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산출물 예시를 참고하여

심층독서탐구 내용을 바탕으로

자신이 선정한 심층 질문과 탐구 내용이 잘 들어나는

독창적인 산출물을 1종류 제작하여 여기에 업로드 하세요.

중요 : 산출물에 대한 간단한 설명(공백 제외 100자) 첨부할 것

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심층독서탐구 활동지 양식

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심층독서탐구 활동지 양식

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1. 심층 질문 1개 : 의문문으로 한문장

2. 선택 도서 1권 : 책제목 / 저자 / 참고한 쪽수(페이지 번호)

3. 탐구 동기(공백 제외 200자) : 심층 질문을 탐구하게 된 이유나 도서를 선택한 이유를 과정을, 자신의 궁금함 등 탐구 목적을 구체적으로 서술하세요.

4. 탐구 과정 및 내용(공백 제외 800자) : 내용은 과학적 설명도 물론 필요하지만, 새롭게 알게 된 내용을 바탕으로 자신의 생각 변화나 의견 제시 등을 중점적으로 기술해주세요.

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1.DNA는 왜 이중나선 구조일까?

2.재밌어서 밤새읽는 생명과학 이야기

(하세가와 에이스케 지음-42~46)

3.생명과학 책을 선정한 이유는 이번 공통과학 1범위에서 뭔가 처음으로 수업을 들으면서 한번에 이해가 됬던 부분이고 DNA의 성질을 탐구하고 식물세포나 동물세포에서 각 역할을 하는 것들을 외우고 순서도 외우면서 되게 재밌게 느껴지게된거같다.그래서 생명과학을 탐구하고 싶었고 그 중에서도 'DNA는 왜 이중나선 구조일까?'라는 질문을 고른 이유는 RNA는 단일 DNA는 이중 이렇게 외웠지 왜 DNA는 이중인지 수업시간에 한번 배웠을진 모르겠지만 내 기억에는 없어서 마냥 외우는 것이 아닌 왜인지 이해를 하면서 공부를 하고 싶었기에 이 주제를 선정하게 되었다.

4.DNA는 인산,디옥시리보스 오탄당,염기로 구성되는 뉴클레오타이드의 결합체이다.DNA는 이 가운데 오탄당의 다섯번쨰 탄소가 다음 뉴클레오타이드의 세번째 탄소와 연결된것이 길게 늘어서 있는 구조를 이루고있다.즉 긴 것은 사다리와 같은 구조를 지녔으며 염기가 쌍으로 마주복 옆으로 쓰러진 모양새이다.

뉴클레오타이드는 직선형이 아니라 나선형으로 꼬여있다.반대편 사슬은 반대 방향으로 나선을 그리며 두개의 나선이 일정한 간격으로 쭉 이어져있다.여기서 나는 '왜 굳이 비틀어서 이중나선 구조를 만들까 그냥 사다리처럼 직선으로 연결된 형태일순 없나?'라는 의문을 가졌는데 이 책에 그질문에 대한 정답이 있었다.

그이유는 뉴클레오타이드의 본체부분인 오탄당의 구조는 오각형이므로 다른 것과 연결되는 부분이 180도 일 수 없다는 것이다.반드시 비틀어 각도를 만들어 연결해야한다고 설명이 되어있다.

그래서 나는 문득 "만약 오탄당의 구조 오각형이 아니라 육각형이어도 이중나선구조일까?"에대해 탐구해보고싶었다.그래서 그것에 대해 자료조사를 했더니 육각형은 각도가 120도이기에 108도인 오각형처럼 이중나선형일 되지않고 오히려 빝틀림의 연속성이 깨지거나 더 느슨하고 비틀림이 적은 직선형 또는 다른 형태의 사슬 구조일 확률이 높다.

또한 염기의 배치 각도가 달라져서 이중나선구조로 염기쌍끼리의 소수결합을 효율적으로 맺기 힘이든다 그래서 안정적인 이중나선이 깨질 가능성이 크다.그리고 고리 구조가 더 크고 평평해져서 탄당과 인상골격의 꼬임 각도에 제약이 커지고 그로인해 공간적으로 이중나선 형태로 안정되게 비틀기가 어려워진다.

이렇게 내가 궁금했던것을 책에 찾을 수 있어서 책에 믿음이갔고 DNA가 왜 이중나선인지에 대해 이해를 하고 수소결합이 되는 아데닌(A)과 타이민(T) 그리고 구아닌(G)과 사이토신(C)에대해 한번더 복습을 할 수 있었다.그리고 이 궁금증에서 그치지 않고 오각형이 육각형이라면 구조가 바뀔까라는 확장질문을 하고 이에 대한 결과를 찾아서 궁금증이 풀려 홀가분했고 구조에는 그 구조에 맞는 크기와 각도가 있다는 것을 알고 좀 신기하기도 했다.이렇게 DNA에대해 한번더 알게되어서 유익했다.

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1. 반도체의 전자 이동은 p형 반도체가 좋을까,n형 반도체가 좋을까?

2. 처음배우는 반도체 기초부터 제대로 이해하기/ 기쿠치 마사노리,유순채 옮김/ 참고한 페이지 번호 12~23

3. 왜 이책을 읽었냐면 난 중3쯤 진로 고민을 하였다. 이런거 저런거 고민하다가 내가 만드는것과 과학을 좋아한다는 생각이 떠올라 처음에는 건축과에 가고 싶었다. 하지만 엄마에게 이런걸 말하니깐 엄마가 건축과보다는 반도체가 더 잘 어울리고 돈도 많이 번다고 해서 중3때쯤 반도체로 진로를 정했다. 내 목표는 중3때 반도체에 대해서 자세히 알고 고등학교 가서 세특을 그걸로 맞춰서 쓰자고 다짐했지만 반도체 책을 읽는것을 완전히 까먹었다. 그러다 고등학교에 오고 과학을 배우던중에 반도체 이야기가 나오면서 반도체에 대해 다시 관심이 생겼으며 반도체에 더 많은걸 알고 싶었다 마침 책읽고 탐구하는 수행평가가 있어서 반도체 쪽으로 쓰기로 결정했다. 내가 처음 배우는 반도체 기초부터 제대로 이해하기를 고른 이유는 아직 난 반도체에 대해 거의 모르기 때문이다. 단지 과학시험때문에 조금 배운거 가지고는 어림도 없다고 생각했다. 그래서 난 기초부터 제대로 배우고 싶었고 마침 이 책 표지가 눈에 들어와서 이책을 선택하게되었다.

