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DOE

실험계획법 ( Design of experiments)Design of Experiment 1. 정의 2. 목적 3. 역사 4. 용도 5. 오류 6. 분류 7.5 대원칙 8. 전략 9. 절차 10. 유의사항실험계획법 ( Design of experiments) 실험 계획법 이란 ? 영향 을 미치는 여러 가지 인자 를 선정하고 이들의 관계 를 알아보기 위한 실험을 실시하여 data 를 얻고 이를 분석 - 올바른 행동방안 즉 , 최적 조건 을 경제적 으로 찾아내고자 하는 학문 실험 이란 ? 출력결과의 변화에 대한 원인을 관찰할 수 있도록 공정이나 시스템의 입력변수에 의도적으로 변화를 가하는 일련의 시험실험계획법 ( Design of experiments) 1. 특성치의 선정방법 특성에 영향을 미칠지 모르는 여러 가지 인자를 찾아내는 것 . 2. 실험의 배치방법 어떤 인자와 수준을 조합으로 실험하면 신뢰성이 있는 확실한 결론을 능률적으로 얻을 수 있는가 . 3. DATA 의 해석방법 분산분석 (ANOVA), 요인효과의 추정 , 최적조건의 결정실험계획의 목적 결과 (Y) 에 가장 큰 영향을 미치는 공정변수 (X) 의 식별 결과 (Y) 가 항상 만족할 만한 수준에 있도록 하기 위한 공정변수 (X) 의 결정 결과 (Y) 의 변동을 작게 하는 공정변수 (X) 의 결정 제어 불가능한 변수 (Z) 의 영향을 최소로 하는 공정변수 (X) 의 결정실험계획의 역사 제 1 기 : 농화학 분야에 주로 응용 1910~1940 년대 Ronald Fisher 를 중심으로 한 학자 Factorial Design 과 ANOVA 에 대한 이론적 배경 확립 제 2 기 : 공정산업 분야에 주로 응용 1950~1970 년대 Box Wilson 을 중심으로 한 학자 화학 , 정유 등의 공정산업을 중심으로 한 응용실험계획의 역사 제 3 기 : 여러 산업분야로 확산 1970~1990 년대 Taguchi 를 중심으로 한 학자 공정의 강건설계를 통한 품질개선의 유용성이 다양한 산업 분야에서 입증되면서 실험계획덤화 하는 방법 교략법 (Confounding Method) : 검출할 필요가 없는 고차의 교호작용을 다른 요인의 효과와 혼합되도록 배치 실험배치에 의한 분류 실험배치에 의한 분류실험계획법의 분류 일부실시법 (Fractional Factorial) : 인자 수가 많아 실험크기가 너무 커 실행이 어려울 때 조합 중 일부만 실험 반응표면법 (RSM) : 공정의 최적조건을 찾기 위해 사용 실험배치에 의한 분류 실험배치에 의한 분류실험계획법의 5 대 원칙 랜덤화 (Randomization) 의 원칙 반복 ( Replication) 의 원칙 블록화 (Blocking) 의 원칙 교략의 원칙 직교화의 원칙실험계획법의 5 대 원칙 랜덤 하게 실험을 수행한다는 것은 실험을 수행함에 있어서 , 실험순서가 랜덤하게 정해져야 한다는 것임 랜덤 하게 실험이 수행되지 못하면 실험 인자로 고려한 인자 외의 다른 숨겨진 인자가 실험에 중요한 영향을 미칠 수 있다 . 랜덤화 (Randomization) 의 원칙실험계획법의 5 대 원칙 랜덤화 실험은 고려하지 않은 인자의 영향이 모든 실험 조건마다 골고루 영향을 미치도록 하여 서로 상쇄되게 하는 것이다 . 시간에 따라 변하는 인자의 효과나 경향을 실험에 균일하게 배치함으로써 약화시킴 . 제한적인 형태의 임의 순서실험을 실시할 수 있음 랜덤화 (Randomization) 의 원칙실험계획법의 5 대 원칙 실험의 재현성 을 알아보기 위한 실험 동일한 실험 조건에 대해 반복 실험을 실시 실험 오차의 추정에 필수적이며 , P-value 산출이 가능 반복 (Replication) 실험실험계획법의 5 대 원칙 한 실험 조건에서 여러 개 대상을 측정하는 실험 측정된 평균 값을 이용 실험 과정 상에서 발생할 수 있는 측정 오차를 최소화 반복 (Repetition) 관측실험계획법의 5 대 원칙 잡음변수 (Nuisance Variable) 의 영향력 최소화를 통한 실험의 정밀도 향상 같은 블록 내의 실험조건은 동일하다 블록은 실험계획 시 다른 독립변수로 보아야 (Level) 선정 실험 계획법 선정 실험의 실시 데이터 수집 및 분석 수학적 모형 및 최적조건 도출 결론 및 조치실험계획 절차 인자 (Factor) : 실험의 대상으로 선정된 항목 : 온도 , 압력 , 농도 용어 설명 모수인자 (Fixed Factor) : 인자 기술적 의미가 갖는 인자 변량인자 (Random Factor Factor ) : 인자가 기술적 의미가 없는 인자 제어인자 (Controllable Factor ) : 관리 가능한 인자 표시인자 (Indicative Factor) : 인자를 구분할 수 있으나 관리가 불가능한 인자실험계획 절차 수준 (Level) : 선정된 인자들을 양적 , 질적으로 구분한 단계 : 온도조건 10 ℃ ,20 ℃ Screening (Pooling) : 여러 인자 (Factor) 중 어떤 인자가 중요한가를 단계적으로 결정하는 것 용어 설명실험계획 절차 실험을 통해 얻고자 하는 목표의 설정 헬리콥터의 예 : 비행시간을 길게 할 수 있는 헬리콥터의 설계 조건을 찾는다 . 