(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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(과학 기술 5) 암세포의 증식-45문제(2025학년도 수능특강 대비)
인간의 몸은 생물체를 이루는 기본 단위인 세포로 이루어져 있다. 세포는 성장과 증식의 과정을 거치는 데, 이 과정에서 돌연변이 세포가 발생할 수 있다. 어떤 돌연변이 세포는 빠른 성장과 침윤성* 성장을 보이고, 성장이 억제되지 않아 과대하게 증식하면서 체내 각 부위에 확산되고 전이되어 생명의 위험을 초래하는 악성 종양이 되는 경우가 있는데, 이 악성 종양이 암이다. 암은 한 개의 정상 세포에서 발생한 돌연변이 세포가 성장하고 증식하는 과정에서 전이 능력이 강하고 빠른 돌연변이 세포들이 발생하여 축적된 것이다. 정상 세포에는 성장과 증식 과정을 조절하는 기제가 있다.
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(과학 기술 09) 인공 지능이 만드는 진화 음악-32문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088004073) 인공 지능이 크게 발달하고 인간에게 고유하다고 여겨진 사고 능력을 기계가 갖게 될 가능성이 현실화되면서 인간의 삶의 모든 영역이 인공 지능과 연결되고 있다. 기계에 가장 결여되어 있다고 여겨진 창의성을 기계가 갖게 할 수 있다는 주장이 나오면서 인공 지능이 창조하는 예술의 가능성과 가치에 대하여 많은 논의가 이루어지고 있다. ‘컴퓨터는 단지 프로그래밍이 된 것만 할 수 있다.’라는 선입견을 깨고 인간이 창출한 적 없는 새로운 음악을 인공 지능이 만들어 내고 있다.
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(과학) 인플루엔자 바이러스 A형-15문제(2020 EBS 올림포스 국어 대비)
조류 독감은 인플루엔자 바이러스 A형이 조류에 감염하는 질병을 말한다. 인플루엔자 바이러스 A형은 여타의 바이러스처럼 유전 물질로 RNA를 가지며, 단백질로 된 껍데기 안에 유전 물질을 담고 있다. 그러나 다른 바이러스들과는 구별되는 특징도 갖고 있다.
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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) 해밀턴의 ‘포괄 적합도 이론’-58문제(201906, 고2. EBS 독서 독해의 원리 대비)
(I410-ECN-0102-2023-000-002076551) 고래의 유선형 몸매나 북극곰의 흰색 털처럼 주어진 환경에 어울리는 생물학적 ‘적응’은 어떻게 일어났을까? 찰스 다윈은 「종의 기원」에서 ‘자연선택에 의한 진화’를 그 해답으로 제시하였다. 개체*의 번식에 도움이 되는 유전적 변이만을 여러 세대에 걸쳐 우직하게 골라내는 자연선택의 과정이 결국 환경에 딱 맞는 개체를 만들어 낸다는 것이다. 다윈은 자연선택이 각 개체의 적합도(fitness), 즉 번식 성공도를 높이는 방향으로 일어난다고 보았다. 그렇다면 자신은 번식을 하지 않으면서 집단을 위해 평생 헌신하는 일벌이나 일개미의 행동은 어떻게 설명할 수 있을까? 다윈은 그와 같은 경우 집단의 번성에 이득을 주므로 자연선택이 되었다고 결론을 내렸는데, 이것은 자연선택이 개체에게 이득이 되는 방향으로 일어난다는 그의 기본적인 생각에서 벗어난 것이었다.
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(과학 기술) 핵의학 기술-양전자 단층 촬영(PET)-15문제(202111, 고1 기출과 변형)
양전자 단층 촬영(PET)은 세포의 대사량 등 인체에 대한 정보를 확인하기 위해 몸속에 특정 물질을 ⓐ주입하여 그 물질의 분포를 영상화하는 기술이다. 이때 대사량이란 사람의 몸속 세포가 생명 유지를 위해 필요로 하는 에너지의 총량으로 정상 세포와 비정상 세포는 대사량에서 차이가 난다. PET는 특정 물질과 비정상 세포의 반응을 이용하여 이들의 분포를 확인할 수 있다.
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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 3) 미세 조류와 바이오 연료-39문제(2025학년도 수능특강 대비)
바이오 연료는 바이오매스로부터 생산되는 연료로 길고 느린 자연적 과정을 거쳐 생성되는 화석 연료와 달리 짧고 빠른 인위적 과정을 거쳐 생산된다. 바이오매스란 살아 있거나 죽은 지 얼마 안 되는 유기체와 그 부산물을 지칭하는 것으로 식물인 조류에서 동물의 배설물까지 이에 포함된다. 바이오 연료는 기존 화석 연료에 비해 일산화 탄소, 미세 먼지, 탄화수소, 독성 물질 등 대기 오염 물질 배출이 상당히 적다. 또한 바이오 연료를 연소할 때 발생하는 이산화 탄소의 양은 화석 연료보다 별로 적지 않지만 방출된 이산화 탄소가 바이오 연료의 원천이 되는 식물의 광합성 과정에서 식물에 흡수되므로 대기 중으로의 이산화 탄소 순 배출량을 크게 줄인다.