4. 반도체에는 여러가지 종류가 있다. 반도체의 종류를 소개하기 전에 반도체는 무엇인가 부터 소개하겠다. 반도체는 전기가 잘 통하는 도체와 전기가 잘 통하지 않는 절연체 중간정도의 물질이다. 반도체에는 저마늄 실리콘등단일 원소로 되어있는 원소 반도체와 여러가지가 결합된 화합문 반도체가 있다. 화합물 반도체는 2원계 3원계등으로 되어있다. 2원계는 갈륨 아센아이드, 갈륨 나이트라이드, 인듐린등이 있고 3원계는 알루미늄갈륨아센아이드등이 있다. 그중 난 가장 널리 이용되는 실리콘으로 주제를 정했다. 실리콘은 잘 몰랐는데 우리가 배운 규산염 사면체의 원소중 하나인 규소다. 실리콘이 규소일줄은 잘모랐다. 우리 지각의 90%가 규산염 사면체이니깐 반도체의 필요한 원소들이 다 지각에 있다고 해도 과언이 아니다. 다시 실리콘으로 돌아와서 실리콘은 어떻게 결합되느냐에 따라 단결정 실리콘, 다이아몬드 구조등 다양한 구조가 있다. 이런 구조가 불안정하면 비정질,안정되면 단결정과 단결정들이 이어진 다결정으로 된다. 구조가 중요한 이유가 불안정하거나 규칙적인 형태로 다르면 전기 전도율(전기가 이동하는 정도)가 다르기 때문에 중요하다고 볼수있다. 반도체에는 불순물도 굉장히 중요한데 불순물이 들어가지 않은 반도체를 진성 반도체라고 하고 불순물이 들어가지 않은 반도체를 불순물 반도체라고 하는데 단결정 실리콘에 인이나 다른 5족 원소들이 미량 첨가되면 n형 실리콘이라고 한다. 이때 n은 마이너스를 뜻하는데 실리콘에는 자유전자가 전자를 이동하는데 전자값이 마이너스이기 때문에 n형 실리콘이라고 한다. 그럼 플러스 실리콘도 있나 라고 생각했는데 바로 뒤에 내용이p 실리콘인 플러스 실리콘이라 놀랐다. 전기를 전도하는데 그걸 양공이라고 한다. n형 반도체와 p형 반도체는 전류의 방향이 다른데 n형 반도체는 전류가 흐르는 방향과 반대로 전자가 이동하는데 p형 반도체는 반대로 전류가 흐르는 방향에 양공과 전자가 흐른다. 양공은 플러스 전하를 가지며 전기장에서 쉽게 이동하는 가상입자다. 내가 반도체에 관련된걸 찾아보면 찾아볼수록 어려워진다. 난 이책의 첫부분을 읽는데 3일이나 걸렸다. 오늘 보고서 쓰는 단 12쪽의 페이지를 읽는데 하지만 읽으면 읽을수록 이해가 잘되고 전기에 관해 쪼금더 알아가는거 같은 느낌이 들었다. 내가 한곳에 빠지면 굉장히 깊이있게 알고 싶은 생각이 깊다. 이책을 읽으면서 그런생각이 들었다. 아 반도체에 더욱 자세히 알고싶다. 하지만 지금 나의 지식수준과 과학실력으로는 더욱 심화로 알고 싶어도 이해를 못하겠구나 생각을 했다. 난 앞으로 이런 책을 더욱 많이 읽으면서 이런 비슷한 내용을 이해할라고 노력할것이고 내가 이런책을 더욱 잘 이해해기 위해 과학공부를 열심히 할것이다. 만들고 조립하는걸 좋아하고 거기에 연구하는걸 어렸을때부터 좋아했다. 난 이런 반도체 연구와 조립이 회로 조립등이 굉장히 재밌다고 생각한다. 앞으로 반도체 관련된 다양한 책을 읽을것이다.

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1. 질문: 처음에 지구의 대륙은 하나였을까?

2. 제목: 재밌어서 밤새 읽는 지구과학 이야기

저자: 사마키 다케오

참고한 페이지: 20쪽~29쪽

3. 동기: 예전에 지구의 대륙이 하나라는 것은 중3 때 수업에서 나왔어서 알게됐는데 그때는 그냥 '지구의 대륙은 하나였다' 이렇게만 외우고 끝냈다. 그런데 고1로 올라와서 판이라는 말과 판끼리 서로 멀어져서  발산형 경계가 생기거나 가까워져 충돌해서 수렴형 경계가 생기는 것을 알고 판은 움직이는 것을 알게되서 '그러면 지금 지구의 대륙이 조금씩 떨어져서 있는게 판이 움직여서 그런거라면 예전에 지구의 대륙이 하나였다는게 가능한거 아닐까?'라는 생각이 들어서 점점 판의 움직임 같은 것에 관심을 갖게 되었다. 그러다가 이번 수행을 시작하게 되었고 궁금했던 '처음에 지구의 대륙은 하나였을까'라는 질문에 대해서 찾아보기 시작했다. 그렇게 책을 찾다가 학교의 도서관에서 친구가 추천해 주게되서 이 책을 고르게되었다.

4. 과정 및 내용: 독일의 기상학자 알프레트 베게너가 아프리카 대륙과 남아메리카 대륙간의 서로 마주보고 있는 해안선의 모양이 일치하는 것을 보고 '모든 대륙이 하나가 되어 판게아라는 거대한 대륙을 형성하고 있지 않았을까?'라는 생각을 했다. 그리고 베게너는 만약 대륙이 붙어 있었다면 틀림없이 과거에 붙어있었던 자리에 동식물의 화석을 각 대륙에서 발견할 수 있을것이라고 추측해서 고생물학의 연구 결과를 살펴본 결과 그의 주장을 뒷받침하는 근거들이 발견되었고 이걸 '대륙이동설'이라고 한다. 이런 일이 일어나는 이유는 지구 맨틀의 내부에서 뜨거운 물질은 위로가고, 차가운 물질은 아래로 가는 대류가 일어나서 이것이 판을 밀고 당기는데 이중에서 해령에서는 해저가 중앙 해령에서 솟구치며 신생 암석을 형성하고 기존판을 밀어낸다. 또 해구에서는 차가워지며 무거워진 해양판은 해구에서 맨틀 속으로 가라 앉아서 대류를 형성하게 되어 판들이 움직인다. 맨처음에 판게아라는 것의 근거로 그냥 해안선이 대륙끼리 맞기 때문에 판게아라고 한것인줄 알았는데 이 책을 보니까 해안선같은 단순한 근거 뿐만아니라 동식물들의 흔적, 퇴적물 등 다양한 근거들이 있다는 것을 알았다. 근데 이중에서 가장 흥미로웠던 것은 지진의 발생 지역의 진원으로 판게아 인것을 알수있다는 것이다. 이것은 지진 발생 지역이 태평양 방면일 때는 진원이 얕고 동해나 대륙 쪽으로 갈수록 진원이 깊어지며, 태평양 방면에서 동해 방면을 향해 대각선 아래 방향으로 비스듬하게 면을 이루며 펼쳐진다는 것이다. 이것으로 해양저의 암반이 중앙 해령에서 탄생해 해구까지 움직이며 해구에서 지구 내부로 들어가는 움직임을 보이는걸 알수있는게 정말로 신기했다. 그리고 맨틀에서 일어나는 대류로 인해서 판이 움직인다는 것을 보고서 지구 내부도 끊임없이 움직이고 변화하고 있다는 사실이 새롭게 느껴졌다. 지금 우리가 살고 있는 대륙도 언젠가는 여러 조각으로 나눠질 수도 있다는 생각을 하니 조금 무섭기도하고 재밌을거 같기도 하다. 이 책을 읽으면서 과학을 단순히 외워야 하는 과목이 아니라 , 세상에 대해서 알아가는 것이라고 생각하니까 더 재밌게 공부할 수있을 것 같다.

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1. 스펙트럼은 무엇을 알아내는 데 유용할까?

2. 우주의 지도를 그리다 / 제임스 기치 지음 / 90P ~ 91P/96P ~ 102P

3. 탐구 동기

이 도서를 선택한 이유는, 스펙트럼을 관찰하게 되면, 수많은 선들을 볼수가 있는데, 이 선으로 인해서 스펙트럼은 원소마다 고유한 위치에 선이 등장한다. 하지만 이 스펙트럼들은 언제, 어디서, 어떻게, 무엇에 쓰이는 지가 궁금하게 됐다. 스펙트럼은 빛이 프리즘을 통과하면 여러가지 색의 띠로 나타나는 걸 볼 수가 있는데, 이걸로 인해서 많이 유용할 수 있을까?에 대한 의문을 가지게 되었다. 스펙트럼이 사용하는 곳을 찾는 것은 어려울 수 있으나, 분명히 어딘가에는 유용할 거라는 생각이 들었다.