다양한 방면에서의 필요한 정보 입수 : Team Approach 의 중요성 해결해야 할 문제를 명확하게 파악 문제 정의 및 기술실험계획 절차 출력 변수가 계수형인지 아니면 계량형인지 ? 개선의 목적은 무엇인가 ? 출력변수를 통계적으로 관리할 수 있는가 ? 출력변수가 시간에 따라서 달라지는가 ? 얼마나 큰 출력변수의 변화를 발견하기를 원하는가 출력변수가 정규 분포 하는가 ? MSA 가 적절한가 ? 여러 개의 출력변수를 원하는가 ? 반응 인자 (Y 축 ) 선정실험계획 절차 입력변수의 정의 실험 인자 (X 축 ) 및 수준 (Level) 선정 실험에 있어 모든 입력변수들이 인자로 선정될 수 있는지 여부를 확인한다 . 인자로 선정되지 못한 입력변수들에 대한 처리 방안을 마련한다 . 인자들의 유형을 정의한다 . 계수형 변수 계량형 변수실험계획 절차 입력변수의 정의 실험 인자 (X 축 ) 및 수준 (Level) 선정 제어 불가능 인자 ( 잡음변수 ) 의 처리 출력변수에 영향있다 .기초 통계 1. 기본적 가설 검정이론 2. 분산분석 (ANOVA) 3.ANOVA 고급주제기초통계 통계적 가설 검정은 실험을 통해 미지의 프로세스에 대한 유의한 결론 도출에 유용한기법 1900 년대 초반에 이론적 기반마련 2 표본 t- 검정을 기준으로 설명 . 정규 분포로 부터 표본을 추출하여 평균에 대한 검정 . 통계적 가설 기본적 가설 검정이론기초통계 검정 통계량 기본적 가설 검정이론 (2 표본 t- 검정 절차 )기초통계 검정 통계량 기본적 가설 검정이론 (2 표본 t- 검정 절차 ) 검정통계량의 값이 0 에 가까울수록 귀무가설이 채택될 가능성이 높음 검정통계량 t 0 표본평균의 값이 귀무가설에서 주장하고 있는 평균과 얼마나 떨어져 있는지를 나타내는 표준화된 거리 척도 검정통계량의 값은 신호대 소음비로 해석할 수 있음기초통계 검정 통계량 기본적 가설 검정이론 (2 표본 t- 검정 절차 ) 각 모집단에서 10 개씩 표본을 추출하여 유의수준 5% 로 검정하는 경우 검정통계량의 값이 [-2.101, 2.101] 에 속하면 두 모집단의 평균이 같다고 결론을 내림 두 모집단의 평균이 같음에도 불구하고 검정통계량의 값이 [-2.101, 2.101] 에 속하지 않는 경우는 매우 드문 경우라고 볼 수 있으며 , 따라서 두 모집단의 평균이 다르다고 결론을 내림 P-value : 귀무가설이 참임에도 불구하고 기각하게 되는 위험기초통계 검정 통계량 기본적 가설 검정이론 (2 표본 t- 검정 절차 )기초통계 기본적 가설 검정이론 (2 표본 t- 검정 절차 ) t- 검정의 중요성 : 단순 평균 비교를 위한 실험결과 분석을 위한 객관적 절차 :2 수준 요인 배치실험에 관련된 가설검정에 적용될 수 있음 2 표본 t- 검정에서 샘플크기의 결정 : 바람직한 수준의 제 1 종 및 2 종 오류 확률을 만족하도록 OC 곡선에서 샘플크기를 결정 2 표본 t- 검정에서 신뢰구간의 결정 : 가설검정은 평균이 같은지 다른지를 나타낼 뿐 , 얼마나 차이가 있는지를 알 수는 없음 : 두 모집단의 서는 모수인자를 경우를 대상으로 하며 , 변량인자의 경우는 추후 다룰 예정임 실험의 목표는 a 개 수준에서의 평균이 동일하지를 검정하는 것기초통계 분산분석 (ANOVA) 모형 평균 검정에 왜 분산분석이라는 용어가 쓰였을까 ? - 출력변수에 내재된 총 변동을 분해하여 평균을 검정 단일 인자 분산분석 모형 분산분석에서 가설의 유형기초통계 분산분석 (ANOVA) 가설검정 SS Treatment 값이 크면 처리 수준에 따라 평균에 차이가 있을 개연성이 높고 , 작으면 평균에 차이가 없을 개연성이 높음 . 통계적 검정 대상가설 : 처리 제곱합이 얼마나 클 때 평균에 차이가 있는 것으로 판정할 것인가 ? 평균 제곱합의 개념을 이용하여 비교함 .기본적인 실험설계 1.Randomized Complete Block Design (RCBD) 2.Latin Square Design Graeco -Latin Square Design 3.Balanced Incomplete Block Design (BIBD)RCBD 블록화의 원칙 블록화는 잡음인자에 의한 영향력을 제거하기 위한 기법 여기서 잡음인자는 출력변수에는 영향을 미칠것 으로 예상되나 , 실험자 에게는 분석대상이 아닌 변수를 의미함 . ( 예 ) 원자재 , 작업자 , 시편 , 시간 (Shift, Days) 등 적절한 블록화를 하지 않는 경우 실험결과는 잡음요인에 의해 잘못된 결론을 도출할 수 있음 . 기본적인 실험설계RCBD 블록화 방법 잡음요인이 알려져 있고 제어 가능한 경우 블록화 잡음요인이 알려져 있고 제어 불가능한 경우 공 분산 분석 (Analysis of Covariance) 잡음요인이 알려져 있지 않고 제어 불가능한 경우 ( 즉 , Lurking Variable 인 경우 ) 랜덤화 기본적인 실험설계RCBD 분석 개요 기본적인 실험설계 Extension of the ANOVA to RCBDRCBD 분석 개요 기본적인 실험설계 변동의 분해RCBD 기타 주제 기본적인 실험설계 RCBD 는 가분모형 (additive modew}

