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바이오산업의 장단점

전북대학교 공과대학 화학공학부생물산업은 생물공학기술을 바탕으로 생물체가 가지고 있는 기능과 정보를 활용하여 인류가 필요로 하는 유용물질을 생산하는 산업으로 의약, 환경, 화학, 식품, 전자, 에너지, 농업, 해양등 응용한 분양가 다양하다.생물산업은 인간과 환경에 적합한 산업으로 의료, 식량, 에너지, 환경등 인류가 직면하고 있는 난제를 해결하여 삶의 질을 높일 수 있는 산업이며, 지식과 기술이라는 무형의 가치가 투입되어 고부가가치를 창출하는 대표적 지식산업으로 첨단산업중 증가율이 높은 미래산으로 자리매김을 하고 있다. 또한 2003년 인간유전자 정보의 해석완료로 인해 생물산업은 새로운 전기를 맞게 될 것이며, 바이오 기술과 전보통신기술과 융합하여 인간생활과 밀접한 관계를 갖게 될 것이다.생명공학은 이제까지 경험하지 못했던 무한한 시장을 만들고 있으며 경제발전에 중요한 원동력이 되고 있다. 세계의 전통적인 굴지화학회사들(DuPont, BASF, Dow, Monsanto Mark)도 생명공학 기술을 기반으로 한 환경 친화적이면서 고부가가치를 만들 수 있는 시장을 향하여 방향을 돌리고 있다. 생명공학 관련 신기술 및 신제품 대부분이 장치 산업적인 생산기술이 아니라 새로운 아이디어를 가진 소규모 능력있는 인재들이 창업하여 운영하는 벤처기업이나 대학으로부터 나오고 있기 때문에 한국에서는 이러한 방법과 방향으로 도전해야 한다. 생물정보학, 대사공학, epigenetic, quautitative systems biology, proteomics, DNA chip, 조직공학을 응용하는 microarray 기술과 high throughput screeming technology, 나노기술등은 한국에서도 충분히 도전하여 승부를 걸어볼수 있는 분야라 생각한다. 그래야만 한국의 차세대 생명공학인들의 기술이 국제경쟁력을 확보하여 생명공학분야에서 많은 수확을 거두고 한국경제 발전에도 공헌할 것이다.한편 생물의약산업은 짧은 시간에 비약적인 발전을 해왔다. 유전공학 신기술이 처음 소개되었을 때 예상되었던 것처럼 꿈같은 일들은 일어나지 않았으나 많은 벤처기업들이 거대제약 기업들과 어깨를 나란히 할수있게 되었으며 환자들에게는 약물이 대한 선택의 폭을 넓혀주고삶의 질을 향상시켜주었다. 또한 생물의약품 제조업체는 독점에 의하여 엄청난 이득을 얻을수 있었다. 신규생물의약품들은 특허에 의해 gemeric화된 품목들은 제조가 어려운 생물의약품 특성과 높은 허가 진압장벽에 의해 이러한 독점상황은 앞으로도 계속될 것으로 보인다.그러한 생물산업의 눈부신 도약은 21세기 Biosociety화는 새로운 사회변화를 가져올 것이다. 이는 환경과 산업의 동시발전, 인간수명의 연장, 질병으로부터의 해방, 식량문제해결, BT와IT의 웅합의 신세계창조(Remaking the world), 인간자신을 변화(인간게놈 연구완성으로 유전질환 진단 치료)시키고 가치관과 철학의 변화(물리화학에 의한 자연계의 기술적조작에서 생물체의 조작을 통해 자연의 힘을 통제, 생물체 유전자 조작의 사회적 융화문제대두)등 여러 가지 많은 변화들을 가져올수 있을것이다.

공학/기술| 2002.09.19| 2페이지| 1,000원| 조회(1,057)

