2017-12-04
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이상준(juny6600)
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화학 공정 개발을 하는데 가장 중요한점이 궁금합니다.
스케일 업에 관한 정보가 궁금합니다.
스케일 업에 관한 정보가 궁금합니다.
- 화학 공정 개발
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 8
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답변
정윤석님의 답변
2017-12-05- 1
스케일업은 단순히 말하면 연구소에서 만든 연구결과물을 공장에 적용시킨다고 보시면 됩니다.
즉 연구소는 작은 단위로 만드는데 예를들어 약의 경우 연구소에서 1000정~10000정 정도 만든다고 하면 스케일업은 공장의 기계를 이용하여 연구소 규모보다 10~1000배이상 제조하는 것을 뜻합니다. 이것은 약의 크기, 무게 등에 따라 규모의 크기는 달라집니다.
연구소의 결과물과 동일하게 재현성을 가지며 공장규모로 만드는 과정이라고 생각하시면 됩니다.
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답변
김병관님의 답변
2017-12-05- 1
화학 공정 개발하는데는 단가와 시간, 생산량 등이 중요합니다.
공정 단계가 최대한 적어야되고 공정당 시간이 짧아야합니다.
그리고 화학공정으로 batch process, continuous-flow process 등의 reactor(반응기) 설계가 들어가는데 공정상 유리한 공정을 넣어서 단위 시간당 생산량을 늘려야합니다.
요즘에는 반응 공정 후 분리 배출해야되는 부산물의 양이나 환경 문제도 중요합니다.
스케일업은 기관마다 다른데 보통 화학 실험실에서는 0.1~1 g 스케일로 테스트 해본 다음 10~100 g 스케일로 스케일업 많이 합니다. 화학 공장에서는 100 L 반응기로 테스트 해보고 1 ton, 10 ton, 100 ton 등으로 스케일 늘려가면서 조건 잡으면서 진행합니다.
스케일이 커지면 열교환이나 교반 홉합 조건이 달라지기 때문에 조심해야합니다.
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이배훈님의 답변
2017-12-06- 1
저도 최근 스케일업 공정 에 대해 참여를 하며 느낀 건데
product 수요에 대한 스케일업 공정의 규모를 먼저 정하고 최대한의 단가를 절약하면서
원하는 quality의 물질을 빠르게 제조하는 과정으로 생각듭니다.
(수요예측, 스케일업 규모, 단가, quality, 시간)
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조윤환님의 답변
2017-12-06- 1
스케일업 관점에서 중요한 점에 대해 다른 분들께서 좋은 말씀을 많이 해주셨습니다만,
제게 중요한 점을 꼽으라고 한다면 "balancing' 이라고 이야기하고 싶네요.
말 그대로 적정점을 찾는 것 입니다.
화학공정 개발에서 balancing을 하기 위해서는 다음이 필요하다고 생각합니다.
1. 개발 대상을 명확화
2. 개발 대상의 수준(용도, 기능, 품질)
이상은 기술개발을 위해서 선행되어야 하는 것이기도 합니다.
개발은 위의 것이 명확해진 후에 진행되는 것이죠. 이상의 것들이 명확해지면 동원 가능한 기술적, 공학적 수단들에 대한 검토가 이루어지고 비로서 스케일업도 이 단계에서 본격적인 검토가 이루어질 겁니다.
스케일업을 포함해서 화학공정을 개발하는 과정에서 검토해야할 부분은 생산성, 경제성, 안전, 환경영향, 규제 등을 꼽을 수 있습니다. 연구원 이라고 자칭 하는 분들이 가장 잘 놓치는 부분이 바로 안전, 환경영향, 규제 입니다. 아무리 좋은 공정을 개발해도 사용을 금하는 물질을 사용한다거나 독성이 너무 강해서 위험하다거나 하면 현실화시키는데 많은 어려움이 있을 겁니다. 따라서 이 모든 것을 고려해 적절한 타협점을 찾아가야 합니다.
다른 관점에서 balancing을 볼 수도 있는데,,........실험실에서 놓치지 말아야 할 것이 바로 물질수지, 열수지 등의 balancing 입니다. 이것에 대한 정보가 없다면 실제 생산설비에서 생산이 어렵습니다. 결과물에만 너무 집중한 나머지 부산물이나 폐기물에 대한 검토를 누락하면 규제나 환경에 악영향이 커서 실제 생산에 적용할 수 없는 지경에 이르기도 하죠.
그 동안 게시판 활동으로 볼 때 질문자께선 실험실 수준의 합성 연구를 하시는 듯 합니다.
실험실 수준의 합성과 상업생산을 전제로한 스케일업 및 공정개발은 대전제 자체가 다르기 때문에 매우 숙고할 필요가 있음을 기억해주셨으면 합니다.
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답변
조익수님의 답변
2017-12-13- 1
안녕하세요.
저도 예전 학교에 있을땐 과연 이렇게 긴 step이 실제 기업에서 생산될수 있을까?
혹은 overall yield가 이렇게 낮은데 현실성이 있는 scheme일까 하고 생각을 해본적이 있습니다.
Scale up에 대해서 고민할때 기본적으로 생각해보셔야할 점을 일단 말씀드리겠습니다.
1. Procedure가 현장 적용됐을때 문제 발생 여부
2. 생산할때 사용되는 반응기의 flow chart 고려
3. Lab에서 진행되는 procedure의 재현성 및 가혹안정성(가혹조건으로 진행됐을때 얼마만큼 안 정성이 있는지를 판단하는 것입니다.)
뭐 추가적으로 더 많은 부분이 있겠지만, 현실적으로 제가 생각했을때 고민 할 수 있는, 그리고 일반적으로 생각할 수 있는 부분인것 같습니다.
좋은 답변이 되셨길 바랍니다..
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답변
박종현님의 답변
2017-12-22- 1
스케일업 한다는 얘기는 실험실 수준에서 플랜트, 상용화 직전까지 시스템을 만든다는 얘기죠. 하지만 막상 설계에 참여하다보면 생각지도 못한부분에서 큰 문제가 발생하기도 합니다.
일단 공정을 하기 전에 반응기 모델을 짜야될 지 고민해야 합니다. 입구, 출구부분의 pressure drop때문에 분말들이 뭉쳐있는 현상이 발생할 수도 있고 외부 가스라인이나 배출구 설계를 잘못하면 아예 처음부터 다시 설계하는 경우도 있습니다. 스케일업에 관한 논문들이 많이 있으니 글쓴이분께서 하고자 하시는 분야의 논문부터 찾아보시길 바라겠습니다.
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정찬희님의 답변
2018-01-03- 1
가장 보편적인 문제는 대량 생산에서
정밀하지 못하게 되어 수율과 품질저하가 일어난다는 거죠...
품질관리와 수율 두마리 토끼를 잡아야 하는데... 쉽지가 않죠
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조수호님의 답변
2018-03-13- 1
같은 맥락에서 화학공정과 스케일 업 모두 실험과정과 결과물에서 오차범위를 줄이는 것이 가장 중요합니다. 연구실에서의 실험 규모를 키워 공장에서 이루어지므로 오차는 생기기 마련이지만 경제적으로 오차를 줄이는 것이 핵심입니다.
감사합니다