자연과학| 2011.08.24| 65페이지| 2,500원| 조회(275)

실험계획법, 실험설계, BIBD, RCBD

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바이러스

바이러스 (Virus) 연구개발팀 노별님목차 바이러스 (Virus) 란 ? 바이러스 (Virus) 의 발견 바이러스 (Virus) 의 세 가지 유형 바이러스가 살아가는 법 바이러스는 진화한다 . 인간과 바이러스의 끝없는 전쟁 최악의 바이러스바이러스 (VIRUS) 란 ? 라틴어로 “ 독 (VIRUS)” 를 뜻한다 . 다른 생물체에게 독이되는 감염체 전자현미경으로 관측 가능한 단세포인 세균보다도 더 간단한 최소 단위의 “ 생명체 ” 스스로 번식하지 못해 자신이 기생할 적당한 세포를 만나 그 세포 안에 들어가 자신과 같은 바이러스를 끊임없이 만들어 낸다 . 자신의 유전 정보에 따라 각 부분을 대량으로 만들어 낸 후 , 각 부분이 다시 바이러스로 조립된 다음에는 세포 밖으로 나가 버린다 . 초 간단 생김새 숙주에 얹혀사는 얌체바이러스 (Virus) 의 발견 1892 년 담뱃잎 모자이크병의 병원체를 연구하던 러시아의 생물학자 이바노프스키에 의해 처음 보고 1935 년 미국의 과학자 웬들 스탠리가 담배 모자이크 병의 바이러스를 결정으로 뽑아내는데 성공 (- 생물인지 무생물인지에 대한 논쟁 시작 ) 1938 년 독일의 루스카가 바이러스의 모습 전자현미경으로 포착바이러스 (Virus) 의 발견바이러스 (Virus) 의 세 가지 유형 대부분 생물은 세포 안 핵산에 DNA 와 굼를 모두 가지지만 바이러스는 DNA 또는 RNA 중 하나만 가진다 . 대표적인 RNA 바이러스로는 인플루엔자 ( 독감 ) 바이러스 , 에볼라 바이러스 , 에이즈 바이러스 등이 있다 . DNA 바이러스는 돌연변이가 잘 생기지 않지만 RNA 바이러스는 10 만 -1000 만 배 이상 돌연변이가 많이 생겨 예방이 어렵다 .바이러스 (Virus) 의 세 가지 유형 단백질 껍데기와 핵산만으로 이루어지는 바이러스 ex)A 형 간염 바이러스 2. 정 20 면체의 단백질 껍데기 바깥쪽에 이를 감싸고 있는 막이 있는 바이러스 나선 모양의 통 같은 단백질 껍데기 바깥쪽에 이를 감싸고 있는 막이 있는 바이러스 ex) 홍역 , 독감 바이러스바이러스가 살아가는 법 제 1 단계 : 세포속으로 침입 ! 1. 숙주 세포의 세포막에는 단백질이나 당단백질 등이 붙어있다 . 바이러스는 자신의 표면 돌기와 잘 맞는 모양을 찾아 결합한다 . 2. 바이러스가 세포막의 표면 일부와 결합하면 결합한 부분의 세포막이 바이러스를 감싸면서 세포 속으로 흡수되기 시작한다 . 3. 바이러스와 함꼐 움푹 들어간 세포막은 주머니 모양이 되면서 세포막에서 떨어져 나가 세포 내부로 이동바이러스가 살아가는 법 제 2 단계 : 마음껏 복제하라 주머니 형태로 세포 안으로 들어온 바이러스는 주머니가 터지면서 단백질 껍데기가 부서지고 그 안에 들어 있던 RNA 가 나온다 . 유전정보에 따라 단백질을 만들어 내는 리보솜이 있는데 , 유전정보를 지닌 RNA 는 리보솜에 의해 다량 복제된다 . 원래 자기 세포 속의 RNA 를 붙잡아 단백질을 만들어 내야 하는데 , 리보솜은 바이러스의 유전정보라는 것도 모르고 바이러스를 구성하는 단백질 껍데기와 돌기 등도 대량으로 만들어 낸다 . 각 부분은 다시 조립되어 대량의 바이러스가 복제되는 것이다 .바이러스가 살아가는 법 제 2 단계 : 마음껏 복제하라 3.RNA 가 세포질 안에 떠 있는 리보솜에 붙잡혀 바이러스의 단백질 껍데기와 RNA 가 만들어진다 . 4. 바이러스를 이루는 돌기 역시 리보솜에 의해 대량으로 만들어지고 세포막까지 옮겨진다 .바이러스는 진화한다 .바이러스는 진화한다 . 돌연변이 독감 바이러스 탄생 지구상에는 4000 여종 이상의 바이러스가 존재한다 . 사람의 몸에 병을 일으키는 바이러스는 약 100 여 종 . 그 중 독감은 독감 바이러스가 호흡을 통해 숙주 ( 몸 ) 에 들어가 생기는 병이다 . 숨을 쉴 떄 공기속에 섞인 바이러스가 우리 몸속으로 인간이라는 숙주를 감염 시키는 것이다 . 독감 바이러스는 헤마글루티닌 (H) 와 뉴라미니다아제 (N) 라는 두 가지 단백질이 있는데 , 이 단백질을 포크처럼 사용해 숙주 세포의 표면을 찌른뒤 안으로 들어간다 . 여기서 H 나 N 이 딱 한 종류이면 문제가 되지 않는다 . H 는 16 종 N 은 9 종이나 된다 . 이들의 조합을 계산하면 16X9=144 종의 독감 바이러스가 생길수 있다 .바이러스는 진화한다 . 새로운 숙주를 만날떄 마다 진화하는 변종 바이러스 사람이 독감에 걸리듯 돼지나 조류도 독감에 걸린다 . A 형 독감 바이러스는 원래 다른 종류의 생물에는 전염되지 않는다 . 그런데 돼지독감 바이러스는 A 형임에도 다른 종인 사람에게 전염된다 . 그 이유는 돼지 몸 안에서 독감 바이러스가 섞여 돌연변이를 일으킨 혼합 변종이기 때문 이다 .인간과 바이러스의 끝없는 전쟁 백신의 원리인간과 바이러스의 끝없는 전쟁 인간의 면역 시스템 바이러스가 숙주 ( 인간 ) 세포에 감염해 대량의 복제를 하는 동안 인간의 몸은 이물질인 바이러스를 인식하고 면역 시스템을 가동시킨다 .인간과 바이러스의 끝없는 전쟁 인간의 면역 시스템 바이러스가 숙주 ( 인간 ) 세포에 감염해 대량의 복제를 하는 동안 인간의 몸은 이물질인 바이러스를 인식하고 면역 시스템을 가동시킨다 . 2 단계 : B 세포라 불리는 림프구가 침입한 바이러스와 결합할 수 있는 항체를 만들어 낸다 . 항체는 Y 자 모양으로 면역 글로불린 이라는 단백질로 이루어져 있다 . 이미 항체와 맞물린 바이러스는 세포막과 결합할 수 없기 떄문에 더 이상 세포 안으로 침투하여 증식할 수 없게 되는 것이다 . 이미 감염된 세포에서는 항체가 작용하지 않기 떄문에 킬러 T 세포 라는 림프구가 감염된 세포를 파괴한다 .바이러스에 대항하는 인간의 무기 , 백신 백신에 대항하는 바이러스 라틴어로 소 ( vacca ) 를 뜻하는데 제너의 업적인 천연두 백신 , 우두 접종법을 기념하기 위해 붙인 이름 일종의 “ 가짜 ” 병균 인간의 몸에 접종하면 몸이 “ 가짜 ” 병균을 “ 진짜 ” 로 알고 방어 체계를 가동 독감 바이러스의 경우 예방 백신 접종시 60~90% 예방 가능 사람의 면역 체계가 이 물질을 인식하여 바이러스와 싸울 때 , 독감 바이러스는 이에 맞서 자신의 구조를 끊임 없이 바꾼다 . 인체 공격 무기 : 헤마글루티닌 ( H ), 뉴라미니다아제 ( N ) 지금까지 등장한 백신은 모두 바이러스의 증식을 억제할 뿐 직접 죽이진 못한다 . 바이러스에 감염된 숫자가 적을 때는 타미니플루가 매우 효과적이지만 이미 많은 세포가 퍼져 있다면 효능이 떨어 진다 . 인간과 바이러스의 끝없는 전쟁최악의 바이러스최악의 바이러스{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2011.08.24| 19페이지| 2,500원| 조회(309)

