바이오화학제품제조기사 필기 기출문제복원 (2008-05-11)

바이오화학제품제조기사 2008-05-11 필기 기출문제 해설

이 페이지는 바이오화학제품제조기사 2008-05-11 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

바이오화학제품제조기사
(2008-05-11 기출문제)

목록

1과목: 미생물공학

1. 세포벽 생합성을 저해하는 작용기작을 갖는 항생물질은?

  1. Streptomycin
  2. Chloramphenicol
  3. Penicillin
  4. Erythromycin
(정답률: 97%)
  • Penicillin은 세균의 세포벽 성분인 펩티도글리칸의 가교 결합을 방해하여 세포벽 생합성을 저해함으로써 살균 작용을 나타냅니다.

    오답 노트
    Streptomycin, Chloramphenicol, Erythromycin: 단백질 합성을 저해하는 항생제입니다.
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2. 다음 중 베타-lactam계 항생물질은?

  1. Bacitracin
  2. Erythromycin
  3. Kanamycin
  4. Cephalosporin C
(정답률: 65%)
  • Cephalosporin C는 베타-lactam 고리 구조를 가지고 있어 세균의 세포벽 합성을 억제하는 베타-lactam계 항생물질에 해당합니다.
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3. 발효 균주의 개량방법으로 옳지 않은 것은?

  1. Protoplast fusion
  2. UV 또는 화학적 변이제의 이용
  3. 항생제 처리
  4. 재조합 기술
(정답률: 74%)
  • 균주 개량은 유전적 변이를 유도하거나 외래 유전자를 도입하는 과정입니다. 항생제 처리는 특정 균주를 선택(Selection)하는 수단일 뿐, 균주 자체의 형질을 변형시키는 개량 방법은 아닙니다.

    오답 노트
    Protoplast fusion, UV 또는 화학적 변이제 이용, 재조합 기술: 모두 유전적 변이를 일으키는 개량 방법임
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4. 발효배재 성분 중에 비타민과 같이 열에 의해 쉽게 변화되는 물질이 존재할 때 무균배지를 준비하는 방법으로 가장 적절한 것은?

  1. 오존 등의 가스로 살균한다.
  2. 발효배재를 전부 여과한다.
  3. 저온살균한다.
  4. 비타민은 분리하여 여과하고 나머지는 가열살균하여 혼합한다.
(정답률: 66%)
  • 열에 약한 비타민과 같은 성분은 가열 살균 시 파괴되므로, 열에 강한 성분은 가열 살균하고 열에 약한 성분은 따로 분리하여 여과 멸균한 뒤 나중에 혼합하는 것이 가장 적절한 방법입니다.
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5. 보통 염색체의 외부에 존재하는 자율적이며 자기복제를 하는 이중 가닥의 DNA는?

  1. 플라스미드(plasmid)
  2. 프로파지(prophage)
  3. 용원성 파지(temperate phage)
  4. Hfr 균주(High frequency recombination strain)
(정답률: 97%)
  • 플라스미드는 세균의 주 염색체와는 별개로 존재하며, 스스로 복제할 수 있는 능력을 가진 작은 원형의 이중 가닥 DNA 분자입니다.
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6. 식품, 제약 및 화장품에 많이 이용되고 있는 구연산의 대표적인 생산균주가 아닌 것은?

  1. 페니시리움 속 진균
  2. 대장균
  3. 아스퍼질루스 속 진균
  4. 캔디다 속 효모
(정답률: 87%)
  • 구연산 생산에는 주로 아스퍼질루스 속 진균(Aspergillus niger)이나 페니시리움 속 진균, 캔디다 속 효모 등이 이용됩니다. 대장균은 일반적인 구연산의 대표 생산균주로 사용되지 않습니다.
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7. 요구르트 제조에 이용되는 미생물은?

  1. 대장균
  2. 젖산균
  3. 방선균
  4. 고초균
(정답률: 96%)
  • 요구르트는 우유 속의 유당을 분해하여 젖산을 생성하는 젖산균의 발효 작용을 통해 제조됩니다.
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8. Pseudomonas putida를 포도당이 함유된 배지에서 배양하고, 각 포도당 농도에 대해서 다음 표와 같은 비성장속도를 얻었다. 비성장속도가 포도당 농도에 대해 Monod model을 따른다고 했을 때, 이 균주의 계산된 최대비성장 속도(茉max)는 얼마인가?

  1. 0.51
  2. 0.48
  3. 0.43
  4. 0.39
(정답률: 44%)
  • Monod 식을 이용하여 기질 농도($S$)와 비성장속도($\mu$)의 관계로부터 최대비성장속도($\mu_{max}$)를 구합니다. 주어진 데이터에서 $S$가 매우 커질 때 $\mu$ 값이 수렴하는 극한값을 찾거나 Lineweaver-Burk plot(역수 그래프)을 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{\mu_{max} S}{K_s + S}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{0.39 \times 700}{K_s + 700} \approx 0.43$ (데이터 경향성 분석)
    ③ [최종 결과] $\mu_{max} = 0.39$
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9. 세파로스포린(Cephalosporin) 항생제를 생산하는 미생물에 해당하는 것은?

  1. 대장균
  2. 비루스
  3. 효모
  4. 곰팡이
(정답률: 71%)
  • 세파로스포린(Cephalosporin)은 주로 Cephalosporium 계열의 곰팡이(사상균)에 의해 생산되는 베타-락탐계 항생제입니다.
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10. 다음 중 펩톤의 원료로 사용되지 않은 것은?

  1. meat
  2. 카제인
  3. soy meal
  4. 당밀
(정답률: 79%)
  • 펩톤은 단백질을 효소나 산으로 가수분해하여 만든 펩타이드 혼합물로, 주로 육류(meat), 카제인, 대두분(soy meal) 등의 단백질원을 원료로 사용합니다.

    오답 노트
    당밀: 주로 탄소원(당류)을 공급하기 위해 사용되는 원료입니다.
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11. 옥수수 전분으로부터 과당(fructose)을 제조할 때에 이용되지 않은 효소는?

  1. 알파 아밀라제
  2. 글루코 아밀라제
  3. 글루코스 이소머라제
  4. 셀루라제
(정답률: 68%)
  • 옥수수 전분에서 과당을 제조하는 공정은 전분 $\rightarrow$ 덱스트린 $\rightarrow$ 글루코스 $\rightarrow$과당 순으로 진행되며, 이때 알파 아밀라제, 글루코 아밀라제, 글루코스 이소머라제가 사용됩니다.

    오답 노트
    셀루라제: 전분이 아닌 셀룰로스를 분해하는 효소이므로 전분 기반 과당 제조 공정에는 사용되지 않습니다.
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12. Trichoderma viride로부터 cellulase를 생산하기 위하여 플라스크 회분배양을 행하고 있다. 계면활성제가 생산성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 다름 표와 같이 실험하였다. 발효 생산성을 최대화하기 위해서는 어떤 계면활성제를 어떤 농도로 첨가하여야 하는가?

  1. Na-oleate 0.2%
  2. Na-oleate 0.1%
  3. Tween 80 0.2%
  4. Tween 80 0.3%
(정답률: 83%)
  • 발효 생산성은 단위 시간당 생성물 농도로 계산하며, 주어진 표의 데이터를 바탕으로 각 조건의 생산성을 비교합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Productivity} = \frac{\text{Concentration}}{\text{Time}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Tween 80 (0.2%)} = \frac{34}{140} \approx 0.243$$
    $$\text{Tween 80 (0.3%)} = \frac{28}{132} \approx 0.212$$
    $$\text{Na-oleate (0.1%)} = \frac{39}{180} \approx 0.217$$
    $$\text{Na-oleate (0.2%)} = \frac{44}{195} \approx 0.226$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Max Productivity} = \text{Tween 80 0.2%}$$
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13. Penicillin G 발효에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Penicillin 속 미생물에 의하여 생산된다.
  2. 생산수율을 높이기 위하여 glucose 와 같이 쉽게 이용할 수 있는 탄소원을 과량 공급한다.
  3. 높은 수율을 얻기 위하여 산소를 충분히 공급하여야 한다.
  4. 생성된 항생물질은 균체 외로 유리된다.
(정답률: 57%)
  • Penicillin G 생산 시 glucose와 같은 쉽게 이용 가능한 탄소원을 과량 공급하면, 탄소원 억제(carbon catabolite repression) 현상이 발생하여 페니실린 합성 효소의 발현이 억제되어 오히려 수율이 감소합니다.
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14. 배지 조제시 살균에 의해 탄수화물의 안정성이 변화하는 이유에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 높은 온도와 압력에서 탄수화물의 점성이 변하기 때문
  2. 탄수화물이 분해되어 미생물의 생육에 영향을 미치기 때문
  3. 탄수화물이 암모늄 이온, 아미노산과 반응하여 질소화합물을 만들기 때문
  4. 높은 온도와 압력 하에서 탄수화물이 침전이 일어나기 때문
(정답률: 60%)
  • 배지 살균 시 고온·고압 조건에서 당(탄수화물)이 암모늄 이온이나 아미노산과 반응하여 갈색의 질소화합물을 형성하는 마이야르 반응(Maillard reaction)이 일어나기 때문에 탄수화물의 안정성이 변화합니다.
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15. 발효산물은 생산시기와 세포서장시기에 따라3가지로 분류되는데 다음 중 non-growth associated에 해당하는 것은?

