OOO 학생은 평소 학업에 대한 열의를 가지고 적극적인 태도를 보이는 학생으로, 학문적인 의문이 생기면, 관련 서적을 찾거나 질문을 통해 스스로 해결하는 등 자기주도학습을 통해 적극적으로 해결하려는 모습을 보였습니다. 또한, 함께 성장하고자하는 목표를 가지고 전공에 대한 소모임을 주도하였습니다. 이러한 자기주도학습 태도는 주변 학우들에게 긍정적인 영향력을 행사하며 함께 성장할 수 있는 환경을 조성하는 역할을 했습니다.OOO 학생은 교내 전공 관련 자동차 동아리 'OOOO'의 프로젝트에 참여하여 Formula 부문의 부원으로서 동아리 부원들과 함께..<중 략>
1. 본인의 성장과정과 인생관을 기술하시오.저의 학창 시절을 돌아보면 저는 “미지의 영역이 궁금한 모험가”라는 말로 저를 표현할 수 있을 것 같습니다. 어린 시절부터 사소한 것에도 관심을 가지고 관찰하며 질문하는 것을 좋아했습니다. 이러한 저를 위해 부모님께서는..<중 략>3. 대학교 재학 중 참여한 교내 ․ 외 활동을 통틀어 가장 성취감이 컸던 특별한 경험이나 실적에 대해 기술하시오. 작년 여름방학, 세계 스카우트잼버리가 한국에서 개최됨에 따라 잼버리를 위해 외국에서 오는 친구들을 맞이하고 관리하는 서포터즈로 약 1달간 활동했던 경험이 있습니다. 외국인 친구들을 맞이하기 위해 기숙사로 갔을 당시 첫날엔 많은 문제가 있었습니다. 의사소통의 부재, 인원 관리의 허술함, 활동 체계의 부재, 비품 부족 등 운영에 있어 차질이 생길 수밖에 없었습니다.<중 략>5. 대학교 졸업 이후 자신의 진로 분야를 포함한 장래 계획에 대해 기술하시오. 기계공학과는 공과대학의 많은 학과 중 가장 넓은 분야로 진출하는 것이 가능한 학과입니다. 실제로 많은 졸업생 선배님의 취업사례만 보아도 다양한 분야에서 활동하고 계신다는 것을 알 수 있습니다. 저의 경우엔 유년기부터 가지고 있던..<중 략>
열역학 기말과제 THERMODYNAMICS ASSIGNMENT 기계의 제목 베이퍼루프 (Vaporloop) 유사한 기계 백트레인(Vactrain) 백트레인은 아진공(亞眞空) 상태의 튜브 내에서 자기부상열차의 원리로 운행되는 18세기에 최초로 고안된 열차의 한 종류이다. 현대의 대표적인 백트레인 중에는 일론 머스크와 SpaceX가 공개한 하이퍼루프(Hyperloop)가 있다. 백트레인은 초전도체를 활용하여 자기부상을 실현하며 전자기 상호작용을 활용하여 추진력을 얻는다. 0.001 기압의 아진공 상태는 백트레인이 초고속으로 이동 시 발생하는 공기 저항을 최소한으로 낮춰주며, 자기부상으로 작동되는 열차는 기존 열차의 바퀴 마찰로 인한 속도 한계를 초월하게 해준다. 따라서 백트레인은 기존 열차보다 더욱 고속의 환경에서 운행할 수 있다. 베이퍼루프는 백트레인의 원리와는 거리는 멀지만 재질, 형상 등 디자인 측면에서 많이 참고하였다. 그림 1 Virgin Hyperloop의 실제 모습 (출처: The New York Times) 그림 2 SpaceX 사의 Hyperloop 초기 도안 에어 캐스터(Air Caster) 에어 캐스터는 공기막(Air Film)을 활용하여 중량물을 이동시켜주는 도구이다. 에어 캐스터 모듈에 압축공기가 주입되면 모듈 내의 튜브가 부풀어 오르면서 중량물을 들어 올리게 된다. 이때 중량물의 하중이 튜브에 가해지는 공기압보다 강해지면 튜브 아래쪽으로 공기가 조금씩 새어 나가면서 얇은 공기막이 형성된다. 이 공기막은 오락실에 있는 에어 하키의 퍽이 무마찰에 가깝게 움직이는 것과 비슷한 원리이다. 