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1주차  과학의 탐구방법

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1주차  과학의 탐구방법

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과학을 탐구하는 방법과 절차에 대해 알아본다.

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2주차  과학의 역사적 실험

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2주차  과학의 역사적 실험

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파스퇴르의 생물 속생설 도출 과정 알아보기

연역적 탐구 방법의 특징을 알아보기.

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3주차 과학사적 의미있는 실험 탐구하기

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3주차 과학사적 의미있는 실험 탐구하기

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파스퇴르의 생물 속생설과 같이 과학사적으로 의미있는 실험에 대해 탐구하여 보고서 작성하기

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과탐실2 탐구보고서 평가 기준

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4주차 탐구 활동 발표하기

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4주차 탐구 활동 발표하기

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귀납적 탐구 방법과 연역적 탐구 방법

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귀납적 탐구 방법과 연역적 탐구 방법

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1. 귀납적 탐구 방법의 예:

2. 연역적 탐구 방법의 예 :

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귀납적 탐구 : <세포설>

로버트 훅을 비롯한 여러 과학자들이 다양한 생물을 현미경으로 관찰함으로써 세포의 존재를 발견했고, 과학자들 사이의 논쟁을 거쳐 세포가 생물의 기본 단위라는 사실이 밝혀졌다. 이후, 슐라이덴과 슈반이 세포이론을 발표하였고 그로인해 세포 이론은 생물학의 기초 지식으로 자리잡았다.

연역적 탐구 : <레디의 실험>

레디는 외부와 차단된 병과 그렇지 않은 병에 각각 고기를 넣었다. 그후 고기가 썩고, 외부와 차단되지 않은 병에서는 구더기가 생겼지만, 그렇지 않은 병에서는 구더기가 생기지 않았다는 결과를 보아 구더기는 자연발생이 아닌 파리에 의해 발생한다는 결과를 얻었다. 그리고 그 결과를 통해 자연발생설을 반박했다.

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1. 찰스 다윈의 진화론(귀납):

1. 다윈은 갈라파고스 군도의 핀치 새를 본 뒤, 서식지에 따라 핀치 새의 부리 모양과 크기가 왜 다를까하는 호기심이 들었다. 그 후 서식지 별로 핀치의 부리를 관찰, 측정하며 많은 정보를 수집했고, 핀치는 각 서식지의 환경에 따라 적응하여 부리가 진화하였다는 자연선택설을 이끌어냈다.

2. 플레밍의 페니실린 발견(연역):

1. 플레밍은 푸른곰팡이는 특정 세균의 성장을 억제하는 물질을 생성할 것이라는 가설을 세우고 실험을 수행했고, 푸른곰팡이가 배양된 접시에서 세균의 성장이 억제되는 것을 관찰했다. 플레밍은 이로써 푸른곰팡이가 생성하는 물질이 세균의 성장을 억제한다는 것을 알게 되었고, 이를 페니실린이라는 항생제로 개발했다.

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1. 귀납적 탐구 방법의 예 : 대륙이동설

대서양 양쪽의 대륙 해안선은 마치 퍼즐 조각처럼 잘 들어맞는다. 또한 현재 멀리 떨어져 있는 대륙들에서 발견되는 암석 구조와 지질학적 특성은 서로 매우 유사하다. 빙하 퇴적층, 산호초, 그리고 동식물 화석의 분포를 비교해 보면, 대륙들을 이어 붙였을 때 하나의 지역으로 겹쳐진다는 사실을 확인할 수 있다. 이처럼 다양한 지질학적 증거와 생물학적 분포의 공통점은 과거 대륙들이 하나의 거대한 땅덩어리로 연결되어 있었음을 시사한다. 독일의 기상학자이자 물리학자인 알프레드 베게너는 이러한 관찰을 토대로, 모든 대륙이 과거에는 하나의 초대륙인 판게아였으며 이후 점차 이동하여 지금의 위치에 이르렀다는 대륙 이동설을 주장하였다. 비록 당시에는 판 구조론이 정립되지 않아 받아들여지지 못했으나, 오늘날 판 구조론의 발전과 함께 베게너의 주장은 더욱 과학적 설득력을 가지게 되었다

2. 연역적 탐구 방법의 예 : 빅뱅 이론

아인슈타인의 일반 상대성 이론을 연구하던 조르주 르메트르는 우주는 정적인 상태가 아니라, 한 점에서 대폭발로 시작하여 지금도 팽창하고 있을 것이라는 일반적인 가설을 세웠다. 만약 이 가설이 옳다면, 실제 우주에서는 팽창의 증거와 초기의 흔적이 반드시 발견되어야 한다. 이를 확인하기 위해 여러 관측이 이루어졌다. 에드윈 허블은 은하들이 멀어질수록 더 큰 적색편이를 보인다는 사실을 발견하여, 우주가 실제로 팽창하고 있음을 입증하였다. 또한 조지 가모프는 초기 우주가 극도로 뜨거웠을 것이므로 그 흔적으로 우주 배경 복사가 남아 있어야 한다고 예측하였다. 이후 펜지아스와 윌슨이 실제로 우주 배경 복사를 발견함으로써, 빅뱅 이론은 강력한 증거를 얻게 되었다. 따라서, 르메트르의 가설은 구체적인 관측과 증거에 의해 뒷받침되었으며, 이는 현대 우주론의 핵심 이론으로 확립되었다.

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1. 귀납적 탐구: 사람 유전체의 사업

사람의 유전체를 이루는 DNA 염기 서열을 알아내고 유전자의 위치를 발혀낸 사람 유전체 사업에도 귀납적 탐구 방법이 이용되었다.