  1. 항생제
  2. 구연산
  3. 에탄올
  4. SCP(single cell protein)
(정답률: 80%)
  • 발효산물 중 non-growth associated(비성장 연관 산물)는 세포 성장기 이후인 정지기(stationary phase)에 주로 생산되는 2차 대사산물을 의미합니다. 항생제는 대표적인 2차 대사산물로, 세포 성장이 둔화되는 시점에 생산됩니다.
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16. 다음 중 초산 발효를 위한 배양조건으로 가장 중요한 것은?

  1. 이산화탄소 공급
  2. 질소 공급
  3. 산소 공급
  4. 호르몬 공급
(정답률: 74%)
  • 초산 발효는 에탄올을 초산으로 산화시키는 과정으로, 강력한 산화제인 산소 공급이 필수적인 호기적 공정입니다.
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17. 유전자 조작된 미생물을 이용하여 제조합 단백질을 생산할 때 흔히 일어나는 유전적 불안정성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 플라스미드에 존재하는 복제수가 감소하는 것을 말한다.
  2. 미생물의 계대수가 증가하면 일어날 수 있다.
  3. Product의 생성이 감소하게 된다.
  4. 연속배양보다 회분식배양에서 잘 일어난다.
(정답률: 80%)
  • 유전적 불안정성은 세대수가 누적될수록 심화되므로, 배양 시간이 길고 세대수가 계속 증가하는 연속배양에서 회분식배양보다 더 빈번하게 발생합니다.
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18. 세균을 이용한 호기적 발효로 생산되지 않는 유기산은?

  1. 초산 (acetic acid)
  2. 구연산(citric acid)
  3. 젖산 (lactic acid)
  4. 글루콘산(gluconic acid)
(정답률: 89%)
  • 젖산(lactic acid)은 주로 혐기적 조건이나 통성 혐기성 세균에 의해 생산되는 유기산이므로, 호기적 발효 생산물로 보기 어렵습니다.
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19. Molasses는 주로 어떠한 영양소의 공급원으로 사용되는가?

  1. 미네랄
  2. 인
  3. 산소
  4. 탄소
(정답률: 66%)
  • 당밀(Molasses)은 당분 함량이 매우 높아 미생물 배양 시 에너지원 및 세포 구성 성분인 탄소원으로 주로 사용됩니다.
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20. 다음 중 Operon의 구성요소가 아닌 것은?

  1. inducer
  2. promoter
  3. operator
  4. structural genes
(정답률: 63%)
  • 오페론(Operon)은 유전자 발현을 조절하는 단위로, RNA 중합효소가 결합하는 promoter, 조절 단백질이 결합하는 operator, 그리고 실제 단백질을 암호화하는 structural genes로 구성됩니다.

    오답 노트
    inducer: 오페론의 구성 요소가 아니라, operator에 결합한 억제제를 제거하여 유전자 발현을 유도하는 외부 물질입니다.
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2과목: 배양공학

21. 다음 중 식물세포 배양의 장점으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 제어되고 최적화된 조건 하에서의 배양이 가능하다.
  2. 식물 경작보다 생산 물질의 생산성과 효능이 향상 탁월하다.
  3. 세포주 개량, 인공종자 생산에 응용이 가능하다.
  4. 변형된 천연물이나 새로운 물질생산이 가능하다.
(정답률: 80%)
  • 식물세포 배양은 환경 제어와 물질 개량이 가능하다는 장점이 있지만, 일반적으로 실제 식물을 경작하는 것보다 생산 속도가 느리고 생산성이 낮아 경제성 확보가 어려운 경우가 많습니다.
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22. 식물세포는 병원성 곰팡이나 박테리아들의 공격으로부터 방어 메커니즘이 있다. 식물세포 배양시 곰팡이나 박테리아 세포의 벽이 부서져 생긴 물질이 존재하면 방어 메커니즘이 활성화되어 이차대산물의 생산이 증가하는데 이와 같이 역할을 하는 것은?

  1. 일리시터(elicitor)
  2. 식물호르몬(phytohormone)
  3. 옥신(auxin)
  4. 지베렐린(gibberellin)
(정답률: 64%)
  • 일리시터(elicitor)는 병원균의 세포벽 성분이나 특정 화학 물질과 같이 식물 세포의 방어 기제를 자극하여 이차대사산물의 합성을 유도하는 물질을 말합니다.
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23. 고정화세포배양에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고정화는 높은 세포농도를 유지할 수 있다.
  2. 고정화된 세포는 재사용이 가능하다.
  3. 고정화로서 기질이나 산물의 확산의 제한이 없어 생산성을 높일 수 있다.
  4. 고정화에서는 높은 희석소도에서 세포가 세출(wash-out)되는 문제가 없다.
(정답률: 71%)
  • 고정화 세포 배양은 세포를 지지체나 겔 내에 가두는 방식이므로, 기질이 세포로 이동하거나 생성된 산물이 밖으로 나오는 과정에서 물리적인 확산 제한(diffusion limitation)이 발생하여 오히려 생산성이 저하될 수 있습니다.
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24. 정상 상태의 키모스탯(chemostat) 배양의 특징을 옯게 설명한 것은?

  1. 배양 중간에 더 이상의 영양물질 공급이나 제거가 없는 배양이라 실험실이나 산업계에서 널리 이용된다.
  2. 지연기, 대수기, 정지기와 같은 세포 성자 형태를 보인다.
  3. 닫힌계(closed system)에서 세포 배양이 이루어진다.
  4. 공급배지 유량과 배양부피에 의한 희석속도에 의하여 세포의 비성장속도가 결정된다.
(정답률: 80%)
  • 키모스탯(chemostat)은 신선한 배지를 지속적으로 공급하고 배양액을 동일한 속도로 제거하는 연속 배양 시스템입니다. 따라서 공급배지 유량과 배양부피에 의해 결정되는 희석속도가 세포의 비성장속도와 동일하게 유지되는 정상 상태를 이룹니다.

    오답 노트
    배양 중간에 공급이나 제거가 없는 배양, 지연기·대수기·정지기 등의 성장 곡선, 닫힌계(closed system)는 모두 회분식 배양(batch culture)의 특징입니다.
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25. 유전자 조작시 대장균을 숙주(host)로 선정하는 데 있어서 장점이 아닌 것은?

  1. 고농도 배양이 가능하다.
  2. 생장속도가 빠르다.
  3. 간단하고 값싼 배지가 사용된다.
  4. 단백질을 세포밖으로 배출하지 않는다.
(정답률: 83%)
  • 대장균은 생장 속도가 매우 빠르고 배양 비용이 저렴하며 고농도 배양이 가능하여 유전자 조작 숙주로 널리 사용됩니다.
    단백질을 세포 밖으로 배출하지 않는 특성은 정제 과정에서 세포를 파쇄해야 하는 번거로움을 유발하므로, 이는 장점이 아니라 오히려 단점에 해당합니다.
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26. 회분식배양에서 지연기(lag phase)를 최소화하기 위한 조건으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 정지기의 세포 접종이어야 한다.
  2. 접종량이 많아야 한다.
  3. 접종 전에 세포들을 생장 배지에 적응시킨다.
  4. 활성이 있는 세포이어야 한다.
(정답률: 73%)
  • 지연기(lag phase)는 세포가 새로운 환경에 적응하는 기간으로, 활성이 높은 세포를 많이 접종하고 미리 적응시킬수록 단축됩니다.
    정지기의 세포는 대사 활동이 매우 낮아진 상태이므로, 이를 접종하면 다시 활성을 찾는 데 시간이 오래 걸려 지연기가 길어지게 됩니다.
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27. 다음 중 방향족 아미노산이 아닌 것은?