에어 캐스터는 통상적으로 20t의 중량물을 이동시킬 때 20kgf의 힘이면 충분하다고 알려져 있다. 베이퍼루프에서는 에어 캐스터를 활용하여 열차를 부상시킬 계획이다. 그림 3 에어 캐스터의 작동원리 (출처: AeroGo) 증기 노즐 노즐의 통상적인 목표는 노즐 내의 압력과 내부에너지로 노즐 속을 흐르는 매체의 운동에너지를 증가시키는 데에 있다. 노즐에는 수렴형(Convergent), 발산형(Divergent), 수렴-발산형(Con-Di) 노즐로 총 세 가지 종류가 존재하는데 통상적으로 아음속 상태의 물질을 가속시키는 데에는 수렴형 노즐이, 초음속 상태의 물질을 가속시키는 데에는 발산형 노즐이 사용된다. 우리가 설계하는 베이퍼루프에는 수렴형 노즐이 사용될 예정이다. 그림 4 노즐의 단면 형상 (출처: Applied Sciences) 기계의 작동원리 1. 열차 안에 있는 에어 컴프레셔로 공기를 압축시킨다. 2. 압축된 공기를 에어 캐스트로 공급해준다. 3. 에어 캐스트를 작동시켜 열차를 공중으로 띄운다. 4. 열차 뒤쪽에 밀폐된 공간으로 증기를 공급하여 열차 앞쪽과 뒤쪽에 압력 차이를 만든다. 5. 열차 앞쪽과 뒤쪽의 압력 차이를 이용하여 열차를 추진시킨다. 6. 추진이 끝나면 열차 앞쪽과 뒤쪽의 압력을 대기압으로 일치시킨다. 7. 통로 안쪽에 규칙적으로 설치된 노즐로 증기를 분사하여 지속적으로 추진시킨다. 8. 제동 시에는 밀폐된 제동구간에 증기를 공급하여 열차 앞쪽 압력을 높여 압력 차이를 이용하여 제동한다. 요구부하 및 작동조건 표 1 베이퍼루프 제원표제원 공차중량 2000 kg 승객 탑승 시 최대중량 (6인 탑승) 500 kg 에어 캐스터 사용 시 필요한 최소 힘 2.5 kgf 재질 알루미늄 합금 열차 체적 15 ㎥ 초기(추진)속도 450 kph 최고속도 900 kph h_{1} + {1} over {2} dot{m}V_{1}^{2} = h_{2} + {1} over {2} dot{m}V_{2}^{2}위 식은 노즐 내의 기체의 에너지식이다. 위 식에서 V_2가 튜브 내로 주입되는 증기의 속력으로 볼 수 있다. 증기의 운동에너지가 온전히 힘으로 인한 일로 변환이 가능하다고 가정했을 때 추력 공식을 활용하여 그 힘의 크기를 추정할 수 있다. T={M}over{t}v위 식은 추력 공식이며 {M}over{t}=dot{m으로 봐도 무방하다. v 자리에 V_2를 대입하면 T=dot{m}V_2가 되며 이는 열차에 가해지는 힘으로도 사용할 수 있다. 간단한 도면과 수치 그림 5 베이퍼루프 열차 형상 (바닥 면에는 에어 캐스터 설치) *부가 설명: 열차의 좌측에는 에어 컴프레서가 장착된 칸이 따로 구비되어 있다. 에어 컴프레서는 에어 캐스터에 공급할 공기를 끌어 들어오기 위함이다. 열차의 공차중량과 체적은 상용차 중 6~7인승 차량의 평균값을 채택하였다. 그림 6 열차 시발점에서 고압증기를 이용한 추진 *부가 설명: 위 그림6의 좌측에서 고온/고압의 증기가 분사되게 되면 우측 대기압 상태인 부분보다 상대적으로 고압 상태가 되므로 압력 차로 인하여 열차가 우측으로 밀리게 된다. 그림6은 설명의 편의를 위하여 열차와 이동 튜브가 밀착되어 있지 않지만, 실제 설계에서는 최대한 밀착되도록 하여 압력 차를 구현할 수 있도록 한다. 종착점은 그림6의 대칭인 형태라고 생각하여도 무방하다. 