(과학) 유체역학-28문제(202004, 고3 대비)
(I410-113-24-02-088004975) 일반적으로 액체나 기체처럼 물질을 구성하고 있는 입자가 쉽게 움직이거나 입자 간의 상대적인 위치를 쉽게 변화시킬 수 있는 물질을 유체라고 ㉠부른다. 유체에 작용하는 힘과 유체의 운동 원리를 ㉡다루는 유체역학에서는 응력과 점성이라는 개념을 사용하여 유체의 특성을 설명한다.
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(과학) 마취 통증 의학-43문제(202003, 고3 대비)
(I410-113-24-02-088004868) 통증은 조직 손상에 대해 방어적 작용을 하는 감각의 일종이다. 통증 자극은 Aδ 섬유와 C 섬유에 의해 전달된다. Aδ 섬유를 따라 전도된 통증 신호는 날카롭고 쑤시는 듯한 짧은 초기 통증을 느끼게 하고 통증이 일어난 위치를 파악하게 한다. C 섬유를 따라 전도된 통증 신호는 욱신거리고 둔한 지연 통증을 느끼게 한다.
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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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(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) 핵분열과 핵융합의 원리 및 핵융합 발전-해설(202103, 고1)
(I410-113-24-02-088004224) 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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(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) 호흡, 순환-38문제(202010, 고3 대비)
(I410-113-24-02-088004171) 폐의 혈액으로 들어온 산소는 심장을 거쳐 신체의 각 조직으로 ⓐ전달되어 에너지 생성에 이용되고, 물질대사 결과 생긴 노폐물인 이산화 탄소는 혈액을 통해 심장을 거쳐 폐로 전달되어 몸 밖으로 배출된다. 혈액과 폐포, 혈액과 조직 사이에서의 기체 교환은 분압* 차에 따른 확산에 의해 일어나며, 기체는 분압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 확산된다. 한편 혈액을 운반하는 혈관 중에 심장에서 나와 폐나 각 조직으로 가는 혈액이 흐르는 혈관을 동맥, 폐나 각 조직에서 심장으로 가는 혈액이 흐르는 혈관을 정맥이라고 한다. 폐에서 기체 교환이 일어난 후 심장을 거쳐 각 조직으로 흐르는 혈액은 ㉮ 동맥혈, 조직에서 기체 교환이 일어난 후 폐로 흐르는 혈액은 ㉯정맥혈이다.
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(과학 기술 13) 기체 크로마토그래피-29문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088004153) 검은색 수성 사인펜의 잉크에는 여러 색깔을 나타내는 성분이 혼합되어 있다. 종이의 아랫부분에 사인펜으로 점을 찍고 종이 끝을 물에 담가 놓으면 물이 종이의 틈을 타고 올라간다. 물에 녹을 수 있는각 색깔의 성분은 물과 함께 끌려 올라가며, 올라가는 정도를 나타내는 점으로부터의 길이는 각 성분마다 다르다. 그것이 각 성분별로 분리되는 이유이기도 하다. 이처럼 물과 같은 운반체를 사용해서 혼합물을 각각의 성분으로 분리하는 방법을 ‘크로마토그래피(chromatography)’라고 한다. 크로마토그래피는 혼합물을 분리하는 분석 방법으로, 20세기 초에 클로로필과 크산토필 같은 식물성 염료를 분리하기 위해 발명되었다. ‘크로마토’는 라틴어로 ‘색’을, ‘그래피’는 ‘기록’을 의미한다.
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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 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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(과학 기술 10) 진동 센서-32문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088004091) 일반적으로 어떤 물체가 기준 위치에 대해 반복 운동을 할 때 그물체는 진동한다고 말하고 이러한 진동의 패턴이 반복되는 시간을 주기라고 한다. 1초 동안에 주기가 반복되는 횟수를 주파수라고 말하며, 단위는 헤르츠(Hz)를 사용한다. 일상생활이나 산업 현장에는 다양한 진동이 있다. 특히 산업 현장의 생산 설비에서 발생하는 진동은 제품의 수율*을 감소시킨다. 특히 초미세 공정이 요구되는 생산 공정에서는 진동으로 인한 불량품 비율의 증가와 생산 비용 증가 등의 문제를 야기하며 작업자에게도 큰 해를 입힐 수 있다. 따라서 진동을 감지하는 진동 센서 기술은 불량을 ⓐ막는 데 중요한 기술로 자리 잡고 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 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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(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) 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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(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.