  1. 트립토판
  2. 라이신
  3. 페닐알라닌
  4. 타이로신
(정답률: 89%)
  • 방향족 아미노산은 벤젠 고리와 같은 방향족 고리 구조를 포함하고 있는 아미노산을 말합니다.
    트립토판, 페닐알라닌, 타이로신은 방향족 고리를 가지고 있으나, 라이신은 지방족 아미노산에 해당합니다.
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28. 바이러스에 대한 설명중 틀린 것은?

  1. 크기는 30~200nm 정도 이다.
  2. 박테리아를 감염시키는 바이러슬 박테리오파지라고 한다.
  3. 대표적인 그람 양성세포로 대장균이 등이 있다.
  4. 외부 DNA를 숙주세로포 주입하는 운반체로 사용되기도 한다.
(정답률: 76%)
  • 바이러스는 핵산과 단백질 껍질로 이루어진 비세포성 감염체이며, 스스로 대사 활동을 할 수 없는 존재입니다.
    대장균은 바이러스가 아니라 그람 음성 박테리아(세균)에 해당하므로 대표적인 그람 양성세포라는 설명은 틀린 내용입니다.
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29. 발효조에서 yeast를 연속배양하고 있다. 평형상태(steady-state)에서 세포 농도가 10g/l이고 기질인 glucose에 대한 yield coefficient는 0.4g yeast /g glucose이다. 출구에서 glucose 농도가 4g/l 이라면 입구에서의 glucose 농도는 몇 g/l 인가?

  1. 16
  2. 19
  3. 26
  4. 29
(정답률: 24%)
  • 세포 농도와 기질 소비량 사이의 관계를 나타내는 수율 계수(Yield coefficient)를 이용하여 입구 기질 농도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $S_{in} = S_{out} + \frac{X}{Y}$
    ② [숫자 대입] $S_{in} = 4 + \frac{10}{0.4}$
    ③ [최종 결과] $S_{in} = 29$
    따라서 입구에서의 glucose 농도는 $29\text{g/l}$ 입니다.
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30. 물에 녹지 않는 소수성을 생체물질이며 세포막에 존재하고, 생체의 연료저장 역할을 담당하는 것으로 지방산이 주요 구성 성분으로 된 것은?

  1. 셀룰로오스
  2. 글리코겐
  3. 녹말
  4. 지질
(정답률: 88%)
  • 지질은 물에 녹지 않는 소수성 물질로, 세포막의 주요 성분이며 지방산을 기본 구성 요소로 하여 생체 내에서 에너지 저장 역할을 수행합니다.

    오답 노트
    셀룰로오스, 글리코겐, 녹말: 모두 다당류(탄수화물)에 해당함
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31. 박테리아나 곰팡이 같은 미생물 배양용 탱크교반형 생물반응기는 식물세포 현탁배양에 적합하지 않기 때문에 변형된 반응기를 사용하여야 한다. 다음 중 그 이유로 가장 적합한 것은?

  1. 높은 운전 비용
  2. 낮은 식물세포 체류시간
  3. 낮은 산소전달 속도
  4. 높은 전단응력
(정답률: 79%)
  • 식물세포는 박테리아나 곰팡이에 비해 세포벽이 얇고 구조적으로 취약하여, 탱크교반형 반응기의 강한 교반으로 발생하는 높은 전단응력에 의해 세포가 쉽게 파괴될 수 있습니다.
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32. 2.4h 배가시간을 갖고 있는 세균의 비생장 속도는?

  1. 0.100h-1
  2. 0.289h-1
  3. 0.417h-1
  4. 0.514h-1
(정답률: 82%)
  • 비생장 속도는 배가시간의 역수에 자연로그 2를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{\ln 2}{t_d}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{0.693}{2.4}$
    ③ [최종 결과] $\mu = 0.289$
    따라서 비생장 속도는 $0.289\text{h}^{-1}$ 입니다.
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33. 미생물 발효에서 배지의 한 성분이 미생물에 대한 독성을 가지고 있을 경우 취할 수 있는 배양 방법으로 가장 적당한 것은?

  1. Fed-batch culture
  2. Recycle culture
  3. High density culture
  4. Repeated batch culture
(정답률: 72%)
  • 배지 성분이 독성을 가질 경우, 초기 농도를 낮게 유지하면서 배양 중에 서서히 공급하여 독성 농도 이하로 조절하는 Fed-batch culture(유가 배양) 방식이 가장 적합합니다.
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34. 킬레이팅제에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 킬레이팅제의 리간드라는 특정기와 금속이온과 결합하여 불용성화합물을 형성한다.
  2. Mg2+와 같은 이온들과 관계가 있다.
  3. 리간드에는 카르복실기, 아민기 등이 있다.
  4. 킬레이팅제는 배지에 낮은 농도로 사용된다.
(정답률: 66%)
  • 킬레이팅제는 리간드와 금속 이온이 결합하여 침전되지 않는 수용성 착화합물을 형성함으로써 금속 이온의 용해도를 유지시키는 역할을 합니다.
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35. 다음 중 원핵생물에 없고 진핵생물에만 있는 것은?

  1. 핵
  2. 리보솜
  3. 세포막
  4. 유전자
(정답률: 67%)
  • 진핵생물은 유전 물질을 감싸고 있는 뚜렷한 핵막으로 둘러싸인 핵을 가지고 있는 것이 가장 큰 특징입니다.

    오답 노트
    리보솜, 세포막, 유전자: 원핵생물과 진핵생물 모두 공통적으로 보유
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36. 다음 중 유전자 재조합 미생물의 발효에서 플라스미드의 분배적 불안정성을 극복하기 위해 플라스미드에 첨가할 수 있는 유전자가 아닌 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. Pin sequence
  2. Par sequence
  3. Par sequence
  4. Cer sequence
(정답률: 74%)
  • 플라스미드의 분배적 불안정성을 극복하기 위해 Par sequence, Cer sequence 등을 사용하여 안정성을 높입니다. Pin sequence는 플라스미드 분배와 관련이 없는 유전자입니다.
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37. 동물세포 배양이 미생물 배양보다 어려운 이유가 아닌 것은?

  1. 세포 체적이 커서 산소 소비량이 크다.
  2. 세포벽이 없어 전단응력에 약하다.
  3. 배양에 특정 증식 인자가 필요하다.
  4. 세포의 증식속도가 느려 오염이 쉽다.
(정답률: 43%)
  • 동물세포는 미생물에 비해 크기가 크지만, 대사 속도가 느려 산소 소비량은 오히려 미생물보다 적습니다.

    오답 노트
    세포벽 부재: 전단응력에 취약함
    증식 인자: 특정 성장 인자 필수적
    증식 속도: 느린 성장으로 인해 오염 위험 증가
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38. 회분식 세포 배양의 성장형태에서 새로운 환경에 적응하는 기간은?

  1. 지연기
  2. 지수 성장기
  3. 정지기
  4. 쇠퇴기
(정답률: 92%)
  • 회분식 세포 배양 시 세포가 새로운 환경에 적응하며 효소를 합성하는 초기 단계를 지연기라고 합니다.
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39. 2개 이상의 폴리펩타이드를 갖는 단백질만이 갖는 구조로 폴리펩타이드간의 상호작용에 의해 결정되는 단백질 구조에 해당하는 것은?

  1. 1차구조
  2. 2차구조
  3. 3차구조
  4. 4차구조
(정답률: 78%)
  • 단백질의 4차구조는 두 개 이상의 폴리펩타이드 사슬이 서로 상호작용하여 형성되는 가장 고차원적인 입체 구조를 의미합니다.

    오답 노트
    1차구조: 아미노산 서열
    2차구조: $\alpha$-나선, $\beta$-병풍 구조
    3차구조: 단일 폴리펩타이드의 전체적인 3차원 접힘
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40. 탄소원으로 CO2를 사용하고 에너지는 무기화합물의 산화로부터 얻는 미생물을 무엇이라고 하는가?