4. 탐구 과정 및 내용

스펙트럼은 촛불이나 은하같이 빛을 발하는 물체가 다양한 파장에서 방출하는 에너지 양을 측정하는 수단이다. 예를 들어 태양에서 나오는 빛을 프리즘을 통해 분산시키면 특유의 빛의 연속복사(continuum of light), 즉 무지개를 관찰할 수 있다. 이 무지개는 노란빛과 대응하는 약 500nm의 파장에서 최고조를 이루는 강도를 가지고 있다. 태양은 자외선이나 적외선과 같이, 스펙트럼 중 인간의 눈으로 볼 수 없는 영역에 있는 방사선을 방출하지만 이 영역에서의 방출은 더 약하다. 스펙트럼은 완전히 균일하지도 않다. 이 밝은 연속복사 방출에는 특정 파장에서 생기는 검은 선이 수천개가 있다. 이들을 흡수선(absorption line)이라고 부른다. 그럼 이 바탕으로 태양의 스펙트럼을 보자, 태양의 스펙트럼은 매우 세밀한 무지개가 보인다. 이 무지개에서는 태양의 빛은 구성 주파수별로 분산된다.(우리는 이 주파수들을 다양한 색깔로 인식한다), 가장 짧은 파장인 가장 높은 주파수는 맨 끝에 있는 파란 빛이 있고, 줄이 바뀌면서 파장이 길어지고, 주파수는 낮아진다. 태양 스펙트럼에서 보이는 검은 선들은 프라운호퍼선이라고 부른다. 프라운호퍼선은 태양 대기에 존재하는 다양한 원소에 의해 빛이 흡수된다는 사실을 나타낸다. 스펙트럼은 각 파장에서 얼마나 많은 에너지가 방출되는지를 알려준다. 태양의 경우, 에너지의 대부분이 전자기 스펙트럼의 자외선 영역과 광학 영역에서 방출되고 초록빛/노란빛 표식 주변에서 가장 높은 에너지 방출이 일어난다. 따라서 스펙트럼을 이용해 태양의 구성 요소와 물리학에 대한 새로운 정보를 알아낼 수 있었다. 같은 수단을 우리 은하 전체에 작용할 수도 있다. 우리는 스펙트럼을 이용해 은하의 별 생성률(다른 물리적 특징뿐안 아니라)을 측정할 수 있다. 분광학은 천문학에서 사용하는 매우 강력한 도구 중 하나다. 스펙트럼을 이용하면 그 이상으로 응용 가능하다. 앞서 살펴보듯이 스펙트럼에는 먼 은하의 내적 구성 요소, 화학, 역학에 관한 매우 중요한 정보가 들어있다. 따라서 스펙트럼은 외부 은하의 내부 상태와 평균 나이를 알아내는 데 사용될 수도 있고, 우리가 알아낸 특징을 기반으로 외부 은하를 다양한 유형으로 구분하는 데 사용될 수 있다. 하지만 신생 별을 생성하는 은하인데도 자외선 방출을 많이 하지 않거나 특별히 강한 방출선을 내보이지 않을 수도 있다.

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저는 인포그래픽을 산출물로 제작했습니다. 요즘 과제나 공부를 할 때 대화형 AI를 사용하는 학생들이 증가하는 것을 보고, AI와 가상의 대화를 하는 상황을 표현하여 심층독서탐구의 내용을 담으려 노력했습니다. 또한 책에서 설명한 우리 뇌가 정보를 인지하고 받아들이는 과정을 일러스트를 통해 간단히 나타내려 힘썼습니다. 중요한 부분에는 파란색으로 잘 보이게 하는 등 한눈에 정보를 파악하도록 했습니다.

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1. 중력이 없다면 세상의 운동은 어떻게 달라질까?

2. what if - 랜들 먼로 244~247쪽

3. 내가 이 탐구를 하게 된 계기는 조금 유치하게 들릴 수도 있다. 나는 어렸을 때부터 게임하는 것을 무척 좋아했다. 특히 fps 게임을 좋아했는데, 게임에서 석궁을 쏘는 것을 무척 좋아했다. 하지만 항상 멀리 있는 상대를 마주치면 거리 계산이 쉽지 않아 화살이 얼마 가지 못하고 떨어져 상대가 잘 맞지 않아서 평소에 짜증나는 상황이 많았다. 그러다가 문득 이런 질문이 생겼다. 어떻게 해야 거리 계산을 하지 않고 멀리 있는 상대를 맞출 수 있을까? 고민하다가 인공지능에게 물어봤다. 인공지능은 중력의 작용 때문이라고 답해줬다. 그러면 중력이 없는 세상에서는 활을 거리 계산을 하지 않고 쏴도 적을 맞출 수 있을까라는 질문이 생겼다. 이런 궁금증을 해결하기 위해 나는 what if - 랜들 먼로의 책을 읽게 되었다.

4. 나는 중력이 없다면 세상의 운동은 어떻게 달라질까라는 질문에 호기심이 생겨 랜들 먼로의 what if를 읽게 되었다. 특히 244~247쪽에서 무중력 상태에서 활이나 석궁을 쏘면 화살이 어떻게 움직이는지 과학적으로 분석한 부분이 매우 흥미로웠다. 책에서는 공기는 존재하지만 중력이 전혀 없는 특별한 상황을 가정하고 있다. 처음에는 화살이 아래로 떨어지지 않으니, 그냥 쭉 같은 속도로 날아가겠구나라고 생각했다. 하지만 책을 읽으면서 그게 아니라는 사실을 알게 되었다. 실제로는 화살이 초속 약 85m/s로 빠르게 날아가다가, 약 10초가 지나면 400m 정도를 이동하면서 속도가 초속 25m/s까지 크게 줄어든다고 한다. 이때 중요한 역할을 하는 것이 바로 공기저항이다. 속도가 빠를수록 공기저항도 커져서 화살의 속도가 급격히 줄어든다. 이후 속도가 줄면 저항도 점점 약해지고, 결국 일정한 속도로 안정되게 움직이게 된다. 중력이 없으니 화살이 아래로 떨어지지는 않지만, 공기저항 때문에 영원히 같은 속도로 날아가지는 못하고 점점 느려지다가 결국 멈추게 된다. 이 내용을 읽으면서 약간 실망하기도 했지만, 동시에 공기저항이 이렇게까지 큰 영향을 미친다는 사실이 신기하게 느껴졌다. 만약 공기저항마저 없다면, 정말로 화살이 영원히 같은 속도로 계속 날아갈 수도 있겠다는 생각이 들었다. 이런 과정을 통해 중력이 없는 세상을 상상하는 데서 그치지 않고, 실제로 물리 법칙이 어떻게 작용하는지 더 깊이 이해할 수 있었다. what if를 읽고 무중력 상태에서의 화살 운동을 직접 고민하며 글로 정리하는 경험은 나에게 매우 뜻깊은 시간이었다. 평소 어렵게 느꼈던 중력과 운동 개념도 훨씬 쉽게 이해할 수 있었고, 앞으로 새로운 과학적 질문이 생겨도 도전해 보고 싶다는 자신감도 생겼다. 이번 탐구를 통해 세상을 바라보는 시야가 한층 더 넓어진 것 같다.

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🌟 좋은 심층 질문을 만드는 방법

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🌟 좋은 심층 질문을 만드는 방법

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✅ 좋은 질문이란?

정답을 묻기보다는, 생각을 넓히고 깊게 만드는 질문

🧭 1. ‘왜?’ 또는 ‘어떻게?’로 시작하자

단순 설명보다 원인, 과정, 의미를 파고드는 질문

예시:

"화산은 왜 생명을 위협하기도 하고 돕기도 할까?"

"DNA는 정말 모든 것을 결정할까?"

🧠 2. 사람마다 생각이 다를 수 있는 질문을 만들자

정해진 답이 없고, 다양한 의견이 나올 수 있는 질문

예시:

"우리는 주기율표를 자연의 법칙이라 믿어도 될까?"

"지구 시스템은 인간이 바꾸는 걸까, 원래 변하는 걸까?"

🌍 3. 실생활이나 책에서 연결해보자

과학 개념을 현실, 사회, 환경, 기술과 연결

예시:

"별에서 온 원소들이 인간을 만든다는 말은 과학일까, 문학일까?"

"전기적 성질을 가진 물질은 왜 첨단기술에서 중요할까?"

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3단원 : 시스템과 상호작용

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3단원 : 시스템과 상호작용

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🌍 1. 지구는 ‘하나의 생명체’처럼 스스로 균형을 유지하려는 걸까?
관련 성취기준: [10통과1-03-01]
▶︎ 지구 시스템을 구성하는 기권, 수권, 지권, 생물권 간의 에너지 흐름과 물질 순환이 하나의 유기체처럼 작동하는가에 대한 논의
▶︎ 생명체의 항상성과 지구 시스템의 자정작용을 비교해보는 시도
📘 추천 도서: 『가이아 – 살아있는 생명체로서의 지구』 – 제임스 러브록
→ 지구를 살아있는 시스템으로 보는 가이아 이론을 통해 복잡한 지구 시스템을 유기적으로 이해할 수 있음.

