(실전 학습 2회-과학) 회전 기준계의 가상의 힘-해설(2024 수특 독서)
태풍의 중심은 바깥보다 기압이 낮다. 그럼에도 태풍의 바람은 시계 반대 방향으로 돌아서 태풍의 중심으로 들어간다. 이 글에서는 이 현상과 관련 있는 과학적 원리를 설명하고 있다. 이 글에서 설명하고 있는 ‘코리올리 힘’은 가상의 힘이라고 할 수 있다. 이 글에서는 뉴턴의 운동 법칙에 대한 설명을 바탕으로 구체적 사례를 들어 코리올리 힘에 대한 이해를 쉽게 할 수 있도록 내용을 전개하고 있다.
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(실전 학습 1회-과학) 시간 생물학-해설(2024 수특 독서)
이 글은 지구상의 유기체에 나타나는 일주기 리듬의 작동 원리를 설명하고 있다. 식물이나 동물은 하루를 주기로 자전하는 지구 환경에 적응하여 24시간을 주기로 그 모습이나 생리 작용 등이 반복적으로 변화하는데, 이를 일주기 리듬이라고 한다. 노벨상을 수상한 제프리 홀과 마이클 로스배시, 그리고 마이클 영은 타임리스 유전자와 더블타임 유전자 등이 관여함으로써 피리어드 유전자의 일주기 리듬이 정교하고 안정적으로 작동하고 있다는 것을 규명하였다.
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(과학) 센서공학(전기화학식 가스 센서)-해설(202304, 고3 모의고사)
전기화학식 가스 센서는 화학 반응을 통해 발생하는 전류를 이용해 특정 가스를 검지하기 위한 장치인데, 일반적으로 유입부, 감지부, 후방부로 구성된다. 유입부는 가스가 센서로 들어오면 검지하고자 하는 가스 이외의 불순물을 걸러주는 기능을 담당하며 먼지 필터, 간섭 가스 필터, 분리막으로 구성되어 있다. 감지부는 가스가 유입되면 산화 환원 반응을 통해 전류를 생성하는 기능을 담당하며 작용 전극, 대응 전극, 기준 전극으로 구성되어 있다. 후방부는 감지부에서 발생한 전류를 통해 가스 누출 여부를 확인하고 누출된 가스의 농도를 측정하는 기능을 주로 담당하며 집전장치와 센서 핀, 산소 유입구로 구성되어 있다.
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(과학 기술 11) 퓨가시티(fugacity. 기체의 비이상성)-해설(2024학년도 수능특강)
(I410-113-24-02-088004108) 이 글은 기체와 액체의 상평형을 설명하기 위한 개념인 퓨가시티를 소개하고 있다. 퓨가시티란 용어가 도입되기 전에는 이탈 성향이라는 용어가 사용되었는데, 분자 간 상호 작용이 없는 이상 기체의 경우 증기압은 이탈 성향과 같다. 그러나 실제 기체인 경우 분자 상호 작용을 무시할 수 없으므로 인력 및 반발력은 기체의 종류와 온도, 압력에 따라 달라진다. 따라서 이상 기체의 경우 증기압을 이탈 성향으로 볼 수 있지만, 실제 기체는 증기압을 이탈 성향으로 볼 수 없다. 이때 이탈 성향을 퓨가시티라고 명명하고 퓨가시티를 기체상의 압력과 퓨가시티 계수의 곱으로 표현하였다. 퓨가시티 계수는 기체의 인력 및 반발력 중 어느 것이 우세한지에 따라 달라지는데 이상 기체의 경우 1의 값을 갖는다. 실제 기체의 경우 반발력이 우세한 경우에는 1보다 큰 값을 가지고 인력이 우세한 경우에는 1보다 작은 값을 갖는다.