바이러스, 유형, 종류, 최악의바이러스, 바이러스의진화

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UV_LED

♣UV-A (BLB) LampBLB(Black Light Blue) Lamps램프명소비전력자외선 출력발산자외선(nm)발산자외선 피크(nm)평균수명 (hr)소켓 (Base)가격F4T5 BLB4W0.5W315-400352, 3683,000T58,000F6T5 BLB6W0.9W315-400352,3683,000T58,500F8T5 BLB8W1.4W315-400352,3683,000T59,500F10T8 BLB10W1.5W315-400352,3684,000G1313,000F15T8 BLB15W2.6W315-400352,3684,000G1314,000GE F20T10 BLB20W3.7W315-400352,3685,000G1375,000FL20W BLB20W3523,000G1354,000F20T10 BLB20W3.7W315-400352,3685,000G13180,000FL40W BLB40W40W3523,000G1390,000FPL 36 BLB36W7.2W315-400352,3684,0002G116,500EFTR20-BLB20W3W315-400352,3686,000E266,000EFTR30-BLB30W4.2W315-400352,3686,000E268,500♣UV LEDUV LED (Ultraviolet Lighting Emitting Diode)소비전력크기파장시야각LED SEOUL0.068W5파이400nm(±5)30L14006-ND(Digi)0.098W3파이430nm45※한달(30일) 기준 램프 사용 요금 비교BLB(F6T5 BLB,6W 기준) =6W x 24h x 30 = 4.320 KWh 224 원UV LED (LED SEOUL, 0.068W기준) =0.068W x 24h x 30 = 0.04896 KWh 2.5원한달 사용시 램프 1개당 약 222원의 차이가 있으며, 평균수명 또한 UV LED 최소 10,000-50,000 시간 BLB 3,000- 최대 6,000 시간이다. 환경오염 면에 있어서도 UV LED는 수은을 사용하지 않은 친환경 제품으로 경제성이 탁월하다.UV LEDBLB (UV-A Lamp)장점열선을 발하지 않고, 열에 약한 대상물에도 조사(照射) 가능 점등 후 바로 안정 발광하므로, 필요한 때만 점등할 수 있다. 수명이 길고, 광원의 교환 회수를 줄일 수 있다. 필요한 파장(365nm주변)만, 조사(照射) 가능하므로 효율적 광량은 전류로 조정 가능(셔터 불요) 진공 중에서도 사용 가능 저온에서도 안정 발광 충격에 강하다 친환경적이다 (무수은, 무연 땜납 대응) 광변환 효율이 높아 소비전력이 적다 수명은 최소 10,000-50,000 시간으로 장수명 점등 및 소등 속도가 빠르고, 견고하며, 안전하다 다양한 색의 연출이 가능하다 소형화, 박형화, 경량화가 탁월하다 가스 및 필라멘트가 없으므로 충격에 강하고 고장이 적음광화학 작용과 형광작용이 강하다. 시험, 검사, 감별, 조사 등의 광원으로서 이용가능 형광 작용으로 디스플레이 , 무대조명, 광고선정, 이벤트 회장 등 다용도에서 활용 가능단점작은 조사면적(약 1~2파이)으로 인해 공정상의 어려움수은으로 인한 환경오염 문제, 인체 유해 물질 (40W 램프 파손시 발생하는 수은량 10-20 mg) 수명이 짧다 (교체주기가 빈번) on/off 빈번 횟수 증가시 램프 수명의 단축 off 후 잔광현상 발생{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2011.08.23| 3페이지| 1,000원| 조회(171)

