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핵 펄스 추진 역사
ICF는 핵융합 연료의 작은 펠릿, 일반적으로 중수소화 리튬(6Li2H)과 중심에 작은 중수소/삼중수소 촉발 장치를 사용한다. 펠릿은 반응실로 던져져 레이저 또는 다른 형태의 빔 에너지에 의해 모든 방향에서 충격을 받는다. 빔에 의해 생성된 열은 펠릿을 폭발적으로 압축하여 핵융합이 일어나는 지점까지 이른다. 그 결과는 뜨거운 플라스마이며, 필요한 양의 핵분열을 생성하는 데 필요한 최소 폭탄 크기에 비해 매우 작은 "폭발"이다.
다이달로스 프로젝트의 경우, 이 과정은 로켓 엔진을 구성하는 대형 전자석 내에서 실행될 예정이었다. 전자빔에 의해 점화된 반응 후, 자석은 뜨거운 가스를 후방으로 유도하여 추력을 얻었다. 에너지의 일부는 우주선의 시스템과 엔진을 작동시키는 데 사용되었다. 시스템을 안전하고 에너지 효율적으로 만들기 위해 다이달로스는 목성에서 수집한 헬륨-3 연료로 동력을 공급받을 예정이었다.
메두사 설계는 기존 로켓보다 태양광 돛단배와 공통점이 더 많다. 이 설계는 1990년대에 존데일 솔렘에 의해 구상되었고 영국 행성간 학회지(JBIS)에 발표되었다.
핵 펄스 추진 역사
메두사 우주선은 독립적인 케이블로 연결된 대형 돛을 앞에 펼친 다음, 자신과 돛 사이에서 폭발하도록 핵폭발물을 전방으로 발사할 것이다. 돛은 플라스마와 광자 충격에 의해 가속될 것이고, 낚시꾼에게서 도망치는 물고기처럼 테더를 풀면서 "릴"에서 전기를 생성할 것이다. 우주선은 생성된 전기의 일부를 사용하여 돛 쪽으로 자신을 끌어올려 지속적으로 부드럽게 가속할 것이다.
원래 설계에서는 여러 테더가 여러 모터 발전기에 연결되었다. 단일 테더에 비해 폭발과 테더 사이의 거리를 늘려 테더 손상을 줄이는 장점이 있다.
무거운 페이로드의 경우, 달 재료를 활용하여 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 폭발물을 달 암석이나 물로 감싸서 이전에 안정적인 라그랑주 점에 저장할 수 있다.
메두사는 고전적인 오리온 설계보다 더 많은 폭발 충격을 가로채고, 충격 흡수 장치 스트로크가 훨씬 길며, 주요 구조물이 인장 상태에 있어 매우 가볍기 때문에 더 나은 성능을 보인다. 메두사형 우주선은 50,000–100,000 s (490–980 km/s) (500~1000 kN·s/kg)의 비추력을 달성할 수 있을 것이다.
핵 펄스 추진 역사
메두사는 BBC 다큐멘터리 영화 원자폭탄으로 화성에: 오리온 프로젝트의 비밀 역사에서 대중에게 널리 알려졌다. 짧은 영화는 메두사 우주선이 "앞에 있는 돛에 폭탄을 던지는" 방식으로 작동하는 예술가의 개념도를 보여준다.
롱샷 프로젝트는 1980년대 후반 미국 해군사관학교와 협력하여 수행된 미국 항공 우주국 후원 연구 프로젝트였다. 롱샷은 여러 면에서 다이달로스 프로젝트의 기본 개념을 발전시킨 것으로, 자기를 통해 ICF를 유도했다. 핵심적인 차이점은 로켓과 다른 시스템에 모두 동력을 공급할 수 없다고 판단하여 대신 300kW급의 기존 원자로를 우주선 작동을 위해 포함시켰다는 점이다. 원자로의 추가 중량으로 성능이 다소 감소했지만, LiD 연료를 사용하더라도 100년 만에 인근 별 센타우루스자리 알파에 도달할 수 있었다(약 13,411km/s의 속도로, 4.5광년 거리에 있으며, 이는 광속의 4.5%에 해당한다).
핵 펄스 추진 역사
1990년대 중반, 펜실베이니아 주립 대학교의 연구는 반물질을 사용하여 핵 반응을 촉매하는 개념으로 이어졌다. 반양성자는 우라늄의 핵 내부에서 반응하여 기존 핵 반응처럼 핵을 분해하는 에너지를 방출한다. 심지어 소수의 이러한 반응도 연쇄 반응을 시작할 수 있으며, 이는 그렇지 않으면 훨씬 더 큰 연료량이 필요했을 것이다. 플루토늄의 "정상적인" 임계 질량은 약 11.8킬로그램(표준 밀도의 구형의 경우)이지만, 반물질 촉매 반응의 경우 1그램 미만으로도 가능하다.
이 반응을 사용하는 여러 로켓 설계가 제안되었는데, 일부는 행성 간 임무를 위해 핵분열 반응만을 사용하고, 다른 일부는 핵분열-핵융합(실제로 오리온 폭탄의 매우 작은 버전)을 사용하여 성간 임무를 수행하는 설계가 제안되었다.
미국 항공 우주국은 2011년에 워싱턴 대학교와 MSNW LLC에 NIAC 프로그램을 통해 핵융합 로켓을 연구하고 개발하도록 자금을 지원했다.
핵 펄스 추진 역사
이 로켓은 자기-관성 핵융합의 한 형태를 사용하여 직접 추력 핵융합 로켓을 생산한다. 자기장은 큰 금속 링을 중수소-삼중수소 플라스마 주위로 붕괴시켜 핵융합을 촉발시킨다. 에너지는 부서진 링으로 형성된 금속 껍질을 가열하고 이온화시킨다. 뜨겁게 이온화된 금속은 자기 로켓 노즐에서 고속(최대 30km/s)으로 분출된다. 이 과정을 약 1분마다 반복하여 우주선을 가속 또는 감속시킨다. 핵융합 반응은 자가 지속적이지 않으며 각 펄스를 폭발시키기 위해 전기 에너지를 필요로 한다. 전기 요구 사항은 100kW에서 1,000kW(평균 300kW) 사이로 추정되며, 설계에는 필요한 에너지를 생산하기 위한 태양 전지판이 포함된다.
포일 라이너 압축은 적절한 에너지 규모에서 핵융합을 생성한다. 워싱턴주 레드먼드에서 진행된 개념 증명 실험은 압축을 위해 알루미늄 라이너를 사용하는 것이었다. 그러나 최종 설계는 리튬 라이너를 사용할 예정이었다.
핵 펄스 추진 역사
성능 특성은 원자로가 달성하는 핵융합 에너지 이득 인자에 따라 달라진다. 이득은 20에서 200 사이로 예상되었으며, 평균 40으로 추정되었다. 이득이 높을수록 배기 속도가 빨라지고, 비추력이 높아지며, 필요한 전력량이 줄어든다. 아래 표는 이득이 20, 40, 200일 때 90일 화성 이동에 대한 다양한 성능 특성을 요약한 것이다.
2013년 4월까지 MSNW는 시스템의 하위 구성 요소를 시연했다. 중수소 플라스마를 핵융합 온도까지 가열하고 핵융합을 생성하는 데 필요한 자기장을 집중시키는 것이다. 그들은 2013년 말 이전에 두 기술을 결합하여 시험할 계획이었다.
