(기술) 가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실-주관식 18문제(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?
(과학) 종단 속도와 힘의 평형-16문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
어떤 물체가 물이나 공기와 같은 유체* 속에서 자유 낙하할 때 물체에는 중력, 부력, 항력이 작용한다. 중력은 물체의 질량에 중력 가속도를 곱한 값으로 물체가 낙하하는 동안 일정하다. 부력은 어떤 물체에 의해서 배제된 부피만큼의 유체의 무게에 해당하는 힘으로, 항상 중력의 반대 방향으로 작용한다. 빗방울에 작용하는 부력의 크기는 빗방울의 부피에 해당하는 공기의 무게이다. 공기의 밀도는 물의 밀도의 1,000분의 1 수준이므로, 빗방울이 공기 중에서 떨어질 때 부력이 빗방울의 낙하 운동에 영향을 주는 정도는 미미하다. 그러나 스티로폼 입자와 같이 밀도가 매우 작은 물체가 낙하할 경우에는 부력이 물체의 낙하 속도에 큰 영향을 미친다.
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(과학) 전향력의 발생 원인과 물체 운동의 편향성-34문제(EBS 독서 독해의 원리 대비. 2014 수능 기출)
우주에서 지구의 북극을 내려다보면 지구는 시계 반대 방향으로 빠르게 자전하고 있지만 우리는 그 사실을 잘 ⓐ인지하지 못한다. 지구의 자전 때문에 일어나는 현상 중 하나는 지구상에서 운동하는 물체의 운동 방향이 편향되는* 것이다. 이러한 현상의 원인이 되는 가상적인 힘을 전향력이라 한다. 전향력은 지구가 자전하기 때문에 나타난다. 구 모양인 지구의 둘레는 적도가 가장 길고 위도가 높아질수록 짧아진다. 지구의 자전 주기는 위도와 상관없이 동일하므로 자전하는 속력은 적도에서 가장 빠르고, 고위도로 갈수록 속력이 느려져서 남극과 북극에서는 0이 된다.
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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.
(과학) 생명체의 기초 대사량 측정 방법과 그 의미-33문제(2023학년도 수능 기출 대비)
하루에 필요한 에너지의 양은 하루 동안의 총 열량 소모량인 대사량으로 구한다. 그중 기초 대사량은 생존에 필수적인 에너지로, 쾌적한 온도에서 편히 쉬는 동물이 공복 상태에서 생성하는 열량으로 정의된다. 이때 체내에서 생성한 열량은 일정한 체온에서 체외로 발산되는 열량과 같다. 기초 대사량은 개체에 따라 대사량의 60~75%를 차지하고, 근육량이 많을수록 증가한다.
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(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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(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) 인류 최초로 중력파를 관측한 LIGO의 작동 원리-13문제(2020 EBS 올림포스 국어 대비)
빛은 파동이어서 일종의 물결 모양으로 전달된다. 두 빛이 합쳐질 때 물결 모양 높낮이가 똑같은 상태로 동시에 들어오면, 합쳐진 빛의 물결 모 양이 더 커지는 현상을 ‘보강’ 또는 ‘증폭’이라 한다. 하지만 어떠한 이유로 한쪽 빛이 더 늦게 또는 더 빨리 들어와 위상이 정반대인 상태로 합쳐지는 경우도 있는데 이 경우 빛의 물결 모양이 없어지며 이를 ‘상쇄’라 한다. 또한 이렇게 합쳐진 빛의 물결 모양이 변하는 것을 ‘간섭’ 현상이라고 한다. 간섭 현상을 이용하면 두 빛의 상대적 변화를 감지할 수 있다. 광속으로 날아가는 빛을 또 다른 빛을 이용해 관측하는 것으로, 각각의 빛이 상대 빛을 관측하는 셈이다. 이렇게 빛의 간섭 현상을 측정할 수 있는 장치를 ‘간섭계’라고 하고, 광원으로 레이저를 사용하면 ‘레이저 간섭계’가 된다.
