(과학) 종단 속도와 힘의 평형-16문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
어떤 물체가 물이나 공기와 같은 유체* 속에서 자유 낙하할 때 물체에는 중력, 부력, 항력이 작용한다. 중력은 물체의 질량에 중력 가속도를 곱한 값으로 물체가 낙하하는 동안 일정하다. 부력은 어떤 물체에 의해서 배제된 부피만큼의 유체의 무게에 해당하는 힘으로, 항상 중력의 반대 방향으로 작용한다. 빗방울에 작용하는 부력의 크기는 빗방울의 부피에 해당하는 공기의 무게이다. 공기의 밀도는 물의 밀도의 1,000분의 1 수준이므로, 빗방울이 공기 중에서 떨어질 때 부력이 빗방울의 낙하 운동에 영향을 주는 정도는 미미하다. 그러나 스티로폼 입자와 같이 밀도가 매우 작은 물체가 낙하할 경우에는 부력이 물체의 낙하 속도에 큰 영향을 미친다.
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(과학) 전향력의 발생 원인과 물체 운동의 편향성-34문제(EBS 독서 독해의 원리 대비. 2014 수능 기출)
우주에서 지구의 북극을 내려다보면 지구는 시계 반대 방향으로 빠르게 자전하고 있지만 우리는 그 사실을 잘 ⓐ인지하지 못한다. 지구의 자전 때문에 일어나는 현상 중 하나는 지구상에서 운동하는 물체의 운동 방향이 편향되는* 것이다. 이러한 현상의 원인이 되는 가상적인 힘을 전향력이라 한다. 전향력은 지구가 자전하기 때문에 나타난다. 구 모양인 지구의 둘레는 적도가 가장 길고 위도가 높아질수록 짧아진다. 지구의 자전 주기는 위도와 상관없이 동일하므로 자전하는 속력은 적도에서 가장 빠르고, 고위도로 갈수록 속력이 느려져서 남극과 북극에서는 0이 된다.
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타(Rudder), 작지만 강한 힘-주관식 19문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
자동차는 바퀴를 돌려서 이동 방향을 바꿀 수 있는데 배는 타(Rudder)를 돌려서 이동 방향을 바꾸어 선회를 할 수 있다. 배의 뒷부분의 아래에 달린 물고기 꼬리지느러미처럼 생긴 조그만 판이 바로 ‘타’이다. 물고기가 꼬리지느러미를 오른쪽으로 휘게 해서 오른쪽으로 돌듯이, 배도 타를 오른쪽으로 돌리면 오른쪽으로 선회하게 된다.
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주사 터널링 현미경(STM)-주관식 19문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
주사 터널링 현미경(STM)에서는 끝이 첨예한 금속 탐침과 도체 또는 반도체 시료 표면 간에 적당한 전압을 걸어 주고 둘 간의 거리를 좁히게 된다. 탐침과 시료의 거리가 매우 가까우면 양자 역학적 터널링 효과에 의해 둘이 접촉하지 않아도 전류가 흐른다. 이때 탐침과 시료 표면 간의 거리가 원자 단위 크기에서 변하더라도 전류의 크기는 민감하게 달라진다. 이 점을 이용하면 시료 표면의 높낮이를 원자 단위에서 측정할 수 있다. 하지만 전류가 흐를 수 없는 시료의 표면 상태는 STM을 이용하여 관찰할 수 없다. 이렇게 민감한 STM도 진공 기술의 뒷받침이 있었기에 널리 사용될 수 있었다.
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잠수함 탐지 기술-주관식 20문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
1982년 영국과 아르헨티나의 포클랜드 전쟁 당시, 아르헨티나는 4척의 잠수함 중 단 1척만 전쟁에 참여할 수 있었다. 이 1척의 잠수함은 영국 군함에 대해 3발의 어뢰를 발사해 1발을 명중시켰는데 이마저도 불발이었다. 이처럼 아르헨티나의 잠수함 작전은 효과가 없었지만, 영국 함대는 이 잠수함의 위협을 막기 위해 대잠 항공모함 2척, 호위함과 구축함 12척, 잠수함 5척 등을 투입해야만 했다. 영국은 엄청난 전쟁 물자와 시간을 투입했지만 결국 잠수함을 찾는 데 실패했고, 여러 작전이 위축되고 말았다.