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(과학 기술 08) 이상치와 결측치의 처리-해설(2024학년도 수능특강)
(I410-113-24-02-088004046) 데이터 분석을 잘하기 위해서 데이터 분석에 들어가기 전에 데이터 전처리가 매우 중요한데 그중에 이상치와 결측치 처리가 있다. 정상적인 범위를 벗어난 데이터인 이상치를 판단하기 위하여 데이터의 제3사분위수와 제1사분위수의 차이인 IQR의 1.5배를 제1사분위수에서 뺀 값부터 IQR의 1.5배를 제3사분위수에 더한 값까지의 범위를 벗어난 값으로 이상치를 삼는 것이 일반적이다. 이를 위해 이러한 작업을 시각적으로 표현해주는 상자 수염 도표를 이용하면 편리하다. 결측치는 데이터 값이 알려지지 않은 것인데 해당 열이나 행을 삭제하거나 결측치를 다른 값으로 대체하는 방식으로 처리한다. 이때 데이터의 삭제나 대체로 전체 데이터가 교란되지 않도록 주의해야 한다.
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(과학 기술 07) 다양한 저울의 측정 원리-해설(2024학년도 수능특강)
(I410-113-24-02-088004028) 이 글에서는 양팔저울, 대저울, 전자저울, 초정밀 미량 저울의 무게 측정 원리를 차례대로 설명하고 있다. 양팔저울은 지렛대의 중앙을 받침점으로 하여 지렛대가 평형을 이루었을 때의 추의 무게를 통해 물체의 무게를 측정한다. 대저울은 지렛대가 평형을 이루는 지점을 찾는 방법으로 물체의 무게를 측정한다. 전자저울은 스트레인 게이지가 부착된 무게 측정 소자를 이용하여 무게를 측정한다. 초정밀 미량 저울은 압전 효과를 활용하여 무게를 측정하도록 설계되어 있는데, 일반적으로 수정 진동자 센서를 사용한다. 초정밀 미량 저울의 수정 진동자 표면 위에 물질의 흡착과 탈착에 의한 공진 주파수 변화량은 흡착 혹은 탈착한 물질의 무게 변화에 비례한다.
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(과학 기술 06) 케플러와 지구의 타원 궤도 운동-해설(2024학년도 수능특강)
(I410-113-24-02-088003969) 케플러는 자연의 영역에서 수학적 법칙이 제대로 수립되지 못했던 시대에 코페르니쿠스의 태양 중심설을 받아들이고 튀코 브라헤의 관측치를 토대로 행성 운동 법칙을 수립하였다. 케플러는 지구가 공전하는 궤도면에 고정된 랜턴을 확보한다면 지구의 공전 궤도 운동을 밝힐 수 있음을 알았고 화성이 그 역할을 하게 함으로써 목적을 달성할 수 있었다. 케플러는 지구의 공전 궤도 운동을 밝혀낸 다음 확보된 관측 데이터로부터 계산을 통해 세 가지 행성 운동 법칙을 발견할 수 있었다.
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(과학 기술 05) OSI 참조 모델-해설(2024학년도 수능특강)
(I410-113-24-02-088003941) 이 글은 네트워크 통신을 수행하기 위한 표준 프로토콜인 OSI 참조 모델에 대해 설명하고 있다. OSI 참조 모델은 다양한 프로토콜 간 호환성을 높이기 위한 표준 모델로, 네트워크 통신 과정을 7개의 계층으로 나눈 모델이다. OSI 참조 모델의 하위 3개 계층은 정보의 전송 기능을 담당하며, 상위 4개 계층의 작업은 컴퓨터 내부에서 수행된다. 실제로 OSI 참조 모델을 그대로 따르는 프로토콜은 많지 않지만, OSI 참조 모델은 데이터 통신 과정의 호환성을 증대하고, 사용자가 프로토콜의 역할과 구조, 네트워크의 동작 방식을 이해하기 쉽게 해 준다는 의의를 지닌다.
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(과학 기술 04) 화학 반응과 촉매-해설(2024학년도 수능특강)
(I410-113-24-02-088003923) 이 글은 화학 반응에 관여하여 반응 속도를 조절하는 촉매에 대해 설명하고 있다. 우선 화학 반응이 일어나기 위한 조건을 제시하고 활성화 에너지를 낮춤으로써 반응 속도를 빠르게 하는 촉매에 대해 암모니아 합성을 예로 들어 설명하고 있다. 또한 생물체 내의 화학 반응을 돕는 촉매인 효소가 단백질로 이루어져 있어, 온도와 pH 등에 영향을 받으며 기질 특이성을 지니고 있음을 설명하고 있다.