🌋 2. “판이 멈춘다면, 지구는 더 안전해질까?”
관련 성취기준: [10통과1-03-02]
▶︎ 지권 내 에너지 흐름이 없다면: 화산·지진이 사라지는 것뿐 아니라, 지각 생성과 재활용이 멈추는 것

▶︎ 지권의 ‘불안정성’이 사실은 생명 유지의 조건이라는 점을 탐색
📘 추천 도서: 『지진과 화산 쫌 아는 10대』 – 이지유
→ 지권 내 에너지 흐름, 지각판의 움직임, 지진 및 화산 활동을 중심으로 구성되어 있음.

🛰️ 3. 중력이 없다면 세상의 모든 운동은 어떻게 달라질까?
관련 성취기준: [10통과1-03-03]
▶︎ 중력은 단순한 힘이 아니라 우리 삶과 지구 시스템 전체에 영향을 미치는 근본적인 존재
▶︎ 낙하, 공전, 무중력 상태 등에서의 현상을 상상해보고 물리적 개념 적용 가능

🚗 4. 자동차의 에어백은 ‘운동량 보존 법칙’과 어떤 관계가 있을까?
관련 성취기준: [10통과1-03-04]
▶︎ 운동량, 충격량의 개념을 일상 속 안전 장치(에어백, 헬멧 등)와 연결하여 적용 가능
▶︎ 관성과 힘의 변화량, 시간 간의 관계를 통해 사고 예방 기술을 분석

🔥 5. 생명 시스템은 왜 끊임없이 에너지를 소모해야만 유지될까?
관련 성취기준: [10통과1-03-05]
▶︎ 생명 유지에 필수적인 에너지 투입과 화학 반응(예: ATP 생성, 효소 작용)의 이유에 대한 탐구
▶︎ 생명체는 닫힌 계가 아닌 열려있는 계라는 개념 도입

🧬 6. DNA가 단백질을 만드는 과정은 정말 ‘정보 처리’에 가까운가?
관련 성취기준: [10통과1-03-06]
▶︎ 유전자 → 단백질이라는 전사·번역 과정을 컴퓨터의 정보 처리와 비교해보는 철학적·과학적 접근
▶︎ 생명체가 정보를 저장하고 활용하는 시스템이라는 관점 소개
📘 추천 도서: 『유전자의 내밀한 역사』 – 시드하르타 무케르지
→ 유전자의 과학적 발견뿐만 아니라 윤리, 문화, 의학과의 연결까지 포괄하여 다층적 이해 가능.

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1단원 <과학의 기초>

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1단원 <과학의 기초>

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📏 [10통과1-01-01]

심층 질문:
“시간”은 인간이 만든 개념일까, 자연이 본래 가진 성질일까?

추천 도서:
📘 『시간은 흐르지 않는다』 – 카를로 로벨리
📖 추천 이유: 시간의 본질에 대한 물리학자 로벨리의 시각을 통해, 고전역학·상대성이론의 관점 차이를 비교하고 시간의 개념을 철학적으로 성찰할 수 있음. 고등학생도 이해 가능한 수준의 서술로 구성됨.

🌌 [10통과1-01-02]

심층 질문:
우리가 쓰는 ‘미터’나 ‘초’는 자연의 단위일까, 인간의 약속일까?

추천 도서:
📘 『측정의 세계』 – 제임스 빈센트
📖 추천 이유: 시간, 질량, 거리 등 과학의 기본 단위들이 어떻게 정해졌고, 인류 문명과 과학의 발전에 어떤 역할을 했는지 설명. 단위의 과학적·사회적 의미를 탐구할 수 있음.

📐 [10통과1-01-03]

심층 질문:
정확한 측정만이 좋은 과학일까? 어림은 과학에서 무시되어야 할까?

추천 도서:
📘 『팩트풀니스』 – 한스 로슬링
📖 추천 이유: 통계적 사고와 숫자의 한계를 지적하며, 세상을 수치로만 보는 것이 얼마나 오해를 낳을 수 있는지를 설명. 어림과 직관의 중요성을 다룬다는 점에서 관련 주제와 연계 가능.

💻 [10통과1-01-04]

추천 도서:
모든 정보를 디지털화하면, 아날로그 정보는 사라져야 할까?

도서 추천:
📘 『우리는 각자의 세계가 된다』 – 데이비드 이글먼
📖 추천 이유: 인간의 감각이 어떻게 세상을 인식하며, 기술이 어떻게 그 감각의 한계를 확장할 수 있는지를 보여줌. 센서 기술과 디지털 변환의 사회적, 감각적 함의에 대해 고찰할 수 있음.

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1단원 통합과학 성취기준 및 해설

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1단원 통합과학 성취기준 및 해설

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[10통과1-01-01] 자연을 시간과 공간에서 기술할 수 있음을 알고, 길이와 시간 측정의 현대적 방법과 다양한 규모의 측정 사례를 조사할 수 있다.
[10통과1-01-02] 과학 탐구에서 중요한 기본량의 의미를 알고, 자연 현상을 기술하는 데 단위가 가지는 의미와 적용사례를 설명할 수 있다.
[10통과1-01-03] 과학 탐구에서 측정과 어림의 의미를 알고, 일상생활의 여러 가지 상황에서 측정 표준의 유용성과 필요성을 논증할 수 있다.
[10통과1-01-04] 자연에서 일어나는 다양한 변화를 측정⋅분석하여 정보를 산출함을 알고, 이러한 정보를 디지털로 변환하는 기술을 정보 통신에 활용하여 현대 문명에 미친 영향을 인식한다.

• [10통과1-01-01] 원자와 우주를 시간과 공간 차원에서 비교하면서 규모(scale)의 의미와 필요성을 소개하고, 시간과 공간을 측정하려는 과학자들의 노력이 인간의 경험 범위를 얼마나 확장했는지를 설명한다.
• [10통과1-01-02] 과학의 기본량으로 시간, 길이, 질량, 전류, 온도 등 초⋅중학교 과학 교과에서 이미 학습한 내용을 중심으로 다루며, 부피, 속력, 농도 등과 같은 초⋅중⋅고등학교 과학 교과의 주요 과학 개념들이 이러한 기본량으로부터 도출됨을 설명한다.
• [10통과1-01-04] 인간을 둘러싼 자연계의 변화가 전달될 때 신호가 되고, 이를 측정하여 분석할 때 정보가 됨을 다룬다. 센서를 통해 아날로그 형태의 다양한 신호가 전기 신호로 바뀌어 디지털 정보가 됨을 소개하며, 센서의 작동 원리는 다루지 않는다.

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2단원 통합과학 성취기준 및 해설

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2단원 통합과학 성취기준 및 해설

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[10통과1-02-01] 천체에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 분석하여 우주 초기에 형성된 원소와 천체의 구성 물질을 추론할 수 있다.
[10통과1-02-02] 우주 초기의 원소들로부터 태양계의 재료이면서 생명체를 구성하는 원소들이 형성되는 과정을 통해 지구와 생명의 역사가 우주 역사의 일부분임을 해석할 수 있다.
[10통과1-02-03] 세상을 구성하는 원소들의 성질이 주기성을 나타내는 현상을 통해 자연의 규칙성을 도출하고, 지구와 생명체를 구성하는 주요 원소들이 결합을 형성하는 이유를 해석할 수 있다.
[10통과1-02-04] 인류의 생존에 필수적인 물, 산소, 소금 등이 만들어지는 결합의 차이를 이해하고 각 물질의 성질과 관련지어 설명할 수 있다.
[10통과1-02-05] 지각과 생명체를 구성하는 물질들이 기본 단위체의 결합을 통해서 형성된다는 것을 규산염 광물, 단백질과 핵산의 예를 통해 설명할 수 있다.
[10통과1-02-06] 지구를 구성하는 물질을 전기적 성질에 따라 구분할 수 있고, 물질의 전기적 성질을 응용하여 일상생활과 첨단기술에서 다양한 소재로 활용됨을 인식한다.