LED, 램프, Lamp, BLB

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Organic Compound

Organic Compound탄소 화합물은 생명체와 밀접한 관련이 있는 화합물이며, 탄소와 결합하는 방법에 따라 무수히 많은 화합물을 만들 수 있어 의약품, 합성 수지, 합성 섬유 등 우리 생활에 이루 손꼽을 수 없을 정도로 다양하게 쓰이고 있다.1. 탄화수소의 분류탄화수소는 탄소 사이의 결합 형태에 따라 단일 결합으로만 이루어진 포화 탄화수소와 단일 결합이 아닌 이중 결합이나 삼중 결합 등으로 이루어진 불포화 탄화수소로 구분한다.또한 탄소 골격이 사슬 모양인 것과 고리 모양인 것으로도 나눌 수 있으며, 고리 모양 불포화 탄화수소 중에는 방향족이라 하여 탄소 원자 간 결합이 단일 결합과 이중 결합의 중간쯤 되는 탄화수소도 있다. 지방족 탄화수소는 방향족을 뺀 나머지 탄화수소들을 가리킵니다.2. 알칸(Alkane ; 일반식 CnH2n+2)탄소는 원자가전자가 4 개로서 4 곳에 수소 원자나 탄소 원자와 단일 결합을 할 수 있는데,이렇게 이루어진 탄화수소를 알칸이라고 한다.(1) 탄화수소의 이름탄화수소의 이름은 탄소 개수를 뜻하는 앞부분과 탄소 간 결합 상태를 말해 주는 뒷부분으로 구성된다. 알칸족 탄화수소는 뒤가 모두 -ane로 끝난다. 즉, -ane로 끝나면 모두 단일 결합으로 된 포화 탄화수소입니다.앞부분에 있는 meth-, eth-, prop-, but-, pent-, hex- 는 모두 탄소 개수를 나타낸다.Number of carbon (n)NAMEFormula(CnH2n+2)1MethaneCH42EthaneC2H63PropaneC3H84ButaneC4H105PentaneC5H126HexaneC6H147HeptaneC7H168OctaneC8H189NonaneC9H2010DecaneC10H2211UndecaneC11H2412DodecaneC12H2613TridecaneC13H2820IcosaneC20H4221HenicosaneC21H4430TriacontaneC30H62Table . Name of Straight Chain Alkanes(2) 구조가장 간단한생한다.(4) 제 법[실험실적 제법]무수에탄산나트륨 CH3COONa 소오다석회(CaO+NaOH)를 가하여 가열한다.CH3COONa+NaOH---->Na2CO3+CH4 (수상 치환으로 포집)[공업적 제법]천연 가스 또는 석유 분해 가스로부터 얻는다.C3H8--->C2H4+CH4(5) 성 질다른 알칸족과 같이 안정하므로 반응성이 약하나 다음과 같은 성질이 있다.*연소 : 잘 연소하므로 연료로 많이 쓰인다.(다른 알칸족도 공통성임).CH4(g)+202(g)=CO2(g) +2H2O(ℓ)+212.8 kcalC3H8(g)+502(g)=3CO2(g)+4H2O(ℓ)+530.6 kcal*치 환-할로겐과 섞어 가열하거나 자외선을 쬐면 다음과 같이 치환 반응이 일어 난다.CH4 + CI2 -> HCI + CH3CI(모노클로로 메탄; 염화메틸)CH3CI + CI2 -> HCI+CH2CI(디클로로메탄; 염화메틸렌)CH2CI + CI2 -> HCI+CHCI3(트리클로로메탄; 클로로포름)CHCI3 + CI2 -> HCI+CCI4(테트라클로로메탄; 사염화탄소)*고온 처리 ㅡ 고온에서 처리하면 다음과 같이 주요한 합성 원료를 얻을 수 있다.2CH4 -> 3H2+C2H4(에틴의 제법)2CH4 + O2 -> 2CO+4H2(메탄올의 합성 가스 : CO+2H2 고온 고압 촉매 -> CH3OH)3. 알켄 (Alkene : 일반식 CnH2n )(1) 일반적 성질- 물리적인 성질은 알칸족에 준한다.- 화학적으로는 불포화이므로( 결합이 있으므로)반응이 크다첨가.중합 반응이 일어날 수 있다.[Ethene](1) 제법[실험실적 제법]에탄올 C2H5OH 에 진한 황산(탈수제)을 가하여 170℃ 정도에서 가열 한다.170°CC2H5OH -----→ C2H4 + H2O(에텐 생성)130°C참고 2C2H5OH ---→ C2H5OC2H5 + H2O(에틸에테르 생성 반응 )[공업적 제법] 나프타를 크래킹 시킨다.700°CC5H12 → C2H4 + C3H8(2) 성 질 무색 기체로서 물에는 용해하기 어려우나 알코올, 에소등은 불포화 화합물과 첨가 반응을 일으키기 쉽다.a) 수소 첨가 Ni등을 촉매로 하여 H2를 첨가시키면 에탄( 알칸족)이 된다.b) 할로겐의 첨가할로겐과 직접 반응하여 할로겐화물을 생성한다.[불포화 결합의 검출] 이중 결합이나 삼중 결합이 있는 물질에 브롬수를 가하면 위의 반응에서처럼 첨가 반응이 일어나 브롬의 색깔(적갈색) 이 없어진다.이를 이용하여 불포화 결합을 검출한다.*첨가 중합에텐은 적당한 촉매가 있으면 ,분자 서로간에 첨가 반응이 일어나 고분자 화합물인 폴리에틸렌을 생성한다.※분자량이 작은 화합물 여러분자가 결합하여 분자량이 큰 화합물(고분자 화합물)을 생성하는 반응을 중합(重合) 이라 한고, 첨가 반응에 의해서 중합하는 반응을 첨가 중합(添加重合) 이라 한다.4. 알킨 (Alkyne : 일반식 CnH2n-2 )(1) 일반적 성질- 물리적인 성질은 알칸족에 준한다.- 화학적으로는 분자 내에 알파결합이 있으므로 첨가.