펄스 핵분열-핵융합(PuFF) 추진은 자기-관성 핵융합과 유사한 원리에 의존한다. 이는 Z-핀치에 의해 시작된 자가 촉매 핵분열 및 핵융합 반응을 겪는 작은 연료 펠릿에서 얻은 플라스마를 배출함으로써 오리온과 유사한 모터에 의해 발생하는 극심한 구속 스트레스 문제를 해결하는 것을 목표로 한다. 이는 앨라배마 대학교 헌츠빌에서 NIAC 프로그램을 통해 연구된 이론적인 추진 시스템이다. 본질적으로 Z-핀치 구성을 사용하는 핵융합 로켓이지만, 핵융합 과정을 촉진하기 위해 핵분열 반응과 결합된다.
직경 약 1cm인 PuFF 연료 펠릿은 두 가지 구성 요소로 이루어져 있다: 핵융합을 겪는 플라스마의 중수소-삼중수소(D-T) 실린더를 "타겟"이라고 부르며, 그 주위를 리튬 라이너로 둘러싸인 핵분열을 겪는 U-235 외피가 감싸고 있다. 중성자 감속재 역할을 하는 액체 리튬은 D-T 실린더와 우라늄 외피 사이의 공간을 채운다. 액체 리튬을 통해 전류가 흐르면 로런츠 힘이 생성되고, 이 힘은 Z-핀치라고 알려진 과정에서 D-T 플라스마를 10배 압축한다. 압축된 플라스마는 임계 상태에 도달하여 핵융합 반응을 겪는다. 그러나 이러한 반응의 핵융합 에너지 이득(Q)은 손익분기점(Q < 1)보다 훨씬 낮으며, 이는 반응이 생산하는 에너지보다 더 많은 에너지를 소비한다는 것을 의미한다.
PuFF 설계에서 초기 핵융합 반응에서 방출되는 고속 중성자는 U-235 외피에서 핵분열을 유도한다. 결과적인 열은 외피를 팽창시켜 D-T 코어로의 내파 속도를 증가시키고 추가로 압축하여 더 많은 고속 중성자를 방출한다. 이 중성자들은 다시 외피의 핵분열 속도를 증폭시켜 과정을 자가 촉매화시킨다. 이를 통해 핵분열 및 핵융합 연료가 완전히 연소되어 PuFF가 다른 핵 펄스 개념보다 효율적일 것으로 기대된다. 자기-관성 핵융합 로켓과 마찬가지로, 엔진의 성능은 D-T 타겟의 핵융합 이득이 증가하는 정도에 따라 달라진다.
하나의 "펄스"는 연료 펠릿을 연소실에 주입하고, 일련의 핵분열-핵융합 반응을 통해 소비되며, 마지막으로 방출된 플라스마를 자기 노즐을 통해 배출하여 추력을 생성하는 것으로 구성된다. 단일 펄스는 완료하는 데 몇 초의 일부만 소요될 것으로 예상된다.
기술성숙도
기술성숙도(technology readiness level, TRL)는 프로그램 획득 단계에서 기술의 성숙도를 측정하는 방법이다. TRL은 다양한 유형의 기술에 걸쳐 기술 성숙도에 대한 일관되고 균일한 논의를 가능하게 한다. TRL은 프로그램 개념, 기술 요구 사항 및 입증된 기술 역량을 검토하는 기술 성숙도 평가(TRA) 중에 결정된다. TRL은 1에서 9까지의 척도를 기반으로 하며 9가 가장 성숙한 기술이다.
TRL은 1970년대에 NASA에서 개발되었다. 미국 국방부는 2000년대 초부터 조달에 이 척도를 사용했다. 2008년에는 ESA에서도 이 척도를 사용하고 있었다.
유럽 연합 집행위원회는 2010년에 EU 지원 연구 및 혁신 프로젝트에 이 척도를 채택하도록 권고했다. 이에 따라 TRL은 2014년에 EU 호라이즌 2020 프로그램에서 사용되었다. 2013년에는 TRL 척도가 국제 표준화 기구(ISO)에 의해 ISO 16290:2013 표준으로 출판되면서 더욱 정식화되었다.
기술성숙도
TRL에 대한 포괄적인 접근 방식과 논의는 유럽 연구 및 기술 기관 협회(European Association of Research and Technology Organisations]], EARTO)에서 발표되었다. 유럽 연합의 TRL 척도 채택에 대한 광범위한 비판이 디 이노베이션 저널(The Innovation Journal)에 발표되었는데, "TRL 척도의 구체성과 정교함은 원래의 맥락(우주 프로그램) 밖으로 사용이 확산되면서 점차 감소했다"고 명시했다.
기술성숙도 평가 도구
기술성숙도 계산기는 미국 공군에 의해 개발되었다. 이 도구는 마이크로소프트 엑셀에 구현된 표준 질문 세트로, 달성된 TRL을 그래픽으로 표시한다. 이 도구는 주어진 시점의 기술 성숙도 스냅샷을 제공하기 위한 것이다.
국방획득대학교(DAU)의 결정 지점(DP) 도구는 원래 기술 프로그램 관리 모델(Technology Program Management Model)이라고 불렸으며 미국 육군에 의해 개발되었다. 이후 DAU에 채택되었다. DP/TPMM은 TRL로 게이트된 고정밀 활동 모델로, 기술 관리자가 성공적인 기술 전환을 위해 기술을 계획, 관리 및 평가하는 데 도움을 주는 유연한 관리 도구이다. 이 모델은 기술 개발 및 관리 목표에 맞춰 조정된 시스템 공학 및 프로그램 관리 작업을 포함하는 핵심 활동 세트를 제공한다. 이 접근 방식은 포괄적이지만, 특정 기술 프로그램의 개발 및 전환과 관련된 복잡한 활동을 하나의 통합 모델로 통합한다.
기술성숙도 사용
기술성숙도를 사용하는 주된 목적은 기술의 개발 및 전환에 관한 의사 결정을 내리는 데 경영진을 돕는 것이다. 이는 조직 내에서 연구 개발 활동의 진행 상황을 관리하는 데 필요한 여러 도구 중 하나이다.
TRL의 장점은 다음과 같다.
TRL의 유용성을 제한하는 일부 특성은 다음과 같다.
TRL 모델은 부정적인 요인과 노후화 요인을 무시하는 경향이 있다. 이러한 요인을 평가에 통합하기 위한 제안이 있었다.
다양한 개발 단계를 포함하는 복잡한 기술의 경우, 기본 단위에서 사회 적용에 이르는 기술 준비 경로 매트릭스(Technology Readiness Pathway Matrix)라는 보다 상세한 체계가 개발되었다. 이 도구는 기술의 준비 수준이 선형적인 과정보다는 사회에서의 적용을 통한 더 복잡한 경로를 기반으로 한다는 것을 보여주는 것을 목표로 한다.
기술성숙도 역사
기술성숙도는 1974년 NASA에서 구상되었고 1989년에 공식적으로 정의되었다. 원래의 정의는 7단계로 구성되었지만, 1990년대에 NASA는 이후 널리 받아들여진 9단계 척도를 채택했다.