그림 7 열차 이동구간에서 노즐을 사용한 열차의 추진 *부가 설명: 열차가 시발점을 떠난 이후부터는 열차 이동구간 곳곳에 설치된 증기 공급 노즐을 통하여 열차가 지속적으로 추진되게 된다. 노즐은 수렴형으로 설계되어 있으며 증기는 노즐을 거치면서 가속되게 된다. 가속된 증기는 튜브 내로 주입되며 이는 에어 캐스터로 붕 떠 있는 열차를 밀게 된다. 기타사항 한계 베이퍼루프를 설계하면서 단연 한계도 존재하였다. 우선 베이퍼루프를 운행시키기 위한 정확한 증기의 양을 구하기가 매우 어려웠다. 한편 노즐의 에너지식을 활용하여 베이퍼루프를 운행시키기 위해 필요한 힘 등 작동조건을 대략적으로 계산하는 것은 가능했다. 다만 열효율이나 기타 열역학적 조건들을 고려할 수 없었다는 한계점을 갖고 있다.
윤리 보고서 - 신약 개발 중 이용되는 동물 실험- 목차 1. 개요 2. 문제점 3. 발생 메커니즘 및 원인 4. 대책 5. 결론 개요 시간이 지나면 지날수록 인류의 과학 기술 발전의 속도는 기하급수적으로 가속화되고 있는 상태다. 생명공학 및 의학 관련 공학자들 또한 거듭해서 새롭고 안전하게 인간의 수명을 늘리는 연구를 진행하고 있다. 이 연구에서 빠질 수 없는 것은 동물 실험이라고 할 수 있다. 동물 실험이란 의생명과학을 비롯한 과학과 공학 등의 연구를 목적으로 살아있는 동물을 대상으로 하여 수행하는 실험이다. 과거에는 생체 기관 등의 작용 연구가 주를 이뤘다면, 최근에는 의약품과 관련하여 기초자료로 사용하기 위한 목적으로 많이 실험되고 있다. 약품을 새로 개발하는 과정에서 인간의 건강에 미칠 수 있는 영향에 대해서 알아내야 하는데, 신약의 효과와 안정성에 관한 실험들은 인간에게 직접 하기에는 위험부담이 너무 클 수밖에 없다. 그렇다고 신약 개발 자체를 하지 않을 수는 없으므로, 과학자들은 시대의 발전 속도를 따라잡기 위해서 동물 실험을 확대하였다. 그런데 이러한 동물 실험이 너무 무분별하게 확대되고 있다. 또한 그러한 실험 결과를 통해 인간에게 그대로 적용할 수 있을지는 의문이다. 더불어 동물 실험이 확대됨에 따라 희생될 동물들에 대한 복지 문제도 무시할 수 없을 것이다. 분명 의약품 개발은 필요하지만 동물 실험이 꼭 필수적일지 생각해본다. 2. 문제 동물실험윤리위원회에 따르면, 동물 실험으로 한국에서만 2020년에는 414만여 마리가 사용되었다고 밝혔다. 농림축산검역본부(동물실험윤리위원회), E에 가까울수록 고통 정도가 높다. 그런데 위 동물 실험 실태조사 결과 통계에 따르면 414만여 마리 중 E 등급을 받는 동물의 수가 약 176만 마리다. D 등급은 약 130만 마리, C 등급은 약 95만 마리다. 이런 높은 고통 등급을 받게 하는 것이 윤리적으로 문제가 분명 될 것이다. 동물 실험에 대한 문제들을 정리하자면, 동물 실험을 통한 연구가 유효성과 안정성이 의심될 수 있음에도 인류의 의학 및 생명공학 발전을 위해서 많은 동물이 희생되고 있다는 것, 그리고 그 수가 계속 늘고 있다는 점이다. 게다가 동물의 복지 또한 문제가 되고 있다. 3. 발생 메커니즘 및 원인 인간과 동물은 어느 정도 유사성을 가지고 있고, 이는 동물 실험의 유효성을 주장하는 주요 근거가 된다. 실제로도 생명공학의 발전에서 동물 실험을 통해 알아낸 결과들이 기여한 바도 매우 크다고 할 수 있다. 하지만 이러한 사실이 동물 실험에서 밝혀낸 유효성과 안정성을 인간에게 그대로 적용할 수 있다고 확언할 수 있는 근거가 되지는 못한다. 추정완(Choo Jung-wan). "실험동물과 윤리." 도덕윤리과교육 -.54 (2017): 243-264. 