(과학 기술 8) 웨어러블 신축 자외선 센서-26문제(2023학년도 수능특강 대비)
웨어러블 센서는 4차 산업 혁명 시대의 핵심 부품 중 하나로, 주변 환경에 대한 정보나 개인의 신체 변화 정보를 실시간으로 수집하게끔 해 준다. 웨어러블 센서는 신체 활동으로 인한 센서의 인장 상황에서도 그 성능을 유지해야 한다. 최근 웨어러블 센서 중 신축 자외선 센서가 큰 주목을 받고 있다. 사람은 야외 활동 때문에 태양 빛에 자주 노출되는데, 태양 빛은 적외선, 가시광선, 자외선을 포함하고 있으며 이 중 파장이 가장 짧고 에너지가 가장 큰 자외선은 피부 노화와 피부암을 유발하기 때문이다. 신축 자외선 센서는 신체에 부착되거나 의복의 일부분을 구성하며 자외선의 변화를 감지한다.
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(과학 기술 7) 점도-24문제(2023학년도 수능특강 대비)
꿀이나 물엿과 같은 액체들은 끈끈한 정도가 물과 다르며, 이것들을 흐르게 하면 흐르는 속도 역시 서로 다르다. 이처럼 끈끈한 정도는 물질마다 다르며 끈끈한 정도에 따라 액체의 흐름도 달라지게 된다. 이러한 성질들을 표현할 수 있는 개념이 점도인데, 점도란 기체, 액체와 같은 유체가 흐를 때 흐름에 저항하는 성질을 의미한다. 점도는 액체나 기체의 상태나 흐름을 이해하는 데 매우 중요한 개념이다. 예를 들어 액체의 점도는 파이프라인으로 원유, 화학 약품 등을 보낼 때나 플랜트의 배관 설계 시에 중요한 변수로 작용한다. 석유 화학 이외에도 도료, 인쇄, 식품, 의약품, 화장품 등 다양한 산업 분야에서 이루어지는 연구, 개발, 제조공정의 품질 관리에서도 그 중요성을 확인할 수 있으며 제품의 품질 향상을 위해 점도에 대한 이해가 필요하다.
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(과학 기술 6) 대응 상태의 원리-26문제(2023학년도 수능특강 대비)
과학에서는 각 상황을 설명하는 개별의 이론이나 법칙도 중요하지만 가능한 한 많은 상황에 대해 하나의 이론이나 법칙으로 간단하게 설명을 가능하게 하는 것이 더 큰 가치를 갖는 경우가 많다. 물질의 온도, 압력, 부피 등의 열역학적 변수를 이용하여 계(system)를 기술하는 학문인 열역학에서도 예외가 아니다. 열역학적 변수들의 상관관계에서 대응 상태의 원리(The law of corresponding state)가 이에 해당한다. 여기서 ‘대응’의 의미는 열역학적 변수를 특정한 값으로 환산함을 의미하며, 대응 상태의 원리는 다양한 종류의 기체의 열역학적 상태를 단순하게 설명할 수 있게 해 준다.
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(과학 기술 5) 스털링 엔진-27문제(2023학년도 수능특강 대비)
19세기 초에 증기 기관은 불안정하고 위험했으며 증기 기관의 구동에 필수적인 보일러의 폭발에 의한 사고가 많이 일어났다. 이에 스코틀랜드의 목사였던 스털링은 증기 기관을 대체하기 위해 새로운 형태의 엔진 제작에 심혈을 기울였으며 1818년 당시로는 획기적인 스털링 엔진이라는, 보일러의 사용이 필요치 않은 외연 열기관을 개발하였다. 열기관이란 열을 일로 변환시켜 동력을 얻는 장치를 일컫는다. 열기관에는 가솔린 기관, 디젤 기관 등과 같이 실린더 내부에서 열을 발생시켜 동력을 얻는 내연 열기관과 증기 기관, 스털링 엔진처럼 엔진 밖에서 열을 공급하여 동력을 얻는 외연 열기관이 있다.
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(과학 기술 4) 관계형 데이터베이스와 릴레이션-27문제(2023학년도 수능특강 대비)
데이터베이스는 사물에 대한 데이터를 모아 놓은 것으로 사물에 관한 정보 관리를 쉽게 해 주므로 산업, 행정, 의료, 교육 등 다방면에서 활용되고 있다. 오늘날 대부분의 상용 데이터베이스는 사물들 사이의 관계를 표로 나타내어 데이터를 정리하는 ‘관계형 데이터베이스’로 분류된다. 관계형 데이터베이스에서 정보를 구분하여 저장하는 데 기본이 되는 표를 ‘릴레이션’이라고 한다.