NASA TRL의 원래 정의 (1989)
레벨 1 – 기본 원리 관찰 및 보고됨
레벨 2 – 잠재적 응용 프로그램 검증됨
레벨 3 – 분석적 및 실험적으로 개념 증명됨
레벨 4 – 구성 요소 및 브레드보드 실험실 검증됨
레벨 5 – 시뮬레이션 또는 실제 우주 환경에서 구성 요소 및 브레드보드 검증됨
레벨 6 – 시뮬레이션 환경에서 시스템 적합성 검증됨
레벨 7 – 우주 환경에서 시스템 적합성 검증됨
기술성숙도 역사
TRL 방법론은 1974년 NASA 본부의 스탠 새딘(Stan Sadin)에 의해 시작되었다. 당시 레이 체이스(Ray Chase)는 목성 궤도선 설계 팀의 JPL 추진부 대표였다. 스탠 새딘의 제안으로 체이스는 이 방법론을 사용하여 제안된 JPL 목성 궤도선 우주선 설계의 기술 준비도를 평가했다. 나중에 체이스는 새딘이 TRL 방법론을 제도화하는 것을 돕기 위해 NASA 본부에서 1년을 보냈다. 체이스는 1978년 ANSER에 합류하여 TRL 방법론을 사용하여 제안된 공군 개발 프로그램의 기술 준비도를 평가했다. 그는 1980년대와 90년대에 TRL 방법론을 활용한 재사용 가능 발사체에 대한 여러 기사를 발표했다.
기술성숙도 역사
이는 공군 Have Not 프로그램의 설계 도구, 테스트 시설 및 제조 준비도를 포함하는 확장된 버전의 방법론을 문서화했다. Have Not 프로그램 관리자 그레그 젠킨스(Greg Jenkins)와 레이 체이스는 설계 및 제조를 포함하는 TRL 방법론의 확장된 버전을 발표했다. 리언 맥키니(Leon McKinney)와 체이스는 확장된 버전을 사용하여 ANSER 팀의 고재사용 우주 수송(HRST) 개념의 기술 준비도를 평가했다. ANSER는 또한 제안된 국토안보부 프로그램에 대한 TRL 방법론의 적응된 버전을 만들었다.
미국 공군은 1990년대에 기술성숙도 사용을 채택했다.
기술성숙도 역사
1995년 NASA의 존 C. 맨킨스(John C. Mankins)는 NASA의 TRL 사용을 논의하고 척도를 확장하며 각 TRL에 대한 확장된 설명을 제안하는 논문을 썼다. 1999년 미국 회계감사원은 DOD와 민간 산업 간의 기술 전환의 차이점을 조사한 영향력 있는 보고서를 발표했다. 보고서는 DOD가 민간 산업보다 더 큰 위험을 감수하고 덜 성숙한 단계에서 신기술을 전환하려고 시도한다는 결론을 내렸다. GAO는 미성숙한 기술의 사용이 전체 프로그램 위험을 증가시킨다고 결론지었다. GAO는 DOD가 전환 전에 기술 성숙도를 평가하는 수단으로 기술성숙도를 더 널리 사용할 것을 권고했다.
2001년 국방부 과학기술차관보는 새로운 주요 프로그램에서 TRL 사용을 승인하는 각서를 발행했다. 기술 성숙도 평가 지침은 국방 획득 가이드북(Defense Acquisition Guidebook)에 통합되었다. 이후 DOD는 2003년 DOD 기술 성숙도 평가 데스크북에서 TRL 사용에 대한 상세 지침을 개발했다.
거주와 관련성이 있기 때문에 '거주 가능성 준비 수준(HRL)'은 NASA 엔지니어 그룹(잔 코널리, 캐시 다우즈, 로버트 하워드, 래리 툽스)에 의해 만들어졌다. 이들은 NASA TRL을 포함한 여러 기관에서 이미 확립되고 널리 사용되는 표준과 연관하여 거주 가능성 요구 사항 및 설계 측면을 다루기 위해 만들어졌다.
최근에는 시드니 대학교 화학 공학 교수이자 연구 부학장인 알리 압바스(Ali Abbas) 박사와 화학 엔지니어이자 상업화 전문가인 모빈 놈바르(Mobin Nomvar) 박사가 TRL과 동기화될 9점 척도인 상업화 준비 수준(CRL)을 개발하여 시장 채택을 보장하고 실패를 피하기 위한 중요한 혁신 경로의 일부로 혁신 프로젝트를 신속하게 평가하고 개선한다.
유럽 우주국은 2000년대 중반에 TRL 척도를 채택했다. 이 기관의 핸드북은 TRL에 대한 NASA의 정의를 밀접하게 따른다. 2022년에는 ESA TRL 계산기가 대중에게 공개되었다. EU 정책에서 TRL의 보편적인 사용은 핵심 가능 기술에 대한 첫 고위 전문가 그룹의 최종 보고서에서 제안되었으며, 2013년부터 2020년까지 실행된 후속 EU 프레임워크 프로그램인 호라이즌 2020에 구현되었으며, EU의 다음 프레임워크 프로그램에서도 유지되었다. 이는 우주 및 무기 프로그램뿐만 아니라 나노기술부터 정보학 및 통신 기술에 이르기까지 모든 분야에 적용된다.
기송관
기송관(pneumatic tube) 또는 캡슐 파이프라인, 기송관 수송 또는 PTT 또는 PTS 또는 기송관 시스템(pneumatic tube systems)은 압축 공기 또는 부분적인 진공을 통해 튜브 네트워크를 통해 원통형 컨테이너/운반체를 추진하는 시스템이다. 이는 유체를 수송하는 일반적인 파이프라인과 달리 고체 물체를 수송하는 데 사용된다. 19세기 말과 20세기 초에 기송관 네트워크는 주로 우편, 기타 서류 또는 돈과 같은 작고 긴급한 소포를 비교적 짧은 거리로 운송해야 하는 사무실에서 가장 흔하게 발견되었다. 대부분의 시스템은 단일 건물 또는 도시 내의 한 지역으로 제한되었다. 가장 큰 설비는 당시에 상당히 복잡했지만, 정보 시대의 디지털화로 대부분 대체되었다. 일부 시스템은 21세기에도 병원과 같은 곳에서 혈액 샘플 및 이와 유사한 시간에 민감한 소포를 임상검사실로 보내 분석하는 용도로 계속 개발되었다.
일부 기송관 수송 시스템은 기차 및 지하철 시스템과 경쟁하기 위해 더 큰 화물 운송용으로 건설되었다. 그러나 이러한 시스템은 인기를 얻지 못했다.
기송관 역사
기송관 수송은 1799년경 윌리엄 머독이 발명했다. 캡슐 파이프라인은 빅토리아 시대에 처음 사용되었으며, 전신국에서 인근 건물로 전보를 전송하는 데 사용되었다. 이 시스템은 기송 발송(pneumatic dispatch)으로 알려져 있다.
기송관 역사
1854년, 조시아 래티머 클라크는 "공기 압력과 진공을 이용하여 장소 간 편지나 소포를 운반하는" 특허를 받았다. 1853년, 그는 런던의 스레드니들 스트리트에 있는 런던 증권거래소와 로스버리에 있는 일렉트릭 텔레그래프 컴퍼니 사무실 사이에 220-야드 (200 m) 길이의 기송관 시스템을 설치했다. 일렉트릭 텔레그래프 컴퍼니는 이 시스템을 사용하여 주가를 비롯한 금융 정보를 얻어 자사 서비스 구독자에게 전보 선을 통해 전달했다. 이로써 정보의 전파가 훨씬 빨라졌는데, 기송관 시스템이 없었다면 회사는 두 건물 사이를 메시지를 운반할 주자를 고용하거나, 아니면 증권거래소 내에 숙련된 전신 기사를 고용해야 했을 것이다. 1860년대 중반, 회사는 리버풀, 버밍엄, 맨체스터의 지역 증권거래소에도 유사한 시스템을 설치했다. 영국에서 전신이 국유화된 후에도 우편 전신국 산하에서 기송관 시스템은 계속 확장되었다. 이러한 확장은 주로 1870년에 "이중 수문 기송 밸브"로 라티머-클라크의 발명품을 개선하고, 1880년에 "중간 신호기/기송관용 급속 차단 스위치"를 개발하여 작동 속도를 dramatically하게 높이고 한 번에 여러 개의 운반 메시지가 튜브에 있을 수 있도록 한 조셉 윌리엄 윌모트(이전 일렉트릭 텔레그래프 컴퍼니에 고용되었음)에 의해 추진되었다. 1880년에는 런던에 21 마일 (34 km)가 넘는 튜브가 있었다. 애버딘 어시장 사무실과 중앙 우체국 사이에 튜브가 설치되어 매우 부패하기 쉬운 상품의 신속한 판매를 용이하게 했다.