• [10통과1-02-01] 분광기를 활용하여 수소의 선스펙트럼을 관찰하고 이를 우주 전역의 선스펙트럼을 관찰한 결과 자료와 비교함으로써 우주 진화 초기에 만들어진 수소와 헬륨이 현재 우주의 주요 구성 원소임을 파악하게 한다.
• [10통과1-02-02] 별의 진화 과정에서 별 내부의 핵융합을 통해 탄소, 질소, 산소가 생성되는 것을 정성적으로 다루고, 초신성 폭발의 결과로 철보다 무거운 원소가 만들어짐을 다룬다.
• [10통과1-02-03] 주기율표의 1족과 17족 원소를 통해 동족 원소는 유사한 화학적 성질을 가진다는 것을 다룬다. 주요 원소들이 화학 결합을 형성하는 이유를 전자껍질 모형을 이용한 전자배치를 통해 안정성을 지닌 원소와 비교하여 설명한다.
• [10통과1-02-04] 각 화학 결합으로 나타나는 성질은 전기 전도성에 한정하여 다룬다.
• [10통과1-02-05] 지각을 구성하는 규산염 광물은 Si–O 사면체를 기본 골격으로 하여 다양한 광물들이 만들어짐을 다루되, 구체적인 구조식이나 화학식은 다루지 않는다. 일정한 구조를 가진 기본 단위체들의 다양한 배열을 통해 여러 가지 구조와 기능을 갖는 생명체의 주요 구성 물질이 생성될 수 있음을 단백질과 핵산을 중심으로 학습하고, 기본 단위체를 비롯한 단백질과 핵산의 구체적인 구조식이나 화학식은 다루지 않는다.
• [10통과1-02-06] 지구를 구성하는 여러 물질을 원자 내 자유전자의 이동에 따라 도체, 부도체, 반도체로 구분할 수 있고, 특히 규산염 광물이 반도체 소자의 재료가 되어 현대 사회에서 매우 유용하게 활용됨을 소개한다. 이때 반도체의 원리는 불순물을 추가함에 따라 전기적 성질을 제어하기 쉽다는 수준으로 소개하고 접합 원리는 다루지 않는다.

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[10통과1-03-01] 지구 시스템은 태양계라는 시스템의 구성요소임을 알고, 지구 시스템을 구성하는 권역들 간의 물질 순환과 에너지 흐름의 결과로 나타나는 현상을 논증할 수 있다.
[10통과1-03-02] 지권의 변화를 판구조론 관점에서 해석하고, 에너지 흐름의 결과로 발생하는 지권의 변화가 지구시스템에 미치는 영향을 추론할 수 있다.
[10통과1-03-03] 중력의 작용으로 인한 지구 표면과 지구 주위의 다양한 운동을 설명할 수 있다.
[10통과1-03-04] 상호작용이 없을 때 물체가 가속되지 않음을 알고, 충격량과 운동량의 관계를 충돌 관련 안전장치와 스포츠에 적용할 수 있다.
[10통과1-03-05] 생명 시스템을 유지하기 위해서 다양한 화학 반응과 물질 출입이 필요함을 이해하고, 일상생활에서 활용되는 화학 반응 사례를 조사하여 발표할 수 있다.
[10통과1-03-06] 생명 시스템의 유지에 필요한 세포 내 정보의 흐름을 유전자로부터 단백질이 만들어지는 과정을 중심으로 설명할 수 있다.

• [10통과1-03-01∼02] 지구시스템을 구성하는 권역들의 성층구조를 파악하게 한다. 기권, 수권 등 각 권역이 상호작용하는 과정의 에너지 흐름과 물질 순환으로 인해 지표의 변화, 날씨의 변화 등과 같은 여러 가지 과학적 현상이 일어남을 다룬다.
• [10통과1-03-03] 지구 표면을 향해 낙하하거나 지구 주위를 공전하는 원운동은 모두 중력에 의한 지구 중심 방향의 가속도 운동임을 설명한다.
• [10통과1-03-04] 일상생활의 역학 시스템에서 물체의 관성 및 충돌에 의한 안전사고 예방을 위한 대비책 및 장치를 고안할 때 관성 법칙과 충격량을 활용하게 한다.
• [10통과1-03-05] 생명 시스템의 기본 단위인 세포에서 일어나는 화학 반응에 효소가 필요하고, 세포막을 통한 선택적 투과를 통해 물질 출입이 일어남을 학습한다.
• [10통과1-03-06] 전사와 번역을 통해 유전물질로부터 단백질이 만들어지는 과정에 대해 학습하고, 생명 시스템의 유지를 위한 세포 내 정보의 흐름이 체계적으로 구성되어 있음을 이해한다.

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2단원 <물질과 규칙성>

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2단원 <물질과 규칙성>

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🌌 [10통과1-02-01]

심층 질문:
"별빛을 보면 별의 정체를 알 수 있다"는 말은 과학적으로 가능한가?

추천 도서:
📘 『코스모스』 – 칼 세이건
📖 추천 이유: 빛과 스펙트럼, 우주의 기원에 대한 핵심 개념이 서사적으로 서술된 고전.

💫 [10통과1-02-02]

심층 질문:
우주에 존재하는 '물질'만으로 생명은 자연스럽게 탄생할 수 있었을까?

추천 도서:
📘 『생명이란 무엇인가』 – 에르빈 슈뢰딩거
📖 추천 이유: 생명의 기원을 물리학자 관점에서 설명하며, 생명과 우주의 연결성에 대해 고찰. 과학과 철학이 융합된 고전.

⚛️ [10통과1-02-03]

심층 질문:
주기율표는 자연의 완벽한 질서일까, 인간이 만든 분류일까?

추천 도서:
📘 『청소년을 위한 사라진 스푼』 – 샘 킨
📖 추천 이유: 타이타늄, 우라늄, 규소, 텅스텐 같은 원소들 뒤에 숨은 발견의 역사, 실험, 인물 이야기를 생생하게 풀어냄. 주기율표는 단지 편의일까, 아니면 자연이 원래 그런 방식일까?를 생각해볼 수 있음.

🧂 [10통과1-02-04]

심층 질문:
물(H₂O), 소금(NaCl), 산소(O₂)은 단순한 분자인가, 생명의 열쇠인가?

추천 도서:
📘 『사소한 것들의 과학』 – 마크 미오도닉
📖 추천 이유: 다양한 물질의 특성과 구조를 일상 속 사례로 풀어냄. 화학결합, 전기 전도성 등과 연결되어 있음.

🧬 [10통과1-02-05]

심층 질문:
단백질과 핵산 같은 분자는 단순한 물질일까, 생명의 본질일까?

추천 도서:
📘 『물질에서 생명으로』 – 노정혜
📖 추천 이유: 현대 생명의 거대분자인 단백질·핵산(DNA, RNA)을 중심으로 분자 수준에서 생명 현상이 어떻게 작동하는지 설명함. 연구 및 교실 수업 경험을 바탕으로, 분자들이 단순한 물질이 아니라 기능과 정보를 전달하는 시스템의 핵심이라는 깨달음을 자연스럽게 유도함.

⚡ [10통과1-02-06]

심층 질문:
전기 전도성이라는 특성 하나로, 물질의 가치는 달라질 수 있을까?

추천 도서:
📘 『반도체 제국의 미래』 – 정인성
📖 추천 이유: 실리콘, 반도체, 도체·부도체의 과학적 원리와 사회적 영향력을 분석.

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1..지구시스템의 구성 요소중 하나라도 사라지면 어떻게될까

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1..지구시스템의 구성 요소중 하나라도 사라지면 어떻게될까

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2.책 제목: 세상은 어떻게 작동하는가

저자: 리처드 도킨스 외 30인

쪽수: 317~~328

3.탐구 동기

지구 시스템에 대하여 배울 때 지구시스템이란 지구가 생명체를 비롯하여 다양한 요소가 서로 영향을 주고받으며 이루는 시스템이라고 들었다. 기권,수권,등등 다양한 요소가 주고받으며 순환이 이루어지는 지구시스템에서 만약 한개의 요소 중에서 문제점이 발생한다면 어떻게 될까 라는 궁금증이 생겼다. 한 요소 중에서 문제가 생기면 분명히 어떠한 현상이 일어날 것이고 그 현상이 우리의 일상에 어떤 영향을 미칠것인지에 대해 알아보고자 한다. 사소하다고 느낄 수 있는 부분이 오히려 더 큰 결과를 초래할 수 도 있는것이니 말이다.