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(과학 기술 08) 이상치와 결측치의 처리-29문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088004055) 세상의 모든 분야와 영역에서 끊임없이 데이터가 생산되고 있다. 이렇게 생산된 데이터를 잘 수집하여 분석하면 세상을 이해하는 유용한 지식과 통찰력을 얻을 수 있다. 그렇지만 데이터 분석자가 데이터 분석 과정에 들어가기 전에 ⓐ정제되지 않은 데이터를 잘 처리해 주지 않으면 제대로 된 분석 결과를 얻을 수 없다. 특히 데이터의 이상 치와 결측치는 데이터 분석을 오류에 빠뜨리는 원인이 되므로 데이터 전처리 과정에서 잘 처리해 주어야 좋은 분석 결과를 기대할 수 있다.
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(기술) 디젤 엔진의 오염 물질 저감 기술-33문제(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.
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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) 검색 엔진의 웹 페이지 순서 결정-29문제(202209, 고3 평가원 대비)
인터넷 검색 엔진은 검색어를 포함하는 웹 페이지를 찾아 화면에 보여 준다. 웹 페이지가 화면에 나타나는 순서를 정하기 위해 검색 엔진은 수백 개가 ⓐ넘는 항목을 고려한 다양한 방식을 사용한다. 대표적인 항목으로 중요도와 적합도가 있다. 검색 엔진은 빠른 시간 내에 검색 결과를 보여 주기 위해 웹 페이지들의 데이터를 수집하여 인덱스를 미리 작성해 놓는다. 인덱스란 단어를 알파벳순으로 정리한 목록으로, 여기에는 각 단어가 등장하는 웹 페이지와 단어의 빈도수 등이 저장된다. 이때 각 웹 페이지의 중요도가 함께 기록된다.
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(과학 기술 11) IP 주소와 서브넷 마스크-27문제(2023학년도 수능특강 대비)
우리 몸의 혈액은 혈관을 따라 온몸을 순환하며 생명 활동에 필요한 물질을 공급한다. 혈액이 기능을 제대로 수행하기 위해서는 혈액이 굳지 않고 액체 상태로 유지되어야 한다. 하지만 혈관에 손상이 생겨서 혈액이 몸 밖으로 나오는 출혈이 일어나면 출혈 부위의 혈액이 빠르게 응고되는 것이 중요하다. 손상된 부위가 닫히지 않아서 출혈이 계속되면 혈액의 순환이 원활하지 못하게 되어 생명에 위협이 될 수 있기 때문이다
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(독서-기술) 모델링과 렌더링-16문제(2021학년도 수능 기출)
이 글은 3D 합성 영상을 생성, 출력하기 위해 거처야 하는 모델링과 렌더링의 개념과 방식을 설명하고 이를 바탕으로 생성된 프레임들이 동영상으로 출력되는 방식까지 설명하고 있다. 모델링은 3차원 가상공간에서 물체의 모양과 크기, 공간적인 위치, 표면 특성 등과 관련된 고유의 값을 설명하거나 수정하는 단계로 주로 3개의 정점으로 형성되는 삼각형을 활용한다.
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(기술) 나이테의 고고학-40문제(202403, 고1 대비)
사계절이 뚜렷한 곳에서 자라는 나무는 매해 하나씩 나이테를 만들기 때문에 나이테를 세면 나무의 나이를 알 수 있다. 그렇다면 나이테는 단순히 나무의 나이를 알기 위해서만 활용되는 것일까? 그렇지 않다. 나이테는 현재 남아 있는 다양한 목제 유물들이 언제 만들어졌는지 그 제작 연도를 ⓐ규명하는 데도 활용되고 있다.
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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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(과학 기술 9) 자기 치유 기술-26문제(2023학년도 수능특강 대비)
자기 치유 소재란 시간이 지남에 따라 균열이나 부식이 생기는 금속이나 플라스틱, 콘크리트와 같은 재료에 첨가되어 이러한 손상을 스스로 치유할 수 있도록 돕는 물질을 말하는데, 이와 관련된 기술을 자기 치유기술이라고 한다. 기본 원리는 금속, 플라스틱, 콘크리트와 같은 재료에 강력 접착제와 유사한 복원 물질을 첨가함으로써, 균열이나 부식이 일어날 경우 첨가되었던 복원 물질이 흘러나와 굳어져 균열이나 부식을 메우고 손상된 부분이 저절로 복구되게 하는 것이다.