기송관 역사
이들은 은행이나 슈퍼마켓의 현금 운반기를 포함하여 작은 소포 및 문서를 위해 일반적으로 사용되지만, 19세기 초에는 무거운 화물 운송을 위해 제안되었다. 한때 거대한 튜브 네트워크가 사람을 운송하는 데 사용될 수 있다고 예상되었다.
병원은 많은 환경에서 특히 고령 인구와 높은 입원율을 가진 곳에서 증가하는 환자 수와 처리량 압력을 다루기 위한 광범위한 자동화 전략의 일환으로 PTS를 배치한다. 국제 지표는 이질적인 경향을 보여준다. 2011년에서 2019년 사이에 많은 OECD 국가에서 퇴원율이 감소했지만, 다른 국가(예: 대한민국과 일본)에서는 상당히 증가했으며, 중국과 같은 주요 협력국에서도 증가했다. 이는 PTS와 같은 용량 솔루션이 내부 물류 병목 현상을 완화하기 위해 채택되는 이유를 보여준다.
역사와 채택
병원은 수십 년 동안 PTS를 배치해 왔으며, 현대 시스템은 단일 구역 레이아웃에서 고밀도 임상 영역을 연결하는 다중 구역 아키텍처로 전환하고 있다. 공급업체는 병원 물류의 일부로 부서 간 연결성(예: 약국–검사실–병동 연결) 및 감사 가능성을 강조한다.
적용 분야
검체 운송
기송관 역사
PTS는 병동과 응급실에서 중앙 검사실로의 일상 및 긴급 검체 운송에 널리 사용된다. 연구에 따르면, 검증된 경우 PTS는 분석 품질을 저하시키지 않으면서 빠른 운송 시간을 달성할 수 있다. 그러나 효과는 분석물 및 시스템 설계에 따라 달라질 수 있으므로 검사실은 일반적으로 자체적으로 검증을 수행한다.
약국 물류 및 단위 용량
병원 약국은 PTS를 사용하여 병동 및 자동 조제 지점으로의 약물 분배를 신속하게 처리한다. 단위 용량 포장 및 조제 솔루션과의 통합은 환자별, 추적 가능한 약물 흐름을 가능하게 하고 폐쇄형 약물 관리 시스템을 지원한다. 산업 시스템(예: TheraPick; Baxter의 단위 용량 플랫폼) 및 병원 PTS 공급업체는 발송 및 수신 스테이션에서 종단 간 추적 가능성과 안전한 인계를 설명한다.
검사실 및 약국으로의 자동 인계
일부 PTS 설치는 전 분석 검사실 라인에 자동 인터페이스를 제공하여 운반체가 로봇으로 수신, 식별 및 언로드되어 표준 테스트가 최소한의 수동 처리로 완전히 자동화된 트랙에 진입할 수 있도록 한다. 약국 또한 발송 및 수신 시 통제된 접근 및 전자 기록을 강제하는 스테이션을 통합한다.
기송관 역사
미국에서는 드라이브스루 은행에서 종종 기송관을 사용하여 차량과 창구 직원 간에 현금과 서류를 운송했다. 2020년대에는 모바일 뱅킹 앱의 증가와 ATM의 정교화로 인해 이들 중 일부는 제거되었다. 많은 병원에는 컴퓨터 제어 기송관 시스템이 있어 약물, 문서 및 검체를 실험실과 간호사 스테이션으로 운송한다. 많은 공장에서는 부품을 넓은 캠퍼스 전체에 신속하게 전달하기 위해 이를 사용한다. 많은 대형 상점에서는 계산대에서 사무실로 초과 현금을 안전하게 운송하고, 거스름돈을 계산원에게 다시 보내는 시스템을 사용한다. 카지노에서는 돈, 칩, 카드를 빠르고 안전하게 이동시키는 데 사용된다. 일본의 러브 호텔에서는 고객이 익명으로 계산을 할 수 있도록 이를 사용한다. NASA의 원래 크리스토퍼 C. 크라프트 주니어 미션 관제 센터는 관제 콘솔과 직원 지원실을 연결하는 기송관을 가지고 있었다. 미션 작전 통제실 2는 1992년에 원래 구성으로 마지막으로 사용되었고, 그 후 다른 임무를 위해 개조되었다. 이 방은 1985년에 미국 국립역사기념물로 지정되었기 때문에 2017년에 1960년대 상태로 복원하기로 결정되었다. 기송관은 제거되어 복원을 위해 캔자스주의 코스모스피어로 보내졌다.
기송관 역사
기송관 시스템은 핵화학에서 중성자 활성화 분석 중 샘플을 운반하는 데 사용되었다. 샘플은 중성자에 노출되는 핵반응로의 중심부에서 발생한 방사능을 측정하는 기기까지 이동해야 한다. 샘플의 일부 방사성 동위원소는 반감기가 매우 짧을 수 있으므로 속도가 중요하다. 이러한 시스템은 자동화될 수 있으며, 샘플 튜브 매거진이 미리 정해진 시간 동안 반응로 중심부로 차례로 이동한 다음, 기기 스테이션으로 이동하고 마지막으로 보관 및 폐기용 용기로 이동한다.
2011년 초 문을 닫기 전까지 미네소타 에디나의 맥도날드는 "세계 유일의 기송관 드라이브스루"라고 자칭하며, 스트립 몰에 있는 매장에서 주차장 한가운데 있는 드라이브스루로 음식을 보냈다.
기술 편집자 쿠엔틴 하디는 2015년 기준으로 기송관을 통한 데이터 전송에 대한 관심이 다시 높아졌다고 언급하며, 디지털 네트워크 보안에 대한 논의가 동반되었다고 지적했다. 그는 런던의 잊혀진 기송관 네트워크에 대한 연구를 인용했다.
트랜스로직(Translogic)은 현대 의료 기송관 시스템 공급업체 중 하나이다. 쿠카(KUKA)는 산업용 로봇 및 공장 자동화 시스템을 제조하는 독일 회사이다. 2016년, 이 회사는 중국 가전 제조업체인 메이디아 그룹에 인수되었다. 쿠카는 2014년에 스위스로그(Swisslog)를, 1999년에 트랜스로직(Translogic)을 인수했다.
관련 응용 분야로는 기송관 시스템과 매우 유사한 메커니즘을 사용하는 물고기 대포가 있다.
기송관 응용 분야
기송 우편 또는 기송 배달은 가압된 공기 튜브를 통해 편지를 전달하는 시스템이다. 이는 19세기 스코틀랜드 엔지니어 윌리엄 머독이 발명했으며, 후에 런던 기송 발송 회사에 의해 개발되었다. 기송 우편 시스템은 19세기 후반부터 여러 대도시에서 사용되었지만(1866년 런던 시스템은 시험 운행 중 사람을 운송할 수 있을 정도로 강력하고 컸지만, 그 용도는 아니었음), 나중에는 대부분 버려졌다.