2. 연역적 탐구: 용해도 법칙

대부분의 고체 용질은 온도가 올라갈수록 용해도가 증가한다. 반대로 기체 용질은 온도가 올라갈수록 용해도가 감소한다. 뜨거운 물에서는 차가운 물보다 설탕이 더 많이 녹을 것이다. 같은 양의 물을 준비하고, 하나는 뜨겁게 하나는 차갑게 만든 뒤 설탕을 넣어 녹는 양을 비교한다 실험 결과, 뜨거운 물에 넣은 설탕이 훨씬 더 잘 녹는다. 따라서 처음에 세운 가설은 옳았으며, 이는 용해도의 법칙을 잘 보여주는 사례이다.

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1. 귀납적 탐구의 예: <멘델의 완두콩 유전 실험>

멘델은 완두콩을 계속 교배하면서 개별적인 관찰 결과(예: 자손 세대에서 3:1 비율로 형질이 들어남)를 모았고, 이런 여러 개별 결과들을 종합해서 "유전 형질은 일정한 법칙을 따른다."라는 일반적인 법칙(분리의 법칙, 독립의 법칙)을 도출해냈다.

2. 연역적 탐구의 예: <뉴턴의 만유인력 법칙>

뉴턴은 모든 물체는 서로를 끌어당긴다는 만유인력의 법칙을 세운 뒤, 이를 바탕으로 달이 왜 지구 주위를 도는지를 계산했고, 법칙에서 논리적으로 예측을 하고, 실제 천체의 운동(달의 궤도, 행성의 공전)이 관측 결과와 일치하는지를 확인해냈다.

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1. 귀납적 탐구: 원자론

화학 반응을 반복 실험 해서 질량 보존, 일정 성분비, 배수 비율의 법칙 발견하였고.이를 종합해 모든 물질은 쪼갤 수 없는 작은 원자로 되어 있다는 원자설 제시하였다.아보가드로(기체 부피와 분자 수 관계)와 브라운 운동 (현미경으로 본 미세 입자의 불규칙 운동)으로 인해 보이지 않는 입자가 실제로 존재한다는 증거를 재시하였다.

2. 연역적 탐구: 특수 상대성 이론

상대성 원리와 빛의 속도 불변의 원리를 가설로 제시했고

이 가정으로 길이 수축, 시간 지연, 동시성의 상대성, 질량 에너지 등가 원리 라는 결과가 도출되었다.

몰리실험으로 빛의 속도가 항상 일정하다는 사실을 확인했고

입자 가속기 실험으로 빠른 입자의 수명이 실제로 늘어남 것을 확인하여 시간 지연을 확인하였다.

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1. 귀납적 탐구 방법의 예: 갈릴레오의 태양 중심설

태양이 우주의 중심이며 지구가 태양 주위를 돈다는 지동설 이론입니다. 갈릴레오는 직접 제작한 망원경을 이용해 목성의 위성과 금성의 위상 변화를 관찰하면서 태양 중심설이 더 옳다는 증거를 제시했습니다. 목성 주위를 도는 위성들은 지구가 우주의 중심이 아님을 보여주었고, 갈릴레오는 이러한 관찰로 천동설을 반박하고 태양 중심설의 타당성을 증명했습니다.

2. 연역적 탐구 방법의 예: 갈릴레오의 낙하 실험

아리스토텔레스는 무거운 물체가 가벼운 물체보다 더 빨리 떨어진다고 주장했지만, 갈릴레오는 진공 상태에서는 질량과 관계없이 모든 물체가 동일한 속도로 떨어진다고 생각했습니다. 실험은 피사의 사탑에서 서로 다른 질량의 쇠구슬과 나무공을 떨어뜨리는 실험을 통해 자신의 가설을 검증했습니다. 실제 실험 결과는 두 물체는 거의 동시에 바닥에 도착했습니다. (이 실험이 실제 일어난 사건이 아닐 가능성이 있다). 이 실험은 아리스토텔레스의 이론을 반박하고, 중력 가속도가 질량에 관계없이 일정하다는 것을 증명했습니다.

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귀납적 탐구의 예:왓슨과 크릭의 dna 이중나선구조

왓슨과 크릭은 DNA의 화학적 구성 성분, 염기 비율, 그리고 무엇보다도 로잘린드 프랭클린의 X선 회절 사진 등 기존 연구 결과들을 면밀히 분석했습니다, 그리고 그들은 여러 연구 결과를 바탕으로 DNA가 이중 나선 구조를 가질 것이라는 가설을 세웠습니다. 왓슨과 크릭은 이 가설을 바탕으로 DNA 이중 나선 구조의 모형을 만들었습니다. 그리고 만들어진 모델이 기존의 자료와 일치하는지 확인하고, 필요한 경우 모델을 수정했습니다. 왓슨과 크릭은 결국 dna의 이중나선구조를 발견하게 되었고,최종적으로 DNA 이중 나선 구조에 대한 논문을 발표하여 과학계에 큰 반향을 일으켰습니다.

연역적 탐구의 예:파스퇴르의 생수병 실험

파스퇴르는 생물이 자연적으로 발생하는가? 라는 의문을 해결하기위해

생물은 생물로부터만 발생한다는 가설을 세우고 실험을 했습니다.

일단 실험군으로 백조 목 플라스크에 고기 육수를 넣고 가열하여 멸균한 후, 플라스크의 긴 목 부분을 통해 공기는 통하지만 미생물은 들어오지 못하도록 하였습니다. 그리고 대조군으로 일반 플라스크에 고기 육수를 넣고 끓여 멸균한 후 뚜껑을 닫아 공기 중 미생물의 유입을 차단하였습니다.

그리고 결과를 관찰하였는데 백조 목 플라스크에서는 미생물이 발생하지 않았고, 일반 플라스크에서는 미생물이 발생하였습니다. 이로써 파스퇴르는 생물이 자연적으로 발생하지 않고, 기존의 생물로부터 발생한다는 것을 증명하였습니다.

