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1. 개요
生命工學 ｜ Biological Engineering, Bioengineering, Biotechnology생명공학은 각종 생물체의 생물학적 시스템, 생체, 유전체 또는 그들로부터 유래되는 물질·정보를 연구·활용하는 학문과 기술을 뜻한다. 대표적으로 생물의 유전정보, 성장, 번식을 통제하고 조작하는 기술을 들 수 있다. 줄기세포, 조직 배양, 핵 치환, 세포 융합, 유전자 재조합 기술, PCR 등과 관련 있다. 생물학, 의학, 농학, 축산학, 정보학, 유전학 등을 기반으로 하며, 보건 의료나 화학공학과 연관을 가진 분야도 있다.
생명공학은 인간의 건강을 보호하고 식량을 개선하며, 바이오 에너지와 소재를 만들고 환경문제를 해결한다는 점에서 매우 중요한 학문이다. 이른바 신의영역을 건들수있는 비약적인 발전을 상상할 수 있는만큼 기대감이 큰 분야이다. 특정 유전자를 고쳐 질병치료 및 동식물은 품종개량, 인공장기와 재생의학, 항노화 등 조망받는 분야이다.
2. 활용 분야
2.1. 의료(레드 바이오)
2.1.1. 생체재료 및 조직공학
줄기세포, 조직공학 등을 활용해서 인체 내에서 사용할 수 있는 인공장기나 인공조직 등을 만드는 분야다. 조혈모세포를 이식해 백혈병 등의 혈액 질환을 치료하는 방법도 잘 알려져 있다. 뼈, 피부, 폐와 같은 조직을 인공적으로 만들어내는 것도 실용화 단계다. 줄기세포를 배양해 특정 조직(피부, 뼈, 근육 등)으로 분화시키고, 그 세포를 생체재료와 결합시켜 이식 가능한 형태로 만드는 것이다. 인공장기의 가장 큰 장점은 생명을 위협할 만한 면역 거부 반응이 없다는 데 있다. 다만 줄기세포 이용은 의료윤리학 상의 논란이 끊이지 않는다.최근에는 3D 바이오프린팅 기술이 활발히 연구되고 있다. 이는 세포와 재료를 섞은 ‘바이오잉크’를 프린터로 층층이 쌓아 올려, 실제 사람의 장기나 조직 형태를 그대로 재현하는 기술이다.
면역공학에서는 인체의 면역 시스템을 원하는 방향으로 작동하게끔 응용한다. 유전자 조작으로 면역 세포를 개량해 암을 치료하는 연구 등이 대표적이다.
2.1.2. 의료기기 및 보철학
의료기기 분야는 MRI, CT, PET, 초음파 등 영상 장치와 생체 신호(EEG, ECG) 측정 및 분석 장비를 개발한다거나 수술용 로봇, 모바일 헬스케어 등의 전자 장치를 개발하는 분야다. 생명공학과 전자공학이 융합되어 있다고 할 수 있다.보철학은 의족, 의수 등 결손된 신체 장기를 대체할 인공 기관을 개발하는 분야다. 즉, '기관' 수준에서 만들어진다고 할 수 있다(세포 → 조직 → 기관 → 기관계 → 개체). 생체재료가 인공조직, 즉 '조직' 분야에서 만들어지는 것과 대조적이다. 생체역학이 중요한 기초 과목이다.
2.1.3. 신약개발 및 생물정보학
생물 세포를 이용해서 질병의 치료에 사용할 수 있는 물질(의약품)을 만드는 것도 생명공학의 몫이다. 유전자 변형 기술을 이용해 상업 생산된 첫 의약품은 1982년에 출시된 인슐린이다. 이후 다양한 의약품이 생명공학을 통해 대량 생산되게 되었다. 현재는 생명공학 기술을 이용해 호르몬 제제, 항체의약품, 유전자치료제, 백신 등의 바이오의약품 생산이 이뤄지고 있다.생물정보학은 생명 현상을 데이터와 컴퓨터로 해석하는 분야다. 데이터를 기반으로 신약이나 치료법을 개발하는 데 필수적이다.
