(과학 기술) 현가장치 스프링과 쇼크업소버-32문제(201711, 고2 대비)
(I410-113-24-02-088003852) 선반에 고정된 스프링 끝에 추를 매달면 추의 무게와 스프링이 추를 당기는 힘이 같아지는 지점에서 추는 멈추게 된다. 이 상태에서 추를 아래로 잡아당겨 보자. 추를 당기는 힘으로 인해 스프링은 늘어나는데 아래로 잡아당길수록 더 큰 힘이 필요하다. 이는 추를 당기는 힘에 대항하는 스프링의 탄성력 때문이다. 탄성력이란 고무줄이나 스프링같이 탄성을 가진 물체가 원래의 모양으로 되돌아가려는 힘이며, 길이를 늘이거나 압축하는 방향의 반대 방향으로 작용한다. 당겼던 추를 놓으면 탄성력에 의해 추는 상하로 진동하다가 추를 당기기 전과 동일한 지점에서 멈추게 된다. 이 지점을 평형점이라고 한다.
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(기술) 데이터에서 곁측치와 이상치의 처리 방법-27문제(2024학년도 수능 기출 대비)
(I410-113-24-02-088017687) 데이터를 처리할 때 데이터의 정확성은 매우 중요하다. 그런데 데이터에 결측치와 이상치가 포함되면 데이터의 특징을 제대로 ⓐ나타내기 어렵다. 결측치는 데이터 값이 ⓑ빠져 있는 것이다. 결측치를 처리하는 방법 중 하나인 대체는 다른 값으로 결측치를 채우는 것인데, 대체하는 값으로는 평균, 중앙값, 최빈값을 많이 사용한다. 중앙값은 데이터를 크기순으로 정렬했을 때 중앙에 위치한 값이다. 크기가 같은 값이 복수일 경우에도 순위를 매겨 중앙값을 찾고, 데이터의 개수가 짝수이면 중앙에 있는 두 값의 평균이 중앙값이다. 또 최빈값은 데이터에 가장 많이 나타나는 값을 이른다. 일반적으로 데이터 값이 연속적인 수치이면 평균으로, 석차처럼 순위가 있는 값에는 중앙값으로, 직업과 같이 문자인 경우에는 최빈값으로 결측치를 대체한다.
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(과학 기술 12) 전계 방출-27문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088004135) 금속이나 반도체 표면에서 전자를 방출하여 이를 이용하는 기술은 디스플레이, 센서, 의료 분야 등 다양한 분야의 핵심 소자에서 필요한 기술이다. 금속과 반도체의 표면에서 진공 속으로 전자를 방출하는 방법은 크게 열전자 방출과 전계 방출로 나눌 수 있다. 열전자 방출은 금속에 전압을 걸어 전류가 흐를 때 금속 물질의 저항에 의해 금속이 가열되는 줄(Joule) 가열 현상을 이용하는데 가열된 금속 내의 전자가 열적으로 에너지를 받아 금속 표면의 전위 장벽을 넘어 방출되는 현상이다. 금속에 구속되어 있는 전자가 에너지를 받아 전위 장벽을 넘어야 금속의 구속에서 벗어날 수 있으며 이때 전위 장벽의 크기에 해당하는 에너지를 일함수라 한다. 따라서 일함수는 전자가 방출되는 데 필요한 최소 에너지이다. 물질의 종류에 따라 일함수는 고유한 값이며 일함수가 작을수록 물질로부터 열전자 방출이 쉽다.
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(과학) 소리 세기의 지각-28문제(2024 수특 독서 개념 학습 3 대비)
귀가 아플 정도로 시끄러운 소리가 있는가 하면 들릴 듯 말 듯 작은 소리도 있다. 큰 소리는 강한 소리이고 작은 소리는 약한 소리이다. 소리가 크고 작은 정도를 소리 세기라고 한다. 소리 세기는 소리가 전달하는 단위 시간당 에너지에 따라 달라진다. ㉠소리 세기는 W/m(제곱미터당 와트)라는 단위를 써서 나타낸다. W(와트)는 단위 시간당 전달되는 에너지의 단위로, 1W는 1초에 1J(줄)의 에너지 전달을 의미하므로 1W/m는 1초에 1제곱미터당 1J의 에너지를 전달하는 소리 세기를 의미한다. 소리는 매질에 일으키는 압력 진동의 일종인데, 큰 소리일수록 단위 시간당 단위 면적에 큰 진폭의 압력 진동을 일으킨다.
