(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.
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(기술) 정보 통신과 컴퓨터 네트워크-34문제(202209, 고2 기출 대비)
데이터를 주고받을 때, 송신 측은 데이터별로 고유하게 부여된 순서 번호에 ⓐ따라 순차적으로 데이터를 송신하고, 수신측은 데이터의 순서 번호에 맞추어 송신 측에 응답 데이터를 보내준다. 만약 수신 측에서 데이터 전송 오류가 발생한 것을 파악했다면 오류가 발생한 데이터를 다시 전송해 주도록 송신측에 요청해야 한다. 이때 자동 반복 요청 방식(ARQ)을 주로 사용한다. ARQ에서 오류가 없는 데이터가 도착할 때 송신 측에 보내는 수신 측의 응답을 ACK, 전송받은 데이터에서 오류가 검출될 경우에 보내는 수신 측의 응답을 NAK라고 한다. 그런데 송신 측에서는 데이터를 전송한 시점부터 타이머를 작동해 지정된 시간 동안 수신 측으로부터 아무런 응답이 없는 경우 ‘타임 아웃’으로 간주한다. 타임 아웃은 수신 측이 송신 측에 응답을 하지 않거나, 송신 측과 수신 측이 주고받는 데이터가 상대 측에 도달하지 못하고 전송이 중단된 경우에 발생한다. 송신 측은 타임 아웃이 되는 동시에 데이터를 재전송한다.
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(과학) 선박에 작용하는 세 가지 저항-35문제(2023학년도 수능완성 5 대비)
선박이 항해할 때 일반적으로 선체에는 조파 저항, 마찰 저항, 조와 저항이라는 세 종류의 저항이 작용하여 운항 효율에 영향을 준다. 항해하는 선박을 상공에서 보면 ⓐ선체 측면에서 비스듬하게 나가는 물결과 선미(船尾)에서 선박의 진행 방향과 거의 수직으로 나가는 물결이 있다는 것을 알 수 있다. 물결은 선박이 물의 표면을 밀어내면서 진행하기 때문에 생기는 것으로 선박의 운항에 저항으로 작용한다. 이와 같이 유체 속을 운동하는 물체가 파동을 일으킴으로써 받는 저항이 조파 저항이다.
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(과학 기술) DNA의 손상과 복구 메커니즘-36문제(2023 수능완성 3 대비)
생명체 구성의 기본 단위는 세포이며, 세포는 핵, 막, 세포 내소기관들로 구성되어 있다. 이 중 핵은 세포 증식과 유전 현상 등의 생명 활동의 중심을 담당한다. 세포의 핵 속에는 유전 정보가 담긴 염색체가 있고, 이의 주요 {구성}요소는 DNA이다. DNA는 당과 인산, 염기로 구성된 뉴클레오타이드가 사슬처럼 연결된 중합체이다. 하나의 뉴클레오타이드에 있는 당과 다른 뉴클레오타이드에 있는 인산이 공유 결합을 하여 축을 이루며 연결되고 이 축을 따라 뉴클레오타이드의 염기가 배열된다.
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(과학) 자연물에 담긴 과학의 원리-35문제(2023 수특 실전 1 대비)
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.
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(과학 기술 3) 라이스의 전화기-34문제(2023학년도 수능특강 대비)
우리는 전화기의 발명자가 벨이라고 알고 있지만, 벨보다 먼저 전화기의 아이디어를 실현했다고 알려진 사람 중에 라이스(J. P. Reis)가 있다. 어떤 연구자는 라이스가 벨보다 먼저 전선을 통해 음성을 전달하는 데 성공했기 때문에 라이스가 전화기의 발명자라고 불리는 것이 마땅하다고 주장한다.
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(기술) 이산 수학(컴퓨터의 비트와 워드)-36문제(202003, 고3 대비)
(I410-113-24-02-088004653) 컴퓨터는 0과 1로 표시되는 비트를 최소 단위로 삼아 데이터를 표현한다. 컴퓨터가 한 번에 처리할 수 있는 비트의 개수를 1워드라고 한다. 4비트의 컴퓨터로 양의 정수를 표현한다면 최상위 비트를 0으로 표시하고 나머지 3개의 비트로 정수의 절댓값을 나타내면 된다.
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(기술) C로 쓴 자료 구조론-32문제(202010, 고3 대비)
(I410-113-24-02-088004019) 병합 정렬은 정렬하려는 자료를 두 개의 부분 집합으로 반복 분할하여 정렬하는 방식이다. 큰 집합 하나를 정렬하는 것보다 작은 두 개의 부분 집합을 정렬하는 것이 연산 횟수가 줄어들기 때문이다. 기수 정렬은 원소들의 각 자릿수를 확인하여 정렬하는 방식이다. 각각의 정렬 방식은 정렬하려는 자료들의 초기 나열 상태에 따라 효율성이 다르다.
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(기술) 아날로그 디지털 변환기(ADC)-27문제(202403, 고3 대비)
디지털카메라는 피사체에 반사된 빛이 렌즈를 통해 ㉠이미지 센서에 피사체의 상이 맺히도록 만들고, 이 상을 이미지 데이터로 변환하여 한 장의 사진으로 저장한다. 이미지 센서에서 상이 맺히는 곳은 많은 수의 아주 작은 화소가 격자 모양으로 배열된 ‘화소 평면’이다. 여기에 피사체의 상이 맺힐 때, 화소 각각의 위치에서 얻어진 빛의 밝기를 나타내는 데이터의 배열이 한 장의 사진이 된다.
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(기술) 영상 안정화 기술-28문제(202006, 고3 평가원 대비)
(I410-113-24-02-088004215) 일반 사용자가 디지털 카메라를 들고 촬영하면 손의 미세한 떨림으로 인해 영상이 번져 흐려지고, 걷거나 뛰면서 촬영하면 식별하기 힘들 정도로 영상이 흔들리게 된다. 흔들림에 의한 영향을 최소화하는 기술이 영상 안정화 기술이다. 영상 안정화 기술에는 빛을 이용하는 광학적 기술과 소프트웨어를 이용하는 디지털 기술 등이 있다. 광학 영상 안정화(OIS) 기술을 사용하는 카메라 모듈은 렌즈 모듈, 이미지 센서, 자이로센서, 제어 장치, 렌즈를 움직이는 장치로 구성되어 있다. 렌즈 모듈은 보정용 렌즈들을 포함한 여러 개의 렌즈들로 구성된다.
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(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.