그럼에도 불구하고 인류의 발전을 위해서, 그리고 기업적인 측면에서 봤을 때는 이윤을 위해서 동물 실험을 통한 연구가 계속 늘어나고 있다. 특히 신약 개발 분야에서 이러한 문제가 많이 일어나고 있다. 기업에서는 신약 개발을 통한 이윤 추구를 위해 수많은 실험을 하고 동물에 적용해보고 있다. 연구 분야별 동물 사용실적을 보게 되면, 실제로 신약 개발을 위한 사용이 주를 이루고 있다. 동물 실험의 유효성 문제에 사례를 보게 되면 기업의 문제가 대부분이다. 이러한 신약 개발 문제점의 원인 사례를 통해 알아보도록 한다. 독일의 그뤼넨탈사는 1957년 탈리도마이드를 이용하여 임산부의 입덧 방지 등 진정제로 만들어 출시했다. 이 탈리도마이드라는 물질은 동물 실험에서 어떠한 부작용도 나타나지 않았기에, 임상실험도 거치지 않고 무독성 제품이라 광고하며 판매하였드 사건과는 다르게 상용화가 이루어지지 않았기 때문에 피해가 확산되지 않고 임상 실험자에게만 국한되었지만, 그래도 충분히 문제가 될 일이다. 이렇게 신약의 상용화 및 판매하여 이익을 얻기 위해 연구를 진행하는 것이 주원인이 된다. 인류의 수명 연장을 위해 수많은 의약품을 개발하게 되는데 이 중심에 있는 것이 기업이다. 실제로 동물 실험을 가장 많이 하는 곳은 기업임을 위에서 언급한 통계자료를 통해 알 수 있다. 동물 실험으로 확실하지 않은 결과를 얻고, 그 결과로 인해 인간 또한 위협받을 수 있기 때문에 윤리적으로 바람직하지 못한 구조라고 할 수 있다. 인간의 이기심으로 동물의 고통뿐만 아니라, 아이러니하게도 인간 그 자체에도 고통을 주고 있다. 이러한 문제를 해결하면서 신약을 개발할 방안을 마련해야 한다. 4. 대책 이 문제에 대해서는 7단계 문제 해결법을 이용하기로 했다. 첫 번째로 윤리적인 문제를 명확히 진술하도록 한다. 1) 동물 실험에서 희생되는 동물들이 필요 이상으로 늘어나고 있어 많은 동물이 희생되고 있다. 2) 동물 실험 결과가 인간에게도 실효성이 있는지에 대해서 명확하지 않은데 계속 진행하는 것이 옳다고 할 수 없으므로 윤리 위반이다. 3) 동물 실험을 통해 불필요한 인간의 희생을 없앨 수 있고 많은 신약을 빠르게 개발해낼 수 있으므로 인간 관점에서 봤을 때 공리주의 원칙에서는 합당하다. 4) 동물 실험을 진행할 때 피 실험체들이 받는 고통이 너무 크기 때문에 윤리적으로 옳지 않다. 두 번째로는 사실관계를 검토한다. 1) 대한민국의 2020년도 동물실험윤리위원회 운영실적 및 실험 동물 사용실태와 2015년도 자료를 비교하면 5년 사이에 약 165만 마리 늘어났다. 2) 탈리도마이드 및 TGN1412 사건 등 동물 실험에서는 통과했지만 인간에게는 문제가 있었던 약들의 사례가 있다. 3) 동물과 인간은 유사한 점이 많고 동물 실험을 통해 많은 신약을 개발할 수 있었고, 인류의 평균 수명이 늘었다. 영국인의 평균 수명이 1980년에 73.2세였지만 에게 미치는 영향을 알아볼 수 있는 기술이 연구되고 있다. 4) 대체 가능하다면 대상 동물을 가급적 감각 능력이 낮은 동물 종으로 대체하여 고통을 줄인다. 또한, 실험이 끝난 동물을 대상으로 최대한의 복지를 해준다. 5) 실험 동물의 수와 절차를 최소한의 수준으로 설정하여 최대한 안전한 약을 개발하는 기술을 향상시킨다. 다섯 번째로 방안들의 도덕적 검토를 거친다. 보편화 테스트 과정을 거친다. 지금 행하고자 하는 행위를 만약 모든 사람들이 한다면 어떻게 될 것인가 생각해본다. 