(과학 기술) 고체 촉매의 구성 요소-28문제(202306, 고3 평가원 기출과 변형)
분자들이 만나 화학 반응을 진행하는 데 필요한 최소한의 운동 에너지를 활성화 에너지라 한다. 활성화 에너지가 작은 반응은, 반응의 활성화 에너지보다 큰 운동 에너지를 가진 분자들이 많아 반응이 빠르게 진행된다. 활성화 에너지를 조절하여 반응 속도에 변화를 주는 물질을 촉매라고 하며, 반응 속도를 빠르게 하는 능력을 촉매 활성이라 한다. 촉매는 촉매가 없을 때와는 활성화 에너지가 다른, 새로운 반응 경로를 제공한다. 화학 산업에서는 주로 고체 촉매가 이용되는데, 액체나 기체인 생성물을 촉매로부터 분리하는 별도의 공정이 필요 없기 때문이다. 고체 촉매는 대부분 활성 성분, 지지체, 증진제로 구성된다.
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(과학 기술 07) 다양한 저울의 측정 원리-30문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088004037) 우리가 일상생활에서 흔히 사용하는 저울은 어떠한 원리로 작동하여 물체의 무게를 측정하는 것일까? ㉠양팔저울과 ㉡대저울은 지레의 원리를 응용한다. 양팔저울은 지렛대의 중앙을 받침점으로 하고, 양쪽의 똑같은 위치에 접시를 매달거나 올려놓은 것이다. 한쪽 접시에는 측정하고자 하는 물체를, 다른 한쪽에는 추를 올려놓아 지렛대가 수평을 ⓐ이루었을 때의 추의 무게가 바로 물체의 무게가 되는 것이다. 그러나 양팔저울은 지나치게 무겁거나 부피가 큰 물체의 무게를 측정하기에는 한계가 있었다. 이런 점을 보완한 저울이 바로 대저울이다. 대저울은 받침점에 가까운 곳에 측정하고자 하는 물체를 걸고 반대쪽에는 작은 추를 걸어 움직여서 지렛대가 평형을 이루는 지점을 찾는 방법으로 물체의 무게를 측정한다. ‘물체의 무게×받침점과 물체 사이의 거리=추의 무게×받침점과 추 사이의 거리’이므로 받침점으로부터 평형을 이루는 지점을 알면 지레의 원리를 이용하여 물체의 무게를 간단히 계산할 수 있다.
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(기술) 초임계 유체를 이용한 입자 제조-27문제(202303, 고3 기출 및 변형)
용해도는 일정한 온도에서 일정한 양의 용매에 최대로 녹을수 있는 용질의 양으로, 보통 용매 100g에 녹을 수 있는 용질의 질량이다. 혼합물의 과포화 상태는 용질이 용해도 이상으로 녹아 있는 상태인데, 과포화 상태의 혼합물은 포화 상태로 돌아가려는 경향이 있다. 결정화는 포화 상태의 혼합물이 과포화 상태가 되어 용질이 고체 입자로 석출되는 것으로 결정화 공정을 거치면 입도가 작은 고체 입자를 얻을 수 있다. 이러한 결정화 공정은 약물의 생체 흡수율을 높여야 하는 제약 분야 등에서 사용된다. 결정화 공정에서는 초임계 유체를 쓰는 경우가 많다. 물질은 임계 온도와 임계 압력 이상에서 초임계 상태로 존재한다. 임계 온도는 어떤 물질이 액체로 존재할 수 있는 최고 온도이고, 임계 압력은 어떤 물질이 기체로 존재할 수 있는 최대 압력이다. 온도와 압력이 임계 온도와 임계 압력 이상일 때 물질은 액체도 아니고 기체도 아닌 초임계 상태로 존재한다. 초임계 상태에서 물질의 분자 간 거리는 그 물질이 기체일 때보다는 가깝지만 액체일 때만큼 가깝지는 않다. 물질이 액체일 때보다는 초임계 상태거나 기체일 때 용질이나 용매가 더 자유롭게 이동할 수 있다.
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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) 전자레인지의 작동 원리-22문제(2022학년도 수능완성 기출, 변형)
열을 이용하여 식품을 조리할 때는 식품의 표면을 가열하여 열전도를 통해 열이 그 내부까지 전해지도록 하는 것이 일반적이다. 그런데 식품은 대개 열전도율이 낮아 가열 온도를 높일 경우 겉과 속의 온도 차이가 커지게 된다. 그 결과 겉은 타고 속은 익지 않는 경우가 발생할 수 있으며, 열에 의해 영양소가 파괴될 수도 있다. 전자레인지는 전자기파의 한 종류인 마이크로파를 이용하여 식품을 조리하는 장치로 식품의 겉과 속을 동시에 고루 가열할 수 있다. 따라서 비교적 짧은 시간에 식품을 데울 수 있고, 수용성 비타민과 같은 영양소의 파괴를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
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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.
