전개용매 결정컬럼 크로마토그래피 모니터링12..PAGE:13감사합니다!!!1312이번실험에서는 질량분석 기능을 가지고 있는 detector가 달린 GC를 이용하였다. GC는 단순히 분리만 해주는 기기로써 분자량을 알아내고 분석하는 것은 detector의 역할이다. 실험방법은 혼합물을 샘플병에 담기만 하면 마이크로 주사기가 운반기기체와 함께 분리관으로 보내준다. 이때 비기체상의 시료의 온도를 높여 기화한 후 분리관(capillary)에 넣어준다. 이때 시료는 순간적으로 빠르게 주입되어야 하는데 빠를수록 크로마토그램상에 나타나는 피크의 폭이 좁아지고 물질간의 분리도가 높아 진다.총 5번의 실험을 하였는데 주 변수는 승온속도이다. 각각 1분당 10℃,20℃,30℃도씩 즉 10℃/분, 20℃/분, 30℃/분 으로 온도변화량이 클수록 더 빠른 결과를 얻을 수 있고 피크간의 간격이 좁아짐을 확인할 수 있었다. 크로마토그램상에서 총 7 피크를 얻었는데 즉 7개의 물질이 들어있다는 의미이다.3총 7개의 시료가 섞인 혼합용액을 시료 주입구에 넣는다. 이번에 사용된 7가지 시료는 ① Toluene② Anisole③ Tetrahydrofuran④ Aniline⑤ Diphenylamine⑥ 2-(Trimethylsilyl)phenyl trifluoromethanesulfonate⑦ chlorobenzene 이다.45크로마토그램상에서 총 7 피크를 얻었는데 즉 7개의 물질이 들어있다는 의미이다. 이번 실험의 목표는 어떤 peak 가 어떤 시료인지 알아 내는 것인데 사용한 컬럼은 고정상이 비극성인 물질로 시료가 비극성이면 더 늦게 검출되고 극성일 수록 retentio time이 적어 더 빨리 검출될 것이라 예상되었다. polarity index에서 주어진 자료만 가지고 본다면 Tetrahydrofuran >chlorobenzene>Toluene 순으로 나올것이라고 예상했다. 하지만 모든 시료의 polarity 자료를 찾기 어려워 다른 기준을 찾아야 했는데 그것이 바로 끓는점이다. 끓는점이 낮으면 낮을수록 기화가 더 빨리 일어 날수 있기 때문에 더 빨리 나올 것이라고 생각했다(retention time 작다).이를 끓는점을 기준으로 보았을 때 Tetrahydrofuran < 2-(Trimethylsilyl)phenyl trifluoromethanesulfonate < Toluene
-과학 에세이 ‘미래형 인간’에 대하여미래라는 것은 ‘앞으로 올 때’를 말한다. 즉, 미래형 인간이라는 포괄적인 의미는 앞으로의 인간들이 어떠할 것인가를 묻는 것이다. 미래라는 것에 어디에 초점을 두느냐에 따라 다양한 미래형 인간에 대해서 이야기 할 수 있다. 가장 쉽게 생각할 수 있는 미래형 인간이라 함은 아마 줄기세포를 이용한 인간복제, DNA와 같은 유전자를 이용하는 것을 생각할 수 있다. 하지만 꼭 그렇게 되는 것만이 미래형 인간이라고는 할 수 없다고 생각한다. 오히려 지금의 기술 개발로 본다면 온갖 디지털 기계를 몸에서 떼어놓을 수 없는 인간이 미래형 인간으로 볼 수 있는 것이 아닐까? 나는 이런 미래형 인간으로 되는 디지털기기의 발전의 긍정적인 미래와 그 반대에 대해서 생각해보고자 한다.현재 우리의 생활은 디지털기기를 빼놓고는 생활이 불가능하다. 일어날 때 핸드폰의 알람소리에 일어나 핸드폰의 스케줄을 확인한다. 그리고 핸드폰으로 날씨를 확인하며 오늘 입을 옷을 선택한다. 집을 나올 때는 버스가 언제 오는지를 핸드폰으로 확인하며 나가고, 버스나 지하철 안에서 여러 기사거리를 태블릿 PC를 보면서 이동한다. 그리고 버스나 지하철 안에는 LED디스플레이 화면에 광고가 끊임없이 흘러나오고 있다. 이 외에도 하루 24시간 중 우리가 디지털기기가 배제된 시간이 얼마나 될까를 생각해보면 아마 현대 도시에 사는 사람들은 대부분의 시간을 디지털기기와 함께 한다는 사실을 깨닫게 될 수 있다. 그만큼 21세기를 살아가는 사람들은 디지털기기에서 벗어날 수 없다는 사실과 상통한다.게다가 기술의 발전 또한 혁신적이다. 휴대용 기기의 단점은 충전이 필요한 배터리의 소형화와 전기적 용량에 있었다. 하지만, 염료감응형 태양전지를 이용해 옷을 만들고 우리는 걸어 다니면서 전기를 생산할 수 있게 된다. 그렇다면 더 이상 휴대용 기기의 방전으로 곤란을 겪는 일은 없을 것이다. 아직 실용화는 되지 않았지만 연구가 많이 진행된 것으로 머지않아 우리는 옷의 상품택에서 ‘태양전지포함‘이라는 문구를 발견 할 지도 모른다.그리고 먼지보다 작은 나노칩들이 공기 중에 떠다니면서 우리의 몸을 들어갔다 나갔다 하며 몸의 이상상태가 보건의료시스템과 연결되어 있어 언제든지 서비스를 받을 수 있을 것이다. 이것뿐만이 아니라 디지털 기기들의 발전이 우리의 생활을 더 안락하고 간편하게 만들 수 있다.하지만 이런 기술의 혁신적인 발전이 항상 이롭게 작용할 수는 없다. 이미 우리 주변에서도 있는 부작용으로 방범용의 CCTV가 동네 곳곳에 설치되어있다. 물론 범죄 검거율을 높이기 위한 방안이지만 그만큼 주민의 사생활은 지켜지지 않는 다는 점이 있다. 그리고 미래에는 우리는 주민등록증보다 몸 안에 마이크로칩을 넣어두고 그것으로 우리의 신분을 확인하게 될 지도 모른다. 정부기관에서 본다면 이것보다 완벽한 신분확인이 어디 있을까. 그렇지만 우리의 개인정보와 개인 사생활이 제대로 지켜지기는 아날로그일 때보다 몇 배 이상으로 어려울 것이다. 그리고 점점 사람과 사람 사이의 유대관계보다 사람과 디지털기기의 관계가 깊어지며 일어나는 IT범죄류가 지금보다 더 많아질 것이라고 예상할 수 있다.