4.탐구 과정 및 내용 (느낀점)

지구시스템에 대해 입장을 낸 과학자와 해양학자들을 살펴보았다. 지구 시스템은 지구 환경에 매우 큰 영향을 미친다고 한다. 이건 우리도 아는 사실이며 수월한 순환을 통해 지구 체계가 안전히 유지될 수 있는것이다. 안정성을 이루게 해주는 다섯개의 요소 중 한개의 요소에 문제가 생기면 어떻게 될까? 몇가지 예시를 들어 알아보도록 하자. 자외선의 해로운 부분을 흡수해 막아주는 오존층을 보호해주는 성층권이 사라진다면 무슨 일이 일어날까? 자외선을 막아주는 오존층이 같이 사라지니까 자외선이 정통으로 들어오고 너무너무 뜨거워질것이다. 이는 우리에게 피부염과 극심한 더위 등등의 피해를 입힌다. 또한 전자기기 사용도 어려워질 수 있다. 너무 뜨거워 전자기기에까지 영향을 미치기 때문이다. 두번째로 수권의 경우를 들어보자. 혼합층은 대기의 온도를 안정시켜주는 수권에서 맨 위에 있는 부분이다. 이가 사라진다면 해양이 대기와 산소와 이산화타소를 교환하는 기능이 약해진다. 공기 방출을 하지 못하기 때문이다. 해양의 산소가 점차 감소하게 된다면 어류의 서식지가 줄어들고 죽음으로 몰아간다. 사람에게는 공기질의 건강을 악화시켜 우리의 건강에까지 악영향을 끼칠 수 있다. 태풍도 더욱 강해질것이다. 열을 막아주는 혼합층이 사라지니 뜨거운 물이 되고 뜨거운 물 위에서는 태풍이 더 활발히 활동하기 때문이다.
이렇게 요소에 문제가 생기면 일어나는 일들에 대해 조사해보았다. 과학수업을 들어면서도 지구시스템과 그를 구성하는 요소들의 역할이 굉장히 중요하다는 사실은 알고있었지만 이렇게 집중적으로 깊이있게 조사해보니 조금 두렵기도 하지만 한편으로는 감사하다. 과학자들이 입을 모아 얘기하길, 지구시스템에 오류가 생기는것은 환경의 문제가 아니라 인간의 생활의 문제라고 한다. 돌이켜보면 내가 무심코 했던 행동들이 대부분 이러한 변화를 촉진하는 행동이었나 싶어지며 자숙하게된다. 아직 늦지않았다. 버스 대신 자전거를, 플라스틱 대신 개인용기를 사용하는 자세를 취하고 환경이 더 신경을 기울이는 내가 되도록 하겠다.

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6월 20일(금) 7교시 통합과학 시간까지

심층질문,

제출 마감 기한을 지키지 않을 경우 5점 감점

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제가 책을 읽고 심층질문에 답할수 있도록 조사한 뒤 블로그로 제가 이해한 바를 옯겼습니다.

고등학생 친구들을 예상독자로 설정하여 전체적으로 친근한 어투를 사용하고 이해하기 편하게 사진을 첨부하여 작성하였습니다. 개인적으로 이런 정보성 글에는 정보의 타당성이 모자라더라도 글쓴이의 생각을 보고 나의 생각과 비교하여 새롭게 그 주제에 대하여 생각해 보는것을 좋아하기에 누군가 이 글을 읽게 될것이라 가정 후 저의 조사 후기 등 느낀 점도 후술 하였습니다.

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네이버 블로그 | 학교탈출 805

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판구조론을 알아봅시다(수행평가)

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『지진과 화산 좀 아는 10대』를 참고하여 한때 모두가 인정하지 않았던 베게너의 대륙이동설과 관련된 판…

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1.심층 질문
왜 지구상 인류를 포함한 모든 생명체는 탄소를 기반으로하는 신체를 택하여 진화하였는가?

2.도서 정보
제목:탄소재료의 힘
저자:윤창주
참고한 쪽수:21쪽,27쪽,35쪽,39쪽,118쪽

3.탐구 동기
내가 이 책을 탐구하게 된 이유는 지난 중간고사 범위 중 생물의 신체를 구성하는 두가지 고분자 단위체 단백질과 핵산을 배우게 되었고 두 물질 모두 탄소를 기반으로 둔 탄소화합물이란 사실을 배웠으며 그 과정에서 탄소가 생물의 주요 기반 물질이 된 이유는 무엇인지,그리고 자연에서 선택된 데에는 이유가 있기 때문일테니 탄소가 가지고 있는 다른 물질들과 비교했을때의 차이점 즉 강점이 무엇이고 그러한 강점이 우리 신체의 어느 기능과 특징과 연결되는지에 호기심을 갖게 되어 이번 탐구주제와 탐구도서를 선정한 것이다.

4.탐구과정 및 내용
지구 모든 생물체가 구조적으로 탄소와 비슷하거나 실리콘과 같은 물질이 아닌 탄소를 기반으로 둔 탄소화합물을 신체의 주요 성분으로 선택한 이유는 여러가지 이유가 있지만 큰 틀로 봤을 땐 3가지 정도를 예기할 수 있다.일단 탄소의 특징으론 원소주기율표에서 6번째 원소로 2주기 14족 원소에 해당하는 물질이며 14족 원소인 만큼 원자가 전자가 4개로 다른 물질과 결합하기 좋은 물질이며 앞서 말했듯 생명을 구성하는 아주 중요한 물질이다.일단 첫번째로 탄소는 여러가지 구조 다양성을 갖는다.탄소의 원자가 전자는 4개로 하나의 특징을 갖는 분자가 되기 위해서는 최소 4개의 전자가 추가로 필요한 불완전한 형태를 갖기에 4개의 공유결합을 갖게 된다.그 과정에서 직선,가지,거리등의 여러 구조를 형성할 수 있게 되고 그럴경우 복잡하지만 안정적인 고분자 물질들(단백질,핵산)등을 구성이 가능하게 된다.두번째 이유로는 탄소와 탄소간의 결합에너지가 이상적인 수준이기 때문이다.여기서 결합에너지란 결합되어 분자를 다시 각각의 하나의 원자로 분리하는데 필요한 힘정도로 생각하면 된다.그리고 탄소는 그러한 결합에너지의 값이 약 340 kJ/mol로 너무 약하지도 않고 너무 강하지도 않아서 쉽게 깨지지도 않고 생명활동에 지장을 주지도 않는 몇 안되는 물질이다.마지막 이유는 여러 생명에 필요한 물질로 다양한 변화가 가능해서이다.우리 생명을 구성하는 건 단백질이고 그 단백질은 아미노산으로 만들어진다.아미노산은 탄소 골격에 카복실기(-COOH), 아미노기(-NH₂), 하이드록실기(-OH)와 같은 여러 작용기가 탄생해서 만들어지는데 이러한 작용기를 아무 문제 없이 유연하게 조절할 수 있는건 탄소밖에 존재하지 않기 때문이다.여기서 작용기란 물질의 특성을 결정짓는 특정 원자 또는 원자단 정도로 생각하면 편하다.오늘은 이렇게 다른 물질도 아닌 탄소가 우리 신체를 구성하는 물질이 되었는지에 대해서 알아보았는데 이러한 조사를 통해 물질의 화학적 특징을 결정하는 특정한 원자단이나 원자가 존재한다는 걸 처음 알았고 위 내용을 조사하게 되어 지난 중간고사에서 배웠던 진도의 내용을 복습하는 기회가 되었어서 굉장히 의미있고 뜻 깊은 활동이었던 것 같아 좋았다.

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1.화산은 왜 생명을 위협하기도 하고 돕기도 할까?

2.지구의 이야기에 귀를 기울여 봐 지진과 화산 쫌 아는 10대
이지유 글,그림 126~152페이지

3.이 책을 고른 이유는 평소에 화산에 관심이 있었고 목차에 화산의 구조, 화산 옆에서 사는 이유 등 흥미로운 주제가 많았고 화산에 대해서 자세히 알고 싶기 때문에 이 책을 골랐다. 이러한 질문을 한 이유는 화산이 생명을 돕는 사례도 있고 생명을 위협한 사례도 있기 때문에 화산이 왜 생명을 위협하기도 하고 돕기도 하는지 궁금해서 이러한 질문을 했다. 질문의 궁금증을 해결하기 위해서 화산의 구조를 알아본 다음에 화산이 생명을 위협하는 사례와 돕는 사례를 여러개 골라 왜 그러는지 이유를 찾을 것이다.