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음성 인터페이스 기술-주관식 17문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
음성 인식 기술은 컴퓨터와 같은 기기가 인간의 음성을 알아듣는 기능을 구현*하는 것이다. 컴퓨터가 음성을 인식하기 위해서는 사람이 발성하는 음소, 음절, 단어, 문장 등의 인식 단위 신호를 패턴으로 처리하여 ‘기준 패턴’을 만들고, 이것으로 ‘음향 모델’을 만들어 컴퓨터에 저장해 놓아야 한다. 그리고 소음과 음성을 구별하여 음성의 특징을 잡아낼 수도 있어야 한다. 음성의 특징이 파악되면, 컴퓨터는 저장되어 있는 음향 모델의 기준 패턴들 중에서 입력된 음성의 특징과 유사한 것을 가려내고, 문법적인 점검 과정을 거쳐 최종 인식 결과를 내놓는다.
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밀리미터파가 바꾸는 세상-주관식 19문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
전파에 정보를 담아 보낼 수 있다는 사실이 밝혀지면서 무선 통신의 시대가 열렸다. 사람들은 다루기 쉬운 낮은 주파수의 전파부터 사용하기 시작했다. 가장 먼저 진폭을 변조*해서 정보를 싣는 AM 라디오가 주파수가 0.3~3MHz인 중파를 사용하기 시작했다. 이어서 주파수를 변조해서 정보를 싣는 FM 라디오가 주파수가 20~300MHz인 초단파를 사용하고 있다. 그리고 휴대 전화는 1~2GHz의 주파수를 사용하고 있다. 무선 통신이 빠른 속도로 발전하면서 기존에 사용하던 주파수가 포화 상태가 되었고, 그에 따라 더 높은 주파수를 이용할 수 있는 기술이 필요해졌다.
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(과학) 단백질의 분해와 합성-36문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
우리 몸은 단백질의 합성과 분해를 끊임없이 반복한다. 단백질 합성은 아미노산을 연결하여 긴 사슬을 만드는 과정인데, 20여 가지의 아미노산이 체내 단백질 합성에 이용된다. 단백질합성에서 아미노산들은 DNA 염기 서열에 담긴 정보에 따라 정해진 순서대로 결합된다. 단백질 분해는 아미노산 간의 결합을 끊어 개별 아미노산으로 분리하는 과정이다. 체내 단백질 분해를 통해 오래되거나 손상된 단백질이 축적되는 것을 막고, 우리 몸에 부족한 에너지 및 포도당을 보충할 수 있다.
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디지털 데이터의 부호화 과정-주관식 20문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
디지털 통신 시스템은 송신기, 채널, 수신기로 구성되며, 전송할 데이터를 빠르고 정확하게 전달하기 위해 부호화 과정을 거쳐 전송한다. 영상, 문자 등인 데이터는 기호 집합에 있는 기호들의 조합이다. 예를 들어 기호 집합 {a, b, c, d, e, f}에서 기호들을 조합한 add, cab, beef 등이 데이터이다. 정보량은 어떤 기호가 발생했다는 것을 알았을 때 얻는 정보의 크기이다. 어떤 기호 집합에서 특정 기호의 발생 확률이 높으면 그 기호의 정보량은 적고, 발생 확률이 낮으면 그 기호의 정보량은 많다. 기호 집합의 평균 정보량*을 기호 집합의 엔트로피라고 하는데 모든 기호들이 동일한 발생 확률을 가질 때 그 기호 집합의 엔트로피는 최댓값을 갖는다.
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디젤 엔진의 오염 물질 저감 기술-주관식 18문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
디젤 엔진은 가솔린 엔진에 비해 일반적으로 이산화 탄소의 배출량이 적고 열효율이 높으며 내구성이 좋다. 하지만 디젤 엔진은 미세 먼지로 알려져 있는 입자상 물질과, 일산화 질소나 이산화 질소와 같은 질소 산화물을 많이 발생시킨다. 이런 물질들은 기관지염이나 폐렴 등 각종 호흡기 질환, 광화학 스모그나 산성비의 주요 원인이 된다. 이에 따라 디젤 엔진이 배출하는 오염 물질을 저감하기 위한 기술이 계속 개발되고 있다.