(기술) 차량 주위 영상을 제공하는 장치의 원리-12문제(2022 수능 기출, 변형)
주차하거나 좁은 길을 지날 때 운전자를 돕는 장치들이 있다. 이 중 차량 전후좌우에 장착된 카메라로 촬영한 영상을 이용하여 차량 주위 360°의 상황을 위에서 내려다본 것 같은 영상을 만들어 차 안의 모니터를 통해 운전자에게 제공하는 장치가 있다. 운전자에게 제공되는 영상이 어떻게 만들어지는지 알아보자.
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코리아의 영원한 1등, 양궁-21문제(EBS 올림포스 독서, 2015 비상 독서)
양궁은 일정한 거리에 있는 과녁을 향해 화살을 쏘아 맞춘 결과로 승패를 나누는 운동이다. 양궁은 매우 단순한 운동인 것처럼 보이지만 매우 섬세하고 복잡한 기술을 필요로 하는 종목이다. 양궁 선수들이 화살을 쏠 때의 모습을 자세히 보면 화살의 끝이 약간 위로 향해 있는 것을 확인할 수 있다. 이것은 활시위를 떠난 화살이 포물선 운동을 하는 것을 염두에 둔 행동이다.
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(과학) 장기 이식과 내인성 레트로바이러스-12문제(2020학년도 수능 기출, 변형)
신체의 세포, 조직, 장기가 손상되어 더 이상 제 기능을 하지 못할 때에 이를 대체하기 위해 이식을 실시한다. 이때 이식으로 옮겨 붙이는 세포, 조직, 장기를 이식편이라 한다. 자신이나 일란성 쌍둥이의 이식편을 이용할 수 없다면 다른 사람의 이식편으로 ‘동종 이식’을 실시한다. 그런데 우리의 몸은 자신의 것이 아닌 물질이 체내로 유입될 경우 면역 반응을 일으키므로, 유전적으로 동일하지 않은 이식편에 대해 항상 거부 반응을 일으킨다.
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(과학, 기술 2) 대사량과 열의 이동-11문제(2021학년도 수능특강 기출, 변형)
사람이 살아가기 위해서는 호흡을 하고, 혈액을 순환시키는 등 생명 유지를 위한 에너지도 필요하며, 일이나 운동과 같은 일상생활을 하기 위한 에너지도 필요하다. 인체에 필요한 에너지의 총량을 대사량이라고 하는데, 대사량은 생명 유지를 위해 필요한 최소한의 에너지인 기초 대사량과 운동과 일 등의 활동에 필요한 에너지인 활동 대사량의 합이다. 기초 대사량은 개인별로 차이가 있으며 성별, 연령 등 여러 요인의 영향을 받는다. 보통 체중이 무거울수록 기초 대사량이 크지만, 단위 체중당 기초 대사량은 체중이 작을수록 크다.
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(기술) 메타버스-12문제(202109 고3. 2022학년도 9월 평가원 기출, 변형)
‘메타버스(metaverse)’는 ‘초월’이라는 의미의 ‘메타(meta)’와 ‘세계’를 뜻하는 ‘유니버스(universe)’의 합성어로, 현실 세계와 가상 공간이 적극적으로 상호 작용하는 공간을 의미한다. 감각 전달 장치는 메타버스 속에서 사용자를 대신하는 아바타가 보고 만지는 것으로 설정된 감각을 사용자에게 전달하는 장치이다. 사용자는 이를 통하여 가상 공간을 현실감 있게 체험하면서 메타버스에 몰입하게 된다.
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(과학) 생물과 독-12문제(202109 고2 모의고사 기출, 변형)
우리 주변에 존재하는 생물들 중에는 독을 가진 경우가 흔하다. 이러한 생물들은 위협적인 상대로부터 자신을 보호하거나 종족을 보존하기 위해 독을 이용한다. 특히 동물은 사냥감을 포획하기 위한 수단으로도 독을 사용한다. 이와 같은 독은 식물과 동물에 따라 다양한 특징을 보인다.