파리 (프랑스)의 주요 튜브 네트워크( 파리 기송관 우편)는 1984년까지 사용되었으며, 그 후 컴퓨터와 팩스로 대체되었다. 프라하 기송관 우편은 1889년 현재 체코의 프라하에서 대중에게 개통되었으며, 네트워크는 약 60 킬로미터 (37 mi)까지 확장되었다.
기송 우편국은 일반적으로 우체국, 증권거래소, 은행 및 부처를 연결한다. 이탈리아는 기송 우편용 우표(1913년 ~ 1966년)를 발행한 유일한 국가였다. 오스트리아, 프랑스, 독일은 기송관 사용을 위한 우편 물품을 발행했다.
일반적인 응용 분야는 은행, 병원 및 슈퍼마켓이다. 많은 대형 소매점에서는 기송관을 사용하여 계산원에서 경리 부서로 판매 전표나 기타 문서를 운송했다.
기송관 응용 분야
역사적 사용
1893년: 북미 최초의 시스템은 필라델피아에 존 워너메이커 우정청장에 의해 설립되었으며, 그는 이전에 자신의 존 워너메이커 백화점에서 이 기술을 사용했다. 이 시스템은 처음에 도심 우체국을 연결했으며, 나중에는 주요 철도역, 증권거래소 및 많은 개인 사업체로 확장되었다. 이는 미국 우정국에 의해 운영되었으며, 이후 뉴욕 (브루클린과 맨해튼 연결), 시카고, 보스턴, 세인트루이스와 같은 도시에서 유사한 시스템을 개설했다. 이들 중 마지막은 1953년에 폐쇄되었다.
19세기
1812년, 조지 메드허스트는 처음으로 승객 객차를 터널을 통해 날려 보내는 것을 제안했지만, 결코 실행되지 않았다. 승객 운송용 기송관 시스템의 전신인 대기압 철도(튜브는 레일 사이에 놓여 있고, 튜브 상단의 밀폐 가능한 슬롯을 통해 열차에 매달린 피스톤이 그 안에서 움직임)는 다음과 같이 운행되었다.
기송관 응용 분야
1861년, 런던 기송 발송 회사는 사람을 이동시킬 수 있을 만큼 큰 시스템을 구축했지만, 이는 소포를 위한 것이었다. 1865년 10월 10일 새 홀본 역 개통식에서는 회장인 리처드 템플-누전트-브리지스-찬도스-그렌빌, 제3대 버킹엄 앤 찬도스 공작과 일부 회사 이사들이 튜브를 통해 유스턴으로 날려 보내지면서(5분 소요) 기념했다.
550-미터 (1,804 ft) 길이의 크리스탈 팰리스 기송관 철도는 1864년 수정궁에서 전시되었다. 이것은 템스강 아래를 지나 런던 워털루역과 채링크로스를 연결하는 워털루 앤 화이트홀 철도 제안의 프로토타입이었다. 굴착은 1865년에 시작되었지만 재정 문제로 인해 1868년에 중단되었다.
기송관 응용 분야
1867년 뉴욕의 미국 연구소 박람회에서 앨프레드 엘리 비치는 길이 100-피트 (30 m), 직경 6-피트 (1.8 m)의 파이프를 시연했는데, 이는 12명의 승객과 승무원을 이동시킬 수 있었다. 뉴욕시 최초의 고가 철도 노선이 개통된 지 1년 후인 1869년, 뉴욕의 비치 기송관 운송 회사는 새로운 운송 방식의 가능성을 시연하기 위해 브로드웨이 (맨해튼) 아래에 길이 312-피트 (95 m), 직경 8.9-피트 (2.7 m)의 기송관 지하철 노선을 비밀리에 건설했다. 이 노선은 몇 달 동안만 운영되었고, 비치가 노선 확장을 위한 허가를 받는 데 실패한 후 폐쇄되었다. 보스 트위드, 즉 부패한 영향력 있는 정치인은 고가 철도 노선에 개인적으로 투자할 계획이었기 때문에 이를 진행하기를 원치 않았다.
20세기
기송관 응용 분야
1920년대에 캐나다 태평양 철도와 캐나다 국영 철도는 협력하여 토론토의 유니언 스테이션의 A 우편국에 있는 네 개의 사무실 사이에 4,500미터의 정교한 기송관 시스템을 구축했다. 로열 요크 호텔의 우편실과도 연결되어 있었다. 스타와 텔레그램 신문사도 이 시스템에 합류하여 파이프를 설치했다.
1960년대, 록히드와 매사추세츠 공과대학교는 미국 상무부와 함께 미국의 동부 해안 도시들을 연결하기 위해 주변 기압과 "중력 진자 보조"로 구동되는 백트레인 시스템에 대한 타당성 조사를 수행했다. 그들은 펜실베이니아 필라델피아와 뉴욕 간 운행이 평균 초당 174 미터 매 초, 즉 626 km/h(388 mph)에 달할 것이라고 계산했다. 이 계획이 너무 비싸다는 이유로 포기되자, 록히드 엔지니어 L. K. 에드워즈는 "중력-진공 수송" 기술을 개발하기 위해 튜브 트랜짓(Tube Transit, Inc.)을 설립했다. 1967년 그는 당시 건설 중이던 BART 시스템과 나란히 운행할 캘리포니아주의 베이 지역 중력-진공 수송을 제안했다. 이는 결코 건설되지 않았다.
21세기
기송관 응용 분야
부분적으로 진공 상태인 튜브에서 운행하는 열차, 예를 들어 백트레인과 하이퍼루프에 대한 연구는 계속되고 있다.
기송 엘리베이터 는 원통형 수직 샤프트(일반적으로 투명 플라스틱으로 만들어짐)와 샤프트 내에서 위아래로 공기압 차이를 통해 움직이는 승객 캡슐(역시 투명함)로 구성된다. 가장 큰 장점은 샤프트 아래에 구덩이나 샤프트 위에 로프트가 필요 없다는 것이다.
상승 작동을 위해 엘리베이터 샤프트 상단의 진공 펌프가 캡슐 위에서 공기를 빨아들여 저압을 생성하는 동안, 아래(1층) 수준에서 더 큰 정상 대기압이 캡슐 아래로 들어갈 수 있도록 허용하여 상승력을 제공한다.
하강하기 위해 튜브형 샤프트 내부의 전자 제어 밸브는 실린더 내 공기의 유입과 유출을 조절하여 프로그램된 작동을 통해 차량을 부드럽게 내린다. 진공 펌프 또는 전자 제어 밸브가 고장나는 경우, 캡슐 아래에 갇힌 공기량은 기계식 밸브를 통해 천천히 빠져나갈 수 있는 완충재 역할을 하여 캡슐을 가장 낮은 수준으로 부드럽게 되돌린다.
기송관 응용 분야
대형 소매점에서는 기송관 시스템을 사용하여 판매 전표와 돈을 판매원에서 중앙 튜브실로 운송했으며, 그곳에서 계산원은 거스름돈을 만들고, 신용 기록을 참조하는 등의 작업을 할 수 있었다.
드라이브스루를 갖춘 많은 은행들도 기송관을 사용한다.
많은 병원에는 검체를 임상검사실로 보내는 기송관 시스템이 있다. 혈액 보존액은 원심력과 가속력으로 인한 용혈을 방지하는 것은 물론, 무게와 운송 시간도 중요하게 고려되어 운송된다. 기송관 시스템은 병원에서 X선, 환자 문서, 일반 문서, 약물 및 검사 결과를 운송하는 데에도 사용된다.