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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 기술 04) 화학 반응과 촉매-29문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088003932) 화학 반응에서 어떤 반응은 쉽게 일어나고, 또 다른 반응은 잘 일어나지 않는 이유는 무엇일까? 반응이 잘 일어나게 하려면 어떤 조건이 필요할까? 이러한 질문에 답을 하려면 화학 반응이 일어나는 경로를 살펴봐야 한다. 어떤 반응이 진행되기 위해서는 반응 물질들이 필요하고, 그 반응 물질들이 서로 만나야 한다. 그렇지만 분자들이 만나기만 한다고 반응이 곧바로 진행되는 것은 아니다. 반응이 일어나기 위해서는 반응을 일으킬 수 있을 정도의 운동 에너지를 가진 분자들이 알맞은 방향으로 충돌해야 한다. 운동 에너지와 방향, 이 두 가지 조건 중 하나라도 만족시키지 못하면 그 분자는 반응을 제대로 진행시킬 수 없다. 분자들이 만나 반응을 진행시키는 데 필요한 최소한의 운동 에너지를 활성화 에너지라 부르며, 활성화 에너지 이상의 운동 에너지를 갖는 분자들만이 화학 반응을 일으킬 수 있다. 어떤 반응의 활성화 에너지가 크면 활성화 에너지 이상의 운동 에너지를 갖는 분자의 수가 적기 때문에 반응이 느리게 진행된다. 반대로 활성화 에너지가 작으면 그보다 큰 운동 에너지를 가진 분자들이 많아 반응이 빠르게 진행된다.
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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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(과학 기술 3) 창의성과 뇌-30문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088003834) 표준국어대사전은 ㉠창의성을 ‘새로운 것을 생각해 내는 특성.’으로 단순하게 정의하고 있지만, 창의성은 여러 가지 인지적, 정서적, 의지적 요소가 결합된 특성이다. 창의성은 창조적인 직업군이라고 할 수 있는 과학자, 작곡가, 화가, 소설가, 시인에게 두드러지는 특성이다. 이들은 세상에 없었던 자신만의 고유한 것을 만들어 내는 데 능하다. IQ가 매우 높으면 천재라고 하지만 그들이 모두 창의성이 높은 것은 아니며, 창의적인 성과를 낸 인물들이 모두 IQ가 탁월하게 높은 것도 아니다. 오히려 학습 부진아가 창의적 성과를 낸 경우도 있다. 아인슈타인은 읽기와 산수에 학습 장애가 있었고 다윈은 언어 습득과 읽기에 장애가 있었지만 역사상 가장 창의적인 과학적 성과를 내놓았다. 또한 어떤 영역에서 뛰어난 능력을 가진 사람이 모두 창의적인 것도 아니다. 그러면 창의성을 구성하는 여러 요소 중에서 유창성과 의지력이 어떻게 뇌에서 발현되는지 검토해 보자.
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(과학 기술 2) 핵 재처리 기술-28문제(2024 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088003816) 원자력 발전은 핵분열 연쇄 반응을 유도하여 에너지를 얻는다. 원자력 발전의 연료로는 주로 우라늄이 사용되는데, 천연 우라늄을 구성하는 물질의 99% 이상은 핵분열이 일어나지 않는 우라늄-238이고 핵분열이 가능한 우라늄-235는 천연 우라늄 속에 0.7% 정도만 포함되어 있다. 이 상태로는 우라늄-235의 비율이 낮아 핵분열을 유도할 수 없기 때문에 우라늄-235의 비율을 3% 이상으로 높여야 하고, 이 과정을 우라늄 농축이라고 한다. 우라늄-235의 비율을 3~5%로 높여 원기둥 모양의 연료봉으로 만든 후 이를 다발로 묶어서 핵연료를 만든다. 이렇게 만들어진 핵연료를 원자로에 넣고 중성자를 충돌시켜 핵분열을 유도하는 것이다. 원자로에 넣은 핵연료의 우라늄-235의 비율이 낮아져서 반응력이 ⓐ떨어지면 원자로에서 꺼내는데, 이를 사용 후 핵연료 라고 한다. 사용 후 핵연료에는 핵분열이 일어나지 않은 우라늄-235가 남아 있고, 우라늄-238, 우라늄-238이 중성자와 반응하여 만들어진 물질인 플루토늄-239, 그리고 이 외에도 핵분열 과정에서 생성된 핵물질들이 포함되어 있다. 이중우라늄-235와 플루토늄-239는 핵분열을 일으킬 수 있는 물질이므로 사용 후 핵연료에서 추출한 후 원자력 발전의 연료로 재사용할 수 있는데, 이 분리 공정을 핵재처리라고 한다.