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귀납적 탐구 예: 케플러의 행성 관측

케플러는 수십 년간 정밀하게 관측된 브라헤의 데이터를 하나하나 비교,분석하며, 단순히 원 궤도로는 설명되지 않는 패턴들을 세심하게 찾아냈습니다. 그는 반복된 관찰과 자료 분석을 통해, 모든 행성이 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 움직이며, 가까울 때는 빠르고 멀어질 때는 느리게 움직인다는 일정한 규칙을 발견했습니다.

연역적 탐구 예: 파스칼은 공기가 무게를 가진다는 사실을 연역적으로 탐구하고자 했다. 그는 대기압이 수은기둥을 지지한다는 원리를 바탕으로, 고도가 높아질수록 대기압이 낮아져 수은기둥의 높이도 줄어들 것이라고 예측했다. 실제로 파스칼이 산에 기압계를 가지고 올라가 측정한 결과, 정상에서의 수은 높이가 평지보다 낮게 나타나 이 가설이 입증되었다.

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1.도플러 효과(귀납)도플러

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1.도플러 효과(귀납)

도플러 효과란 파동을 파생시키는 파원과 관측자 사이의 상대적인 운동으로 인해 관측되는 파동의 주파수가 변하는 현상을 말한다.파원이 관측자에게 다가올 때는 주파수가 높게,멀어질 때는 낮게 관측된다.19세기 물리학자 도플러는 이러한 현상이 소리뿐만 아니라 빛과 같은 다른 파동에도 적용된다는 사실을 확인했다.

2.플레밍의 페니실린(연역)

플레밍은 포도상구균을 배양하던 배지에서 우연히 푸른곰팡이가 번식한 것을 발견했다. 그는 곰팡이 주변의 세균이 성장하지 않는 현상을 확인한 뒤, 특정 곰팡이가 세균 성장을 억제한다고 가정하였다. 이를 검증하기 위해 곰팡이에서 추출한 액체를 분리하여 다른 배양 접시에 도포하고, 포도상구균을 비롯한 다양한 세균을 배양하였다. 그 결과, 곰팡이 추출물이 닿은 부분에서는 세균이 증식하지 못하고 죽는 현상이 일관되게 나타났으며, 이를 통해 곰팡이가 강력한 항균 물질을 생성한다는 사실이 과학적으로 확인되었다.

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귀납적 탐구 예:패러데이 전자기 유도 실험

페러데이는 자석과 코일을 이용해 전류가 발생하는지 실험했다. 자석을 코일에 넣거나 빼면 전류계 바늘이 움직였지만, 가만히 있을 때는 변화가 없었다. 또한 자석을 빠르게 움직일수록, 코일 권수가 많을수록 바늘의 움직임이 커졌다. 자석을 넣을 때와 뺄 때는 바늘 방향이 반대로 나타났다. 이를 통해 페러데이는 “자석과 코일 사이에 상대적 운동이 있을 때 전류가 유도된다”는 규칙을 귀납적으로 일반화했다. 이 발견은 발전기와 변압기의 원리가 되었다.

연역적 탐구 실험 예:뉴턴 빛의 분살 실험

뉴턴은 햇빛을 프리즘에 통과시켰을 때 여러 색으로 나뉘는 현상에 주목하였다. 그는 빛이 단색이 아니라 여러 색으로 이루어져 있으며, 색마다 굴절 정도가 달라 프리즘을 통과하면서 분산될 것이라는 가설을 세웠다. 이를 확인하기 위해 뉴턴은 햇빛을 좁은 틈을 통해 실험실로 들어오게 하고, 프리즘에 통과시켜 스크린에 나타나는 색을 관찰하였다. 그 결과, 빛은 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라색으로 나뉘었고, 색마다 굴절 정도가 서로 다르게 나타났다. 이 실험을 통해 뉴턴은 빛이 여러 색으로 이루어져 있다는 사실을 과학적으로 입증할 수 있었으며, 이는 빛의 스펙트럼과 현대 광학 연구의 기초가 되었다.

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1.귀납적 탐구 예시-열과 일의 전환(제임스 프레세콧 줄)

물을 저어도 열이 발생하고 물체를 마찰시켜도 열이

발생한다.

일을 해주면 열이 발생한다

열은 일과 전환이 가능한 에너지이다

2.연역적 탐구 예시-질량이 다른 물질의 낙하 실험

질량이 다른 두 물질이어도 받는 중력가속도는 똑같기 때문에

같은 높이에서 떨어뜨린다면 동시가 땅에 도달할것이다.

하지만 깃털과 쇠공을 떨어뜨린다면 쇠공이 먼저 떨어지는데 공기저항의

영향때문이다. 그렇기 때문에 변수인 공기저항을 없앤 진공상태에서

실험을 한다면 깃털과 쇠공이 동시에 지면에 도달하는 것을 확인할 수 있다.

따라서 가설은 참이므로 질량이 다른 두 물질을 진공상태에서 같은

높이에서 떨어뜨린다면 동시에 지면에 도달한다고 일반화 시킬수있다.

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1.귀납적 탐구:

높은곳에서 굴린 공은 내려오면서 공이 빨라진다.

위치에너지가 줄어들면 운동에너지가 커진다.

에너지는 사라지거나 새로 생기는게 아니라 한 형태에서

다른 형태로 전환된다.

공이 오르내리며 위치에너지가 운동에너지로 변환되지만

합은 일정하다. 에너지는 새로 생기거나 없어지지 않고

형태만 변할 뿐 총량은 항상 일정하다.

2.연역적 탐구:

물리학의 기본 원리: 에너지는 생성되거나 소멸되지 않고 형태만 변한다.