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(과학 기술 03) 창의성과 뇌-해설(2024학년도 수능특강)
(I410-113-24-02-088003825) 창의성은 ‘새로운 것을 생각해 내는 특성.’으로 정의할 수 있지만 다양한 인지적, 정서적, 의지적 요소들이 결합되어 나타나는 것으로, 우리는 뇌에서 창의성의 요소인 유창성과 의지력이 어떻게 발현되는지 발견할 수 있다. 연관이 없어 보이는 것에서 연관을 발견하는 유창성은 긴장 상태에서 많이 분비되는 노르에피네프린의 작용으로 사전–의미 네트워크가 좁아질 때 떨어진다는 것을 마중물 효과 실험을 통해 확인할 수 있다. 의지력은 전두엽이 뇌의 다른 부분과 협력하는 가운데 당장의 생리적 욕구를 뛰어넘는 장기 목표를 설정하고 그것을 지속하게 함으로써 창의적 성과를 실현시키는 방식으로 나타난다.
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(과학 기술 01) 행위자-연결망 이론-해설(2024학년도 수능특강)
(I410-113-24-02-088003754) 이 글은 라투르의 행위자–연결망 이론을 설명하고, 행위자–연결망의 구축과 함께 과학적 지식이 형성되는 과정을 제시하고 있다. 행위자–연결망 이론은 인간 및 비인간을 포함해 지식의 연결망을 이루는 요소를 ‘행위자’로 규정하고 이들이 서로의 목표를 조율하고 공동의 목표를 지닌 하나의 연결망 안으로 포섭되는 과정을 ‘번역’이라고 칭하면서, 번역을 통해 구축된 연결망이 안정화, 견고화되어 하나의 ‘블랙박스’를 이루어 보편적 진리로 인식되기까지의 과정을 규명하고 있다.
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(개념 학습 04-2) 동소체-해설(2024학년도 수특 독서)
이 글은 동소체의 개념을 밝히고 특성에 대해 설명하고 있다. 동소체는 같은 원자로 구성되어 있지만 결합 방식의 차이로 인해 다른 특성을 드러내는 물질을 가리키는 것으로, 가장 대표적인 동소체로는 탄소 동소체가 있다. 탄소 동소체에는 다이아몬드와 흑연, 그래핀, 탄소 나노 튜브 등이 있고 이들은 모두 탄소 원자만으로 이루어져 있지만 결합 방식의 차이로 인해 다른 특성을 나타낸다.
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(개념학습 03-3) 소리 세기의 지각-해설(2024학년도 수특 독서)
이 글은 소리 세기의 지각에 대한 이해를 위해 소리 세기, 소리 세기 수준, 시끄러운 정도의 개념을 소개하고 있다. 소리 세기는 단위 시간당 단위 면적에 전달되는 에너지에 해당한다. 소리는 매질에 일으키는 압력 진동으로, 소리가 귀로 전달되면 귓속의 달팽이관 안의 림프액에 진동을 일으키고 그것을 청세포가 감지하는데 이때 압력 진폭이 소리 세기를 결정한다. 사람이 감지하는 소리 세기에는 상한과 하한이 있는데 그 값은 진동수에 따라 달라진다. 사람에게 인지되는 소리 세기를 편리하게 나타내기 위해서 소리 세기에 로그를 취한 소리 세기 수준이라는 개념이 쓰이는데 그 단위는 데시벨이다. 그런데 같은 소리 세기 수준을 갖는 소리더라도 진동수가 높을수록 시끄러운 정도는 더 커져 더 시끄럽다고 인식하게 된다.
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(과학) 생명체의 기초 대사량 측정 방법과 그 의미-해설(2023학년도 수능)
이 글은 생명체의 기초 대사량에 대한 개념과 이를 측정하는 방법을 소개하고, 기초 대사량 측정 결과 분석을 통해 등장하게 된 개념과 그 의미에 대해 설명하고 있다. 기초 대사량은 생존에 필수적인 에너지를 의미하는 것으로 직접법을 통해 측정하거나 간접법을 통해 추정할 수 있다. 이러한 기초 대사량에 대한 19세기의 초기 연구에서는 체표 면적이 (체중)0.67에 비례하므로 기초 대사량이 (체중)0.67에 비례한다고 보았다.