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(과학 기술 1) 행위자–연결망 이론-30문제(2024학년도 수능특강 대비)
(I410-113-24-02-088003763) 과학 지식은 다른 문화나 지식과 달리 사회적 맥락에 구속되지 않는 예외적 지식으로 간주되어 왔다. 그러나 모든 지식은 어떤 방식으로든 그것이 생산된 사회적 여건에 영향을 받으며, 따라서 과학 지식도 단순히 자연이라는 실재의 객관적 반영이 아니라 다양한 사회적 요인에 영향을 받는 사람들이 구성하는 유동적 결과물이라는 주장이 최근 힘을 얻고 있다. 라투르가 제시한 행위자–연결망 이론은 과학 지식의 형성 과정에 대해 위와 같은 구성주의의 입장을 취하면서도 모든 지식의 가치가 동등하다고 보는 극단적 상대주의에 빠지지 않기 위한 노력의 일환이라 할 수 있다.
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(기술) 유형거의 구조와 특징-30문제(201806, 고2 대비)
(I410-113-24-02-088003709) 정조 임금이 애초 10년을 잡았던 수원 화성 공사를 2년 7개월 만에 끝낼 수 있었던 까닭은 무엇일까? 그것은 정약용이 발명한 ‘유형거(游衡車)’라는 특별한 수레 덕분이었다. '화성성역의궤'의 기록에 따르면 성을 쌓는 돌을 운반할 때 유형거를 이용함으로써 공사 기간을 단축하고 비용도 크게 절약할 수 있었다고 한다.
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(과학) 파마의 과학(이원춘 외)-47문제(EBS 올림포스 독서, 2015 미래엔 독서)
(I410-113-24-02-088003629) 파마는 퍼머넌트, 펌으로도 불리며 열 또는 화학 약품의 작용으로 모발 조직에 변화를 주어 오래 유지할 수 있는 웨이브를 만드는 과정이다. 먼저 머리카락에 파마 약을 바른 뒤에 원하는 형태의 로드(rod)를 이용하여 모양을 변형시킨 뒤 열처리를 하고 시간을 보낸다. 그 후 중화제를 뿌리고 한참 기다린 뒤에 로드를 풀고서 머리를 헹구면 완성된다. 이처럼 파마는 두세 시간의 지루함과 이상한 약품 냄새를 견뎌야 하는, 뭔가 복잡한 것처럼 느껴지는 힘든 과정이지만, 그 기본 원리는 과학의 산화-환원 반응에서 찾을 수 있다.
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(과학) 원자 모형의 변천-47문제(EBS 올림포스 독서, 2015 지학사 독서)
(I410-ECN-0102-2023-000-002078020) 오래전부터 사람들은 물질이 어떻게 이루어진 것인가에 대해 여러 주장을 하였다. 그러다가 19세기에 돌턴은 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 입자들이 모여 이루어져 있다는 근대 원자설을 주장하였다. 이후 19세기 말부터 원자를 구성하는 기본 입자들의 실체가 밝혀지기 시작하면서 원자를 설명하기 위한 원자 모형들이 제시되었다. 그러나 이 원자 모형들은 현재까지 그대로 이어진 것이 아니라 계속해서 수정되면서 현대적 원자 모형에 이르게 되었다.