4.일단 화산의 구조를 알아볼 것이다. 화산 아래 마그마가 고여 있는 곳을 마그마 챔버라고 한다. 마그마가 지각을 뚫고 올라오는 관을 화도라고 하며 지각을 뚫고 나와 공기와 만나는 곳을 화구라고 한다. 화산 폭발을 하고 오랜 시간 그 상태로 있으면 화구 주변이 내려앉아 깔대기 모양의 분화구가 된다. 그보다 더 오랜 시간이 지나면 분화구도 무너져 내리는데 그 결과 분화구는 확 넓어지고 바닥이 평평해 지면서 바닥을 둘러싸는 경계가 생긴다 이를 '칼데라'라고 한다. 마그마 챔버와 분화구를 잇는 화도가 고속도로라면 화도 주변에는 나뭇가지 모양으로 뻗은 간선도로가 있다. 이 작은 화도를 통해 화산체 옆구리에서 용암을 뿜어내는 작은 화산을 기생화산이라고 한다. 이것은 전형적인 화산의 모습이지만 화산 중에서는 불을 뿜거나 용암이 나오지 않는 화산도 있다. 그러면서도 아주 빠른 속도로 자라서 깔끔하고 예쁜 원뿔 모양 화산이 된 후 갑자기 활동을 멈추는 이상한 화산도 있다. 이런 특이한 화산을 분석구라고 한다. 분석구는 스코리아가 쌓여서 생겨난다. 스코리아는 구멍이 아주 많은 현무암이다. 이 구멍은 현무암질 마그마가 화도로 올라와서 화구에 다다를 무렵에 휘발성 기체와 수증기가 빠져나가면서 생긴 것이다. 분석구의 기울어진 면은 물체가 사면에 머무를 수 있는 최대 각도인 '안식각'을 이루고 있다 안식각은 30~40도로 물체의 특성에 따라 다르지만 확실한 것은 매우 가파르다는 것이다. 이제부터는 화산이 생명을 돕는 사례와 위협하는 사례를 알아볼 것이다. 화산이 생명을 돕는 첫번째 사례로는 우리에게 비옥한 토양을 준다는 것이다. 화산이 폭발로 인해 땅이 비옥해지는데 화산이 폭발하면서 나오는 재에는 칼륨,나트륨,인 같은 물질이 있어 땅이 비옥해진다. 그래서 농작물 재배에 유용하다. 화산이 생명을 돕는 두번째 사례로 화산이 다양한 관광자원을 제공한다는 것이다.화산 폭발로 제공되는 관광자원은 독특한 지형 또는 온천이 있다. 실제 사례로는 용암 동굴, 울릉도 나리분지 등 독특한 지형이 있고 또 다른 사례로 필리핀 푸닝 온천 일본 온천 등 다양한 온천이 있다.
화산이 생명을 돕는 세번째 사례로 기후 변화가 있다. 화산이 없었다면 우리도 없었을 것이다. 지구가 태어나서 불덩어리일 때 화산 폭발로 지구 내부에 있던 가스들이 터져나와 대기를 이루었고 그때 나온 이산화탄소는 지구의 열이 우주로 빠져나가는 것을 막아서 생명체가 살기 적당한 온도를 유지해 주었다. 이 효과를 담요효과라고 한다. 화산활동은 단기적으로 지구 지온을 낮추는 냉각효과를 준다. 실제 예시로 1815년 인도네시아 탐보라 화산은 세계 연평균 5도를 하락 시켰고 1991년 필리핀 피나투보 화산 폭발은 2년간 전 지구 평균 기온을 0.6도 가량 낮추는 효과를 가져왔다.
화산이 생명을 위협하는 첫번째 사례로 용암,화산재,화산 가스로 피해를 준다는 것이다. 용암은 흐르면서 화재와 일으키고 건물과 농장 등을 파괴하고 화산재는 호흡기 질환을 유발시키고 식물의 성장을 방해하고 기계를 망가트려 화재를 일으킨다. 화산 가스의 주성분으로는 수증기 이산화탄소 이산화황이 있는데 이산화황은 유독성이 강해 호흡기나 눈에 염증을 유발할 수 있다. 화산이 생명을 위협하는 두번째 사례로 지진과 쓰나미를 일으킬 수 있다는 점이다. 지진 발생의 자세한 원인은 마그마가 지하에서 이동하거나 지표로 분출될 떄 주변 암석에 압력을 가해 지진이 발생할수도 있고 화산 활동으로 인해 지반이 불안정해지면 기존 단층이 다시 움직이거나 새로운 단층이 생성 될수도 있다.이 과정에서 발생하는 마찰과 에너지 방출로 인해 지진이 발생한다. 이상 화산이 생명을 돕는 이유,사례와 화산이 생명을 위협하는 이유,사례를 알아보았다. 화산이 항상 피해만 주는줄 알았는데 화산에 대해서 탐구하면서 화산이 생명을 돕는 일이 많다는 것을 새로 알았다.

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1. 심층 질문 1개

유기 소재의 전자 이동도가 향상되었지만 여전히 실리콘에 비해 낮은데, 이런 단점을 극복하려면 어떤 과학적 조건이 필요할까?

2. 선택 도서 1권

K반도체 대전략 / 권순용 / p.99 ~ p. 104

3.탐구동기 (200자 이상)

고등학교에 진학 후 통합과학 시간에 P형,N형 반도체에 대해 배우면서 반도체에 대해 관심이 많아지게 되었는데, 유기 반도체가 실리콘처럼 전기를 흐르게하려면 전자와 양공의 이동이 필요할텐데 그렇다면 P형 반도체와 N형 반도체의 개념이 유기 반도체에도 적응되는지 또 그 원리가 어떻게 다른지에 대해 궁금해져습니다. 이 탐구활동을 통해 기존에 반도체 개념을 바탕으로, 새로운 소재에 대한 응용과 확장을 하고 싶었습니다.

4.탐구 과정 및 내용 (800자 이상)

유기 소재는 탄소를 중심으로 하는 화합물이다. 일반적으로는 전기 전도성이 낮아 반도체에 활용되기 어려운 물질이다. 하지만 결합 구조를 활용해 분자 내 전자들이 특정 장소나 위치에 치우쳐져 있지 않고 넓게 퍼져있게되면 전기 전도성을 가질 수 있게 되는데 이는 반도체로서 활용 가능성을 높이게 된다. 특히 유기 소재는 실리콘과 달리 부드럽고 유연해 용액에 녹여 인쇄할 수도 있어 웨어러블 디바이스에 적합한 성질을 갖는다. 탐구 과정에서 유기 소재의 전자 이동도를 기존의 무기 반도체와 비교해보았다. 실리콘은 전자 이동도가 약 1600cm²/Vs에 이르지만, 대부분의 유기 소재는 1.5~5cm²/Vs에 불과하다. 이는 물질 내 전자의 이동이 훨씬 더 느리다는 것을 설명하는 것이다 하지만 2021년 UNIST 연구팀은 특정 화합물(CSN)을 통해 약 996cm²/Vs의 전자 이동도를 달성해 주목받았다. 이는 분자 구조를 변화시켜 물질의 전기적 성질을 향상시킨 사례이다. 또한 유기 소재는 인쇄 공정이 가능해 반도체 생산 공정을 일부 대체할 수 있고, 차세대 디스플레이 배터리 기술에서도 활용 가능성이 높다. 이처럼 물질의 구조, 결합 방식, 전자 이동과 같은 과학 개념이 실제 산업 기술에 어떤 영향을 미치는지 탐구하면서, 화학적 성질이 기술 발전의 핵심이 될 수 있음을 확인할 수 있었던 것 같았다. 이번 탐구를 통해 물질의 구조와 전자 배치가 실제 상황 속 기술과 밀접하게 연결된다는 사실을 알게되어 놀랐고,유기 소재가 미래 반도체 산업에 중요한 역할을 할 수 도 있다는 가능성을 느끼게 된 것 같아 꼭 내 꿈인 반도체학과에 가서 유기 소재에 대해 다룰 수 있으면 좋겠다

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1. 과학자들은 어떻게 판구조론을 증명할 사실들을 알아내었을까?