2.2. 공업(화이트 바이오)
2.2.1. 바이오화학소재
생물 세포를 이용해서 바이오플라스틱, 세제, 흡습제, 라텍스 등 공업 재료를 만드는 분야다. 바이오플라스틱의 대부분은 생분해성 플라스틱이라서 분해 속도가 빠르기 때문에 환경 오염 문제에서 자유로우며 미세 플라스틱 이슈도 피해갈 수 있다.또한 석유 등의 화석연료의 고갈에 대비하고 대기 오염을 막기 위해 바이오에탄올이나 바이오디젤과 같은 바이오연료의 개발도 진행되고 있다.
2.2.2. 생물공정
생물공정은 생물체나 효소 등을 이용해 유용한 물질을 대량 생산하고 공정을 최적화하는 분야다. 배양, 분리, 정제, 최적화로 이어지는 공정을 설계하며, 화학공학과 미묘하게 겹치는 분야이기도 하다.2.2.3. 환경생명공학
폐수 처리, 공기 정화, 폐기물 재활용 과정에서 생물학적 처리를 해서 환경 부담을 줄이려는 분야다. 바이오 필터 개발, 탄소 포집 기술 개발 등이 이에 해당한다.2.3. 농업(그린 바이오)
2.3.1. 식물생명공학
전통적인 농학과 관련 있는 분야다. 농업 생산성을 높이거나 새로운 기능을 지닌 작물을 개발하는 것이다.생명공학 기술 중 일반인들에게 가장 친숙한 것은 아마도 종자개량이나 GMO일 것이다. 유전자 변형 작물은 1984년에 처음 탄생했고, 1996년 이후 주로 미국에서 재배가 시작되면서 급속히 보급되었다. 미국의 거대 농업지대에선 GMO기술을 이용한 특수 작물과 특수 농약을 농업에 활용해서 생산량을 늘리고 있다. 유전자 조작에 의해 제초제나 살충제에 내성을 가진 작물이 재배되고 있으며, 또한 비타민 A를 첨가한 황금쌀처럼 유전자 기술에 의해 영양을 강화한 작물도 존재한다.
하지만 외국 농업지대에선 생태계 교란 문제[1]가 문제시되고 있으며, 특히 GMO가 인체에 유해하다는 논란이 끊임없이 제기되고 있다.
2.3.2. 동물생명공학
축산학과 관련 있는 분야이며, 전통적으로 가축 생산성을 높이는 데 중점을 두었다. 최근에는 반려동물, 특수동물의 사육과 보존에도 관심을 기울이고 있다.2.3.3. 식품생명공학
식품생명공학은 생명공학 기술을 이용해 식품의 생산과 가공을 효율적으로 하고, 기능성과 품질을 향상시키는 방안을 연구한다. 식품생명공학의 핵심 영역은 발효와 미생물 이용 기술이다. 식품 안전과 품질 개선 및 식품 기능성 향상도 주요 관심사다. 최근에는 배양육 같은 세포 기반 식품에도 관심을 기울인다.3. 대학에서의 생명공학 관련 과목
생명공학과에서는 생명과학의 기초 과목들을 먼저 배우고, 그 응용 방법을 연구한다.일반적인 자연과학(기초학문)-공학(응용학문)의 관계처럼[2], 생명과학과 생명공학의 관계도 기초학문-응용학문의 관계다.
그러나 생태학, 진화 및 동물행동학 정도를 제외하면 많은 내용을 생명공학과와 생물학과에서 공통적으로 다루며 실제로 생명공학을 전공하고 생물학 연구실에 들어가거나 그 반대인 경우도 굉장히 흔하다.
또한 생물학과의 연구실에서도 한국에서는 연구비 지원 등의 현실적인 문제로 응용에 가까운 연구를 많이 하기 때문에 대학원에서도 차이가 크지 않은 경우가 많다.