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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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4-3. 생태계의 다양성 그리고 공존(이은희)-기출 32문제(2015 미래엔 독서)
많은 사람이 진화에는 우열 관계에 바탕을 둔 특정한 방향이나 목적을 향하는 성질이 있다고 오해한다. 즉, 세월이 지날수록 생물체는 이전보다 더 ‘훌륭한’ 것이 되어 이상적인 생물체의 모습에 한 발씩 가까워지며, 열등한 존재는 진화를 거쳐 고등한 존재로 발전된다고 여긴다. 얼핏 보면 생물체가 진화를 거쳐 단순한 존재에서 복잡한 존재로, 미숙한 개체에서 성숙한 개체로 바뀌는 듯 보여 진화가 발전과 개선을 내포하고 있다고 생각하기 쉽다. 생물체의 변이는 우연적인 사건이지만, 오랜 세월을 거쳐 누적되다 보면 마치 누군가 의도를 가지고 특정 개체만을 선별해 낸 듯이 뛰어난 형질을 지닌 생물 종이 남는 경우가 있기 때문이다. 하지만 이는 생물체의 진화가 ‘환경에 더 잘 적응한 개체가 선택되는 방식’으로 이루어져 왔기 때문에 일어나는 결과일 뿐, 애초에 그런 결과를 염두에 두고 만들어졌다는 뜻은 아니다.
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4-3. 생태계의 다양성 그리고 공존(이은희)-기출 21문제(2015 미래엔 독서)
다윈은 자신의 책 어디에서도 약육강식에 관해 이야기한 바 없다. 적자생존이라는 단어 역시 <종의 기원> 초기 판본에서는 나타나지 않는다. <종의 기원> 제5판을 찍을 때쯤에야 다윈은 스펜서가 말한 적자생존이라는 단어가 자신의 이론을 설명하는 데 도움이 될 것이라고 생각하여 이를 채택했을 뿐이다. 이전에 다윈이 진화론에서 사용한 주요 단어는 ‘자연 선택’이라는 말이었다.
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3-3. 인공 지능과 심층 학습(이종호)-기출 28문제(2015 천재 독서)
인공 지능이라는 용어는 1955년 존 매카시와 신경학 전문가인 마빈 민스키, 허버트 사이먼 등 10여 명이 컴퓨터에 인간의 지적 활동을 가르치는 연구 계획서를 작성하며 처음으로 사용하였다. 민스키는 인공 지능을 “사람이 수행했을 때 지능이 필요한 일을 기계에 수행시키고자 하는 학문과 기술”이라고 정의했다. 그러므로 인공 지능이란 사람의 경험과 지식을 바탕으로 하여 새로운 문제를 해결하는 능력, 시각과 음성 지각 능력, 자연 언어 이해 능력, 자율적으로 움직이는 능력 등을 실현 하는 기술이며 인공 지능 연구의 목표는 사람처럼 생각하는 기계를 개발하는 것이다. 여기서 기계라는 것은 프로그래밍 할 수 있는 컴퓨터를 말한다.
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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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(과학) 종단 속도와 힘의 평형-주관식 17문제(2020 EBS 독서 독해의 원리 대비)
어떤 물체가 물이나 공기와 같은 유체* 속에서 자유 낙하할 때 물체에는 중력, 부력, 항력이 작용한다. 중력은 물체의 질량에 중력 가속도를 곱한 값으로 물체가 낙하하는 동안 일정하다. 부력은 어떤 물체에 의해서 배제된 부피만큼의 유체의 무게에 해당하는 힘으로, 항상 중력의 반대 방향으로 작용한다. 빗방울에 작용하는 부력의 크기는 빗방울의 부피에 해당하는 공기의 무게이다. 공기의 밀도는 물의 밀도의 1,000분의 1 수준이므로, 빗방울이 공기 중에서 떨어질 때 부력이 빗방울의 낙하 운동에 영향을 주는 정도는 미미하다. 그러나 스티로폼 입자와 같이 밀도가 매우 작은 물체가 낙하할 경우에는 부력이 물체의 낙하 속도에 큰 영향을 미친다.
