(과학, 기술) 합성곱 신경망(딥러닝 제대로 시작하기)-10문제(2018년 3월 고2 기출, 변형)
합성곱 신경망은 시각 피질의 신경 작용을 모형화하여 이를 수학적으로 구조화한 인공 신경망이다. 합성곱 연산은 필터를 통해 이미지의 국부 영역에 있는 특정 패턴을 검출한다. 그리고 통합 연산은 이것의 위치 정보를 축약한다. 합성곱 연산과 통합 연산을 통해 출력된 특징 지도를 전체 연결층에 입력하면 이미지 인식 결과를 출력할 수 있다.
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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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(과학 기술 10) 항생제 내성-28문제(2023학년도 수능특강 대비)
세균은 단세포 원핵생물로, 막으로 둘러싸인 세포 소기관이 없어 구조는 단순하지만 효소가 있어 물질대사*를 할 수 있다. 그리고 모세포가 반으로 나뉘는 이분법을 통해 번식하므로 환경이 적합하면 빠르게 증식할 수 있다. 대부분의 세균은 사람에게 해롭지 않지만, 일부는 병원성이 있어 질병을 일으킨다. 병원성 세균은 소화 기관, 호흡 기관 등을 통해 인체 내로 침입한 후 빠르게 증식하며 독소를 생산하는데, 1시간 만에 16개가 되는 한 개의 세균 세포는 2시간 만에 250개를 넘어서며, 5시간이면 100만 개가 넘는다. 그 결과 인체 세포나 조직이 손상되고 물질대사에 이상이 생긴다. 병원성 세균에 의해 발생하는 질병으로는 세균성 식중독, 세균성 폐렴, 결핵 등이 있다.
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(과학) 위의 기능과 소화-57문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
[I410-113-24-02-088610937] 소화란 간단히 말해 음식을 물리적, 화학적으로 분해하여 세포막에 흡수되게 하는 것이다. 물리적 소화란 이로 음식을 씹거나 부수고 위와 장에서 연동 운동을 하여 잘게 자르는 것을 말하며, 화학적 소화란 각 기관에서 서로 다른 여러 소화 효소를 분비하여 고분자 물질을 저분자 물질로 분해하여 물에 녹게 하는 것이다.
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(과학) 바이러스 감염-47문제(202009, 고2 대비)
[I410-111-24-02-088582747] 이 글은 바이러스가 어떻게 감염되는지를 설명하는 글이다. 바이러스 감염에 필요한 개념을 먼저 설명하고 감염 과정을 순차적으로 제시하였다. 그리고 감염의 종류를 지속 감염과 급성 감염으로 설명하고, 각각의 특징을 제시하였다. 지속 감염에 속한 잠복감염, 만성감염, 지연감염에 대한 특징을 설명하고 있다.
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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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(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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(과학) 면역-31문제(2023 수특 독서 개념 학습 대비)
(2023 수특 기출, 변형 주관식, 객관식, 유사 기출) 외부 병원체에 대한 우리 몸의 방어 체계를 면역 시스템이라고 한다. 우리 몸에 내재되어 있는 면역시스템은 ‘자기’와 ‘남’을 구분하는 능력이 있는데, 이 시스템은 자기에 대해서는 면역 반응이 유도되지 않고 남으로 인식되는 외부 병원체에 대해서는 면역 반응이 유도되도록 조절한다.
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(과학) 식욕의 작용 원리-20문제(202106 고1 기출, 변형)
이 글은 식욕 중추와 전두 연합 영역을 중심으로 식욕의 작용 원리에 대해 설명하고 있다. 식욕은 시상 하부의 식욕 중추에 있는 섭식 중추와 포만 중추의 작용으로 자연스럽게 조절되는데, 식욕 중추는 혈액 속에 있는 포도당, 인슐린, 지방산 등의 영향을 받는다.
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(기술) 주사 터널링 현미경(STM)-36문제(201809, 고3 기출. 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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(과학) 하늘이 파란 이유-36문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
하늘의 빛은 태양으로부터 온 것으로, 산란에 의해 진로가 여러 번 꺾여 우리 눈으로 들어오게 된다. 이때 산란이란 빛이 아주 작은 입자에 의해 흡수되었다가 같은 파장의 빛을 곧바로 다시 방출하는 과정을 말하며, 산란된 빛은 빛이 들어온 방향과는 무관하게 임의의 방향을 향하게 된다.
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(기술) OLED 소재 및 소자의 기초와 응용-32문제(202303, 고1 대비)
맑고 화창한 날 밖에서 스마트폰 화면이 잘 보이지 않았던 경험이 한 번쯤은 있을 것이다. 이는 화면에 반사된 햇빛이 화면에서 나오는 빛과 많이 ⓐ혼재될수록 야외 시인성이 저하되기 때문이다. 야외 시인성이란, 빛이 밝은 야외에서 대상을 명확하게 인식할 수 있는 성질을 의미한다. 그렇다면 스마트폰에는 야외 시인성 개선을 위해 어떠한 기술이 적용되어 있을까?