바이오, 생물산업, 생물화학공학

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레이놀즈수 측정 평가A좋아요

전북대학교 공과대학 화학공학부실 험 보 고 서실 험 제 목R e y n o l d ` s n u m b e r 측 정실 험 일 자2 0 0 2 년 5 월 7 일실 험 조3 조 ( 김 두 병 김 민 수 김 영 수 김 영 승 )1. 실험결과를 data표에 작성하고, 계산과정을 명시하라.측정량실험횟수유 속압손실 (N/m2)NRE유 체 의흐름모양L시간(S)유속(m3/s)선유속(m/s)실험값계산값11.149920.545.597×10^-50.17812.593971.01전이영역21.149914.258.069×10^-50.25865.385725.8난 류31.149912.888.928×10^-50.28426.596336.7난 류41.149910.751.070×10^-50.34069.477594.2난 류51.14999.971.153×10^-50.367010.998182.8난 류61.149965.751.749×10^-50.0563.9951248.6층 류71.149938.722.969×10^-50.09456.7822107.02전이영역※ Given condition : 물의 온도 25℃일 때물의 Viscosity (μ) : 0.897×10-3 Kg/m·s물의 유체의 밀도 (ρ) : 1000 Kg/m2◎ 유속계산물 1Kg = lL = 0.001m3이므로1번 실험 :Q ~= V over t = 1.1499 over 20.54 = 5.598× { 10}^{-5 }5번 실험 :Q ~= V over t = 1.1499 over 9.97 = 1.153×{10}^{-5}2번 실험 :Q ~= V over t = 1.1499 over 14.25 = 8.069×{10}^{-5}6번 실험 :Q ~= V over t = 1.1499 over 65.75 = 1.749×10 ^ -53번 실험 :Q ~= V over t = 1.1499 over 12.88 = 8.928×{10}^{-5}7번 실험 :Q ~= V over t = 1.1499 over 38.72 = 2.969×10 ^ -54번 실험 :Q ~= V over t = 1.1499 over 10.75 = 1.070×{10}^{-5}◎ 선유속계산선유속 = 유속 / 단면적 (πr2)1번 실험 :5.598×10^-5 over π×(0.01)^2 = 0.17815번 실험 :1.153×10^-5 over π×(0.01)^2 = 0.36702번 실험 :8.069×10^-5 over π×(0.01)^2 = 0.25686번 실험 :1.749×10^-5 over π×(0.01)^2 = 0.0563번 실험 :8.928×10^-5 over π×(0.01)^2 = 0.28427번 실험 :2.969×10^-5 over π×(0.01)^2 = 0.09454번 실험 :1.070×10^-5 over π×(0.01)^2 = 0.3406◎ Reynold`s number 계산NRe ={Du rho} over {mu}(D:관의직경, u:유체의 선속도, ρ:유체의 밀도, μ:유체의 마찰계수)1번 실험 :{ N}_{Re }= {2×10^-2 ×0.1781×1000} over 0.897×10^-3 = 3971.012번 실험 :{ N}_{Re }= {2×10^-2 ×0.2568×1000} over 0.897×10^-3 = 5725.83번 실험 :{ N}_{Re }= {2×10^-2 ×0.2842×1000} over 0.897×10^-3 = 6336.74번 실험 :{ N}_{Re }= {2×10^-2 ×0.3406×1000} over 0.897×10^-3 = 7594.25번 실험 :{ N}_{Re }= {2×10^-2 ×0.3670×1000} over 0.897×10^-3 = 8182.86번 실험 :{ N}_{Re }= {2×10^-2 ×0.056×1000} over 0.897×10^-3 = 1248.67번 실험 :{ N}_{Re }= {2×10^-2 ×0.0945×1000} over 0.897×10^-3 = 2107.022. Hagen Posieuile equation으로 계산한 압력손실과 실험에 의해 얻은 결과를 비교하여 설명하라.☞ 실험장치에 manometer가 부착되어있지 않았기에 실험값을 측정할수 없었다.그래서 계산값만 얻을수 있었다.① 흐름모양이 층류일때 (Hagen-Poiseuille eqn.)Q = {TRIANGLE P~ pi { d}^{4 }} over {128 mu l}▶TRIANGLE P~=~{128Q mu l} over { pi d^4}② 흐름모양이 난류일때 (Fanning eqn.)TRIANGLE P = f over 4 × l over d ×{r×u^2} over {2g}(r:물의 비중, g:중력가속도, l:관의 길이, f:fictional coefficient(=128))1번 실험 :TRIANGLE P = {128×1×1×0.1781^2} over {4×0.02×2×9.8} = 2.59~ N/m^22번 실험 :TRIANGLE P = {128×1×1×0.2568^2} over {4×0.02×2×9.8} = 5.38~ N/m^23번 실험 :TRIANGLE P = {128×1×1×0.2842^2} over {4×0.02×2×9.8} = 6.59~ N/m^24번 실험 :TRIANGLE P = {128×1×1×0.3406^2} over {4×0.02×2×9.8} = 9.47~ N/m^25번 실험 :TRIANGLE P = {128×1×1×0.367^2} over {4×0.02×2×9.8} = 10.99 N/m^26번 실험 :TRIANGLE P = {128×1.749×10^-5 ×0.897×10^-3 ×1} over { pi ×0.02^4} = 3.995~ N/m^27번 실험 :TRIANGLE P = {128×2.969×10^-5 ×0.897×10^-3 ×1} over { pi ×0.02^4} = 6.782~ N/m^23. 유체의 흐름이 원관이 아닌 다른 모양의 관을 통해서 흐를 때 NRe는 어떻게 변화 되겠는가?☞ 원관일 때 레이놀즈 수는N_Re = {Du rho} over { mu }인데, 원이 아닌 사각형모양의 관이라면 ab관의 직경이 바뀌게 된다.D= A over P = ab over {2(a+b)}가 된다.따라서N_Re = {ab·u· rho} over { 2(a+b)·mu }로 변하게 된다.4. 유로가 평활한 면이 아닐 경우에는 NRe에 어떤 영향을 주는가?