6-인치 (152 mm) 기송관 시스템은 4-인치 (102 mm) 시스템에 비해 훨씬 적은 막힘으로 리터 용량의 IV 백을 처리할 수 있는 것으로 나타났다.
우편 주문 사업을 관리하기 위해 백화점 시어스는 "시카고의 중앙 시설과 같은 거대한 창고를 지었는데, 이곳에서는 다양한 부서와 조립 작업자들에게 메시지가 기송관을 통해 전달되었다." 잭슨스 오브 리딩(Jacksons of Reading)과 멜버른의 마이어(Myer) 등 다른 많은 백화점도 20세기에는 기송관 시스템을 가지고 있었다. 오스트레일리아 국립도서관 건물(1968년 개관)에는 독서실에서 서고로 도서 요청을 보내는 기송관 시스템이 설치되어 있다. 이 시스템은 더 이상 사용되지 않지만, 부분적으로 작동하며, 비하인드 투어에서 시연된다.
폐기물 처리 장치에 기송관을 사용하는 예로는 메카의 마스지드 알하람, 스톡홀름(스웨덴) 함마르뷔 셰스타드의 글라스후스에트, 캐나다 몬트리올 구시가지, 미국 디즈니 월드, 미국 루즈벨트 아일랜드 및 허드슨 야즈 등이 있다.
기송관 시스템은 생산 공장에서 사용된다. 컨베이어 벨트 옆이나 생산 공정에서 예비 부품, 측정 기기, 도구 또는 작업물을 운반하는 데 사용된다. 산업 실험실에서는 샘플이 기송관 시스템을 통해 운반된다. 이는 어떤 물리적 상태(고체, 액체, 기체)와 어떤 온도에서도 운반될 수 있다. 예를 들어, 산업 회사인 티센크루프는 900 °C (1,650 °F) 강철 샘플을 기송관을 통해 용광로에서 실험실까지 초당 22 m (72 ft)의 속도로 보낸다.
기송관 기술적 특성
현대 시스템(더 작은, 즉 "일반적인" 튜브 직경으로 작은 캡슐 운송에 사용되는)은 초당 약 7.5 m (25 ft)의 속도에 도달하지만, 일부 역사적 시스템은 이미 초당 10 m (33 ft)의 속도를 달성했다. 동시에, 다양한 기압으로 캡슐이 천천히 제동될 수 있어, 초기 시스템의 특징이었던 충격적인 도착을 제거하고 깨지기 쉬운 내용물에는 부적합했던 문제를 해결했다.
매우 강력한 시스템은 최대 50 kg (110 lb)의 무게와 최대 500 mm (20 in)의 직경을 가진 물체를 운반할 수 있다. 100개 이상의 라인과 1000개 이상의 스테이션을 연결할 수 있다.
기송관 기술적 특성
또한, 현대 시스템은 특정 캡슐을 추적하고 우선 순위 배송 및 시스템 효율성을 관리하기 위해 컴퓨터로 제어될 수 있다. 이 기술을 통해 병원의 수술 중 채취된 조직 샘플과 같이 시간에 민감한 물품을 운반할 수 있다. 캡슐 내의 RFID 칩은 운반체의 위치, 운송 속도 또는 목적지와 같은 데이터를 수집한다. 시스템은 이러한 데이터를 수집하고 저장하여 사용자가 내부 프로세스 및 처리 시간을 최적화하는 데 도움을 준다. 시설은 회사 소프트웨어 시스템, 예를 들어 실험실 정보 시스템과 연결되어 회사 물류 관리 및 생산 체인에 완전히 통합될 수 있다.
기송관 각주
M. Marcu-Pipeline conveyors(pneumatic wheeled pipeline conveyors-state of the art/photos-1990) at page 45 in the "Material handling in pyrometallurgy": proceedings of the International Symposium on Materials Handling in Pyrometallurgy, Hamilton, Ontario, August 26–30, 1990
여키스어
여키스어(Yerkish)는 비인간 영장류가 사용하기 위해 개발된 인공어이다. 이 언어는 사물이나 개념에 해당하는 상징인 렉시그램이 새겨진 키보드를 사용한다.
렉시그램은 특히 조지아 주립 대학교 언어 연구 센터에서 보노보와 침팬지와 소통하기 위해 사용되었다. 연구원들과 영장류는 총 384개의 키를 가진 최대 3개의 패널로 구성된 렉시그램 보드를 사용하여 소통할 수 있었다.
여키스어 맥락
여키스어는 에른스트 폰 글라저스펠드가 개발했으며, 조지아 주립 대학교의 듀안 럼보와 수 새비지-럼보가 애틀랜타, 조지아에 있는 에모리 대학교의 여키스 국립 영장류 연구 센터에서 영장류와 함께 작업하면서 사용했다. 영장류는 렉시그램이 새겨진 컴퓨터 키 배열인 렉시그램 보드를 통해 소통하도록 훈련받았다. 폰 글라저스펠드는 1971년에 "렉시그램"이라는 용어를 만들고, 처음 120개를 만들었으며, 그 조합을 규제하는 문법을 설계했다. 이 인공어는 렉시그램이 처음 사용된 연구소의 설립자인 로버트 M. 여키스를 기리기 위해 여키스어라고 불렸다.
여키스어로 소통하도록 훈련된 첫 번째 유인원은 침팬지 라나였으며, 1973년부터 LANA 프로젝트의 맥락에서 시작되었다. 연구원들은 라나가 여키스어를 해석할 뿐만 아니라 이 새로운 언어를 통해 다른 사람들과 소통에 참여하기를 바랐다.
여키스어 설계적 고려
1973년으로 거슬러 올라가는 연구는 침팬지가 시각적 항목의 상징적 사용을 습득하고 유지할 수 있음을 시사했다. 언어로서의 상징 사용을 구조화하려는 시도에서 여키스어는 렉시그램의 사용을 공식화했는데, 렉시그램은 단어를 나타내지만 반드시 그것이 지칭하는 대상을 나타내는 것은 아닌 그래픽 디자인이다.
각 렉시그램은 의미론적으로나 문법적으로 명확하도록 설계되었으며, 이는 영어의 모호성을 줄이려는 의식적인 노력이다. 예를 들어, 색상 사용은 의미론적 코드를 전달하는데, 빨간색 렉시그램은 음식과 음료와 같은 섭취 가능한 항목을 식별하고, 파란색 렉시그램은 활동을 지정하며, 보라색 렉시그램은 인간과 같은 살아있는 존재를 나타낸다.
기존의 기술적 한계로 인해 렉시그램은 9개의 단일 요소로 구성되었으며, 이 요소들은 겹쳐져 조합될 수 있었다. 빨간색인 "주스"의 렉시그램은 요소 1(세로선), 5(원), 9(물결선)의 조합이다.
폰 글라저스펠드는 여키스어의 첫 렉시그램 약 150개를 만들었다.
여키스어 인터페이스
라나를 위해 렉시그램 키보드가 만들어졌는데, 각 키는 음식, 먹다, 사과, 마시다 등 다양한 명사나 동사를 나타냈다.
폰 글라저스펠드는 라나와의 초기 실험에서 25개를 사용했다. 이 키들은 각각 11⁄2 x 1인치였고, 누르면 불이 들어왔다.