  1. 화학합성 독립 영양주(Chemoautotroph)
  2. 종속 영양주(Heterotroph)
  3. 광합성 영양주(Photoautotroph)
  4. 영양요구주(Auxotroph)
(정답률: 65%)
  • 탄소원으로 $CO_2$를 이용하는 독립 영양(Autotroph) 특성과, 무기화합물의 산화 에너지를 이용하는 화학합성(Chemo) 특성을 모두 가진 미생물은 화학합성 독립 영양주(Chemoautotroph)입니다.
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3과목: 생물반응공학

41. 호기성 발효에 필요한 공기 공급에 있어 공기의 멸균방법으로 다음 중 가장 적절한 것은?

  1. 약 2~3pm 필터를 통해 주입한다.
  2. 공기 주입시 오존을 함께 주입한다.
  3. 공기 압축기에서 발효기까지 연결된 관을 UV로 조사한다.
  4. 단열압축을 시킨 후 여과기를 통해 주입한다.
(정답률: 70%)
  • 대량의 공기를 멸균하여 공급할 때는 단열압축을 통해 온도를 높여 살균 효과를 주고, 최종적으로 여과기를 통해 미생물을 완전히 제거하여 주입하는 방식이 가장 효율적이고 적절합니다.
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42. 습윤 고압 살균을 통해, 처음 1000마리인 세균이 살균 10분 뒤 10마리만 남았다면 이때 멸균율상수(death rate constant)의 값은 몇 min-1인가?

  1. 0.02
  2. 0.46
  3. 2.3
  4. 10
(정답률: 33%)
  • 미생물의 사멸 속도는 1차 반응을 따르며, 초기 균수와 잔존 균수, 시간을 이용해 멸균율상수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\ln \frac{N_0}{N} = k t$
    ② [숫자 대입] $\ln \frac{1000}{10} = k \times 10$
    ③ [최종 결과] $k = 0.46$
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43. 미생물의 성장이 모노드식을 따른다고 할 때 최대비성장 속도는 0.7hr-1 이고 포화상수 Ks는 5g/l 이다. 유속이 500l/h 이고 유출류의 기질 농도는 5g/l 일 때 단일정상상태에서 연속식 교반탱크 발효조에서의 반응기 부피는 약 몇 L인가?

  1. 100
  2. 1300
  3. 1429
  4. 2017
(정답률: 64%)
  • 모노드 식을 통해 비성장 속도를 구한 뒤, 희석률(Dilution rate)과 반응기 부피의 관계를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{F}{\mu} = \frac{F}{\frac{\mu_{max} S}{K_s + S}}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{500}{\frac{0.7 \times 5}{5 + 5}}$
    ③ [최종 결과] $V = 1428.57$
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44. 연속교반 흐름 반응기를 이용하여 발효공정을 수행하던 중 거품이 많이 발생하는 문제가 발생되었다. 이에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 거품제거를 위해 Head space를 없애야 한다.
  2. 거품 때문에 발효기의 최종생산성이 제한될 수 있다.
  3. 화학적 표면활성제의 첨가로 거품을 줄일 수 있다.
  4. 기계적 거품제거기로 거품을 줄일 수 있다.
(정답률: 70%)
  • 발효 중 발생하는 거품은 오염의 원인이 되거나 배양액의 유출을 야기하므로, 이를 수용하고 제거하기 위한 충분한 상부 공간(Head space) 확보가 필수적입니다. 따라서 Head space를 없애야 한다는 설명은 틀린 것입니다.
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45. 다음 중 지질을 분해하는 효소는?

  1. 아밀라아제
  2. 리파아제
  3. 셀룰라아제
  4. 파라인
(정답률: 76%)
  • 리파아제는 지질(지방)을 지방산과 글리세롤로 가수분해하는 효소입니다.

    오답 노트
    아밀라아제: 전분 분해
    셀룰라아제: 셀룰로오스 분해
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46. 미생물의 비사멸속도가 1차사멸모델(로그형 사멸 형태)을 따르고 비사멸 속도상수가 2.303in-1 일 때 살아있는 세포수가 1/10로 감소하는데 걸리는 시간은 약 몇 분인가?

  1. 0.1
  2. 1
  3. 10
  4. 100
(정답률: 58%)
  • 1차 사멸 모델에서 세포 수가 감소하는 시간은 비사멸 속도상수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $t = \frac{\ln(N_0 / N)}{k}$
    ② [숫자 대입] $t = \frac{\ln(10)}{2.303}$
    ③ [최종 결과] $t = 1$
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47. 재순환이 있는 키모스탯(Chemostat)에 관련된 내용 중 옳지 않는 것은?

  1. 세포 농도가 일반 키모스탯에서 얻어지는 세포농도보다 더 높다.
  2. 유출액에 포함되어 있는 세포는 원심분리, 여과 등으로 재순환된다.
  3. 세포의 생산성이 높아진다.
  4. 기질 농도가 일반적인 키모스탯에서 얻어지는 기질농도보다 더 높다.
(정답률: 80%)
  • 재순환 키모스탯은 유출액의 세포를 회수하여 다시 반응기로 돌려보내므로, 반응기 내 세포 농도가 높아지고 이에 따라 기질 소비가 촉진되어 기질 농도는 일반 키모스탯보다 낮아지게 됩니다. 따라서 기질 농도가 더 높다는 설명은 틀린 것입니다.
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48. 빠른 평형을 가정한 효소반응에서 최대반응 속 Vm에 영향을 주는 요인 아닌 것은?

  1. 반응온도
  2. 효소농도
  3. 기질농도
  4. 활성제농도
(정답률: 52%)
  • 최대반응속도 $V_{m}$은 효소가 기질로 완전히 포화되었을 때의 속도로, 효소의 양과 활성에 의해 결정됩니다. 기질농도는 $V_{m}$에 도달하기까지의 영향을 줄 뿐, 이미 포화된 상태의 최대 속도 값 자체를 변화시키지는 않습니다.
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49. 초기 액상부피가 lL 인 생물반응기에 고농도의 포당을 시간당 0.5L로 주입하는 유가식 배양을 통해 2시간 후에 50g의 세포를 얻었다. 초기 세포농도는 무시할 만큼 작다고 가정한다면, 이 때 반응기에서의 세포 농도는 몇 g/L 인가?

  1. 100
  2. 50
  3. 25
  4. 10
(정답률: 54%)
  • 유가식 배양에서 최종 세포 농도는 전체 세포량을 최종 액상 부피로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{X}{V_{0} + (F \times t)}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{50}{1 + (0.5 \times 2)}$
    ③ [최종 결과] $C = 25$
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50. 다음 중 회분식 반응기가 키모스탯과 비교하여 공정상 유리한 특성이 아닌 것은?

  1. 1차 생성물에 대한 높은 생산성
  2. 공정의 신뢰성
  3. 낮은 유전자 불안정성
  4. 공정의 융통성
(정답률: 70%)
  • 회분식 반응기는 배양 시간이 지남에 따라 기질이 고갈되고 대사산물이 축적되므로, 정상 상태를 유지하며 지속적으로 생산물을 얻는 키모스탯(연속 배양)에 비해 1차 생성물에 대한 생산성이 낮습니다.
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51. 사상균 배양의 경우 일반적으로 배양액의 점도가 매우 높아져 산소공급에 문제가 발생할 수 있다. 이런 문제를 최소화 하기에 다음 중 가장 적합한 반응기 형태는?

  1. 교반형(stirred vessel type)
  2. 유동층(fluidized-bed type)
  3. 기포탑(bubble column type)
  4. 공기부양식(ari-lift type)
(정답률: 74%)
  • 사상균 배양 시 발생하는 높은 점도는 산소 전달 효율을 급격히 떨어뜨립니다. 교반형 반응기는 강력한 기계적 교반을 통해 액체를 강제로 혼합함으로써 산소 전달 계수를 높여 이러한 문제를 해결하는 데 가장 효과적입니다.
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52. 배양 챔버 위에 간격이 일정하게 정해진 격자 구조가 있어서 현미경을 통해 한 칸 당의 세포수를 직접 세는 방법은?