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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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(기술) 석빙고의 원리-34문제(202209, 고1 대비)
조상들은 더운 여름에 얼음을 이용하기 위해 석빙고를 활용하였다. 석빙고는 겨울철에 입구를 개방하여 내부를 냉각시킨 후 얼음을 저장한 냉동 창고로, 내부의 낮아진 온도가 장기간 지속되는 구조를 통해 다음 해 가을까지 얼음을 보관하였다. 석빙고에서 얼음을 어떻게 보관할 수 있었는지 알아 보자.
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(기술) 핵자기 공명을 활용하는 기술-35문제(2023 수능완성 2 대비)
‘핵자기 공명’은 자기장 속에 놓인 시료의 원자핵이 특정 주파수의 전자기파와 공명하는 현상이다. 핵자기 공명으로 시료를 검사할 경우에 검사 과정에서 시료의 손상을 주지 않고, 한 번 검사한 시료라도 다시 검사가 가능하다. 이러한 장점 때문에 핵자기 공명을 활용한 기술은 의학 또는 화학 분야에서도 사용되고 있다.
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(기술) 딥러닝 기반의 객체 탐지-32문제(202207, 고3 대비)
객체 탐지(Object Detection)란 사람, 동물, 사물 등 이미지에 있는 여러 대상의 위치를 찾아 각 대상의 크기에 맞는 경계 상자를 표시하고, 미리 학습된 객체 데이터를 바탕으로 그 경계 상자 안의 대상이 어떤 객체인지 판별하는 작업이다.
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(과학) 비타민 K의 기능-32문제(202206, 고3 평가원 대비)
혈액은 세포에 필요한 물질을 공급하고 노폐물을 제거한다. 만약 혈관 벽이 손상되어 출혈이 생기면 손상 부위의 혈액이 응고되어 혈액 손실을 막아야 한다. 혈액 응고는 섬유소 단백질인 피브린이 모여 형성된 섬유소 그물이 혈소판이 응집된 혈소판 마개와 뭉쳐 혈병이라는 덩어리를 만드는 현상이다. 혈액 응고는 혈관 속에서도 일어나는데, 이때의 혈병을 혈전이라 한다. 이물질이 쌓여 동맥 내벽이 두꺼워지는 동맥 경화가 일어나면 그 부위에 혈전 침착, 혈류 감소 등이 일어나 혈관 질환이 발생하기도 한다. 이러한 혈액의 응고 및 원활한 순환에 비타민 K가 중요한 역할을 한다.
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(과학) 방수의 기능-34문제(202206, 고2 대비)
시각기관인 눈은 시각을 감지하는 데에 관여하는 안구, 안구를 움직이는 근육이나 안구를 보호하는 눈꺼풀과 같은 부속 기관으로 이루어져 있다. 이 중 안구는 두개골의 오목한 부위인 안와에 들어있는 공 모양의 구조물이다. <그림>의 안구를 보면, 안구벽은 세 층으로 되어 있다. 바깥층은 공막인데, 검은자위 부분에서 투명하게 변형되어 ㉠각막을 이룬다. 각막은 빛을 통과시켜 망막에 상을 맺게 해준다. 중간층은 ㉡맥락막, 섬모체 등으로 구성된다. 맥락막에는 안구의 각 부분에 영양분을 공급하는 혈관 중 다수가 밀집해 있어 빛의 통과를 막아, 빛이 공막으로 분산되지 않도록 하여 상이 잘 맺히도록 한다.
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(과학) 청각의 원리-35문제(202206, 고1 대비)
전자 녹음 장치에 녹음된 자신의 목소리를 스피커를 통해 들으면 어색하게 느껴진다. 그 이유를 이해하기 위해서는 소리가 무엇이며 어떤 과정을 통해 들리게 되는지 살펴볼 필요가 있다.
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(주제 통합) 외계 생명체 탐사-27문제(2022학년도 수능완성 기출, 변형)
인간이 외계 지적 생명체에 대해 관심을 가진 것은 아주 오래된 일이었으며, 과학적인 관점에서 접근하기 시작한 것도 몇 세기 전의 일이다. 18세기 말 유럽에는 외계 지적 생명체의 문제를 다룬 과학 서적이 다수 있었고 19세기 초 유럽인들은 혹시 있을지도 모를 외계 지적 생명체와의 교신을 시도했다. 20세기 중반에 들어서 전파 망원경이라는 혁신적 도구를 통해 우주 공간 속 외계 지적 생명체를 체계적으로 탐색하는 작업이 시작되었다.