즉 고립된 계에서는 전체 에너지에 총합은 항상 일정하다.

물체가 높이에서 떨어질 때 위치에너지가 감소한다.

위치에너지가 줄어들면 그만큼 운동에너지로 전환되여야한다.

따라서 물체가 낙하하면서 속도가 증가한다.

위치에너지 감소량 = 운동에너지 증가량 -> 전체에너지는 일정하다.

따라서 낙하 운동에서 에너지 보존 법칙이 성립함을 알 수 있다.

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귀납적 탐구

니콜라우스 스테노는 지층 누중의 법칙을 발견한 학자로, 그는 지층의 배열이라는 자연 현상을 관찰하여 주제를 설정하고, 여러 지역에서 지층과 그 속 화석을 조사하는 절차를 고안해 관찰을 수행한 뒤 결과를 해석하였다. 그 결과 아래쪽 지층일수록 오래된 화석이 발견된다는 사실을 확인하였고, 이를 통해 지층은 퇴적물이 쌓인 순서대로 형성되며 아래에 위치한 지층이 위쪽 지층보다 먼저 형성되었다는 지층 누중의 법칙을 정립하였다.

연역적 탐구

에이크만은 각기병의 원인을 규명한 학자로, 그는 군인과 닭에게서 나타난 각기병 증상을 관찰하고 문제를 인식하여, 먹이에 따라 병 발생 여부가 달라질 것이라는 가설을 세웠다. 이를 검증하기 위해 닭을 두 집단으로 나누어 한 집단에는 백미를, 다른 집단에는 현미를 먹이는 실험을 수행하였고, 그 결과 백미를 먹인 닭은 각기병에 걸린 반면 현미를 먹인 닭은 건강을 유지하였다. 이러한 실험 결과를 해석한 에이크만은 각기병의 원인이 백미에는 없고 현미에는 존재하는 특정 성분의 결핍 때문임을 결론지었고, 이후 이 성분이 비타민 B₁임이 밝혀졌다.

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1.귀납적 탐구의 예:로봇 제어 알고리즘 개발

로봇이 실제 환경에서 효과적으로 작동하기 위해서는 주어진 목적을 달성하는 동시에 끊임없이 변하는 외부 조건에 적응할 수 있어야 한다. 그러나 초기의 로봇 제어 시스템은 미리 정해진 명령대로만 움직이도록 설계되어 있어, 예기치 못한 장애물이나 환경 변화에 제대로 대응하지 못하는 한계가 있었다.

이러한 문제를 햐결하기 위해 로봇을 연구해보니 로봇이 벽에 부딪히거나, 장애물을 우회하지 못하는 상황들이 반복적으로 관찰되었고, 어떤 센서의 반응 속도가 느리거나, 특정 조건에서 판단 오류가 자주 발생하는 패턴들이 발견되었다.

이러한 반복적인 관찰과 데이터 분석을 통해 연구자들은 ‘센서 데이터의 정확성과 실시간 반응 속도’가 로봇의 성능에 큰 영향을 준다는 결론에 도달했다. 그리고 이 결론을 바탕으로, 로봇이 반복적인 시행착오를 통해 더 나은 행동 전략을 학습하도록 하는 강화학습 기반의 제어 알고리즘을 개발하였다

2.연역적 탐구의 예:시간의 상대성이론

아이슈타인의 시간의 상대성 이론은 시간은 상대적이며 관찰자의 운동에 따라 시간이 달라진다는 이론이다.

이 이론을 증명하기위해 지상시계에 비해 위성시계는 중력이 약해 더 빨리 돌거라는 가설(중력 시간지연)을 제시하고 GPS 위성 시계와 지상 시계 비교 및 지속적 보정을 한 GPS위성 시계 보정 실험, 특수 상대성 이론에서 빠르게 움직이는 입자의 시간은 느리게 흐른다는 가설을 제시하고 뮤온(전자보다 살짝 무거운 입자로 빠른 속도로 움직이면 시간 지연 효과 때문에 수명이 늘어남) 수를 측정해 시간지연에 대해 증명한 뮤즈의 수명연장 실험등 여러가지 실험을 했다

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1. 귀납적 탐구

18세기까지 사람들은 연소가 ‘플로지스톤’이라는 물질이 빠져나가는 과정이라고 믿고 있었습니다. 라부아지에는 이러한 기존 이론에 의문을 가졌고, 물질의 연소 과정을 보다 정량적으로 분석하기 위해 정교한 실험 장비를 만들었습니다. 그는 다양한 연소 실험을 통해 물질의 반응 전과 후의 질량을 매우 정확히 측정했습니다. 예를 들어, 주석을 밀폐된 유리 용기 안에서 가열한 뒤, 내부에 생긴 백색 물질(산화 주석)의 질량을 측정했습니다. 측정 결과 주석이 산화되면서 질량이 증가하였습니다. 이것은 플로지스톤 이론과 모순되는 결과였습니다. 그런데 라부아지에는 유리 용기 안의 공기 일부가 사라졌다는 점에 주목했고, 공기의 일부(산소)가 주석과 결합했다는 사실을 알아냈습니다.

2. 연역적 탐구

멘델은 완두콩의 특정 형질이 자손에게 어떻게 전달되는지 밝히기 위해 가설을 세웠습니다. 그는 각 형질을 결정하는 '요소'가 존재하며, 이 요소들이 예측 가능한 방식으로 자손에게 전달될 것이라고 추론했습니다. 이 가설을 검증하기 위해 서로 다른 형질을 가진 완두콩을 교배하고, 그 자손들의 형질을 분석하는 실험을 진행했습니다. 실험 결과는 그의 가설과 일치했으며, 이를 통해 우성과 열성, 분리의 법칙과 독립의 법칙이라는 유전 법칙을 만들었습니다.