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(과학 기술 3) 미세 조류와 바이오 연료-해설(2025학년도 수능특강)
[I410-113-24-02-088611694] 바이오 연료는 산소를 생산하고 대기 중 이산화 탄소를 흡수하면서 생산되는 바이오매스로 만든 연료라서 친환경적이다. 조류 중에서도 미세 조류는 오일의 생산성이 탁월하여 바이오 연료 생산에 많이 활용된다. 미세 조류에서 바이오 연료의 일종인 바이오디젤을 생산할 때에는 생산성이 좋은 균주를 선택하고, 에너지 공급 효율성을 고려하여 배양 방법을 선정하며, 배양액에 분산된 미세 조류를 효과적으로 모으기 위한 다양한 방법을 활용한다. 그리고 유기 용매를 사용하여 지질을 추출하고, 추출한 지질을 전이 에스테르화 반응을 통해 바이오디젤로 전환한다.
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(과학, 기술) 선박에 작용하는 세 가지 저항-해설(2023 수완 실전 5회)
이 글은 운항하는 선박에 작용하는 조파 저항, 마찰 저항, 조와 저항에 대해 설명하고 있다. 조파 저항은 유체 속을 운동하는 물체가 파동을 일으킴으로써 받는 저항이다. 조파 저항은 선박 속도의 제곱에 비례해서 증가하다가 어느 수준 이상부터는 급격히 증가하는데, 이를 조파 저항의 벽이라 한다. 구상 선수를 설치하면 선수부의 물결을 상쇄시키는 물결을 발생시켜 조파 저항을 줄일 수 있다. 마찰 저항은 유체가 점성을 갖기 때문에 물체 표면에 작용하는 저항으로, 선체 표면적과 속도의 제곱에 각각 비례한다.
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(과학) 혜성의 정체-해설(2023 수완 실전 4회)
이 글은 혜성의 정체를 밝히기 위한 연구들을 설명하고 있다. 아리스토텔레스는 혜성이 변화하고 일정하지 않은 운동을 하기 때문에 지상계에 존재한다고 보았다. 튀코 브라헤는 시차를 통해 혜성의 위치를 추론한 결과 천상계인 달보다 멀리 있다는 것을 알게 되었다.
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(과학 기술) DNA의 손상과 복구 메커니즘-해설(2023 수완 실전 3회)
이 글은 세포의 핵 속에 유전 정보를 저장하는 물질인 DNA가 손상될 경우 발생할 수 있는 문제점과 생명체가 이를 복구하는 방식에 대해 설명하고 있다. DNA는 세포의 내·외부적 요인으로 인해 손상이 일어난다. 손상된 DNA는 유전체의 불안정성을 초래하여 노화나 각종 유전병, 암 등을 유발할 수 있다. 따라서 생명체는 유전체의 안정성을 유지하기 위해 DNA 손상을 복구하려 하는데 이를 ‘DNA 손상 반응’이라고 한다.
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(과학) 비타민 K의 기능-해설(202206 고3 모의)
이 글은 혈액의 응고 및 순환, 혈관 석회화 방지에 중요한 역할을 하는 비타민 K의 기능에 대해 설명하고 있다. 혈액의 응고는 섬유소 단백질인 피브린이 모여 형성된 섬유소 그물이 혈소판 마개와 뭉쳐 혈병을 만드는 현상이다. 비타민 K는 프로트롬빈을 비롯한 혈액 응고 인자들의 활성화에 관여하여 혈액의 응고에 중요한 역할을 한다.
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(과학) 방수의 기능-해설(202206, 고2 모의)
시각기관인 눈은 안구와 부속 기관으로 이루어진다. 안구 중, 안방의 방수와 유리체는 눈의 구조와 시력 유지에 중요한 역할을 담당한다. 특히 방수는 수정체와 각막 사이의 공간을 채움으로써 안구의 형태를 유지하는 것뿐만 아니라, 안구 앞쪽의 투명 구조에 영양분을 공급하고 노폐물을 배출하는 역할도 한다. 이러한 방수는 배출이 원활하지 않으면 안압이 상승하여 시신경이 손상될 수 있다.