중합 반응이 일어나기 쉽다.[Ethyne](1) 제법[실험실적 제법] 칼슘아바이드 CaC2 에 물을 가한다.CaC2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + C2H2[공업적 제법] 메탄 CH4 이나 프로판 C3H8(석유 분해시 생성)을 고온에서 가열한다.2CH4 -> 3H2 + C2H2(2) 성질 - 색깔과 냄새가 없는 기체로서 물에 용해하기 어렵다. CaC2로부터 만든 것은 불순물 (H2S, PH3등)이 섞여 있으므로 악취를 풍긴다.■ 연소성 - 압축된 것이나 산소와의 혼합 상태에서는 폭발적으로 연소하며, 공기 중에서는 밝은 빛과 많은 열량을 낸다.2C2H2(g) + 502(g)= 4CO2(g) + 2H2O(ℓ) + 310.6 x 2kcal■ 반응성 /삼중 결합은 1 개의 ａ 결합과 2 개의 π 결합으로 이루어져 있으며, π 결합은 결합력이 약하므로 이곳에 첨가 반응이 일어나기 쉽다.a)수소첨가 C2H2 -> C2H4 -> C2H6b) 할로겐 첨가 C2H2 + Br2-> CHBr = CHBr -> CHBr2-CHBr2c) 염화수소 첨가 - 불용성 침전물을 생성한다. 이 침전물을 아세틸리드 (acetyide)H -C ≡ C - H + 2Ag+ → 2H+ + Ag - C≡ C - Ag↓ 은 아세틸리드(백색 침전)H -C ≡ C - H + 2Cu+ → 2H+ + Cu - C ≡ C - Cu↓ 구리아세틸리드(적갈색 침전)5. 시클로알칸(Cycloalkane ; 일반식 CnH2n 또는 (CH2)n N ≥ 3 )단일 결합으로 되어 있는 포화탄화수소이지만 고리 모양을 이룹니다.(1) 이름알칸의 이름 앞에 시클로(cyclo-)가 붙으며, 고리 모양을 이루려면 적어도 탄소가 3개는 있어야 한다.(2) 구조기본 구조는 탄소 간의 결합각이 109.5도(정사면체)를 이루는 것이 원칙이나, 시클로프로판과 시클로부탄은 탄소 간 결합각이 109.5도에서 크게 벗어나 불안정하다. 시클로헥산은 평면 구조라면 결합각이 120도이겠지만, 입체 구조로 공간에서 109.5도를 이루어 안정하며배 모양과 의자 모양이 있다.(3) 반응포화 탄화수소이므로 치환 반응을 하지만, 시클로프로판과 시클로부탄은 결합각이 정상적인 109.5도보다 너무 작아 불안정하므로 탄소 간 결합이 깨지면서 첨가 반응을 할 수 있다.Fig. Melting point and boiling point for cycloalkane.Melting point는 분자량이 증가함에 따라 불규칙 적인 영향을 받는다. 왜냐하면 다양한 cycloalkane의 서로 다른 모양은 다른 효과를 타나낸다. 하지만 Boilting point는 분자량의 증가와 함께 규칙적으로 증가하는 것을 보여준다.6. 방향족 탄화수소고리 모양의 화합물 중 벤젠 핵을 갖고 있는 물질을 방향족 화합물( 芳香族化合物)이라 하고, 방향족 화합물 중 C와 H만으로 이루어진 화합물을 방향족 탄화수소라 한다. 이들 화학적 성질은 대체로 벤젠과 비슷하다.벤젠 6개의 탄소 원자가 고리 모양으로 C6H6결합한 가장 간단한 방향족 탄화수소가 벤젠(benzene)이다.[C6H6의 구조] .- 6개의 고리 모양으로 결합한 C 필요가 있다. 실제로 벤제은 탄소 원자의 4개의 원자 가전자 중 3개는 단일 결합에서 쓰이고 나머지 1개의 전자는 모든 탄소 원자들 사이를 자유로이 돌아 다닌다. 그러므로 모든 탄소-탄소 원자간의 결합은 동등하며 단일 결합과 이중결합의 중간인 1.5결합을 이루고 있다벤젠과 유사한 고리 구조를 갖는 탄화수소를 방향족 탄화수소하고 한다.벤젠의 결합과 구조를 혼성 오비탈로 설명할 수 있다. 벤젠 분자의 탄소 원자는 sp2혼성 오비탈을 사용하여 2개의 탄소 원자 및 1개의 수소원자와 σ결합을 형성하여 정육각형의 고리를 만든다.각 탄소 원자에는 혼성에 참여하지 않은 2p오비탈이 하나씩 남아 있다. 이 6개의 2p오비탈은 분자 평면에 수직이며, 이들이 서로 겹쳐서 π결합을 형성한다[벤젠의 제법]코울타르의 분류 및 에틴에 니켈 착염을 촉매로 하여 3분자 중합에 의해 얻을 수 있으나, 공업적으로는 석유를 리포오밍하여 대량 생산하고 있다.3CH≡CH-->C6H6C6H14----->C6H6 + 4H2핵산(석유의 성분)[ 벤젠 핵을 갖고 있는 물질 (방향족 화합물)의 특징](1) 벤젠 핵의 구조는 화학적으로 안정하다.(2) 구조가 안정하므로 에텐 족에서 와 같은 첨가 반응이 쉽게 일어나지 않는다.(3) 벤젠 핵에 결합되어 있는 H원자는 할로겐이나 다른 작용기와 치환하기 쉽다.(4) 이와 같은 치환 원자나 작용기의 특징이 곧 방향족 화합물의 성질이 된다.(5) 두 가지 이상의 H원자가 치환되면 그 치환 위치에 따라 이성질체가 생긴다.2치환의 경우에는 오르토(ortho-:o-), 메타(meta: m-), 파라(para: P-)의 이성질체가 있다.7. 방향족 탄화수소의 반응성(1) 치환 반응 . 할로겐화(halogenation), 니트로화(nitration), 술폰화(sulfonation) 반응■ 염소 치환 철(Fe)을 촉매로 하여 염소 Cl2를 통한다.■ 니트로화 진한 질산과 진한 황산의 혼합 산을 작용시킨다. 여기서 진한 황산은 탈수제로서 작용한다.■ 술폰화 진한 황산(또는 발연다.