특정 키를 누르면 키보드 옆에 놓인 음식 분배기에서 해당 항목이 나왔고, 일련의 실험을 통해 연구원들은 라나가 각 키가 무엇과 관련되는지 해석하고 자신의 요청을 의미 있게 전달하는 법을 배우기를 바랐다.
위측두이랑
위측두이랑(superior temporal gyrus, STG), 위관자이랑 또는 상측두회는 사람 뇌의 측두엽에 있는 세 개(때로는 두 개)의 뇌이랑 중 하나이며, 머리 가쪽에 위치하며 외이도 약간 위에 자리 잡고 있다.
위측두이랑은 다음으로 경계가 정해진다.
위측두이랑은 다음을 포함하여 뇌의 여러 중요한 구조를 포함한다.
위측두이랑은 소리 처리를 담당하는 청각피질을 포함한다. 특정 소리 주파수는 청각피질에 정확히 매핑된다. 이 청각(또는 음조) 지도는 호문쿨루스 일차운동피질 지도와 유사하다. 위측두이랑의 일부 영역은 주파수 조합 처리에 특화되어 있으며, 다른 영역은 진폭 또는 주파수 변화 처리에 특화되어 있다. 위측두이랑에는 (대부분의 사람들에게) 좌반구에 위치한 베르니케 영역도 포함된다. 이는 언어 이해에 관련된 주요 영역이다. 위측두이랑은 언어 처리를 포함한 청각 처리에 관여하지만, 사회적 인지에 중요한 구조로도 알려져 있다.
STG의 다양한 부분은 전방(aSTG), 중간(mSTG), 후방(pSTG)으로 지칭될 수 있다.
위측두이랑 기능
위측두이랑은 얼굴 자극에서 감정을 인식하는 데 관여한다.
) 또한, 위측두이랑은 청각 처리뿐만 아니라 어휘가 손상되었거나 언어 감각을 발달시키는 개인의 언어 기능에 필수적인 구조이다. 위측두이랑은 편도체와 전전두피질로 구성된 경로에서 중요한 구조임이 밝혀졌으며, 이들은 모두 사회적 인지 과정에 관여한다. 위측두이랑을 포함하여 측두엽의 전방 및 등쪽 영역은 얼굴의 다양한 변화하는 특성을 처리하는 능력과 관련이 있다. 신경영상학 연구에 따르면 조현병 환자는 위측두이랑에 구조적 이상이 있는 것으로 나타났다.
fMRI 분석은 통찰 기반 문제 해결과 오른쪽 전방 위측두이랑의 활동 사이에 연관성을 입증했으며, 특히 '아하!' 순간으로 흔히 불리는 갑작스러운 이해의 섬광과 관련이 있다.
위측두이랑 기능
위측두이랑(STG)은 언어 이해에 중요하지만, 연구에 따르면 칵테일 파티 효과에서도 기능적 역할을 한다고 한다. 참가자들을 배경 소음 수준이 다른 다섯 가지 청취 조건에 노출시킨 뇌자도 연구가 수행되었다. STG가 칵테일 파티 환경에서 주의를 기울이는 음성 스트림과 강한 연결을 가지고 있음이 발견되었다. 주의를 기울이는 음성 스트림이 배경 소음에 의해 방해받지 않을 때는 양측성 연결이 나타났지만, 배경 소음이 더 많이 도입될수록 연결은 좌반구 의존적이 되었다.
인체 발달
인체 발달(development of the human body)은 생장에서 성숙에 이르는 과정이다. 이 과정은 여성의 난소에서 방출된 난자가 남성의 정자에 의해 수정되는 수정으로 시작된다. 그 결과로 생성된 수정란은 세포 증식과 세포 분화를 통해 발달하고, 결과적으로 생성된 배는 자궁에 착상하며, 이곳에서 배아는 태아 단계를 거쳐 분만에 이르기까지 계속 발달한다. 출생 후에도 추가적인 생장과 발달이 계속되며, 유전적, 호르몬적, 환경적 및 기타 요인의 영향을 받는 신체 발달과 심리 발달을 모두 포함한다. 이는 일생 동안 어린 시절과 청소년기를 거쳐 성인기까지 계속된다.
인체 발달 출생 전
출생 전 발달, 즉 산전 발달(어원:  라틴어  natalis '출생과 관련된')은 잉태 과정에서 수정된 난자가 수정란, 배, 그리고 태아로 발달하는 과정이다. 산전 발달은 수정과 수정란의 형성으로 시작되며, 이는 배아 발달의 첫 단계로, 분만까지 태아 발달로 이어진다.
수정은 정자가 난자의 막에 성공적으로 침투하여 두 세포가 융합하여 단일 세포인 수정란을 형성할 때 발생한다. 각 생식자 (정자와 난자)는 반수체이며, 이는 일반적인 인간 세포에 존재하는 염색체 수(46개)의 절반(23개)을 가지며 각 염색체의 사본을 하나씩 가진다는 의미이다. 이들이 융합하면, 결과로 생성되는 수정란은 46개의 염색체를 가진 이배체이며, 두 부모의 조합으로 이루어진 고유한 유전 물질을 가진다. 일부 생식자는 부적절하게 형성되어 하나 이상의 염색체 사본을 두 개씩 보유한다. 이러한 부적절한 생식자가 정상적인 생식자와 융합하면, 인간이 두 개 대신 세 개의 특정 염색체를 가지는 장애인 삼염색체성을 가진 수정란을 생성한다.
배아 단계는 수정부터 초기 배아의 발달을 거쳐 착상까지의 기간을 의미한다. 배아 단계는 임신 약 10일경에 끝난다.
인체 발달 출생 전
수정란은 단일 인간의 모든 생물학적 특성을 가진 완전한 유전 물질을 포함하며, 배아로 발달한다. 배아 발달은 오디배 단계, 주머니배 단계, 낭배 단계, 신경배 단계의 네 가지 단계를 거친다. 착상 전에 배아는 단백질 껍질인 투명대 내에 남아 있으며, 난할이라고 불리는 일련의 빠른 유사분열을 겪는다. 수정 후 일주일이 지나면 배아는 아직 크기가 커지지 않지만, 투명대에서 부화하여 어머니의 자궁 내벽에 부착된다. 이는 탈락막 반응을 유도하며, 자궁 세포가 증식하여 배아를 둘러싸 자궁 조직 내에 박히게 한다. 한편, 배아는 증식하여 배아 조직과 배아 외 조직으로 발달하며, 후자는 태아막과 태반을 형성한다. 인간의 경우, 배아는 산전 발달의 후기 단계에서 태아라고 불린다. 배아에서 태아로의 전환은 수정 후 8주에 발생하는 것으로 임의로 정의된다. 배아와 비교하여 태아는 더 인지 가능한 외부 특징과 점진적으로 발달하는 내부 기관 세트를 가진다. 거의 동일한 과정이 다른 종에서도 발생한다.
인체 발달 출생 전
인간 배아 발달은 인간 배아의 발달과 형성을 의미한다. 이는 인간 발달 (생물학)의 초기 단계 동안 발생하는 세포 분열과 세포 분화의 과정으로 특징지어진다. 생물학적 관점에서 인간 발달은 단일 세포인 수정란에서 성인 인간으로의 성장을 포함한다. 수정은 정자 세포가 난자 세포에 성공적으로 들어가 융합할 때 발생한다. 정자와 난자의 유전 물질은 결합하여 수정란이라는 단일 세포를 형성하고 산전 발달의 배아 단계가 시작된다. 배아 단계는 발달의 처음 8주를 포함하며, 9주째부터 배아는 태아라고 불린다.
