(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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(기술) 눈 굴절력-34문제(202310, 고3 대비)
(I410-ECN-0102-2023-000-002076879) (＋)구면 렌즈를 통과한 광선은 모이게 되고 (－)구면 렌즈를 통과한 광선은 퍼지게 되는데, 이때 광선을 모이게 하거나 퍼지게 하는 정도를 ㉠굴절력이라고 한다. 굴절력은 무한히 멀리서 렌즈로 들어온 광선이 렌즈를 통과할 때 렌즈로부터 형성된 초점과 렌즈 사이의 거리인 초점 거리를 역수로 표시하고, 디옵터(D)를 단위로 한다. 예를 들어 무한히 멀리서 렌즈로 들어온 광선이 (＋)구면 렌즈를 통과한 후 1m 떨어진 거리에 초점이 맺혔다면 이 구면 렌즈의 굴절력은 ＋1D(=+1/1m)가 된다.
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(기술) 눈 굴절력-해설(202310, 고3 기출)
(I410-ECN-0102-2023-000-002076995) 눈의 기능은 시력으로 평가되기 때문에 정시와 비정시를 구별하고 이해하는 것은 매우 중요하다. 정시와 비정시는 눈의 생물학적 구조와 광학적 특성에 의해 결정되는데 눈의 구조는 각막, 수정체, 방수, 유리체 등으로 복잡하게 구성되어 눈에서 일어나는 굴절 현상을 이해하는 것이 쉽지 않으며, 그 특성이 사람마다 다르다. 따라서 눈의 굴절 현상에 대한 이해도를 높이고 초점이 맺히는 상태를 예측하는 데 도움이 될 수 있도록 눈의 구성 요소들의 수치를 표준화하여 만든 것이 모형안이다.
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(과학) 인공 광합성-41문제(EBS 올림포스 독서. 2015 동아 독서)
(I410-ECN-0102-2023-000-002077321) 모든 자연의 순환은 거대한 온실인 지구 안에서 이뤄진다. 그 과정에서 식물의 역할은 매우 중요하다. 우리가 매일 먹는 밥 속의 탄소는 몸속에서 분해되어 무기물인 이산화탄소로 연소된다.
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시각 상과 개념 상-38문제(EBS 올림포스 독서, 2015 동아 독서)
(I410-ECN-0102-2023-000-002077361) 고대 이집트인들의 벽화에 그려진 파라오나 귀족처럼 신분이 높은 존재는 해부학적으로 불가능한 구성 혹은 자세를 한 경우가 많다. 얼굴과 다리는 측면에서 본 모습을, 가슴과 눈은 정면에서 본 모습을 그린 것이다.
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(과학) 과학의 패러다임(홍성욱)-40문제(EBS 올림포스 독서. 2015 동아 독서)
(I410-ECN-0102-2023-000-002077432) 패러다임은 미국의 과학 철학자인 토머스 쿤이 그의 저서 <과학 혁명의 구조> 에서 제창한 개념으로, 과학자들이 세상을 바라보고, 조직하고, 이해하는 틀을 말한다. 이처럼 패러다임은 과학자들의 사고나 인식을 근본적으로 규정하는 이론적인 틀이나 체계이면서, 실험의 방법, 기구, 표준과 같은 물질적이고 실험적인 요소를 포함하고 있는 구체적인 것이기도 하다.
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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) 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.
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(과학) 의약화학(수용체, 리간드)-36문제(202003, 고2 대비)
(I410-ECN-0102-2023-000-002076657) 약은 생체의 작용에 영향을 미쳐 생물학적 효과를 내기 위한 목적으로 이용하는 의약품을 말한다. 약은 생체에서 수용체와 결합하여 유익 작용 및 유해 작용을 나타내는 방식을 취하기도 한다. 이 경우 약은 생체의 리간드와 유사한 화학적 분자 구조를 가진 성분을 포함하는데, 이러한 성분으로 인해 약은 생체 내에서 리간드로 기능한다. 여기서 리간드란 수용체와 결합하여 신경 자극이나 화학 반응과 같은 생물학적 반응을 촉발할 수 있는 물질이다. 생체 내에서 수용체와 친화성이 높은 리간드가 결합하면, 리간드와 결합한 수용체의 작용에 의해 생체의 변화가 일어나기도 하고, 수용체에 의해 리간드의 구조 변화가 일어남으로써 이후의 생물학적 반응이 유도되기도 한다. 이러한 점에서 약은 특정 수용체와 결합할 수 있는 리간드를 인위적으로 생체에 증가시킴으로써 리간드와 결합한 수용체의 수가 일정 시간 동안 일정 수준 이상이 되게 하여 효과를 낸다고 할 수 있다.