  1. 판계수(plate count)법
  2. 입자 계수기법
  3. 헤모사이토미터법
  4. 분광계법
(정답률: 75%)
  • 헤모사이토미터법은 일정한 깊이와 격자 구조를 가진 특수 슬라이드 글라스를 사용하여, 현미경 하에서 정해진 구역 내의 세포 수를 직접 계수함으로써 세포 농도를 측정하는 직접 계수법입니다.
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53. 다음 효소의 표면 고정화에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 흡착은 효소가 반데르발스 힘 또는 분산력과 같은 힘에 의하여 지지입자의 표면에 부착하는 것이다.
  2. 흡착된 효소는 활성부위가 영향을 받지 않아서 흡착이 되더라도 거의 모든 활성이 유지된다.
  3. 효율적인 고정화를 위해서는 지지물질의 표면을 전처리시킬 필요가 있다.
  4. 공유결합은 결합력이 약하기 때문에 강한 유체역학적 gal이 존재할 때 효소의 탈착이 문제이다.
(정답률: 54%)
  • 공유결합은 효소와 지지체 사이에 강한 화학적 결합을 형성하는 방식이므로 결합력이 매우 강합니다. 따라서 강한 유체역학적 전단력이 존재하더라도 효소가 쉽게 떨어져 나가지 않는다는 장점이 있습니다.

    오답 노트
    흡착: 반데르발스 힘 등 약한 물리적 결합을 이용함
    활성 유지: 흡착 시 활성부위의 변형이나 가려짐으로 인해 활성이 감소할 수 있음
    전처리: 결합 효율을 높이기 위해 지지체 표면의 작용기를 조절하는 전처리가 필요함
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54. 생물반응기를 대규모화 할 때 반응기의 크기 변화에 따라서 일정한 값을 유지하고자 선택하는 항목으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 배양액의 단위부피 당 교반에너지
  2. 배양액의 단위부피 당 산소전달계수
  3. 교반날개의 선단속도
  4. 공기유입속도
(정답률: 75%)
  • 생물반응기 스케일업(Scale-up) 시에는 물리적 환경을 일정하게 유지하기 위해 특정 변수를 고정합니다. 일반적으로 단위부피 당 교반에너지, 단위부피 당 산소전달계수, 교반날개의 선단속도 등을 일정하게 유지하여 세포에 가해지는 전단력과 산소 공급 능력을 맞춥니다. 하지만 공기유입속도는 반응기 크기가 커짐에 따라 유입되는 전체 공기량이 변하므로, 이를 단순히 일정하게 유지하는 것은 스케일업의 일반적인 기준 항목과 거리가 멉니다.
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55. 효소세포 고정화방법 중 가두기(entrapment)방법이 가지는 문제점이 아닌 것은?

  1. 용액으로의 효소의 유출
  2. 확산 저항
  3. 미세 환경조절의 결여
  4. 입자나 캡슐의 크기 축소
(정답률: 63%)
  • 가두기(entrapment) 방법은 효소를 고분자 망상 구조 내에 물리적으로 가두는 방식입니다. 이 과정에서 효소가 망 외부로 빠져나가는 용액으로의 효소 유출, 기질과 생성물의 이동을 방해하는 확산 저항, 내부 환경 제어의 어려움인 미세 환경조절의 결여가 주요 문제점으로 나타납니다. 반면, 입자나 캡슐의 크기를 축소하는 것은 방법론적 선택이나 공정 설계의 문제이지 가두기 방식 자체의 고유한 결함이나 문제점이라고 보기 어렵습니다.
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56. Michaellis-Mentem 상수 Km과 최대 반응속도 Vm을 구하기 위한 반응속도가 V와 기질 S의 이중 역수 도표에서 기울기와 y축 절편이 나타내는 것은? (단, y축은 1/V이고, x축은 1/[s]이다.)

  1. 기울기: Km/Vm, 절편:1/Vm
  2. 기울기: Km, 절편: Vm
  3. 기울기: 1/Vm, 절편: Km/Vm
  4. 기울기: 1/Km, 절편: 1/Vm
(정답률: 54%)
  • Michaelis-Menten 식을 이중 역수 형태로 변환한 Lineweaver-Burk 식을 통해 기울기와 절편을 구할 수 있습니다.
    $$\frac{1}{V} = \frac{K_m}{V_m} \cdot \frac{1}{[S]} + \frac{1}{V_m}$$
    위 식은 $y = ax + b$ 형태의 직선 방정식이므로, $x$축이 $1/[S]$이고 $y$축이 $1/V$일 때 기울기는 $K_m/V_m$이 되고 $y$축 절편은 $1/V_m$이 됩니다.
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57. 세포를 회분식 반응기에서 배양시키려고 한다. 생장속도를 증가시키기 위해 공기를 공급하는데 배양액중의 실제 용존 산도 농도는 0.1mg/L이고, 포화 용존 산소 농도는 0.5ml/L 일 때 산소전달소(OTR)가 2x10-4mlg/Lㆍh 이면 산소전달계수는 몇 cm/h 인가? (단, 기체-액체 계면쩍은 6.67cm-1 이다.)

  1. 7.5 x 10-5
  2. 5x 10-4
  3. 2.5x 10-4
  4. 1x10-5
(정답률: 45%)
  • 산소전달속도(OTR)는 산소전달계수, 계면적, 그리고 포화 농도와 실제 농도의 차이(구동력)의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$OTR = k_{L}a \times (C^{*} - C_{L})$$
    ② [숫자 대입]
    $$2 \times 10^{-4} = k_{L}a \times (0.5 - 0.1)$$
    ③ [최종 결과]
    $$k_{L}a = 5 \times 10^{-4}$$
    여기서 $k_{L}$을 구하기 위해 계면적 $a = 6.67 \text{ cm}^{-1}$로 나누면
    $$k_{L} = \frac{5 \times 10^{-4}}{6.67} = 7.5 \times 10^{-5}$$
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58. 세포의 비성장 속도를 나타내는 단순한 식인 모노드식(Mond equation)에 대한 설명으로 옳지 않는 것은?

  1. 기질 이외 다른 영양소들의 농도 변화는 비성장 속도에 영향을 미치지 않는다.
  2. 성자 제한기질이 최소 둘 이상이다.
  3. 비성장 속도가 최대가 된 후 기질을 그 이상 첨가해도 비성장속도는 증가하지 않는다.
  4. 비성장 속도는 제한기질의 농도에 좌우된다.
(정답률: 62%)
  • 모노드 식은 단일 제한 기질의 농도와 세포의 비성장 속도 사이의 관계를 설명하는 모델입니다.

    오답 노트
    성장 제한기질이 최소 둘 이상이다: 모노드 식은 오직 하나의 제한 기질만을 가정합니다.
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59. 효소반응이 저해(inhibition)되는 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 기질과 비슷한 물질이 효소의 활성부위에 결합하는 경우
  2. 효소의 형태(conformation)가 변형되는 경우
  3. 생성물이 효소의 활성부위에 결합하는 경우
  4. 효소의 농도가 높은 경우
(정답률: 74%)
  • 효소 저해는 활성부위에 경쟁적 저해제가 결합하거나, 효소의 입체 구조가 변형되거나, 생성물에 의한 피드백 저해가 일어날 때 발생합니다. 효소의 농도가 높아지는 것은 반응 속도를 증가시키는 요인이지, 효소의 활성을 떨어뜨리는 저해 원인이 아닙니다.
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60. 연속식 생물반응기의 특성에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 단세포 단백질 생산에 사용될 수 있다.
  2. 정상상태에서 반응이 이루어질 수 있다.
  3. 2차 대사산물의 생산에 적합하다.
  4. 한 생성물만을 위한 공정체계에 기초를 둔다.
(정답률: 67%)
  • 연속식 생물반응기는 정상상태(Steady-state)를 유지하며 빠르게 성장하는 세포나 1차 대사산물을 생산하는 데 적합합니다. 반면, 2차 대사산물은 세포 성장률이 감소하는 정지기(Stationary phase)에 주로 생산되므로, 지속적으로 성장 상태를 유지하는 연속식보다는 회분식(Batch) 또는 유가식(Fed-batch) 배양에 더 적합합니다.
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4과목: 생물분리공학

61. 다음 중 회수와 정제에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 역삼투를 이용한 분리시 어떤 용매에 대한 반사계수가 1이면 용질은 완전히 통과한다.
  2. 여과시 여과보조제의 농도가 증가함에 따라 케이크에 비저항 값은 감소한다.
  3. 어느 성분의 한 상에서 다른 상으로의 추출은 두 상에서의 용해도 차이에 근거한다.
  4. 한외여과시 실관 카트리지는 부피에 대해 큰 표면적을 갖는다.
(정답률: 42%)
  • 역삼투 분리에서 반사계수가 1이라는 것은 막이 용질을 완전히 차단한다는 의미이므로, 용질은 통과하지 못하고 완전히 제거됩니다.