공학/기술| 2002.05.20| 3페이지| 1,000원| 조회(664)

레이놀즈, 유속, 유체, number, Raynold

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미생물 배양 평가A+최고예요

ABSTRACT이 실험은 미생물이 살아갈 수 있는 배지를 만들어서 그 위에 미생물을 이식하여 일정시간 온실에 배양하여 미생물의 수를 측정하는 실험이다.우리는 고체배지인 LB배지에 토양시료를 채취하여{10}^{-1}, {10}^{-2}, {10}^{-3}, {10}^{-4}, {10}^{-5}배 희석액을 만들어 시료를 배지에 이식한 후 온실에서 2일간 배양하여 배지에 발생한 콜로니수를 측정하여 생균수를 계측하였다. 실험에서 희석액의 배지에서 약 40000∼80000개의 생균수를 얻었다. 그러나{10 }^{-1 },{10 }^{-5 }희석액에서는 너무 많은 차이의 생균수가 추측되었다.실험에서 우리는 너무 많은 콜로니가 발생하여 생균수를 계측하는데 많은 어려움이 있었다. 그 원인으로는 온실에서 너무 오랜시간 균을 배양하여 너무 많은 콜로니가 형성되었기 때문이다. 또한 균이 고르게 이식되지 않고 한쪽에 몰리는 현상에 의한 오차가 큰 작용을 하였다.INTRODUCTION1. 미생물의 배양 및 배지배양은 생물체나 생물체의 일부를 적당히 인공적으로 조절한 환경조건에서 생육 시키는 것으로, 외적 조건으로 온도·습도·빛·기체상의 조성(이산화탄소나 산소의 분압) 등이 중요하며, 배양되는 생물체에 가장 중요한 직접적인 영향을 주는 것은 배지이다. 배지는 배양기라고도 하며, 그 생물체의 직접적인 환경인 동시에 생존이나 증식에 필요한 각종 영양소의 공급장이다. 생물은 생존·발육에 불가결한 물을 비롯하여 영양물질로서 다량요소·미량요소 등을 요구한다. 그 중 기체상으로 얻어지는 것을 제외하고는 모두 무기 또는 유기화합물로서 배지에 공급해 주어야 한다. 필요한 화합물은 독립영양·종속영양 등 영양 형식에 따라 여러 가지이다. 보통 영양원을 탄소원·질소원 ·무기염류·발육인자(비타민류) 등으로 나누어서 생각한다. 특히 발육인자와 관련하여 생물체에서 추출한 비교적 복잡한 조성을 가진 것을 주체로 한 경우를 천연배지라고 한다.세균배양에는 육즙·혈청 등이, 곰팡이배양에는 맥아추출물 등이 흔히 사용된라고 한다. 대량 배양에는 액체배지가 적당하고, 주의 보존이나 분리에는 한천·젤라틴 등을 가한 고형배지를 사용한다. 많은 종류의 세균을 포함하는 재료로부터 목적균을 추출하기 위한 배지를 선택배지라고 한다. 배지는 완전히 멸균한 후에 목적균을 심지 않으면 잡균이 증식될 염려가 있고, 배지를 보존하기 위해서도 반드시 멸균이 필요하다.2. 배지의 종류배지는 그 성상에 따라 액체배지, 고체배지로 구분된다. 액체배지는 균체의 증식 이나 생학적 시험 또는 대사산물을 얻는 데 사용된다. 고체배지는 평판배지, 사 면배지 및 고층배지가 있는데, 이들은 모두 미생물의 순수분리와 보존용으로 많이 쓰인다.배지의 고형화에 쓰이는 물질로는 한천(agar), 젤라틴(gelatin), 실리 카겔(silica gel), 계란알부민(egg-albumin), 감자 및 혈청 등이 있다. 이 중에서 한천은 배지의 성분변화에 영향을 주지 않을 뿐만 아니라 미생물의 영양원으로 이용되지도 않고 대부분의 미생물의 생육 온도인 37℃에서 용해되지 않는다. 한천은 80℃ 이상의 가온으로 용해되지만 40℃ 이하에서는 고화하여 반투명, 탄력성의 겔이 된다. 그래서 배지의 고형화 재료로서 가장 널리 사용되고 있다. 