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(과학) 이상 기체 상태 방정식과 반데르발스 상태 방정식-33문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
[I410-113-24-02-088611372] (2013학년도 수능 기출. 2020 EBS 독서 독해의 원리) 기체의 온도를 일정하게 하고 부피를 줄이면 압력은 높아진다. 한편 압력을 일정하게 유지할 때 온도를 높이면 부피는 증가한다. 이와 같이 기체의 상태에 영향을 미치는 압력(P), 온도(T), 부피(V)의 상관관계를 1몰*의 기체에 대해 표현하면 P=RT/V(R: 기체 상수)가 되는데, 이를 이상 기체 상태 방정식이라 한다. 여기서 ㉠이상 기체란 분자 자체의 부피와 분자 간 상호 작용이 없다고 가정한 기체이다. 이 식은 기체에서 세 변수 사이에 발생하는 상관관계를 간명하게 설명할 수 있다.
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(기술) 데이터 통신과 네트워킹-29문제(202210, 고3 대비)
일반적으로 거리는 두 개의 지점이 공간적으로 ⓐ떨어진 정도를 나타내는 물리적 개념이다. 2차원 평면에 두 지점이 (0,0)과 (1, 1)에 있다면 두 지점 사이의 최단 거리는 두 점을 잇는 직선의 길이 (루트2)가 된다. 한편 거리는 추상적인 성질이나 가치에 대한 차이를 나타내는 척도로도 사용될 수 있다. 이럴 경우 떨어진 정도를 나타내는 기능은 유지되지만, 기준이나 관점에 따라 거리를 계산하는 방법이 달라진다.
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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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(기술) 열차의 안전 운행을 위한 장치-33문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
[I410-113-24-02-088610973] 열차 운행의 중요한 과제는 열차를 신속하게 운행하면서도 열차끼리의 충돌 사고를 방지하는 것이다. 열차를 운행할 때는 일반적으로 역과 역 사이에 일정한 간격으로 구간을 설정하고 하나의 구간에는 한 대의 열차만 운행하도록 하는데, 이러한 구간을 ‘폐색구간’이라고 한다. 폐색구간을 안전하게 관리하면서도 열차 운행의 속도를 높이는 데 도움을 주기 위해서 열차나 선로에는 다양한 안전장치들이 설치되어 있다.
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(기술) 다이내믹 스피커의 작동 원리-43문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
[I410-113-24-02-088611309] 북을 치면 소리가 난다. 북을 쳤을 때 북의 가죽에서 진동이 일어나고 이로 인해 공기가 진동하여 소리를 내는 것이다. 이때 공기가 가죽의 진동을 받아 생기는 진동수가 크면 높은 음이, 작으면 낮은 음이 난다. 그리고 공기의 진폭이 크면 강한 소리가, 작으면 약한 소리가 난다. 스피커도 이와 같은 원리로 전류의 진동수나 진폭에 따라 다양한 소리를 재생한다.
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(기술) GPS 위치 측정-35문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
[I410-113-24-02-088611265] 우리는 내비게이션을 통해 목적지까지의 경로를 탐색하거나 스마트폰을 이용해 자신이 현재 있는 위치를 확인할 수 있다. 이는 GPS(Global Positioning System)로 인해 가능한 것이다. 그렇다면 GPS는 어떻게 현재 위치를 파악하는 것일까? GPS는 크게 GPS 위성과 GPS 수신기 등으로 구성된다. 현재 지구를 도는 약 30개의 GPS 위성은 일정한 속력으로 정해진 궤도를 돌면서, 자신의 위치 정보 및 시각 정보를 담은 신호를 지구로 송신한다.
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(과학) 심해저 생물의 생존 방식-39문제(EBS 독서 독해의 원리 대비)
[I410-113-24-02-088611336] 전 세계 해양의 평균 수심은 4,000미터 가까이 되며, 심해저에는 태양 에너지가 도달할 수 없어서 광합성을 하는 일차 생산자가 생존할 수 없다. 심해저에 서식하는 동물은 결국 바다의 표면에서 해저로 떨어져 내리는 유기물에 의존할 수밖에 없다. 그것들은 해양 생물들이 분해되고 남은 잔존물로서 ‘바다의 눈(marine snow)’이라 불린다. 해양 생물이 죽게 되면 다른 생물의 먹이가 되거나 미생물에 의해 분해되어, 심해저에 도달할 때쯤이면 거의 남는 것이 없다. 그런 까닭에 심해저에 많은 수의 생물이 살기란 매우 어렵다. 하지만 생물은 항상 새로운 생존 방법을 찾아오지 않았던가?
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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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(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.