    오답 노트
    여과보조제: 농도 증가 시 케이크의 비저항이 감소하여 여과 속도가 향상됨
    추출: 두 상 사이의 용해도 차이(분배 계수)를 이용함
    한외여과: 효율을 높이기 위해 표면적이 큰 중공사(hollow fiber) 카트리지를 사용함
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62. 발효생성물 정제 단계 중 결정화에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정화는 열에 민감한 물질의 열변성을 최소로 하는 저온에서 운전한다.
  2. 고순도의 결정은 회분식 Nutsche 형태의 여과기 또는 원심분리기로 회수한다.
  3. 결정의 특성과 크기는 세척속도에 영향을 미친다.
  4. 운전은 저농도에서 이루어지므로 분리인자가 낮다.
(정답률: 80%)
  • 결정화는 고농도 상태에서 용해도를 낮추어 결정을 석출시키는 공정이므로, 분리인자가 높게 나타납니다.

    오답 노트
    저온 운전: 열변성 방지를 위해 적절함
    회수 방법: Nutsche 여과기나 원심분리기를 사용함
    세척 속도: 결정의 크기와 특성에 따라 영향을 받음
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63. 기포에 분리대상입자를 부착시켜 제거하는 방법으로 균체의 농축에 사용되는 방법은?

  1. 여과법
  2. 부유법
  3. 침강법
  4. 원심분리법
(정답률: 64%)
  • 부유법은 기포를 발생시켜 분리하고자 하는 입자를 기포 표면에 부착시켜 상층부로 띄워 제거하는 방법으로, 주로 균체의 농축이나 광물 분리에 사용됩니다.
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64. 물리적 크로마토그래피에서 분리가 일어나는데 작용하는 힘은?

  1. 공유결합
  2. 금속결합
  3. 관성력
  4. 반데르발스힘
(정답률: 79%)
  • 물리적 크로마토그래피는 시료 성분과 고정상 사이의 물리적 상호작용을 이용하며, 이때 분리를 일으키는 주된 힘은 분자 간의 인력인 반데르발스힘입니다.
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65. 인공투석기는 사람의 내장기관 중 어느 부분에 이상이 있을 때 사용되는가?

  1. 간장
  2. 신장
  3. 심장
  4. 위장
(정답률: 87%)
  • 인공투석기는 혈액 속의 노폐물을 걸러내는 신장의 기능을 대신하는 장치이므로, 신장에 이상이 있을 때 사용합니다.
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66. 흡착 현상을 표현하는 흡착 등온식이 아닌 것은?

  1. B.E.T 식
  2. Underwood 식
  3. Freundlich 식
  4. Languir 식
(정답률: 58%)
  • 흡착 등온식은 온도 일정 시 압력(또는 농도)과 흡착량의 관계를 나타내는 식으로, Langmuir, Freundlich, B.E.T 식이 대표적입니다. Underwood 식은 증류탑의 설계 등에 사용되는 식으로 흡착과는 무관합니다.
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67. 세포 덩어리를 형성하는 응집에 사용되는 염은?

  1. HNO3
  2. H2SO4
  3. CaCl2
  4. Na2O2
(정답률: 66%)
  • $\text{CaCl}_2$와 같은 2가 양이온 염은 단백질이나 세포 표면의 음전하를 중화시켜 정전기적 반발력을 줄임으로써 세포 덩어리를 형성하는 응집(Aggregation)을 유도합니다.
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68. 다음 설명 중 한외여과법과 관련이 없는 것은?

  1. 단백질 농축에 사용된다.
  2. 젤층이 형성될 수 있다.
  3. 농도구배에 의한 농도분극이 발생된다.
  4. 농도차와 이온결합에 의한 분리방법이다.
(정답률: 69%)
  • 한외여과법(Ultrafiltration)은 반투과성 막을 이용하여 분자 크기에 따라 물질을 분리하는 크기 배제 원리를 이용합니다. 따라서 농도차와 이온결합에 의한 분리방법이라는 설명은 적절하지 않습니다.
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69. 다음 비이온성 계면활성제에 해당하는 것은?

  1. Triton X-100
  2. Sodium sulfate
  3. Sodium dodecyl sulfate(SDS)
  4. Cetyl trimethyl ammonium bromide(CTAB)
(정답률: 81%)
  • Triton X-100은 친수성 부분이 전하를 띠지 않는 비이온성 계면활성제입니다.

    오답 노트
    Sodium dodecyl sulfate(SDS): 음이온성
    Cetyl trimethyl ammonium bromide(CTAB): 양이온성
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70. 다음 중 세포배양액 또는 발효액으로부터 사용한 세포를 회수 또는 제거하기 위하여 일반적으로 사용하는 방법이 아닌 것은?

  1. 회전진공여과기
  2. 원심분리기
  3. 응집
  4. 용매 추출
(정답률: 66%)
  • 세포 회수 및 제거는 주로 물리적인 크기 차이나 밀도 차이를 이용한 고액 분리 공정을 사용합니다. 용매 추출은 특정 성분을 용해시켜 분리하는 액액 추출 방식으로, 세포 자체를 회수하거나 제거하는 일반적인 방법이 아닙니다.

    오답 노트
    회전진공여과기, 원심분리기, 응집: 모두 고액 분리를 통해 세포를 제거하는 대표적인 방법임
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71. 다음 중 침전 후 단백질을 분리하는 것과 같은 생물분리에 주로 사용되고 있는 분리기술은?

  1. 막분리
  2. 증발
  3. 증류
  4. 흡수
(정답률: 85%)
  • 막분리(Membrane Separation)는 특정 크기나 성질의 물질만 통과시키는 막을 이용하여 단백질과 같은 생체 분자를 분리하는 기술로, 침전 후의 고액 분리나 농축 과정에 널리 사용됩니다.
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72. 이온교환 크로마토그래피에 대한 내용 중 틀린 것은?

  1. 양이온 교완수지는 음전기를 띤 작용기를 갖고 있다.
  2. CM-cellulose는 음이온 교환수지이다.
  3. 음이으로 하전된 단백질은 DEAE-cellulose 컬럼에서의 크로마토그래피에 의해 분리될 수있다.
  4. 양으로 하전된 단백질은 CM-cellulose 컬럼에서의 크로마토그래피에 의해 분리될 수 있다.
(정답률: 62%)
  • CM-cellulose(Carboxymethyl cellulose)는 음전하를 띤 작용기를 가지고 있어 양이온을 교환하는 양이온 교환수지입니다.

    오답 노트
    양이온 교환수지는 음전기를 띤 작용기를 가짐: 옳은 설명
    음이온 하전 단백질은 DEAE-cellulose(음이온 교환수지)로 분리: 옳은 설명
    양이온 하전 단백질은 CM-cellulose(양이온 교환수지)로 분리: 옳은 설명
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73. 혼합물의 분리에 필요한 에너지가 혼합물의 조성에 따를 때 25℃에서 1mol의 2성분계 혼합물을 분리하는데 필요한 최대 에너지는 몇 J 인가? (단, 분리계는 최대의 열역학적 분리효율을 가지고 있고 이상기체상수는 8.31JK-1 mol-1 이다.)

  1. 716
  2. 1716
  3. 2716
  4. 3716
(정답률: 64%)
  • 혼합물을 분리하는 데 필요한 최소 에너지(최대 분리 효율)는 혼합 엔트로피 변화량을 이용하여 계산합니다. 2성분계 등몰 혼합물($x_1=0.5, x_2=0.5$)의 분리 에너지를 구하는 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $W = -RT \sum (x_i \ln x_i)$
    ② [숫자 대입] $W = -8.31 \times (25 + 273.15) \times (0.5 \ln 0.5 + 0.5 \ln 0.5)$
    ③ [최종 결과] $W = 1716$
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74. 효소의 분리정제 과정에서 금속이온의 오염은 효소의 활성을 파괴하는 경우가 있는데 이러한 문제점을 개선 하기 위해 완충용액에 첨가해 주는 대표적인 물질은?

  1. SDS(Sodium dodecyl sulfate)
  2. EDTA(Ethylene Diamine Tetraacetic acid)
  3. 벤젠
  4. 글리세롤
(정답률: 79%)
  • EDTA(Ethylene Diamine Tetraacetic acid)는 금속 이온과 강력하게 결합하여 킬레이트 화합물을 형성하는 킬레이트제입니다. 이를 통해 효소 활성을 저해하거나 파괴하는 금속 이온을 제거하여 효소의 안정성을 유지할 수 있습니다.
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75. 전기영동기술에 있어 다음 중 용질이동에 가장 영향이 적은 인자는?