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(과학 기술) 전기자동차-32문제(201904, 고3 대비)
[I410-113-24-02-088185788] 전기 자동차는 친환경 자동차로 주목받고 있지만 한 번 충전으로 운행할 수 있는 거리가 짧다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위한 장치 중 하나가 회생제동 장치이다. 일반적으로 제동 장치는 자동차를 멈추게 하거나 속력을 줄이는 기능을 하는데, 회생제동 장치는 제동의 기능을 하는 동시에 이 과정에서 버려지는 에너지를 자동차의 운행에 다시 사용할 수 있게 해 준다.
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(과학) 반추위 활동-36문제(2017학년도 수능 기출 대비)
(I410-ECN-0102-2023-000-002078111) 탄수화물은 사람을 비롯한 동물이 생존하는 데 필수적인 에너지원이다. 탄수화물은 섬유소와 비섬유소로 구분된다. 사람은 체내에서 합성한 효소를 이용하여 곡류의 녹말과 같은 비섬유소를 포도당으로 분해하고 이를 소장에서 흡수하여 에너지원으로 이용한다. 반면, 사람은 풀이나 채소의 주성분인 셀룰로스와 같은 섬유소를 포도당으로 분해하는 효소를 합성하지 못하므로, 섬유소를 소장에서 이용하지 못한다.
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(과학 기술) 초정밀 저울의 작동 원리와 그 응용-33문제(202309, 고3 평가원 대비)
I410-ECN-0102-2023-000-001632855 저울은 흔히 지렛대의 원리를 이용하거나 전기 저항 변화를 측정하여 질량을 잰다. 그렇다면 초정밀 저울은 기체 분자나 DNA와 같은 미세 물질의 질량을 어떻게 잴까? 이에 답하기 위해서는 압전 효과에 대한 이해가 필요하다. 압전 효과에는 재료에 기계적 변형이 생기면 재료에 전압이 발생하는 1차 압전 효과와, 재료에 전압을 걸면 재료에 기계적 변형이 생기는 2차 압전 효과가 있다. 두 압전 효과가 모두 생기는 재료를 압전체라 하며, 수정이 주로 쓰인다.
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(기술) 디지털 이미지 워터마크-30문제(202309, 고1 대비)
I410-ECN-0102-2023-000-001633514 디지털 이미지 워터마킹은 디지털 이미지에 저작권자나 배급자의 서명, 마크 등의 특정 정보를 다른 사람들이 인식하지 못하도록 삽입하는 것을 말한다. 이때 삽입된 정보를 디지털 워터마크라고 하며, 이것은 디지털 이미지의 무단 배포, 무단 복사 등이 발생했을 때 저작권을 주장하거나 원본 이미지의 훼손 여부를 검증하기 위한 수단으로 활용된다.
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(과학) 양안시(이론과 실제)-30문제(201910, 고3 대비)
(I410-ECN-0102-2023-000-001623152) 시야란 시선을 한곳에 고정하고 한 번에 볼 수 있는 범위를 의미한다. 한쪽 눈의 시야는 시선을 중심으로 코 쪽으로 60°이고, 귀 쪽으로 100°이기 때문에 수평적으로 두 눈의 시야는 약 200°가 된다. 그러나 물체가 두 눈의 시야에 있다고 해서 뚜렷하게 볼 수 있는 것은 아니다. 시선을 중심으로 오른쪽 눈과 왼쪽 눈의 시야가 겹치는 120° 범위 안에 있는 물체는 뚜렷하게 볼 수 있지만 두 눈의 시야가 겹치지 않는 양 귀 쪽 40° 범위 안에 있는 물체는 그렇지 않다.
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(기술) 이중 편파 레이더-31문제(202307, 고3 대비)
(I410-ECN-0102-2023-000-001622837) 집중 호우나 우박, 폭설 등과 같은 기상 현상은 재해로 이어질 수 있어 강수량을 예측하여 피해에 대비해야 한다. 최근에는 이중 편파 레이더 관측을 통해 10분마다 강수 정보가 갱신되는 등 보다 신속하고 정확한 기상 관측이 이루어지고 있다. 그렇다면 이중 편파 레이더는 어떻게 기상 현상을 관측하는 것일까? 기본적으로 기상 관측 레이더는 대기 중으로 송신된 전파가 강수 입자에 부딪혀 되돌아오면 수신된 전파를 분석한 후 여러 변수를 산출하여 강수 입자를 분석한다.