한천 고체배지는 만들기 위해서 사용되는 한천의 농도는 계절에 따라 다소 차이가 있으나 대체로 1.5-2.0%이다.1) 평판배지미생물의 순수분리 또는 생균수 측정을 목적으로 하며, 배양액을 petri dish에 일정량 떨어뜨리고 삼각 유리막대(spreader)로 균일하게 도포한다.배양후 생기는 colony수를 세어 봄으로써 원액중에 있는 세포수를 구할수 있다.한천배지 한 장당 50-300개의 colony수가 출현하는 정도가 신뢰있는 계수치를 얻는다.2) 사면배지균주의 보존, 계대 배양, 이동을 목적으로 제조하며, 배양액을 시험관에 필요량에 따라 분주하여 면전한 후, autoclave로 멸균한다. 멸균 종료 후 아직 뜨겁고 한천이 용해되어 있는 사이에 시험관을 옆으로 기울게 하여 한천이 굳을 때까지 기다리한천배지및 토양침출액의 한천배지를 일반적으로 사용한다. 희석평판법은 평판도포법과 혼합주입 평판법이 있다.(a) 평판도포법(plate count techique)생균수를 측정하는 방법(viable count)으로 가장 보편적으로 사용하는 방법이며 생균에 의한 집락형성에 의한 것이다. 검체를 일정농도 희석하여 0.1ml(또는 0.2ml, 0.3ml)를 사용하여 한천배지 위에 놓고 펴서 발생하는 균의 집락을 측정하고 "균집략 × 희석배수 = 생균수"의 방법으로 측정하는 것이다.단 모든 생균은 집락을 형성하고 하나의 균이 하나의 집락을 만든다는 가정에서 사용하는 방법이다.(b) 혼합주입 평판법(pour plate method)주가평판에 의한 것은 집락형성에 의한 생균의 측정법으로 피검균액을 10배 계단희석으로 적당히 희석된 균액 1ml을 멸균된 petridish에 넣고, nutrient agar을 멸균 후 45-50 ℃로 유지시킨 한천배지 20-25 ml을 가하여 검체와 혼합하여 평판으로 굳힌다. 적정시간 배양 후 한천층 내에 형성된 전 집락수를 계산한다. 1개 평판배지에 집락이 100-300개 정도 생기도록 희석함이 좋다. 일정 면적내에 집락수에서 전체 집락수를 비례하여 산출한다.2) 직접 현미경 계수법(direct microscopic chamber ; DMC)집단의 생장을 측정하는 가장 직접적인 방법은 현미경하에서 현탁액에 있는 세 포수를 계산하는 것이다. 이것을 직접 현미경 계수법이라고 한다. 슬라이드내에 보이는 영역은 특히 높은 배율에서 한정되어 있기 때문에, 세포 현탁액의 적은양만이 한 번에 현미경으로 계산될수 있다. 그래서 현미경 계수법은 특별히 제작된 chamber로 된 Thoma의 혈구계(herocytometer chamber)나 페트로프 하우저 계수기(Petroff Hausser counting chamber)로 측정한다. 직접 현미경 계수법은 신속하고 계수방과 광학 현미경만으로도 바로 측정할수있으나 정확하지 않다. 통계적으로 정확히 계산하기 위하여 죽은 세포가 모두 포함되어 있어서 육안에 의한 검사로는 이들 세포를 분별할수 없다.(a) Thoma의 혈구계(herocytometer chamber)유리제 혈구계의 중앙의 평탄부에 가로 세로 50μm 간격으로 정방형의 획선이 그려져 있으며 cover glass를 덮으면 액층 0.1mm가 되도록 만들어져 있다.즉 한 구역은 2.5×10-7 ml 에 상당한다. 한 구획당 5개 전후가 되도록 희석하고 재빠르게 cover glass를 미끄러뜨려 덮는다. 세포가 침전할 때까지 5-7분 기다 렸다가, 300-600배의 현미경하에서 슈효를 계산한다.세균으로 운동성이 있는 것은 4% poly vinyl alcohol을 현탁액에 가하고 혈구계로 측정한다. 