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귀납적 탐구 사례

지층 누증의 법칙

여러 지층이 쌓인 지역을 관찰해 보면, 우리는 ‘어떤 지층이 더 오래된 지층일까?’라는 의문을 가질 수 있다. 지층의 나이는 그 안에서 발견되는 화석 자료를 통해 유추할 수 있으므로, 화석을 수집하고 분석하는 방법을 사용할 것이다. 실제로 각 지층에서 발견된 화석을 분석해 보면, 아래쪽 지층일수록 더 오래된 화석이 발견되고 위쪽 지층일수록 더 젊은 화석이 발견된다. 또한 지층의 순서가 뒤바뀌는 역전 현상은 관찰되지 않는다. 따라서 지층이 생성될 당시의 순서가 유지되었다고 본다면, 아래쪽에 위치한 지층일수록 오래된 지층이고, 위쪽에 있는 지층일수록 젊은 지층이라는 결론에 도달할 수 있다. 이를 ‘지층 누중의 법칙’이라고 한다.

연역적 탐구 사례

먼저, 낮 동안에는 광합성을 하지만 빛이 없는 밤에도 살아가는 식물의 모습을 관찰하면서 “식물도 빛이 없을 때 호흡을 할까?”라는 문제를 인식하게 된다. 이를 바탕으로 “식물은 빛이 없는 조건에서도 산소와 이산화탄소를 소비, 방출한다”라는 가설을 설정한다.

이 가설을 검증하기 위해 대조 실험을 설계한다. 실험군에는 밀폐된 용기 속에 식물을 넣고 석회수를 함께 두어 빛이 차단된 조건에서 이산화탄소 발생 여부를 관찰한다. 반면, 대조군은 동일한 조건에서 식물을 넣지 않고 석회수만 두어 비교 기준으로 삼는다.

이때 실험에 관련되는 변인을 구분하면 다음과 같다. 독립변인은 빛의 유무(조작 변인)이고, 종속변인은 석회수의 탁도 변화(이산화탄소 발생 여부)이다. 이외의 통제 변인으로는 사용한 용기의 크기, 석회수의 양과 농도, 온도, 시간 등이 있으며, 이는 일정하게 유지해야 한다.

실험을 수행한 뒤 자료를 해석하면, 시간이 지나면서 실험군의 석회수는 뿌옇게 변하지만 대조군의 석회수는 변화가 없음을 확인할 수 있다. 이는 식물이 어두운 조건에서도 이산화탄소를 방출하고 있음을 보여준다. 따라서 “식물은 빛이 없어도 호흡을 한다”라는 결론을 도출할 수 있다.

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1. 귀납적 탐구 예 : 19세기 콜레라 연구 존 스노우

당시 사람들은 콜레라가 ‘나쁜 공기 때문에 생긴다고 믿음

존 스노우는 런던의 사망자 주소를 지도에 표시 → 특정 펌프 주변에 환자가 집중된다는 사실을 관찰.

이를 통해 콜레라가 물(수인성 질병)로 전염된다는 결론을 귀납적으로 도출.

이후 펌프 손잡이를 제거하면서 환자가 줄어든 것이 증거가 됨

2. 연역적 탐구 예 : 드미트리 멘델레예프의 주기율표 예측 (1869)

원소는 일정한 주기적 성질을 가진다 법칙을 이용
그렇다면 아직 발견되지 않은 원소도 특정한 성질 예: 비중, 녹는점, 화합형태을 가져야 한다 예측 실제로 갈륨, 게르마늄 등이 나중에 발견되면서 예측과 거의 일치

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패러데이의 전자기 유도 법칙

귀납적 -자석을 코일에 가까이하거나 멀리하면 전류계 바늘이 움직인걸 발견 단순히 한 번의 관찰이 아니라 여러번 반복하며 공통 패턴확인.

이후 자기장의 세기, 코일의 움직임, 면적을 바꾸면서 실험을 해도 같은 형상이 반복했는데,모든 경우에서 자기장이 변할 때만 전류가 흐르는 결과가 발견

갈릴레오의 자유낙하 운동

연역적 - 자유낙하는 물체는 질량 상관없이 같은 가속도로 떨어진다,

이를 바탕으로 같은 물체를 다른 높이에 떨어뜨려도 가속도는 일정할 것을

예측했다. 경사로 실험을 통해 시간을 측정.

그 결과 높이의 떨어지는 시간은 달랐지만 가속도는 항상 일정하다는 것을 확인할 수 있었다.

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10102 김강민 갈릴레이의 진자운동 실험

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10102 김강민 갈릴레이의 진자운동 실험

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초록색 심플한 대학생 프로젝트 비즈니스 ppt 발표 프레젠테이션

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아인슈타인 특수 상대성이론

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아인슈타인 특수 상대성이론

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양자역학

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갈릴레이의 태양 중심설

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다윈의 진화론

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칼로릭설 에너지 보존법칙

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파브르 - 곤충 관찰 실험

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파브르의 곤충기 관찰로 밝힌 곤충의 비밀

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벤자민 플랭클린의 번개와 전기 본질 실험

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갈릴레이의 관성법칙 실험

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갈릴레이의 낙화실험

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토머스 영의 이중슬릿실험https://www.canva.com/design/DAGzSY79SMc/RsCYb66LnnXeBv5led0jSw/edit?utm_content=DAGzSY79SMc&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton

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토머스 영의 이중슬릿 실험

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벤자민 프랭클린의 연 실험

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벤자민 프랭클린의 연 실험

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canva로 보고서 작성한 사람들은 선생님이 확인할 수 있도록 권한 부여를 풀도록!!!

열리지 않는 사람이 많음.