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(과학) 상과 상변화-36문제(201903. 고2 대비)
(I410-ECN-0102-2023-000-002076415) 물질은 여러 가지 다른 상(phase)으로 ⓐ존재할 수 있다. 물질의 상이란 화학적 조성은 물론 물리적 상태가 전체적으로 균질한 물질의 형태를 말하며, 일반적으로 고체, 액체, 기체로 ⓑ구분된다. 고체는 일정한 부피와 모양을 가지고 있으며, 물질을 구성하는 원자들이 각자의 위치를 중심으로 결합되어 서로 고정된 상태이다.
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(과학) 허수와 호킹의 우주론-35문제(2024학년도 수능완성 대비)
I410-ECN-0102-2023-000-001634208 이탈리아의 수학자 카르다노는 삼차 방정식의 근을 구하는 과정에서 제곱을 하면 음수가 되는 이상한 수를 발견하였다. 그는 이 수가 모순적이고 쓸모없다고 생각하여 무시하려고 했지만, 이를 인정할 경우 근사치로 실수의 근을 찾는 기존의 방법보다 훨씬 정확하고 간단하게 근을 찾을 수 있다는 것을 알게 되었다. 좌표 평면을 창안한 데카르트는 이 수를 실수와 달리 좌표 평면으로는 나타낼 수 없기 때문에 상상의 수라는 뜻으로 ‘허수’라는 이름을 붙였다. 이후 오일러는 허수에 i라는 기호를 사용했으며 지수 함수와 삼각 함수를 연결하여 라는 공식을 고안했다. 가우스는 허수를 이용하면 n차 방정식에는 n개의 해가 ⓐ있다는 일관된 규칙을 만들 수 있다는 사실을 알게 되었다. 특히 가우스는 4+2i와 같이 실수와 허수로 ⓑ이루어진 복소수도 축을 실수, 축을 허수로 하는 ㉮복소평면에 표시하여 기하학적으로 해석할 수 있도록 하였다.
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(과학 기술) 클라우드 컴퓨팅-32문제(2024 수능완성 대비)
I410-ECN-0102-2023-000-001634460 최근 컴퓨팅 환경은 인터넷과 결합한 가상화 기반의 클라우드 컴퓨팅 플랫폼이 일반화되고 있다. 클라우드 컴퓨팅은 이용자가 언제 어디서나 필요한 만큼의 IT 시스템 자원을 필요한 시간만큼 이용할 수 있도록 인터넷을 통해 제공하는 기술을 뜻한다. 클라우드 컴퓨팅 이용자는 자신이 별도의 소프트웨어를 설치하지 않아도 클라우드 컴퓨팅을 이용할 수 있다. 또한 클라우드 컴퓨팅을 이용하면 IT 시스템 자원과 소프트웨어를 구입하고, 관리하는 데 소요되는 비용을 거의 ⓐ들이지 않으면서도 IT시스템 자원과 소프트웨어를 필요한 만큼 사용할 수 있다. 하지만 클라우드 컴퓨팅은 중앙 집중형 데이터 센터에서 데이터를 처리하기 때문에 데이터 송수신의 지연 문제나 데이터 저장 및 관리에 대한 보안 문제의 위험성이 크다.
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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) 냄새의 과학-33문제(202309, 고2 대비)
I410-ECN-0102-2023-000-001633054 우리는 냄새를 어떻게 인식할까? 냄새의 원인이 되는 기체 상태의 분자가 코로 들어온 후 몇 가지 과정을 거쳐 뇌에서 냄새를 인식하게 된다. 과학자들은 분자의 구조와 뇌가 인식하는 냄새 사이에 직접적인 관련이 있다고 추측하고 이를 밝히려고 했으나 한계에 부딪혔다. 단일 분자 물질이 농도에 따라 전혀 다른 냄새로 인식되는 경우를 설명할 수 없었기 때문이다. 이후 다른 감각들은 자극이 전기 신호로 바뀌어 인식된 것이라는 점에 착안하여 후각을 이해하려는 접근이 도입되었다. 20세기 후반에 미국의 과학자인 액설과 벅은 냄새 분자를 전기 신호로 전환하는 매개체인 후각 수용체를 발견했다. 후각 수용체를 중심으로 후각 자극의 신호 전달 과정을 살펴보자.