3.1. 생명공학과
생명공학과의 커리큘럼은 학교마다 차이가 크다. 예를 들어 한양대의 경우에는 생명공학과가 공과대학 소속이고 공업수학, 물리학 관련 내용이 많지만 성균관대의 융합생명공학과의 경우에는 생명공학학부라는 공과대학과는 별개의 학부에 소속되어 있고 커리큘럼 역시 일반적인 생물학에서 응용과 바이오산업에서 쓰이는 내용을 조금 더 강조한 정도이다. 학교에 따라 생명과 공학 두 키워드 중 전자를 강조하는지, 후자를 강조하는지 다르니 지원 전에 커리큘럼을 확인할 필요가 있다. 하지만 공통점은 공과대학으로 분류되더라도 흔히 공학사를 받는 다른 공대에 비하면 그 커리큘럼이 상당히 이질적이라는 것이다.| 기초 과목 |
| 심화 과목 |
- 특허, 논문작성법 등
- 생물통계학
- 화학 분야 : 기기분석, 계산화학
- 생물학 분야: 주로 세포생물학, 미생물학, 생리학, 면역학, 유전학, 생화학 등을 배운다. 생명과학과의 기초 전공과목들을 배운다.
생명공학과에서 주도적으로 다루는 과목들은 다음과 같다. 여기서부터는 학교에 따라, 그리고 세부전공분야에 따라 많이 달라진다. 연세대 과목과 한양대 이수체계도를 비교해 보면 많이 다르다는 것이 한눈에 느껴질 정도다.
<생물공학/유전공학 분야>이쪽 과목들은 대개 화학공학과나 농대에서도 개설된다.
<생체재료분야>
- 고분자화학, 고분자물성학, 생물물리화학, 생체재료공학(생물재료공학), 생물나노소재
<의약, 나노공학 분야>
- 바이러스공학, 세포 및 조직공학(세포생명공학), 생명의학 전달시스템, 생명공학분석, 면역공학
3.2. 생명공학과 이외에서의 생명공학
- 수의과대학. 의과대학 등에서 '생명공학' 과목을 개설
- 농과대학 상당수 학과에서 생명공학 관련 과목을 개설
- 약학대학 에서 생명공학 과목을 개설
- 화학공학과와 융합해 생명화학공학과로 개설되기도 한다.[5] 또는 화학공학과 교수 중 일부가 생물화학공학 쪽 연구실을 구성하기도 한다.[6]
- 신경과학과, 뇌과학과 쪽
- 생명과학과에서도 생명공학과 관련된 기초 지식을 배울 수 있는 과목을 개설하기도 한다.
- 유전공학과에서 바이오테크놀로지를 바탕으로 유전자를 조작하는 학문을 다룬다.
4. 시험과목 중의 생명공학
- 바이오화학제품제조기사[7]: '배양준비, 배양생산, 분리·정제, 전환·중합, 바이오화학제품 품질관리' 5과목이 출제된다.
- 대학수학능력시험: 생명과학2 6단원 생명공학 기술과 인간생활
- 생명공학 경시대회: 1등에게 상금 200만원을 주며, 모두 11명에게 상금을 준다. 2016년에는 70여명이 응시하였다.
5. 유전공학
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를#!if 문단 != null & 앵커 == null
의 [[유전공학#s-|]]번 문단을#!if 문단 == null & 앵커 != null
의 [[유전공학#|]] 부분을[1] 가령 돌연변이 등에 의해 특수 농약에 적응한 새로운 해충과 잡초가 탄생하여 생태계에 변화를 일으킨다든지 등[2] 물리학-전기공학/기계공학, 화학-화학공학 등[A] 한양대와 같이 공학적인 부분에 중점을 두는 학교의 경우 개설되어 있다, 이 경우 학위로 공학사를 받기도 한다.[A] [5] 예: 고려대학교, 서강대학교, 연세대학교의 화공생명공학과, 서울대학교의 화학생물공학부, 카이스트의 생명화학공학과[6] 학교마다 다르기는 하지만 화학공학 위주의 커리큘럼에 생명공학 쪽은 화학공학과 연관된 부분만 일부 섞여있는 방식으로 커리큘럼이 구성된 경우가 많다. 즉, 사실상 화학공학과에 가까운 경우가 많다.[7] 前 생물공학기사