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카벤디시 비틀림 저울 실험

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카벤디시 비틀림 저울 실험

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카벤디시 비틀림 저울 실험

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라부아지에 질량보존의 법칙 실험

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빅뱅 우주론

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[이론] 자외선 차단 효과 검증 실험

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[이론] 자외선 차단 효과 검증 실험

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0. 실험 목적 : 자외선 차단 제품의 효과 검증 및 과학적 원리 탐구

1. 준비물 : 자외선 램프, 자외선 조사카드, 자외선 차단 제품(선크림, 선글라스, 섬유 소재 등), 줄자, OHP 필름 등

2. 주의사항 : 자외선 램프를 눈에 절대 비추지 않는다. / 자외선 램프를 피부 등 인체에 직접 실험하지 않는다. / 사용하지 않을 때는 자외선 램프를 꺼놓는다.

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빛의 파장에 따른 스펙트럼

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빛의 파장에 따른 스펙트럼

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[빛의 이용] : 파장이 짧을수록 빛의 투과력(세기)이 강해짐

- 가시광선 : 인간의 눈에 보이는 파장(빨주노초파남보)

- 자외선 : 가시광선보다 짧은 파장으로 눈에 보이지 않는 빛. 사람의 피부를 태우거나 살균작용을 하며, 과도하게 노출될 경우 피부암에 걸릴 수도 있다.

- 적외선 : 적색선의 끝보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파. 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있는 것이 특징.

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자외선 흡수 차단 실험 1주차 : 실험 설계

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자외선 흡수 차단 실험 1주차 : 실험 설계

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1. 모둠 구성

2. 탐구 주제 및 주제 선정 이유

3. 준비물 및 실험 과정

(준비물 분담 등 댓글로 달아두기)

4. 참고자료 링크

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실험 3, 4주차 : 결과 분석, 캠페인 활동

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실험 3, 4주차 : 결과 분석, 캠페인 활동

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1. 결과 사진 및 내용을 올리고 / 자료를 참고하여 자외선 차단 제품들의 효과, 성분, 소재 등 과학적 원리를 정리할 것

2. 캠페인 활동 계획, 제작할 것

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[참고자료1] 자외선 차단제는 어떻게 산호를 죽였나

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[참고자료1] 자외선 차단제는 어떻게 산호를 죽였나

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지난 2016년 미국의 과학자들이 자외선 차단제의 성분으로 사용되는 '옥시벤존'이 바닷속 산호에 큰 피해를 준다는 연구결과를 발표했다. 당시 미국 내 유통되던 자외선 차단제 중 70%가 옥시벤존을 함유한 탓에 파장이 컸다. 해변 관광으로 유명한 미국 하와이는 지난 2021년부터 옥시벤존이 포함된 자외선 차단제의 사용을 금지하기에 이르렀다. 그리고 지난 6일 미국 스탠퍼드대 연구팀이 어떻게 옥시벤존이 산호초에 악영향을 끼치는지 밝혀내 국제학술지 '사이언스' 최신호의 표지논문으로 발표했다.

미국 스탠퍼드대 연구팀은 산호초에 서식하는 생물들이 옥시벤존을 독성 감광제로 바꾼다는 사실을 밝혀 사이언스 지난 5일자에 발표했다. 옥시벤존은 자외선을 흡수한 뒤 화학반응을 거쳐 열의 형태로 방출하는 화학적 자외선 차단제의 주요 물질이다. 한국과 일본은 알레르기 반응 등을 우려해 화장품 내 옥시벤존 사용한도를 5%, 미국과 유럽연합은 자외선차단제 내 사용한도를 6%로 규정하고 있다.

지난 2016년 옥시벤존이 산호에 악영향을 끼친다는 연구결과 발표 이후 미국 하와이, 미국령 버진아일랜드, 네덜란드의 섬 지방자치단체인 보네르 등에서 옥시벤존을 함유한 자외선 차단제를 금지했다. 미국 플로리다주의 마이애미비치시는 과학적 증거 부족을 이유로 이를 금지하지 않았다.

이 가운데 미국 스탠퍼드대 연구팀은 옥시벤존이 산호에 끼치는 영향을 명백히 밝히고자 화학적, 생물학적 기작을 분석했다. 연구팀은 산호 대신 산호와 유사한 특성을 지닌 말미잘을 실험대상으로 삼았다. 산호는 환경에 매우 민감해 실험실에서 키우기 어렵기 때문이다. 연구팀은 말미잘을 두 가지 환경에서 키웠다. 두 환경 모두 인위적으로 조성한 바닷물 속에서 말미잘을 옥시벤존에 노출시켰다. 그리고 한쪽에는 인공햇볕을 쬐고, 다른 한쪽은 햇볕을 쬐지 않았다. 그 결과 햇볕을 쬔 쪽의 말미잘은 17일 이내에 모두 죽었다. 햇볕이 결정적 역할을 한 셈이다.

연구팀은 옥시벤존이 햇빛을 받았을 때 사람 피부는 보호하는 반면 말미잘과 산호에서는 전혀 다른 결과를 내는 원인을 조사했다. 이를 통해 옥시벤존이 말미잘과 산호의 대사과정에서 포도당이 첨가되며 독성 감광제로 전환된다는 것을 발견했다. 여기서 중요한 것은 평상시에는 산호에 공생하는 미생물들이 독성 감광제를 품어 산호를 보호했다. 그러나 바닷물이 따뜻해지는 등 환경 변화로 산호가 스트레스를 받아 미생물들을 몰아내면 독성 감광제가 직접적으로 산호에 영향을 끼치는 것으로 드러났다.

연구팀은 이 같은 기작이 옥시벤존 외 다른 자외선 차단제 성분들에도 충분히 일어날 수 있다고 경고했다. 옥시벤존과 다른 자외선 차단제 성분들의 화학적 구조가 상당 부분 유사하기 때문이다.