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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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(실전 3-과학) 바이러스의 침투 및 증식과 그로 인한 질병-28문제(2024학년도 수능완성 기출과 변형)
(I410-ECN-0102-2023-000-001624068) 동물과 식물, 세균 등과 같은 생명체는 유전 정보를 담은 유전 물질을 가지고 있으며, 일반적으로 생명체의 유전 물질은 ㉠DNA이다. 생명체가 가진 유전 정보가 전달되고 발현되는 일반적인 흐름을 중심 원리라고 하는데 그 흐름은 다음과 같다. 우선 DNA에 있는 유전 정보를 복사하여 ㉡RNA라는 물질이 만들어진다. 이후 RNA는 생명체를 구성하는 세포 안에 있는 소기관인 리보솜에 유전 정보를 전달하는데, 이때 DNA의 유전 정보를 전달하는 RNA를 mRNA라고 한다. 리보솜은 mRNA로부터 전달받은 유전 정보에 따라 체내의 아미노산을 순서대로 결합하여 세포가 살아가는 데 필요한 특정 단백질을 만드는 것이다. 그런데 다른 생명체에 기생하는 바이러스 중 일부는 일반적인 생명체와 달리 DNA가 아닌 RNA를 유전 물질로 가진 경우가 있다. 하지만 이런 바이러스도 유전 물질에 있는 정보를 바탕으로 특정 단백질이 만들어진다.
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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 기술) CPU 스케줄링-37문제(2024학년도 수능완성 실전 4 기출과 변형)
(I410-ECN-0102-2023-000-001614464) 사용자가 컴퓨터로 음악을 ⓐ듣는 프로그램의 실행 버튼을 누른다고 해서 그 프로그램이 곧바로 실행되는 것은 아니다. 운영 체제는 대기 목록인 ‘대기열’에 실행시킨 순서대로 프로그램을 등록해 두었다가, 이 중 하나를 ⓑ골라 중앙 처리 장치인 CPU를 할당하고 동시에 대기열에서는 삭제한다. 즉 프로그램이 실행중이라는 것은 프로그램에게 CPU를 할당한 상태를 의미한다. 만약 10초 길이의 음악이 재생 후 종료되었다면 음악 재생 프로그램에게 CPU를 할당한 10초를 음악 재생 프로그램의 ‘실행 시간’이라 한다. 그런데 한 개의 CPU에는 한 번에 한 개의 프로그램만 할당할 수 있어서 대기열에 등록된 것 중 어느 것을 골라 할당할 것인지는 운영 체제의 일부인 CPU 스케줄링이 결정한다.
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(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) 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) 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 2-과학) 회전 기준계의 가상의 힘-26문제(2024학년도 수능특강 기출 및 변형)
태풍은 폭우와 강풍을 동반해 큰 피해를 초래한다. 태풍은 열대 저기압이 발전한 것으로 그 중심은 바깥보다 기압이 낮아 주변의 공기를 빨아들인다. 이때 발생해 작용하는 힘은 저기압의 중심을 향하기 때문에 뉴턴의 운동 법칙에 따르면 바람이 태풍의 중심으로 곧바로 향해야 한다. 그런데 태풍의 바람 방향을 알려 주는 소용돌이의 무늬를 보면 태풍 주변의 바람이 태풍 중심을 향해 곧장 들어가지 않고 돌고 있음을 알 수 있다. ㉠지구 북반구에서 발생하는 태풍의 바람은 시계 반대 방향으로 돌아서 태풍의 중심으로 들어간다. 이 방향은 기압 차이에 의한 힘의 방향과 일치하지 않는 것이다. 이와 같은 현상은 어떤 과학적 원리와 관련이 있을까?
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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.