만약 위 방안대로 신약을 개발한다면 동물 실험을 찬성하는 측에서도 수용할만한 내용이다. 반대하는 측에서는 물론 현 상태를 기준으로는 반대하지만, 이처럼 줄여나가려는 노력을 보여준다면 충분히 수용할 만한 내용이다. 기업 입장에서는 금전적으로 더 부담이 되기 때문에 수용하기 힘들지만, 노력하는 모습을 대중에게 보여준다면 오히려 이득이 될 수 있기 때문에 투자할만한 가치가 있다고 판단할 것 같다. 공학자의 입장에서는 윤리적으로 변화해가는 모습이기 때문에 긍정적인 평가가 나타날 것으로 예상된다. 2. 가역성 테스트를 거친다. 만약 자신의 행하고자 하는 행위로 인하여 직접 영향을 받는 이해관계자의 입장이라 해도 같은 의사결정을 할 것인지 생각해보는 것이다. 여기서 직접 영향을 받는 이해관계자는 신약을 사용하는 사람이 될 수도 있고 실험에 이용되는 동물이 될 수도 있다. 두 쪽 모두 방안에 의해 긍정적인 영향을 받기 때문에 위와 같은 의사 결정을 할 것으로 예상된다. 3. 피해시험을 거친다. 내가 선택한 결정이 남에게 피해를 주는지 생각해보는 것인데, 동물 실험 자체가 이미 피해를 주는 것이다. 하지만 이를 줄여나가는 방안을 생각해낸 것이기 때문에 올바른 방향이라고 생각된다. 4. 기업의 재정 상황에 따라 위 방안은 수용될 수도 있고 안될 수도 있다. 왜냐하면 애초에 동물의 복지를 생각하는 시점부터 추가 비용이 발생하게 된다. 기업은 최소의 투자로 최대의 이익을 끌어내고 싶어 하므로, 경제적인 측면어진다. 그렇기에 당장은 해결되지 못하더라도 위 방안을 잘 따른다면 미래에는 충분히 보완될 문제이다. 5. 결론 동물 실험을 통한 신약 개발에서 발생할 수 있는 비윤리적 문제들을 7단계 문제 해결법을 통해 보완하거나 대체해보았다. 이 과정을 통해 문제 해결방안을 여러 가지 관점에서 생각해볼 수 있었다. 물론 근본적인 문제를 해결하지 못했다는 단점이 있지만, 현재 기술 수준을 기준으로 최적의 선택을 하였다. 동물 실험에 대한 문제는 이전부터 꾸준히 제기되어 왔다. 그럼에도 불구하고 아직도 많이 늘어나는 추세다. 다만, 이는 현대 기술의 한계로 인한 부작용으로써, 인류가 해결해야 할 과제라고 생각한다. 위에서 제시한 방안들은 이미 여러 곳에서도 제시됐던 해결책들이지만, 미래 공학자로 활동해야 하는 필자로서는 충분히 고려되고 인지해야 하는 일들이라고 생각한다. 더불어 이는 기업에서만 신경 써야 하는 부분이 아니라, 국가적, 국제적 차원에서도 인류의 발전을 위해서라면 최우선으로 생각해야 할 것이다. 이렇게 생각하는 윤리적인 선택을 하는 공학자들이 늘어나면서 무분별하게 희생당하는 실험 동물이 없어지는 날이 오기를 바란다. 윤리 보고서 - 신약 개발 중 이용되는 동물 실험- 목차 1. 개요 2. 문제점 3. 발생 메커니즘 및 원인 4. 대책 5. 결론 개요 시간이 지나면 지날수록 인류의 과학 기술 발전의 속도는 기하급수적으로 가속화되고 있는 상태다. 생명공학 및 의학 관련 공학자들 또한 거듭해서 새롭고 안전하게 인간의 수명을 늘리는 연구를 진행하고 있다. 이 연구에서 빠질 수 없는 것은 동물 실험이라고 할 수 있다. 동물 실험이란 의생명과학을 비롯한 과학과 공학 등의 연구를 목적으로 살아있는 동물을 대상으로 하여 수행하는 실험이다. 과거에는 생체 기관 등의 작용 연구가 주를 이뤘다면, 최근에는 의약품과 관련하여 기초자료로 사용하기 위한 목적으로 많이 실험되고 있다. 약품을 새로 개발하는 과정에서 인간의 건강에 미칠 수 있는