자연과학| 2011.08.24| 17페이지| 1,500원| 조회(157)

유기화학, 탄화수소, organic compound

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미생물 이란

미생물 이란육안의 가시한계를 넘어선 0.1mm 이하의 크기인 미세한 생물로 주로 단일세포 또는 균사로써 몸을 이루며, 생물로서 최소 생활단위를 영위하는데 식품, 의약품 등 생산공업이나 생물자원으로 또 수질환경 및 토양의 지력보존 등에 이용된다.1. 미생물의 종류1) Bacteria생물은 크게 분류학적으로 세 가지의 도메인(domain)으로 나뉘는데, 진핵생물계(eukarya), 세균계(bacteria), 고세균계(archaea)이 그것이다. 이는 유전자 염기 서열 분석을 통해 분류된 것으로 이 중에 세균은 하등한 생물체로서 일반적으로 단세포로 이루어져서 활동하는 미생물을 총칭하며 영어이름인 박테리아로도 사용되고 있다.박테리아는 Monera계(kingdom)에 속하는 생물로서, 생명체들 중에 가장 많이 번성하였다. 흙, 물속과 같이 외부환경에서도 살지만, 동물의 위나 장과 같이 다른 생물의 안에서도 살기도 한다. 대부분의 병원성 균은 박테리아이다. 크기는 0.5μm부터 0.5mm까지 다양하며, 그들은 식물세포나 곰팡이 세포와 마찬가지로 세포벽을 가지고 있으나, 셀룰로오즈(cellulose)가 아닌 펩티도글리칸(peptidoglycan)이 주 성분인 점이 다르다.세균의 구조세균은 원핵생물의 특징을 그대로 가지고 있으며 핵막이나 미토콘드리아, 엽록체와 같은 구조를 가지고 있지 않다. 세균의 구조 중에 가장 주목해야 할 것은 세포벽인데, 박테리아는 세포벽의 화학적 구성성분으로 두 가지의 박테리아로 나눌 수 있다. 첫 번째는 펩티도글리칸을 가진 세균이며, 두 번째는 지질다당체(lipopolysaccharide)를 밖에 가지고 있고 세포벽과 세포막 사이에 펩티도글리칸을 가지고 있는 세균으로 나뉜다. 전자를 그람양성균, 후자를 그람음성균으로도 나눌 수 있다. 이러한 구분은 백신개발 등을 할 때 매우 중요한 구분이 된다.세균의 물질대사고등생물과 달리 박테리아는 종류에 따라 여러 물질대사법을 가지고 있다. 크게 혐기성세균과 호기성세균으로 나눌 수 있는데, 혐기성세균은 산소를 시네코쿠스속(Synecoccus)과 흔들말속(Oscillatoria)의 어떤 종은 80℃ 이상의 고온 온천수가 흐르는 곳에서 살고 있고, 녹조류의 클라미도모나스(Chlamydomonas)는 눈속이나 얼음 틈에 살고 있다. 수중생활을 하는 조류에는 암석 등에 착생하는 착생조와 수중을 표류하면서 사는 부유조가 있으며 부유조는 식물플랑크톤이라 불린다. 조류의 각 분류군은 색소의 종류와 구성, 광합성 산물, 세포벽의 구성물질, 생식세포의 전자현미경적 특성 등으로 크게 구분된다.3) 균류균류는 방대한 생물군으로 체제상으로 원핵균류(原核菌類)와 진핵균류의 2아계(亞界)로 분류하며 다음은 원핵균류에 속한다. 미코플라스마문(Mycoplasmomycota)은 원핵균류 중에서 가장 작은 생물군으로 대형 바이러스 정도 크기이다. 세포벽이 없는 단세포체로 세균과 바이러스의 중간에 위치한다. 기본소체가 증식능력을 가지며 무세포배지(培地)에서 배양이 가능한 점에서 세균문에 포함시키기도 한다. 배양할 경우 신선한 동물혈청 또는 단백질 ·지질(脂質)을 넣어야 하는 점, 세포벽이 없어 항생물질에 대한 감수성이 특이하며 항체에 의해 저항성이 약하다. 많은 종이 동식물에 기생한다. 소의 우폐역(牛肺疫)은 일찍부터 주목되어 왔다. 세균문(細菌門:Bacteriomycota)은 모두 단세포로 된 미생물로 세포벽은 폴리펩티드 ·지질 ·다당류로 구성 된다. 많은 종류가 세포 바깥쪽에 점액질로 된 막을 가지기도 하며, 그 밖에 편모를 1개 또는 여러 개씩 가진 종류도 있다. 세포는 뚜렷한 핵과 미토콘드리아 ·소포체 등의 분화된 세포기관이 없으므로 원핵생물(原核生物:Prokaryota)로 취급된다. 대부분 종속영양생활을 하는데, 생김새에 따라 구균(球菌) ·간균(桿菌) ·나선균(螺旋菌) 등으로나누어진다. 여기에 속하는 많은 종류는 병원균으로 사람이나 다른 생물에 해를 끼치기도 하지만, 발효 등으로 우리 생활에 유익한 종류도 있다.점액세균문(粘液細菌門:Myxobacteriomy-cota)은 단세포체로 세포벽체이다. 해산식물에 기생 또는 부생한다. 단독 또는 집단으로 세포질의 미세한 관 모양의 실로 연결하여 미소한 망상위변형체(網狀僞變形體)를 형성한다. 단세포체는 이 미세관 내를 활주한다. 분열법으로 증식한다. 이들 세포는 나중에 휴면포자가 된다. 포자에서 생성된 유주자의 몸에는 깃 모양의 편모와 꼬리 모양의 편모가 1개씩 달린다.난균문(卵菌門:Oomycota)은 셀룰로오스질의 세포벽과 다핵을 가진 관 모양의 균사체(菌絲體)이다. 유주자에는 깃 모양의 편모와 꼬리 모양의 편모가 1개씩 있는데 그 형태는 2가지이다. 1차유주자에서는 서양배 모양의 유주자 앞끝에 2개의 편모가 있으며, 2차유주자에서는 신장형의 유주자 옆구리에 깃 모양의 편모가 앞쪽을 향해 있고 꼬리 모양의 편모가 뒤쪽을 향해 있다. 유성생식은 배우자접합에 의하여 난포자(卵胞子)를 형성한다. 대부분 수생이며 담수조 ·해조 ·수생균에 기생 또는 부생생활을 한다. 드물게는 육생식물에 기생하는 것도 있다.