(과학) 생명체의 기초 대사량 측정 방법과 그 의미-33문제(2023학년도 수능 기출 대비)
하루에 필요한 에너지의 양은 하루 동안의 총 열량 소모량인 대사량으로 구한다. 그중 기초 대사량은 생존에 필수적인 에너지로, 쾌적한 온도에서 편히 쉬는 동물이 공복 상태에서 생성하는 열량으로 정의된다. 이때 체내에서 생성한 열량은 일정한 체온에서 체외로 발산되는 열량과 같다. 기초 대사량은 개체에 따라 대사량의 60~75%를 차지하고, 근육량이 많을수록 증가한다.
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(과학 기술) 정수 처리 기술(약품 침전 방식)-33문제(202211, 고2 대비)
오염된 물을 사용 목적에 맞게 정화하는 정수 처리 기술에서 침전 과정은 부유하는 오염 물질을 가라앉혀 물의 탁도를 제거하는 것을 목적으로 한다. 부유물이 물보다 비중이 큰 경우, 다른 물질과의 상호 작용 없이 중력만으로 가라앉힐 수 있는데 이를 ‘보통 침전 방식’이라고 한다. 하지만 중력만으로 침전시키기 어려운 콜로이드 입자와 같은 물질들은 화학 약품을 이용하여 입자들을 응집시켜 가라앉히는 방식을 사용하는데 이를 ‘약품 침전 방식’이라고 한다.
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(기술) 튜링 기계-33문제(202211, 고1 대비)
수학자 힐베르트는 어떤 1차 논리의 논리식이 주어졌을 경우 이 논리식이 타당한지 여부를 결정하는 알고리즘이 존재하느냐 하는 문제를 제기했다. 튜링은 이 문제에 대한 답을 얻는 과정에서 가상의 기계 장치인 ‘튜링 기계’를 ⓐ고안하게 된다. 튜링 기계는 사람이 계산할 때 일어나는 사고 과정을 응용한 가상의 기계로 ㉠테이프, ㉡헤드, ㉢상태 기록기 등의 부품으로 ⓑ구성된다. 테이프는 좌우 양방향으로 무한히 많은 칸을 갖고 있다고 가정하며, 각 칸은 비어 있거나 한 개의 기호가 기록되어 있다. 헤드는 테이프에 기록된 기호를 읽거나 기호를 기록하는 장치인데, 테이프 위를 좌우로 한 칸씩 움직일 수 있다. 상태 기록기는 튜링 기계의 상태를 나타낸다.
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(기술) 인류 최초로 중력파를 관측한 LIGO의 작동 원리-13문제(2020 EBS 올림포스 국어 대비)
빛은 파동이어서 일종의 물결 모양으로 전달된다. 두 빛이 합쳐질 때 물결 모양 높낮이가 똑같은 상태로 동시에 들어오면, 합쳐진 빛의 물결 모 양이 더 커지는 현상을 ‘보강’ 또는 ‘증폭’이라 한다. 하지만 어떠한 이유로 한쪽 빛이 더 늦게 또는 더 빨리 들어와 위상이 정반대인 상태로 합쳐지는 경우도 있는데 이 경우 빛의 물결 모양이 없어지며 이를 ‘상쇄’라 한다. 또한 이렇게 합쳐진 빛의 물결 모양이 변하는 것을 ‘간섭’ 현상이라고 한다. 간섭 현상을 이용하면 두 빛의 상대적 변화를 감지할 수 있다. 광속으로 날아가는 빛을 또 다른 빛을 이용해 관측하는 것으로, 각각의 빛이 상대 빛을 관측하는 셈이다. 이렇게 빛의 간섭 현상을 측정할 수 있는 장치를 ‘간섭계’라고 하고, 광원으로 레이저를 사용하면 ‘레이저 간섭계’가 된다.