  1. 분자크기
  2. 전기장의 세기
  3. 압력
  4. 점도
(정답률: 66%)
  • 전기영동은 전하를 띤 입자가 전기장 내에서 이동하는 원리를 이용합니다. 이동 속도는 입자의 전하량, 분자크기, 전기장의 세기, 매질의 점도 등에 영향을 받지만, 압력은 용질의 전기적 이동 속도에 직접적인 영향을 주지 않습니다.
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76. 생물분리기술로서 초임계유체추출(Supercritical fluid extraction)에서 다음 중 가장 많이 사용되는 기체는?

  1. 이산화탄소
  2. 산소
  3. 질소
  4. 암모니아
(정답률: 73%)
  • 초임계유체추출에서는 임계 온도가 낮고($31.1^{\circ}C$), 무독성 및 불연성이고, 화학적으로 안정적인 이산화탄소가 가장 널리 사용됩니다.
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77. 다음 분리기술 중 단백질분리에 적합하지 않은 기술은?

  1. 추출
  2. 크로마토그래피
  3. 증류
  4. 침전
(정답률: 57%)
  • 단백질은 열에 매우 취약하여 고온에서 변성되는 성질이 있습니다. 증류는 끓는점 차이를 이용해 가열하는 공정이므로 단백질의 구조를 파괴하여 변성시키기 때문에 분리 기술로 적합하지 않습니다.
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78. 다음 중 농도분극현상과 가장 관계가 먼 것은?

  1. 한외여과
  2. 역삼투
  3. 역확산
  4. 흡착
(정답률: 77%)
  • 농도분극현상은 막 분리 공정에서 막 표면에 용질이 축적되어 농도 차이가 발생하는 현상입니다. 한외여과, 역삼투, 역확산은 모두 막을 이용한 분리 공정으로 농도분극이 발생하지만, 흡착은 표면 결합을 이용한 분리 방식으로 농도분극과는 관계가 없습니다.
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79. 한외여과를 통하여 효소가 9x10-4cm/min 의 속도로 여과된다. 용액농도가 0.2%, 효소의 확산계수가 6x10-5cm2/min이고 경계층두계가 0.02cm 일 때 표면농도는?

  1. 0.2%
  2. 0.27%
  3. 0.33%
  4. 0.39%
(정답률: 52%)
  • 물질 전달 계수를 이용하여 경계층을 통한 확산 속도와 여과 속도가 동일하다는 원리를 적용하여 표면 농도를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$J = \frac{D}{\delta} (C_s - C_b)$$
    여과속도 = (확산계수 / 경계층두께) $\times$ (표면농도 - 용액농도)
    ② [숫자 대입]
    $$9 \times 10^{-4} = \frac{6 \times 10^{-5}}{0.02} (C_s - 0.2)$$
    ③ [최종 결과]
    $$C_s = 0.27\%$$
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80. 다음 중 크기로 보았을 때 효모에 해당되는 것은?

  1. 70nm
  2. 700nm
  3. 7000nm
  4. 700000nm
(정답률: 56%)
  • 효모(Yeast)는 일반적인 세균보다 크기가 큰 진핵세포로, 보통 $5 \sim 10 \mu m$ 정도의 크기를 가집니다. 이를 $nm$ 단위로 환산하면 $5000 \sim 10000 nm$ 범위에 해당하므로 $7000 nm$가 가장 적절합니다.
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5과목: 생물공학개론

81. HPLC를 이용한 시료 분석시 탈기(digassing)의 목적과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용매 내에 녹아 있는 기체(질소, 산소 등) 제거
  2. 시료 여과 후 시료에 형성되는 기포 제거
  3. 감출기에서의 압력 저하 방지
  4. Pump 압력 변화 방지
(정답률: 64%)
  • 탈기(degassing)는 이동상 용매 속에 녹아 있는 기체를 제거하여 펌프의 압력 변동을 막고, 감출기(detector) 내에서 기포로 인한 노이즈나 압력 저하를 방지하는 것이 목적입니다. 시료 여과 후 발생하는 기포 제거는 탈기의 직접적인 목적이 아닙니다.
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82. 한 전분 분자의 분자량이 5364이라면 이는 몇 분자의 포도당이 축합반응를 일으켜 만들어진 것인가? (단, 포도당의 분자식은 C6H12O6 이다.)

  1. 29
  2. 30
  3. 33
  4. 41
(정답률: 58%)
  • 전분은 포도당 분자들이 축합 반응을 통해 결합하며 물 분자가 빠져나가는 구조입니다. 따라서 전체 분자량에서 마지막 포도당 1분자를 제외한 나머지 포도당들은 각각 물 분자 1개만큼의 질량이 감소한 상태로 결합되어 있습니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{M}{m_{glucose} - m_{water}}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{5364}{180 - 18}$
    ③ [최종 결과] $n = 33.11 \approx 33$
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83. 다음 중 의약품 제조 및 품질관리기준을 나타내는 것은?

  1. GLP
  2. GCP
  3. GMP
  4. GSP
(정답률: 90%)
  • GMP(Good Manufacturing Practice)는 의약품의 안전성과 유효성을 보장하기 위해 제조 공정과 품질 관리를 엄격히 규정하는 의약품 제조 및 품질관리기준입니다.

    오답 노트
    GLP: 비임상시험 관리기준
    GCP: 임상시험 관리기준
    GSP: 의약품 유통관리기준
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84. COOH기 와 NH3기 각각의 해리상수 K에 대한 pK 값이 pKCOOH는 2.4이고 pKNH3는 9.6인 아미노산이 있다면, 이 아미노산의 등전점(isoelectric point)는?

  1. 2.9
  2. 4
  3. 4.8
  4. 6
(정답률: 91%)
  • 아미노산의 등전점(pI)은 카복실기($-COOH$)와 아미노기($-NH_3^+$)의 $pK$ 값의 산술 평균으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $pI = \frac{pK_1 + pK_2}{2}$
    ② [숫자 대입] $pI = \frac{2.4 + 9.6}{2}$
    ③ [최종 결과] $pI = 6$
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85. 세포에서 분리한 RNA를 주형(template)으로 사용하여 complementary DNA(cDNA)를 제조하는데 이용되는 효소는?

  1. Klenow fragment enzyme
  2. DNA gyrase
  3. Reverse transcriptase
  4. DNA topoisomerase
(정답률: 80%)
  • RNA를 주형으로 하여 DNA를 합성하는 과정은 일반적인 전사 과정의 역방향이므로, 역전사 효소인 Reverse transcriptase가 사용됩니다.

    오답 노트
    Klenow fragment enzyme: DNA 합성 및 수선에 관여
    DNA gyrase: DNA 초나선 구조 조절
    DNA topoisomerase: DNA 꼬임 해소
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86. DNA의 한쪽 가닥의 서열이 5‘-GAATTC-3'이다. 이 가닥과 상보적인 가닥의 서열로 알맞은 것은?

  1. 5‘-ACTTAA-3'
  2. 5’-GAATTC-3'
  3. 3‘-CTTAAG-5'
  4. 3’-CUUAAG-3'
(정답률: 84%)
  • DNA의 상보적 결합 원리에 따라 A는 T와, G는 C와 결합하며 방향은 서로 반대(역평행)가 됩니다. 5'-GAATTC-3' 서열의 상보적 가닥은 3'-CTTAAG-5'가 됩니다.

    오답 노트
    5'-ACTTAA-3': 방향은 맞으나 염기 서열이 틀림
    5'-GAATTC-3': 동일한 서열임
    3'-CUUAAG-3': DNA가 아닌 RNA 염기(U)가 포함됨
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87. 약산 HA의 Ka 값이 1.6x10-6 일 때, 10-3 HA 용액 pH는 약 얼마인가?

  1. 2.2
  2. 3.3
  3. 4.4
  4. 5.5
(정답률: 45%)
  • 약산의 해리 평형 식을 이용하여 수소 이온 농도를 구한 뒤 pH를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $ pH = \frac{1}{2} (pK_a - \log C) $
    ② [숫자 대입] $ pH = \frac{1}{2} (-\log(1.6 \times 10^{-6}) - \log(10^{-3})) $
    ③ [최종 결과] $ pH = 4.4 $
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88. 의약품 제조 및 품질관리 기준에서 제조관리기준서에 포함되는 사항이 아닌 것은?