단모균문(單毛菌門:Chylridiomycota)은 키틴질의 세포벽이 있는 단세포체로, 영양체는 관 모양의 균사체이며 다핵이다. 유주자와 배우자의 몸 뒤끝에 꼬리 모양의 편모가 1개 있다. 공 모양의 세포가 성숙하면내부에 편모가 있는 유영세포(유주자)가 생겨 밖으로 나온다. 유주자는 편모가 떨어져 나가고 원래의 단세포체로 된다. 여러 가지 생물에 기생 또는 부생하며 균사체가 발달한 것은 환원자(還元者)로서 주목을받고 있다. 일반적으로 배우자접합에 의한 유성생식을 한다. 숙주는 담수조류 ·균류 ·장구벌레 ·윤충 ·속씨식물 등이며 드물게는 해조 ·어류 등에도 기생한다. 땅속 ·물속 등 세계적으로 널리 분포한다.접합균문(接合菌門:Zygomycota)은 키틴질의 세포벽이 있는 균사체로, 기물(基物)의 표면에 번져서 집단을 형성한다. 대부분 육상에서 부생하여 분해환원을 하고 있으며 드물게는 기생하는 것도 있다. 유성적으로는 배우자낭의 접합(균사접합)에 의해서 접합포자를 형성하며 자웅이주형과 자웅동주형이 있다. 무성적으지는 데 대하여 전자는 이것을 가지지 않는다. 유모충류는 생활사의 적어도 한 단계에 섬모를 가지며 두 가지 형의 핵을 가진다. 이것에는 섬모충(纖毛蟲:Ciliata) 1강만이 있으며 짚신벌레 ·종벌레(Vorticella) ·나팔벌레(Stentor) 등이 이에 속한다.5) 바이러스라틴어로 "독(VIRUS)"를 뜻하며 다른 생물체에세 독이되는 감염체 이다. 전자현미경으로 관측 가능한 단세포인 세균보다 더 간단한 최소 단위의 “생명체” 이다.1892년 담뱃잎 모자이크병의 병원체를 연구하던 러시아의 생물학자 이바노프스키에 의해 처음 보고 되었으며 1935년 미국의 과학자 웬들 스탠리가 담배 모자이크 병의 바이러스를 결정으로 뽑아내는데 성공하였다. 이때부터 생물-무생물의 논쟁이 시작 되었다. 1938년 독일의 루스카가 바이러스의 모습 전자현미경으로 포착 하였다.종류단백질 껍데기와 핵산 만으로 이루어 지는 바이러스정20면체의 단백질 껍데기 바깥쪽에 이를 감싸고 있는 막이 있는 바이러스나선 모양의 통 같은 단백질 껍데기 바깥쪽에이를 감싸고 있는 막이 있는 바이러스예A 형 간염 바이러스홍역, 독감 바이러스2. 주요 미생물의 종류1) ·유산균 (=젖산균)공기가 있건 없건 20~40에서 대단히 빠른 속도로 자라며, 배양 과정 중 젖산을 생산하여 산도를 저하(pH4) 시키고 과산화수소 (H2O2) 를 생성함으로써 병원성 미생물의 증식을 억제하며 토양 병해를 방지한다.또한 각종의 생리 활성 물질 (비타민, 아미노산, 핵산 등), 향균물질, 항암물질을 생산함으로써 작물의 경우 식물체 자기 방어 능력을 증가시키며, 가축의 경우 장내 미생물상 안정화, 사료 효율 증가, 내병성 증가 효과를 나타낸다. 엔실리지(담근 먹이)의 제조에도 이용된다.작물재배에서는 인산과 각종 비료의 활성을 높게 해주어 생육을 촉진시키며, 각종 액비제조 시 발효에 활용된다. 가장 흔히 사용되는 균주는 간균(桿菌)인 Lactobacillus acidophilus 와 구균(球菌) 인 streptococcus lacit세균으로 분류된다. 발근촉진 효과와 화아 형성에 도움을 주며, 착색 촉진에도 효과적으로 이용된다.5) 비티(B/T)균미생물 살충제로 널리 사용되는 세균으로서 균체내에 독소를 만들며, 해출 (청벌레, 좀나방, 자벌레, 파밤나방, 명나방 등)의 유충이 이독소를 먹게 되면 장이 파괴되어 죽게 된다. 최근에는 토양 유해 선충을 죽이는 B/T 균도 개발되고 있다. 주로 이용되는 균주는 Bacillus thuringiensis 이다.6) 고온성 미생물보통의 미생물들은 20~35 의 온도에서 잘 자라나 이들 고온성 미생물은 50~70 의 고온에서 최적 생장을 하며, 또한 그 활성이 대단히 우수한 각종 효소를 생산한다. 흙살림에서는 태양열 처리 시 고온성미생물을 이용한다. 고온성 미생물에는 세균이 많다.7) 질소 고정균모든 식물체는 대기 중의 질소를 질소원으로 직접 이용할 수 없으므로 화학 합성 질소비교를 사용함으로써 질소분을 섭취하게 된다. 그러나 질소 고정 미생물은 대기 중의 질소를 고정하며 작물이 이용할 수 있는 형태로 만들어 줌으로써 질소비료 시비량을 절감시킬 수 있다. 주로 콩과작물에서 잘 관찰되지만 대부분의 작물이 다양한 질소고정균과 공생관계를 형성한다. 콩과에 공생하는 균은 리죠비움 속이며, 다른 작물에 공생하는 균은 아죠토박터 속이 많다.8) 일반 호기성 세균공기가 있는 상태에서 각종 유기물을 분해하면서 자라는 집단으로서, 균종에 따라서는 병원성 미생물을 억제하거나, 동식물 성장에 필요한 영양 성분을 생산하는 등 식물체의 모든 부위에 밀접한 관계를 가지는 미생물 집단이다. 토양을 분석해보면 각종 세균, 방선균, 곰팡이 등이 매우 많이 존재하는데 작물 재배토양은 세균이 우점하고, 산림토양은 곰팡이가 우점한다.3. 미생물의 증식 속도미생물은 최적의 조건에서 지수식으로 증식한다.: 미생물수 또는 농도: 시간: 비증식 계수- Momod 식: 먹이의 농도가 적을 때는 먹이의 농도에 비례하여 증식계수가 크고, 먹이의 농도가 풍부할 떄 최대 증식속도를 가진다는 이론: 최대같다.

자연과학| 2011.08.24| 29페이지| 2,500원| 조회(225)

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