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(과학) 신경 세포의 신호 전달-13문제(2020 EBS 올림포스 국어 대비)
전기가오리는 몸속에 있는 수많은 세포 전지를 이용해 엄청난 크기의 전기 충격을 발생시킨다. 우리 몸의 신경 세포는 일시적으로 전위차를 만들어 회로망을 ⓐ구성해 낸다. 미래에 우리의 기억력을 더 좋게 할 수 있는 회로망을 만들어 내는 데 필요한 것이 바로 생명체 전지라고 한다. 우리의 몸속에서는 어떤 전기 현상이 일어나고 있는 것일까? 신경 세포의 신호 전달 과정은 생명체의 세포가 전지 역할을 한다는 것을 보여 준다.
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4-3. 생태계의 다양성 그리고 공존(이은희)-기출 32문제(2015 미래엔 독서)
많은 사람이 진화에는 우열 관계에 바탕을 둔 특정한 방향이나 목적을 향하는 성질이 있다고 오해한다. 즉, 세월이 지날수록 생물체는 이전보다 더 ‘훌륭한’ 것이 되어 이상적인 생물체의 모습에 한 발씩 가까워지며, 열등한 존재는 진화를 거쳐 고등한 존재로 발전된다고 여긴다. 얼핏 보면 생물체가 진화를 거쳐 단순한 존재에서 복잡한 존재로, 미숙한 개체에서 성숙한 개체로 바뀌는 듯 보여 진화가 발전과 개선을 내포하고 있다고 생각하기 쉽다. 생물체의 변이는 우연적인 사건이지만, 오랜 세월을 거쳐 누적되다 보면 마치 누군가 의도를 가지고 특정 개체만을 선별해 낸 듯이 뛰어난 형질을 지닌 생물 종이 남는 경우가 있기 때문이다. 하지만 이는 생물체의 진화가 ‘환경에 더 잘 적응한 개체가 선택되는 방식’으로 이루어져 왔기 때문에 일어나는 결과일 뿐, 애초에 그런 결과를 염두에 두고 만들어졌다는 뜻은 아니다.
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4-3. 생태계의 다양성 그리고 공존(이은희)-기출 21문제(2015 미래엔 독서)
다윈은 자신의 책 어디에서도 약육강식에 관해 이야기한 바 없다. 적자생존이라는 단어 역시 <종의 기원> 초기 판본에서는 나타나지 않는다. <종의 기원> 제5판을 찍을 때쯤에야 다윈은 스펜서가 말한 적자생존이라는 단어가 자신의 이론을 설명하는 데 도움이 될 것이라고 생각하여 이를 채택했을 뿐이다. 이전에 다윈이 진화론에서 사용한 주요 단어는 ‘자연 선택’이라는 말이었다.
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3-3. 인공 지능과 심층 학습(이종호)-기출 28문제(2015 천재 독서)
인공 지능이라는 용어는 1955년 존 매카시와 신경학 전문가인 마빈 민스키, 허버트 사이먼 등 10여 명이 컴퓨터에 인간의 지적 활동을 가르치는 연구 계획서를 작성하며 처음으로 사용하였다. 민스키는 인공 지능을 “사람이 수행했을 때 지능이 필요한 일을 기계에 수행시키고자 하는 학문과 기술”이라고 정의했다. 그러므로 인공 지능이란 사람의 경험과 지식을 바탕으로 하여 새로운 문제를 해결하는 능력, 시각과 음성 지각 능력, 자연 언어 이해 능력, 자율적으로 움직이는 능력 등을 실현 하는 기술이며 인공 지능 연구의 목표는 사람처럼 생각하는 기계를 개발하는 것이다. 여기서 기계라는 것은 프로그래밍 할 수 있는 컴퓨터를 말한다.