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(과학) 청각의 원리-해설(202206, 고1 모의)
이 글은 인간이 소리를 듣게 되는 과정을 공기 전도와 골전도로 나누어 설명하고 골전도의 원리가 적용된 골전도 이어폰에 대해 살펴보고 있다. 공기 전도는 소리가 외이, 중이를 거쳐 내이에 도달하는 방식이고 골전도는 소리가 뼈를 통해 바로 내이에 도달하는 방식이다. 골전도의 원리가 적용된 골전도 이어폰은 고막을 직접 자극하지 않고 야외 활동 시 사용해도 비교적 안전하다는 장점이 있다.
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(과학 기술 13) 지혈의 과정-해설(2023학년도 수능특강)
이 글은 지혈이 일어나는 과정에 대해서 설명하고 있다. 혈관에 손상이 생겨서 출혈이 일어나게 되면 혈액의 흐름에 방해를 받기 때문에 우리 몸은 지혈을 시작한다. 이 글은 지혈을 크게 세 단계로 나누어 설명하고 있다. 지혈은 혈관을 수축하여 혈관 내부의 압력과 혈액의 흐름을 완화시키는 혈관 수축단계, 손상된 혈관이 혈소판에 의해 물리적으로 봉합되는 혈소판 단계, 혈소판 마개를 강화하여 혈병을 만드는 응고 단계로 이루어진다.
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(과학 기술 12) 당알코올의 기능과 효과-해설(2023학년도 수능특강)
이 글은 당알코올이 갖는 기능과 효과에 대해 설명하고 있다. 당알코올은 일반적인 당류와는 화학 구조의 일부가 다르기 때문에 다양한 목적에 따른 기능성 식품으로 활용될 수 있다. 그중에서도 자일리톨은 구강에 서식하는 무탄스 균의 활동을 저해하여 충치를 예방할 수 있는 것으로 알려져 있다. 치아우식이라고 불리는 충치는 무탄스 균이 당류를 분해하여 산을 발생시키는 것이 직접적인 원인이 되는데, 자일리톨은 무탄스균이 당류로 여겨 섭취하지만 분해되지 않기 때문에 산을 만들어 내지 못하는 특성을 지닌다.
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(과학 기술 10) 항생제 내성-해설(2023학년도 수능특강)
설 이 글은 항생제의 개념을 정의한 후 세균이 항생제에 내성이 있는 유전자를 가지는 방식을 설명하고 있다. 항생제는 세균 세포의 번식 속도를 늦추거나 세균 세포를 완전히 파괴해 감염증을 치료하는 효능을 지닌 약이다. 그런데 세균은 항생제의 효과에 저항하여 생존하거나 증식할 수 있는 능력, 즉 항생제 내성이 있는 유전자를 가지기도 한다. 그 방식에는 무작위적인 유전자 돌연변이, 접합, 형질 전환, 형질 도입이 있다.
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(과학) 자연물에 담긴 과학의 원리-해설(2023 수특 독서 실전 1회)
벽에 매달려 있는 도마뱀붙이나 물 위를 떠다니는 소금쟁이는 마치 중력의 영향을 받지 않는 것처럼 보인다. 두 동물이 이처럼 중력을 극복하고 벽에 붙거나 물 위에 떠 있을 수 있는 데는 각각 다른 과학적 원리가 숨어 있다. 벽에 잘 달라붙는 도마뱀붙이의 발바닥 표면에는 미세한 털이 있다. 이 털은 길이가 50~100μm*, 굵기가 5~10μm로 매우 짧고 가늘다. 도마뱀붙이의 발바닥에는 이러한 털이 수백만 개 ⓐ배열되어 있다. 표면적은 평평할 때보다 울퉁불퉁할 때 더 커지므로 이처럼 수많은 털은 도마뱀붙이 발바닥의 표면적을 크게 증가시키고, 이로 인해 도마뱀붙이는 벽에 안정적으로 붙어 있을 수 있다.