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(기술) 수소전기차-12문제(202109, 고1 기출, 변형)
자동차에서 배출되는 오염 물질로 인한 대기 오염 및 기후 변화 문제가 심각해지면서 세계 각국은 온실가스의 배출 억제를 위해 자동차 분야 규제를 강화하고 있어 오염 물질의 배출이 적은 친환경차가 주목을 ㉮받고 있다.
(주제 통합) 외계 생명체 탐사-16문제(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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(기술) 운영체제-15문제(202107 고3 기출, 변형)
컴퓨터 과학자 데이크스트라가 ‘철학자의 만찬 문제’는 컴퓨터 내에서 여러 프로세스*가 서로 점유하고 있는 자원을 얻기 위해 상대방의 작업이 끝나기만을 기다리며 대기하는 ‘교착 상태’와 특정 프로세스가 원하는 자원을 계속 할당받지 못하는 ‘기아 상태’에 대한 대표적인 예시로 활용된다.
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(과학) 중합 효소 연쇄 반응(PCR)-16문제(202106 고3 평가원 기출, 변형)
1993년 노벨 화학상은 중합 효소 연쇄 반응(PCR)을 개발한 멀리스에게 수여된다. 염기 서열을 아는 DNA가 한 분자라도 있으면 이를 다량으로 증폭할 수 있는 길을 열었기 때문이다. PCR는 주형 DNA, 프라이머, DNA 중합 효소, 4종의 뉴클레오타이드가 필요하다. 주형 DNA란 시료로부터 추출하여 PCR에서 DNA 증폭의 바탕이 되는 이중 가닥 DNA를 말하며, 주형 DNA에서 증폭하고자 하는 부위를 표적 DNA라 한다. 프라이머는 표적 DNA의 일부분과 동일한 염기 서열로 이루어진 짧은 단일 가닥 DNA로, 2종의 프라이머가 표적 DNA의 시작과 끝에 각각 결합한다. DNA 중합 효소는 DNA를 복제하는데, 단일 가닥 DNA의 각 염기 서열에 대응하는 뉴클레오타이드를 순서대로 결합시켜 이중 가닥 DNA를 생성한다.
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(과학 기술 12) 튜링의 반응-확산 모델-15문제(2022학년도 수특 기출, 변형)
이 글은 동물 무늬의 발현을 최초로 과학적으로 설명한 튜링의 반응–확산 모델을 소개하고 이를 계승·발전시킨 머레이의 연구를 소개하고 있다. 튜링에 의하면 동물 무늬의 발현에 관계하는 형태소인 활성자와 억제자가 확산만 하는 것이 아니라 확산하면서 반응이 수반된다는 소위 반응–확산 모델은 동물 무늬가 생성되는 이유에 대한 설명을 가능하게 한다.
(실전 1-과학) 수소를 얻는 방법-15문제(2022학년도 수특 기출, 변형)
이상 기후 현상이나 미세 먼지 문제가 대두되면서 친환경 에너지가 주목받고 있다. 그중 대표적인 원료가 수소(H)이다. 수소는 연소 이후에도 오염 물질이 생기지 않아 각종 화석 연료를 대체할 수 있는 물질로 여겨지고 있다. 예를 들어 수소를 연료로 사용하는 수소 자동차는 수소를 대기 중의 산소와 반응시켜 전기 에너지를 만드는데 이 과정에서 유해 가스가 아닌 물(HO)을 배출한다.
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(인문) 감정이론과 인지주의적 이론-15문제(2018년 11월 고1 기출, 변형)
일반적으로 사람들은 정서와 감정을 동일한 것으로 여긴다. 그런데 오늘날의 심리 철학에서는 ‘정서’라는 개념을 특정 시점에서의 주관의 정신 상태라고 정의하면서 정서와 감정을 개념적으로 구분하고, 정서의 본질에 대해 이전부터 계속되어 온 철학적 탐구를 이어가고 있다.
(과학 기술 7) 빛 덫의 원리와 활용-15문제(2022학년도 수능특강 기출, 변형)
이 글은 빛 덫의 원리와 활용에 대해 설명하고 있다. 빛 덫은 작은 물체를 공간상에 고정하거나 옮길 수 있는 극도로 정밀한 장치이다. 애슈킨은 중심축에서 멀어지면서 빛의 세기가 약해지는 빛다발을 투명한 입자를 향해 쏘면 입자가 중심축 쪽과 빛다발의 진행 방향으로 이동하는 것을 활용하여 빛 덫을 만들었다.