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(과학) 소용돌이의 종류와 특성-31문제(202306, 고1 기출 및 변형)
물이 담긴 욕조의 마개를 빼면 물이 배수구 주변에서 회전하며 소용돌이를 일으킨다. 배수구에서 멀리 떨어져 있으면 빨려 들어가는 속도의 크기가 0에 가깝고, 배수구 중앙에 가까울수록 속도가 빨라진다. 원운동을 하는 물체의 이동 거리, 즉 호의 길이가 시간에 따라 변하는 비율을 원주속도라고 한다. 욕조의 소용돌이 중심과 가장 가까운 부분에서 최대 원주속도가 나오고, 소용돌이 중심에서 멀어져 반지름이 커짐에 따라 원주속도가 감소한다. 이 소용돌이를 ‘자유 소용돌이’라 하는데, 배수구로 들어간 물은 물체의 자유낙하처럼 중력의 영향 아래 물 자체의 에너지로 운동을 유지한다.
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(실전 1-과학) 시간 생물학-31문제(2024학년도 수능특강 기출 및 변형)
지구에 살고 있는 유기체들은 하루를 주기로 자전하는 지구 환경에 적응하며 살아가고 있다. 지구상의 식물이나 동물은 이러한 환경에 적응하여 24시간을 주기로 그 모습이나 생리 작용 등이 반복적으로 변화하는데, 이를 일주기 리듬이라고 한다. 수면 주기, 호르몬 분비, 음식 섭취 및 혈압과 체온 조절에 이르기까지 유기체의 거의 모든 생리, 대사, 행동은 이 리듬에 맞추어져 있다. 유기체가 이러한 주기적 특성을 보인다는 사실은 이미 많은 연구 결과를 통해 밝혀져 왔는데, 2017년 노벨상을 수상한 제프리 홀과 마이클 로스배시, 그리고 마이클 영의 연구로 드디어 이러한 현상의 작동 원리가 규명되었다.
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(과학 기술 11) 퓨가시티(fugacity. 기체의 비이상성)-26문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088004117) 퓨가시티(fugacity)는 열역학에서 기체와 액체라는 두 가지 상의 상평형을 설명하는 데 필요한 개념으로, 미국의 화학자이자 물리학자인 루이스가 20세기 초에 도입하였다. 그는 퓨가시티라는 용어를 사용하기 전에 ‘이탈 성향(escaping tendency)’이란 용어를 사용하였다. 그는 이탈 성향의 개념을 에너지의 흐름인 열과 온도의 관계를 통해 다음과 같이 설명했다. 두 개의 다른 물체가 서로 접해 있는 경우 두 물체 사이에 열의 이동이 없다면 열을 이동시키는 그 무엇인가의 세기나 크기가 서로 동일하다고 생각할 수 있다. 반면 한 물체에서 다른 물체로 열이 이동한다면 두 물체가 열을 이동시키는 그 무엇인가의 세기나 크기가 다르다고 생각할 수 있다. 여기서 그 무엇에 해당하는 것이 온도이다. 온도가 높은 물체는 에너지의 이탈 성향이 크지만, 온도가 낮은 물체는 에너지의 이탈 성향이 작다고 할 수 있다. 따라서 물체의 온도는 그 물체가 보유한 에너지의 이탈 성향을 나타낸다고 할 수 있다.
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(개념 학습 2-1. 과학 기술) 연륜 연대법-29문제(2025학년도 수능특강 대비)
[I410-111-24-02-088583208] 예술적, 역사적 가치가 있는 목재 건축물이나 목공예품 등의 유물들이 언제 만들어졌는지 규명하는 일은 매우 중요하다. 유물에 사용된 나무가 벌채된 시기를 측정하는 방법으로는 탄소 연대법과 연륜 연대법이 있다. 탄소 연대법은 채취한 유물의 일부를 시료로 만들고 시료 내에 들어 있는 탄소-14의 양을 측정하여 유물을 만드는 재료로 사용된 나무의 대략적인 벌채 연도를 추정하는 방식이다. 탄소 연대법은 측정 오차가 50년 내외이기 때문에 매우 오래된 유물의 대략적인 연대 측정에 적합하지만, 오래되지 않은 목재의 정밀한 연대 측정에는 한계가 있다.
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(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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(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.