존 프링글 미국 스탠퍼드대 유전학과 교수는 "의학이든 환경과학이든 기본 메커니즘을 올바로 이해하는 것이 해결책을 찾기 위한 최상의 길"이라며 이번 연구결과가 향후 환경에도 안전한 자외선 차단제를 개발하는 데 도움이 될 것이라 밝혔다.

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[표지로 읽는 과학]자외선 차단제는 어떻게 산호를 죽였나

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지난 2016년 미국의 과학자들이 자외선 차단제의 성분으로 사용되는 '옥시벤존'이 바닷속 산호에 큰 피해를 준다는 연구결과를 발표했다. 당시 미국 내 유통되던 자외선 차단제 중 70%가 옥시벤존을 함유한 탓에 파장이 컸다. 해변 관광으로 유명한 미국 하와이는 지난 2021년부터 옥시벤존이 포함된 자외선 차단제의 사용을 금지하기에 이르렀다.

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징크 옥사이드(산화아연, ZnO), 티타늄 디옥사이드(이산화티타늄, TiO₂)

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[참고자료2] 자외선차단제 리플렛

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[참고자료2] 자외선차단제 리플렛

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[참고자료3] 청색광은 망막을 얼마나 손상시킬까

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[참고자료3] 청색광은 망막을 얼마나 손상시킬까

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[팩트체크] 청색광은 망막을 얼마나 손상시킬까

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게티이미지뱅크 제공2018년 미국 톨레도대 연구팀은 청색광(블루라이트)이 망막세포를 변성시켜 시력 저하를 일으킬 수 있다는 연구결과를 내놨습니다. 당시 미국안과학회(AAO)는 해당 실험이 사람이 아닌 쥐의 망막세포로 진행…

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자외선 차단 검증 실험 평가 기준

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[예시] 캠페인 활동 내용 및 유형

# data[].attributes.subject
[예시] 캠페인 활동 내용 및 유형

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<내용>

자외선의 인체 유해성 알리기

자외선 차단 용품 사용 권고

자외선 차단제 특정 성분으로 인한 환경 유해성 알리기

등...

<형태>

3~5분 정도의 UCC(User Created Content)영상 만들기

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10117 최규원

10118 최시우

10120 허준명

10108 김창휘

탐구 주제: 어떤 색깔이 자외선을 잘 흡수할까?

주제 선정 이유: 시험기간에 과학공부를 하던 중, 자외선의 스펙트럼은 보라색에 가깝게, 적외선의 스펙트럼은 빨간색에 가깝게 표시 되었다. 자외선도 색깔에 연관이 있지 않을까? 라는 궁금증이 생겨 어떤 색깔이 가장 자외선을 잘 차단하는지 궁금해져서 탐구하게 되었다.

준비물 및 실험 과정

준비물: 색종이(창휘 담당), 선생님께서 주신 실험도구

실험 과정: 자외선 조사카드 위에 여러색의 색종이를 배치하고 그후 다른 세기의 자외선 램프를 사용해 색종이의 색이 자외선의 차단량에 미치는 영향을 확인한다.

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탐구 주제: 암막 커튼의 자외선 차단 효과 및 원리

주제 선정 이유:

평소 암막 커튼을 사용하는데 암막 커튼이 일반 커튼과 색깔만 다른 건 아닌가, 가시광선만 차단하는 것은 아닌가, 어떤 효과가 있는가에 대한 의문이 생겨 탐구 주제로 결정하였다.

준비물:

암막커튼, 일반 커튼, 자외선 램프, 자외선 조사카드

실험과정:
1. 자외선 조사카드에 일반 커튼을 한 겹 덮은 뒤 자외선을 쏘고 결과를 자외선 차단 효과를 확인함.
2. 자외선 조사카드에 일반 커튼을 두 겹 덮은 뒤 자외선을 쏘고 결과를 자외선 차단 효과를 확인함.
3. 자외선 조사카드에 암막 커튼을 한 겹 덮은 뒤 자외선을 쏘고 결과를 자외선 차단 효과를 확인함.
4. 자외선 차단 효과를 비교함.

참고자료:

https://ohstory.io/press/pressrelease/13456

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1. 탐구 주제 : 양산, 우산 사용 유무에 따른 자외선 차단 효과
2. 주제 선정 이유 : 햇빛이 강한 날에 양산을 쓰고 다니는 사람들이 많아서 정말 양산에 자외선 차단 효과가 있는지 궁금했고, 그러면 비슷한 제품인 우산도 자외선 차단 효과가 있을까라는 궁금점이 생겨서 선정하게 되었다.
3. 준비물 : 양산, 붉은색 우산, 푸른색 우산, 자외선 램프, 자외선 조사 카드
4.  실험과정
• 자외선 조사카드에 아무것도 하지않고 자외선 램프를 쏘아 결과를 확인
• 자외선 조사카드 절반에 해당하는 부분을 양산으로 가린 뒤, 자외선 램프를 쏘아 결과를 확인
• 자외선 조사카드 절반에 해당하는 부분을 붉은색 우산으로 가린 뒤, 자외선 램프를 쏘아 결과를 확인
• 자외선 조사카드 절반에 해당하는 부분을 푸른색 우산으로 가린 뒤, 자외선 램프를 쏘아 결과를 확인
• 각 결과를 비교하여 자외선 차단 효과 유무와 차이를 비교

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양산 쓰니 28도 ‘뚝’…우산도 자외선 차단? | 뉴스A

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자외선 지수가 높은 날 암막커튼이 없다면 집안에서도 선크림을 바르는 것이 좋을까?

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자외선 지수가 높은 날 암막커튼이 없다면 집안에서도 선크림을 바르는 것이 좋을까?