배아 단계는 수정부터 초기 배아의 발달을 거쳐 착상이 자궁에서 완료될 때까지의 기간을 의미한다. 배아 단계는 약 10일이 소요된다. 이 단계에서 수정란은 난할이라는 과정을 통해 분열을 시작한다. 그 후 주머니배가 형성되어 자궁에 착상된다. 배아 발달은 낭배의 다음 단계로 이어지며, 이때 배아의 세 가지 배엽이 조직 형성이라는 과정을 통해 형성되고, 신경관 형성과 기관 형성 과정이 이어진다.
인체 발달 출생 전
배아와 비교하여 태아는 더 인지 가능한 외부 특징과 더 완전한 발달 중인 기관 세트를 가진다. 배아 발달의 전체 과정은 유전자 발현, 세포 생장 및 세포 분화의 조화로운 공간적, 시간적 변화를 포함한다. 거의 동일한 과정이 다른 종, 특히 척삭동물 사이에서 발생한다.
태아는 수정 후 9주부터 시작되는 인간 발달 단계이다. 그러나 생물학적 관점에서 산전 발달은 연속체이며, 배아와 태아를 구별하는 많은 특징이 있다. 태아는 또한 모든 주요 신체 기관이 존재하지만, 아직 완전히 발달하고 기능하지 않으며 일부는 최종 위치에 있지 않은 것으로 특징지어진다.
태아와 배아는 어머니의 골반 내에 위치한 자궁이라는 기관 내에서 발달한다. 어머니가 태아 또는 배아를 품고 있는 동안 겪는 과정을 임신이라고 한다. 태반은 발달 중인 태아를 자궁 벽에 연결하여 영양분 흡수, 체온 조절, 노폐물 제거, 어머니의 혈액 공급을 통한 가스 교환을 허용하며, 내부 감염에 대항하고 임신을 지원하는 호르몬을 생성한다. 태반은 성장하는 태아에게 산소와 영양분을 공급하고 태아의 혈액에서 노폐물을 제거한다. 태반은 자궁 벽에 부착되며, 태아의 탯줄은 태반에서 발달한다. 이들 기관은 어머니와 태아를 연결한다. 태반은 태반 포유류의 특징이지만, 유대류 및 일부 비포유류에서도 다양한 수준의 발달을 보인다. 다양한 태생 생물에서 이러한 구조의 상동성은 논쟁의 여지가 있으며, 절지동물과 같은 무척추동물에서는 기껏해야 유사성에 불과하다.
인체 발달 출생 후
아동기는 출생부터 청소년기까지의 연령을 의미한다. 발달심리학에서 아동기는 걷기 시작하는 유아기, 초기 아동기 (놀이 연령), 중기 아동기 (학교 연령), 청소년기 (사춘기부터 사춘기 이후)의 발달 단계로 나뉜다. 다양한 아동기 요인이 개인의 태도 형성에 영향을 미칠 수 있다.
태너 단계는 신체 발달을 기반으로 아동의 나이를 대략적으로 판단하는 데 사용될 수 있다.
사춘기는 어린이의 인체가 유성 생식이 가능한 어른의 몸으로 성숙하는 신체 변화 과정이다. 이는 인간의 뇌에서 생식샘으로 보내는 호르몬 신호에 의해 시작된다. 소녀의 경우 난소에, 소년의 경우 고환에 해당한다. 신호에 반응하여 생식샘은 리비도와 뇌, 뼈, 근육, 혈액, 피부, 모발, 유방, 성기의 성장, 기능 및 변화를 자극하는 호르몬을 생산한다. 신체 성장 – 키와 몸무게 –는 사춘기 전반에 걸쳐 가속화되며, 성인 신체가 발달하면 완료된다. 생식 능력의 성숙 전까지 소년과 소녀의 사춘기 전 신체적 차이는 외부 성기뿐이다.
인체 발달 출생 후
평균적으로 소녀는 10~11세경에 사춘기를 시작하여 15~17세경에 끝나며, 소년은 11~12세경에 시작하여 16~17세경에 끝난다. 여성 사춘기의 주요 특징은 평균 12세에서 13세 사이에 발생하는 초경이다. 남성의 경우 평균 13세에 발생하는 첫 사정이다. 21세기에는 아동, 특히 소녀들이 사춘기에 도달하는 평균 연령이 19세기(소녀는 15세, 소년은 16세)에 비해 낮아졌다. 이는 영양 개선으로 인한 빠른 신체 성장, 체중 및 지방 축적 증가 또는 식량 섭취나 기타 환경 요인으로 인한 내분비계 장애물질 (예: 크세노에스트로겐) 노출 등 여러 요인에 기인할 수 있다. 평소보다 일찍 시작하는 사춘기를 성조숙증이라고 하며, 평소보다 늦게 시작하는 사춘기를 사춘기지연이라고 한다.
사춘기 신체의 크기, 모양, 구성 및 기능의 형태학적 변화 중 주목할 만한 것은 2차 성징의 발달, 즉 어린아이의 몸이 소녀에서 여성으로, 소년에서 남성으로 "채워지는" 과정이다.
인체 발달 출생 후
생물학적으로 성인은 성적 성숙에 도달한 인간 또는 기타 유기체를 의미한다. 인간의 맥락에서 성인이라는 용어는 사회적, 법적 개념과 관련된 추가적인 의미를 가진다. 미성년자와 달리, 법적 성인은 성년 연령에 도달하여 독립적이고 자급자족하며 책임감 있는 존재로 간주되는 사람이다. 법적 성년 연령은 대부분의 맥락에서 18세이지만, 성년의 정의는 법적 권리와 국가에 따라 다를 수 있다.
인간의 성인기는 심리적 성인 발달을 포함한다. 성인기의 정의는 종종 일관성이 없고 모순된다. 청소년은 생물학적으로 성인이며 성인 행동을 보일 수 있지만, 법적 성년 연령 미만이면 여전히 어린아이로 취급될 수 있다. 반대로 법적 성인은 그들을 정의해야 할 것으로 여겨지는 성숙과 책임감을 전혀 가지고 있지 않을 수 있다. 개인의 정신적, 신체적 발달과 성숙은 그들의 삶의 상황에 의해 크게 영향을 받는 것으로 입증되었다.
인체 발달 기관계
인간의 기관과 기관계는 기관 형성이라는 과정을 통해 발달한다. 이는 배아 발달 3주차에 낭배가 세 가지 뚜렷한 배엽, 즉 외배엽, 중배엽, 내배엽을 형성할 때 시작된다. 외배엽은 결국 표피와 신경계로 발달한다. 중배엽은 골격근, 혈액 세포, 생식계, 비뇨계, 대부분의 순환계, 그리고 몸통의 결합 조직을 형성할 것이다. 내배엽은 호흡기 및 위장관의 상피 조직과 여러 샘으로 발달할 것이다.
인체 발달 선형 성장
어린 시절 동안 뼈는 성장판이라고 불리는 특정 영역에서 발생하는 복잡한 신장 과정을 겪는다. 이 과정은 성장 호르몬, 비타민 D 등 다양한 호르몬과 요인에 의해 조절된다. 이 호르몬들은 새로운 뼈 세포 형성에 중요한 역할을 하는 인슐린 유사 성장 인자-1(IGF-1)의 생산을 촉진한다. 적절한 영양 섭취는 이러한 호르몬 생산에 필수적이며, 이는 적절한 뼈 성장에 매우 중요하다. 그러나 적절한 영양 부족은 이 과정을 방해하고 성장 부진을 초래할 수 있다.