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(과학) 물질의 상 변화-14문제(2020 EBS 올림포스 국어 대비)
우리 주위의 물질이 나타내는 상태는 액체, 기체, 고체의 세 가지 상태로 구분된다. 그런데 물질은 한 가지 상태에서 다른 상태로 변화할 수 있다. 물질의 상태가 온도, 압력 등 일정한 외적 조건에 따라 한 상에서 다른 상으로 변할 수 있는 것이다. 특히 액체는 기체로 변하기도 하고, 고체로 변하기도 한다. 액체가 기체로 변하는 기화의 대표적인 예로는 ‘증발(蒸發)’과 ‘끓음’이 있다. 증발은 액체의 표면에서 일어나는 기화 현상으로 액체 표면의 분자 중에서 분자 간의 인력을 극복할 수 있을 만큼 에너지가 높은 입자들이 분자 간의 인력을 끊고 기체상으로 튀어나와 기화되는 것을 말한다. 대표적인 예로는 용기 속의 물이 시간이 흐르면서 수증기로 되어 말라 없어지는 것이 있다.
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(과학) 종단 속도와 힘의 평형-주관식 17문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
어떤 물체가 물이나 공기와 같은 유체* 속에서 자유 낙하할 때 물체에는 중력, 부력, 항력이 작용한다. 중력은 물체의 질량에 중력 가속도를 곱한 값으로 물체가 낙하하는 동안 일정하다. 부력은 어떤 물체에 의해서 배제된 부피만큼의 유체의 무게에 해당하는 힘으로, 항상 중력의 반대 방향으로 작용한다. 빗방울에 작용하는 부력의 크기는 빗방울의 부피에 해당하는 공기의 무게이다. 공기의 밀도는 물의 밀도의 1,000분의 1 수준이므로, 빗방울이 공기 중에서 떨어질 때 부력이 빗방울의 낙하 운동에 영향을 주는 정도는 미미하다. 그러나 스티로폼 입자와 같이 밀도가 매우 작은 물체가 낙하할 경우에는 부력이 물체의 낙하 속도에 큰 영향을 미친다.
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(과학) 이상 기체 상태 방정식과 반데르발스 상태 방정식-33문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
[I410-113-24-02-088611372] (2013학년도 수능 기출. 2020 EBS 독서 독해의 원리) 기체의 온도를 일정하게 하고 부피를 줄이면 압력은 높아진다. 한편 압력을 일정하게 유지할 때 온도를 높이면 부피는 증가한다. 이와 같이 기체의 상태에 영향을 미치는 압력(P), 온도(T), 부피(V)의 상관관계를 1몰*의 기체에 대해 표현하면 P=RT/V(R: 기체 상수)가 되는데, 이를 이상 기체 상태 방정식이라 한다. 여기서 ㉠이상 기체란 분자 자체의 부피와 분자 간 상호 작용이 없다고 가정한 기체이다. 이 식은 기체에서 세 변수 사이에 발생하는 상관관계를 간명하게 설명할 수 있다.
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(기술) 데이터 통신과 네트워킹-29문제(202210, 고3 대비)
일반적으로 거리는 두 개의 지점이 공간적으로 ⓐ떨어진 정도를 나타내는 물리적 개념이다. 2차원 평면에 두 지점이 (0,0)과 (1, 1)에 있다면 두 지점 사이의 최단 거리는 두 점을 잇는 직선의 길이 (루트2)가 된다. 한편 거리는 추상적인 성질이나 가치에 대한 차이를 나타내는 척도로도 사용될 수 있다. 이럴 경우 떨어진 정도를 나타내는 기능은 유지되지만, 기준이나 관점에 따라 거리를 계산하는 방법이 달라진다.
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(인문) 과학이란 무엇인가-31문제(202210, 고3 기출, 변형)
논리 실증주의에서는 어떠한 언명이 기존 이론의 영향을 받지 않고 오로지 객관적 관찰을 통해 참과 거짓으로 확실히 결정될 수 있으면 과학적으로 유의미하다고 보았다. 그리고 보편 언명이 단칭 언명의 누적을 통해 성립된다고 주장했다. 단칭 언명은 특정 시공간에서 발생한 특정 사건을 언급한 것이고, 보편 언명은 단칭 언명들을 일반화한 것으로 과학 이론으로 성립될 수 있는 것을 말한다. 예컨대 ‘이 리트머스 시험지가 산에 담기면 붉어진다.’라는 단칭 언명이 예외 없이 관찰된다면 ‘모든 리트머스 시험지는 산에 담기면 붉어진다.’라는 보편 언명이 과학 이론으로 성립될 수 있다고 보았다.