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주제 선정 이유

-일기예보를 보았더니 오늘의 자외선 지수가 매우 강하다고 해서

실내에서만 머무르기로 마음 먹었을 때 이런 생각이 들었다.

'자외선 지수가 높은 날에 아무런 조치없이 집안에만 있다고 정말 자외선으로부터 안전할까?' 라는 생각이 들었다. 만약 집안으로도 자외선이 들어온다면

집안에서도 선크림을 바르는것이 좋을까? 하는 의문이 들어 이러한 주제를 선정하게 되었다.

준비물

자외선 램프, 자외선 조사카드, 유리 창문, 선크림 , OHP필름

실험과정

1. 자외선 조사 카드와 자외선 램프 사이에 유리 창문을 두고 자외선 램프의 자외선을 자외선 조사카드에 비춘다.

2. 자외선 조사 카드에 상태변화를 확인한다.

3. 1의 과정과 마찬가지로 자외선 램프와 자외선 조사 카드를 구성하고

자외선 조사 카드 앞에는 선크림을 바른 OHP필름을 앞에 둔 뒤

자외선 조사 카드에 상태변화를 확인한다.

4. 자외선 조사 카드의 상태변화를 통해 실내에서 선크림을 바르는것이 필요한 행동인지 추론한다.

참고자료

-https://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20200715601011

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“실내에서도 선크림 써야 하나요?”… 美 전문가 의견 모아보니

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피부 노화뿐만 아니라 피부암 등 치명적인 질병을 예방하기 위해 외출 시 자외선 차단제(선크림) 사용의 중요성이 더욱 높아지고 있지만, 실내에서의 선크림 사용에 대해서는 전문가 사이에도 의견이 분분하다.
미국 NBC뉴스가 여름을 맞아 피부과 전문의 5명에게 실내에서의 자외선 차단제 사용에…

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첫번째 실험

1. 자외선 카드를 책상 바닥에 깔고 카드의 3분의1 지점을 빨간색 색종이, 반대쪽의 3분의1 지점을 파란색 색종이를 위에 올린다.

2. 자외선 조명을 30초간 색종이에 비춘다.

3. 이후 자외선 조명을 끄고 색종이를 걷어내여 변화를 확인한다

두번째 실험

1. 자외선 카드를 책상 바닥에 깔고, 카드의 3분의 1 지점을 연한 살구색 색종이, 반대쪽의 3분의 1 지점을 진한 갈색 색종이를 위에 올린다

2. 자외선 조명을 30초간 색종이에 비춘다

3. 이후 자외선 조명을 끄고 색종이를 걷어내여 변화를 확인한다

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- 실험 결과 분석
1. 일반 커튼을 한 겹 덮은 뒤 자외선을 쐈을 때는 자외선이 상당량 통과하여 자외선 차단 효과가 없었다.(1, 2번사진)
2. 일반 커튼을 두 겹 덮은 뒤 자외선을 쐈을 때는 자외선이 거의 통과하지 못해 자외선 차단 효과가 있었다.(3, 4번 사진)
3. 암막 커튼을 한 겹 덮은 뒤 자외선을 쐈을 때는 자외선이 완벽히 통과하지 못해 자외선 차단 효과가 강했다.(5, 6번 사진)
4. 위 실험 결과들을 비교했을 때 일반 커튼은 자외선 차단 효과가 미미했지만, 일반 커튼의 두께가 두꺼워질 수록 자외선 차단 효과가 강해진다. 암막 커튼은 한 겹만 있더라도 자외선 차단 효과가 뛰어났으며, 100% 차단된다고 무방했다.

- 원인
여기서 우리는 암막 커튼의 구조를 분석해볼 필요가 있는데, 암막 커튼은 앞뒤에 기본 커튼 원단이 있고, 그 사이에 까만 원단이 하나 더 들어가는 구조이므로, 암막커튼이 빛을 차단하는 원리는 두께와, 겹수, 색상이다. 그렇기에 한 겹일 때는 자외선 차단 효과가 없던 일반 커튼도 두께가 두꺼워지고, 겹 수가 늘수록 자외선 차단 효과가 생기는 것이다.

- 결과
따라서 만일 자외선을 차단하고 싶다면 암막 커튼을 사용하는 것이 자외선 차단 효과가 가장 뛰어나고, 일반 커튼을 써야한다면 두 겹 이상을 사용해야할 것이다.

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첫번째 실험

1. 자외선 카드를 책상 바닥에 깔고 카드의 3분의1 지점을 빨간색 색종이, 반대쪽의 3분의1 지점을 파란색 색종이를 위에 올린다.

2. 자외선 조명을 30초간 색종이에 비춘다.

3. 이후 자외선 조명을 끄고 색종이를 걷어내여 변화를 확인한다

두번째 실험

1. 자외선 카드를 책상 바닥에 깔고, 카드의 3분의 1 지점을 연한 살구색 색종이, 반대쪽의 3분의 1 지점을 진한 갈색 색종이를 위에 올린다

2. 자외선 조명을 30초간 색종이에 비춘다

3. 이후 자외선 조명을 끄고 색종이를 걷어내여 변화를 확인한다

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명도가 높은 연한 살구색이 자외선을 가장 많이 반사하였고

빨간색과 파란색의 자외선 반사량은 차이가 없었다

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과학탐구실험 수행평가 1조

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https://www.canva.com/design/DAG5McU1_uw/bfvLbRpDZAGl4GMo2kHSBg/edit?utm_content=DAG5McU1_uw&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton

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10105 김영빈

10106 김재명

10114 임동규

10120 홍지민

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10107김준현

10109박성민

10113이호영

10121임승우

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10103 김선준

10111 심준호

10112 오시후