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(기술) 가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실-14문제(2020 EBS 올림포스 국어 대비)
4차 산업 혁명은 인공 지능 기술과 정보 기술의 융합을 통해 새로운 가치와 서비스를 만들어 내는 기술 혁명을 말한다. 지능형 서비스 로봇과 함께 가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실은 4차 산업 혁명을 이끌어 갈 주요 분야로, 미래 인간의 삶을 변화시킬 수 있는 원동력이 될 것이라고 평가받는다. 그런데 가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실이란 과연 무엇이고, 어떻게 다른 걸까?
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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 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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(과학) 항(抗)미생물 화학제-12문제(202009 고3 평가원 기출, 변형)
이 글은 질병을 유발하는 병원균을 먼저 제시하고 이들의 활동을 억제하거나 막을 수 있는 항미생물 화학제를 설명하고 있다. 항미생물 화학제는 방역용 화학 물질을 의미한다. 이런 항미생물 화학제에는 멸균제, 감염방지제를 제시하고 있다. 작용기제에 따라 병원균의 표면을 손상시키는 알코올 화합물, 산화제를 설명하고 마지막으로 병원균 내부에 침투하여 효과를 증대시키는 알킬화제, 산화제의 기능에 대해 소개하고 있다.
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(과학) 핵분열과 핵융합의 원리 및 핵융합 발전-15문제(202103 고1 모의고사 기출, 변형)
(I410-113-24-02-088004233) 이 글은 핵분열과 핵융합의 원리를 설명하고 이를 활용한 발전에 대해 설명하고 있다. 핵분열은 질량수가 큰 하나의 원자핵이 질량수가 작은 두 개의 원자핵으로 쪼개지는 것이고, 핵융합은 질량수가 작은 두 개의 원자핵이 질량수가 큰 하나의 원자핵이 되는 것으로 핵자당 결합 에너지가 작은 상태에서 큰 상태가 되는 것이다.
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(과학 기술 05) OSI 참조 모델-32문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088003950) 네트워크는 컴퓨터 등 수많은 장비들로 이루어져 있고, 이 장비들은 서로 데이터를 주고받을 수 있다. 일반적으로 데이터를 주고받을 때에는 신뢰성 있고 원활한 통신을 수행하기 위해 사전에 합의된 통신 규약인 프로토콜을 사용한다. 프로토콜은 장비 간 데이터를 주고받는 과정에서의 통신 방법에 대한 규약으로, 네트워크가 성립하기 위한 가장 기본적인 요소 중 하나이다. 초기의 프로토콜은 특정 업체가 자사의 장비들을 연결하기 위해 만들었다. 만약 한 조직체 내에 서로 다른 컴퓨터 시스템이 서로 다른 프로토콜을 사용하는 경우 프로토콜 간 통신이 이루어지기 어려웠기 때문에 각기 다른 프로토콜을 변환해 연결해 주는 게이트웨이(gateway)가 필요하게 되었다. 그러나 현존하는 모든 프로토콜에 대하여 이러한 게이트웨이를 개발하는 것은 거의 불가능한 일이고, 기술적으로도 매우 어렵다. 이에 따라 모든 컴퓨터 제작사 및 통신 장비 업체들 간 프로토콜의 호환성을 높이는 방안이 마련되었고, 다양한 네트워크에 상호 연결되어 있는 개방형 컴퓨터 통신 환경에 적용할 수 있는 표준 프로토콜인 OSI(Open Systems Interconnection) 참조 모델이 제시되었다.
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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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(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.
(과학) 10퍼센트 인간(인체의 면역계)-31문제(202006, 고2 대비)
인체는 끊임없이 세균과 바이러스, 기생충과 같은 외부 물질의 공격을 받는다. 이들은 주로 감염이나 질병의 원인이 되므로 인체는 이와 같은 외부 물질의 침입에 저항하고 방어하는 작용을 하게 되는데, 이를 면역 반응이라 한다. 따라서 건강하다는 것은 면역 반응이 활발하여 외부 물질들을 완벽하게 제거하는 상태를 의미하는 것으로 이해하기 쉽다.
(과학) STR 분석법-25문제(202306, 고2 기출과 변형)
과학수사에서 ‘DNA 분석’은 범인을 ⓐ추정하거나 피해자의 신분 등을 확인할 때 중요한 수단으로 사용된다. DNA 분석이란 혈흔이나 모발 같은 샘플로부터 DNA를 ⓑ채취하여 동일인 여부를 확인하는 방법으로, 현재 ‘STR 분석법’이 가장 많이 사용되고 있다. ‘STR(Short tandem repeat)’은 ‘짧은 연쇄 반복’이라는 뜻으로, ‘STR 분석법’은 DNA의 특정 구간에서 짧은 염기 서열이 연쇄적으로 반복하여 나타나는 부분을 분석하는 방법이다.
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(과학 기술 06) 케플러와 지구의 타원 궤도 운동-27문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088003978) 케플러가 살던 시대에는 아직 많은 자연의 영역에서 수학적 법칙이 제대로 수립되지 않았었다. 자연법칙의 존재에 대한 케플러의 믿음이 얼마나 컸던지 그는 수십 년을 누구의 지지도 없이 행성 운동에 대한 수학적 법칙을 찾아내는 데 바쳤다. 그는 코페르니쿠스의 태양 중심설을 선구적으로 받아들이고 튀코 브라헤의 관측치를 토대로 행성의 운동에 관한 법칙을 수립하였다. 이후 뉴턴의 만유인력의 발견은 그의 행성 운동 법칙이 있었기에 가능했다.