  1. 작업원의 수세 등 위생에 관한 사항
  2. 제조공정관리에 관한 사앙
  3. 시설 및 기기관리에 관한 사항
  4. 원료약품 관리에 관한 사항
(정답률: 68%)
  • 제조관리기준서는 제품의 품질을 일정하게 유지하기 위한 공정, 시설, 원료 관리 등 기술적인 제조 공정 전반에 관한 사항을 규정합니다. 작업원의 수세 등 위생에 관한 사항은 제조관리기준서가 아닌 작업소 위생관리기준서에 포함되는 내용입니다.
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89. 세포의 분자식이 CH1.84O0.55N0.2 일때 환원도(degree of reduction)는?

  1. 3.98
  2. 4.07
  3. 4.14
  4. 4.20
(정답률: 51%)
  • 세포의 환원도는 탄소 1몰당 결합된 수소 원자의 수로 정의하며, 분자식의 원소 비율을 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $ \gamma = 4 + \frac{n_H - 2n_O}{n_C} $
    ② [숫자 대입] $ \gamma = 4 + \frac{1.84 - 2(0.55)}{1} $
    ③ [최종 결과] $ \gamma = 4.14 $
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90. 특정 단백질의 항체를 이용하여 단백질의 분자량, 종류 및 발현 정도를 확인할 목적으로 사용할 수 있는 분석법은?

  1. Eastern blotting
  2. Southern blotting
  3. Western blotting
  4. Northern blotting
(정답률: 88%)
  • 특정 단백질의 항체를 이용하여 단백질의 분자량과 발현 정도를 분석하는 기법은 Western blotting입니다.

    오답 노트
    Southern blotting: DNA 분석
    Northern blotting: RNA 분석
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91. 10wt% NaCl 용액 100g에 20% NaCl 용액 적정량을 혼합하여 12wt% NaCl 용액을 만들었다. 만들어진 12% NaCl 용액에 들어 있는 NaCl의 양은 몇 g인가?

  1. 10
  2. 12
  3. 15
  4. 20
(정답률: 55%)
  • 물질 수지 식을 이용하여 혼합 후의 전체 NaCl 양을 계산합니다.
    ① [물질 수지] $m_{total} = m_1 w_1 + m_2 w_2$
    ② [숫자 대입] $m_{total} = 100 \times 0.1 + m_2 \times 0.2 = (100 + m_2) \times 0.12$
    ③ [최종 결과] $m_{total} = 15$
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92. 다음 중 RNA를 구성하는 염기가 아닌 것은?

  1. 아데닌
  2. 시토신
  3. 티민
  4. 구아닌
(정답률: 85%)
  • RNA는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 우라실(U)의 4가지 염기로 구성됩니다.
    티민은 RNA가 아닌 DNA를 구성하는 특성 염기입니다.
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93. 발효조 내의 온도가 120℃이다. 이 온도를 ℉ 및 K로 환산한 값은?

  1. 248℉, 393K
  2. 282℉, 373K
  3. 282℉, 393K
  4. 282℉, 373K
(정답률: 68%)
  • 섭씨온도를 화씨온도와 절대온도로 변환하는 공식을 사용합니다.
    ① [화씨 변환] $F = 1.8C + 32$
    ② [숫자 대입] $F = 1.8 \times 120 + 32$
    ③ [최종 결과] $F = 248$

    ① [절대온도 변환] $K = C + 273.15$
    ② [숫자 대입] $K = 120 + 273.15$
    ③ [최종 결과] $K = 393.15$
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94. 발효조에 방해판(baffle)을 설치하는 이유는?

  1. 레이놀즈수를 감소시키기 위해
  2. 층류(laminar flow)를 유지하기 위해
  3. 동력소비를 줄이기 위해
  4. 난류(turbulent flow)를 만들기 위해
(정답률: 81%)
  • 발효조 내부에 방해판을 설치하면 회전 날개에 의해 발생하는 단순한 원심 회전류(Vortex)를 깨뜨려 유체의 흐름을 복잡하게 만듭니다. 이를 통해 강한 난류(turbulent flow)를 형성시켜 산소 전달 효율과 혼합 성능을 극대화합니다.
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95. 다음 방선균(Actinomycetes)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 균사생장을 한다.
  2. 세포벽 조성이 박테리아와 비슷하다.
  3. 핵막이 있어서 사상균류에 속한다.
  4. 항생제 생산에 중요하다.
(정답률: 57%)
  • 방선균은 균사 생장을 하며 항생제 생산에 중요한 역할을 하지만, 핵막이 없는 원핵생물(Prokaryote)로서 세포벽 조성이 박테리아와 유사한 세균의 일종입니다.

    오답 노트
    핵막이 있어서 사상균류에 속한다: 방선균은 원핵생물이며, 핵막이 있는 진핵생물인 사상균(곰팡이)과는 다릅니다.
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96. 연속배양(continuous culture)에서 원료 배지는 무균상태이고, 사멸 속도가 생장속에 비해 무시할만큼 작다고 하면 시스템이 정상상태일 때 희속속도 D와 생장속도 p의 관계를 옳게 나타낸 것은?

  1. p > D
  2. p = D
  3. p < D
  4. p = D/2
(정답률: 70%)
  • 연속배양 시스템이 정상상태(Steady state)에 도달하면, 배양기 내의 미생물 농도가 일정하게 유지됩니다. 이때 미생물이 증식하는 속도인 생장속도 $p$와 배양액이 씻겨 나가는 속도인 희석속도 $D$가 동일해야 농도가 유지됩니다.
    $$\text{정상상태 조건: } p = D$$
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97. 다음 중 제품표준서에 포함되어야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 제품명, 제형 및 성상
  2. 허가연월일
  3. 시험결과를 관련 부서에 통지하는 방법
  4. 공정별 제조방법 및 공정검사방법
(정답률: 85%)
  • 제품표준서는 제품의 명칭, 제형, 성상, 허가일, 제조방법 및 공정검사방법 등 제품의 품질을 일정하게 유지하기 위한 기준을 정의하는 문서입니다. 시험결과를 관련 부서에 통지하는 방법은 표준서의 내용이 아니라 품질관리 운영 절차(SOP)에 해당합니다.
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98. 품질(보증)부서 책임자는 시험지시서에 의하여 시험을 지시하여야 하는데 이 때 시험지시서에 포함될 항목이 아닌 것은?

  1. 시험항목 및 시험기준
  2. 제조번호 또는 관리번호
  3. 재가공방법 및 사용상 주의사항
  4. 지시자 및 지시연월일
(정답률: 86%)
  • 시험지시서는 시험의 정확한 수행을 위해 시험항목, 기준, 관리번호, 지시자 및 일자 등 시험 수행에 직접적으로 필요한 정보를 포함해야 합니다. 재가공방법 및 사용상 주의사항은 시험지시서가 아닌 제조공정이나 제품 표준서 등에 포함될 내용입니다.
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99. 다음 보기의 크로마토그래피 중 이동상이 개체 것을 모두 나타낸 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. ①
  2. ①, ②
  3. ①, ②, ④
  4. ①, ②, ③, ④
(정답률: 68%)
  • 크로마토그래피에서 이동상이 액체인 기법을 찾는 문제입니다. 제시된 항목 중 LC(액체 크로마토그래피), HPLC(고성능 액체 크로마토그래피), TLC(박층 크로마토그래피)는 이동상으로 액체를 사용합니다.

    오답 노트
    GC: 이동상으로 기체를 사용함
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100. 비중 1.15인 28wt% 염산 용액으로 0.4M 염산용액 1L를 만들기 위해 필요한 28wt% 염산의 양은 몇 mL 인가?

  1. 22.7
  2. 45.3
  3. 52.1
  4. 90.7
(정답률: 57%)
  • 용액의 몰농도를 이용하여 필요한 시약의 부피를 구하는 문제입니다. 먼저 28wt% 염산의 몰농도를 계산한 후, 희석 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{10 \times \text{비중} \times \text{wt}\%}{\text{분자량}}$ 및 $$M_1 V_1 = M_2 V_2$$
    ② [숫자 대입] $M_1 = \frac{10 \times 1.15 \times 28}{36.45} = 8.86$ 및 $$8.86 \times V_1 = 0.4 \times 1000$$
    ③ [최종 결과] $V_1 = 45.1$ (가장 근접한 값은 45.3)
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