한 시야에서 9구획씩 4개소에서 계수하고 시료를 바꾸고 2-3회 반복하여 평균값을 구한다.(b) 페트로프 하우저 계수기(Petroff Hausser counting chamber)세균세포의 계수용으로 설계되어 있으며, 총면적이 1mm^3이고 총용량이 0.02mm^3인 25개의 큰 사각형이 바둑판 모양의 격자로 구성되어 있다. 먼저 세포 현탁액의 적은 양을 계수방에 첨가한다. 그리고 방 위에 특정한 커버 슬라이드를 덮는다. 그러면 개개의 정사각형은 현탁액으로 0.02mm 높이까지 채워진다. 따라서 개개의 정사각형은 일정한 용량(0.02mm3)을 갖는다.3) 쿨터 계수기 (Coulter counter)전자적 입자 계수기를 사용하는 방법으로 세포가 작은 구멍 또는 모세관을 통 과할 때 전도도가 변하는 크기와 시간을 기록할수 있어 집단내 크기의 분포와 세포수를 기록할수 있다.일정한 크기의 개구부를 갖는 관에서 전해질을 함유한 입자현탁액을 흡입시켜 개구의 전후에 전극을 걸고 일정한 전류를 흐르게 한다. 이 때의 전기저항은 개구 주변의 전해액의 부피에 의해서 결정되므로 세포입자가 여기를 빠져 나가게 되면 그 세포 부피에 따라서 전압 pulse 가 발생한다. 이 pulse의 빈도 및 크기의 분포를 측정한다. pulse의 크기와 입자직경면 이 방법은 신속한 계수법이다.4)최적 확률법 (most probable number ; MPN)어떤 미생물은 고체배지에서 잘 생장하지 않고 액체배지에서 더 용이하게 생장한다. 액체배지를 이용한 최적 확률법은 미생물의 생균수를 측정하는 방법이다. 그래서 수질시료 중 대장균의 수를 측정하는데 많이 사용된다. 이 방법은 현탁액 내의 통계적인 미생물의 분포에 근거를 두고 있다. 세포현탁액 내에서 일정량의 시료를 취할 때, 어떤시료는 다른 시료보다 세포가 더 많이 있을수 있다. 그러나 시료채취를 반복하면 최대 확률수라는 평균 미생물의 수를 얻을수 있다. 정확한 값을 얻을수는 없으나 대강의 수를 알기 위해서는 매우 편리한 방법이다.보통 MPN표를 이용하여 균수를 측정하고 표가 없을 경우는 시험관의 수와 희석에 대한 MPN을 다음의 공식으로 계산할수 있다.∑[{a_i p_i} over {1-e^-xa_i }] = ∑{a_i n_i}x : MPN , ai :시험관 용량, ni : 총 시험관 수, pi : 생장을 나타낸 시험관 수EXPERIMENTAL1. 실험 목적멸균 및 배지 조제방법을 알아보고, 미생물이 살아갈 수 있는 배지를 조제하여 이 배지에 미생물을 이식, 배양하여 미생물의 수를 계측하여 본다.2.실험 재료 및 주의 사항1) 삼각 플라스크, 멸균된 Perti dish, 시험관, micropipet (1.10ml), slide glass, 삼각유리막대(spreader), 알콜램프, 에탄올, 증류수2) LB배지 (yeast extract 0.5%, Nacl 1.0%, Trypton 1.0%, Bacto-agar 1.5%)3) Clean bench, Incubator, 진동교반장치, autoclave*주의 사항1) 모든 초자류는 멸균하여 사용한다.2) 멸균한 후의 실험은 clean bench에서 수행한다.3) clean bench에서 실험하기 전에 에탄올로 손을 씻어 잡균의 혼입을 방지한다.3.실험방법1) Yeast extract 2.5g, Nacl 5g, Bacto-만든다.

공학/기술| 2002.05.07| 11페이지| 1,000원| 조회(1,107)

미생물, 배지, 배양

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