2. 지진과 화산 좀 아는 10대 - 이지유 / 참고쪽수: 88-95

3. 처음 베게너가 제시한 대륙이동설이 현재의 판구조론으로 이어지며 정설로서 받아들여지고 또한 그것에 대해 고등학교에서 배우게 된다. 원래 베게너가 주장했을 당시에는 아무도 믿지 않았고 베게너 본인도 그 증거를 찾지 못하고 죽게 되었다고 한다. 우린 그런 판구조론의 이론만을 배울 뿐 어떻게 그것이 확실한 이론으로 정립되었는지는 배우지 않았어서 관련된 배경이 계속 궁금했었다. 이번 독서탐구를 위해 도서관에 갔는데 이 책의 목차에서 ‘판구조론의 증거’를 보게 되었고 이 책이 그동안의 궁금증을 해소시켜 줄 것이라 생각해 이 책을 선택하게 되었다.

4. 그 증거는 크게 세 가지로 나뉜다.

첫 번째로는 인간이 직접 증거를 만들어 조사한 방법인데 해양시추를 이용한 방법이다. 70년대에 들어서며 해양시추선으로 수백 개의 시추공을 뚫어 채취한 시료들을 서로 비교 대조해 가며 퇴적암과 그 속의 미고생물들을 이용해 해양지각의 나이를 추정하거나 이동방향 등을 알아낼 수 있었던 방법이다.

두 번째 증거는 ‘맨틀상승류와 열점’이다. 맨틀상승류가 암권 바깥에서 만나는 점을 열점이라 하는데 이곳은 절대 움직이지 않는다. 맨틀상승류는 판보다 훨씬 깊은 곳에서 올라오기 때문이다. 하지만 열점으로 인해 생긴 해저화산이나 섬들이 판들의 이동으로 인해 계속 움직이고 열점은 항상 같은 자리에 있기에 지형 등이 열점으로부터 벗어나면 새로운 지각이 열점 위로 옮겨질 것이며 이 과정이 계속되어 판의 이동방향에 따라 일자로 쭉 뻗은 섬들이 형성되는 것이다. 대표적인 예로는 하와이가 있으며 실제로도 지도를 찾아보면 여러 섬들이 북서 방향으로 뻗어있는 모습을 볼 수 있다.

세 번째 증거는 화석자기라고도 불리는 ‘고자기’이다. 간단하게 지구의 자기가 현무암에 기록된 것을 의미하는데 이유는 아직 밝혀지지 않았지만 수십만 년 주기로 지구에는 자기 역전 현상이 일어난다. 해령에서는 시간이 지나면 새로운 지각이 생성된다. 그와 같이 지구 안에 묻혀있던 자력을 잃은 용암들이 나와 온도가 식어가면서 자성을 되찾고 지구자기장에 맞춰 정렬되는 것이다. 그런데 이것이 앞서 말한 지구의 자기 역전 때문에 수십만 년을 주기로 해령 주변 현무암에 고자기가 반대 방향으로 정렬되어있는 것을 과거의 과학자들이 알아내었다. 자기 역전의 이유는 아직 불명이나 그 주기성은 알아볼 수 있기 때문에 해령 근처의 지각이 오랜 시간을 거쳐 이동했다는 것을 알 수 있다.

이 책을 읽으며 학교에서 배우는 판구조론이 정설로 받아들여질 수 있었던 확실한 증거들에 대하여 자세히 알 수 있었다. 어쩌면 베게너가 대륙이동설을 제기하기 전부터도 벌써 세상에 대놓고 나중의 판구조론의 가장 직관적인 증거로서 사람들이 발견하기 너무도 쉽게 바다 위에 떠있던 하와이를 예시로 보면서 이미 현재에도 아무도 의심하지 않던 것이 지구의 엄청난 비밀을 품고 세상에 드러나길 기다리고 있을 수도 있겠다고 생각했다. 이번 활동으로 인해 앞으로도 무언가 새로운 것을 보거나 배우게 될 때에도 1차원적인 시선으로만 바라보는 것이 아닌 새로운 시각으로도 그것을 바라볼 수 있도록 통찰력을 기르는 것이 중요할 거 같다고 생각하게 된 것 같다.

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시간은 흐르지 않는다』는 이탈리아의 이론물리학자 카를로 로벨리가 쓴 과학 교양서입니다. 이 책은 현대 물리학, 특히 양자중력 이론의 관점에서 ‘시간’이란 무엇인가를 탐구하며, 우리가 일반적으로 받아들이는 시간 개념이 실제 자연의 근본 법칙에서는 어떻게 다르게 작용하는지를 설명합니다.

이책의 개념

1. 시간은 절대적이지 않다

고전 물리학은 시간은 일정하게 흐른다고 봤지만,

아인슈타인의 상대성 이론 이후 시간은 상대적이고,

공간과 함께 휘어진다는 것이 밝혀진다.

2. 엔트로피와 시간의 방향

우리가 '시간이 흐른다'고 느끼는 건

엔트로피의 증가 때문이다.

물리학 법칙 대부분은 시간의 방향이 없다.

하지만 열역학 제2법칙은 시간의 방향을 만들어낼수 있다

3. 현재라는 개념은 허상일 수 있다

과학적으로 보면 ‘지금 이 순간’은

우주 전체에 동일하게 존재하지 않다

먼 거리에서의 ‘지금’은 정의할 수 없다

→ 동시성은 절대적이지 않다.

4. 양자중력에서는 시간조차 사라진다

일반상대성이론 + 양자역학을 통합하려는

루프 양자중력에서는 시간 자체가 사라짐.

시간은 근본적인 개념이 아니라,

우리가 거시적 규모에서 만들어낸 개념일 수 있다

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심층 질문:
우주에 존재하는 `물질'만으로 생명은 자연스럽게 탄생할 수 있었을까?
선택 도서: 생명이란 무엇인가 에르빈 슈뢰딩거

참고한 쪽수 p.51, p.139, p.155

탐구 동기:

어릴 때부터 나는 생명이 어디서 어떻게 생겨났는지에 대해 자주 궁금해했다. 특히 생명이 단순한 물질로부터도 자연스럽게 만들어질 수 있는 것인지에 관심이 많았다. 이 질문에 과학적으로 접근한 `생명이란 무엇인가'를 읽고생명의 본질과 기원에 대해 탐구해 보고 싶었다.

탐구 과정 및 내용:

`생명이란 무엇인가'는 물리학자인 슈뢰딩거가 생명을 물리학적 관점에서 설명한 책이다. 그는 생명체가 주변 환경으로부터 에너지를 얻어 스스로 질서를 유지하고 복잡한 구조를 형상하는 존재라고 보앗다. 이는 열역학 제2법칙처럼 자연이 무질서로 향하는 경향과는 다른 특이한 특성이라고 할 수 있다. 또한 그는 생명체가 이러한 질서를 유지할 수 있는 핵심 요소로 유전물질인 DNA 를 설명한다. DNA는 단지 화학적인 물질이지만, 그 안에 유전 정보가 저장되어 있어 생명체가 자기 복제와 변화를 가능하게 하는 시스템을 가진다는 점에서 특별하다. 이 책의 p.51에서는 생명이 질서를 유지하기 위해 에너지를 어떻게 사용하는지를 p.139에서는 유전 정보의 안정성에 대해 p.155에서는 생명의 자기 복제 메커니즘에 대해 다루고 있다.

이와 더불어 생명체를 구성하는 세포의 구조도 주목할 만하다. 생명은 세포 단위로 존재하며 세포의 가장 바깥을 둘러싸고 있는 세포막은 인지질이라는 특수한 물질로 이루어져 있다. 인지질은 머리 부분은 물을 좋아하고 꼬리 부분은 물을 싫어하는 성질을 가져 물속에서 스스로 이중층 구조를 형성한다. 이러한 구조 덕분에 세포는 자신만의 내부 환경을 외부와 구분할 수 있으며 생명 유지에 필요한 물질의 출입을 조절할 수 있게 된다. 단순한 물질이었던 인지질이 스스로 막 구조를 만들고 그것이 세포의 기초가 되는 과정을 보며 나는 생명의 탄생이 복잡한 설계 없이도 물질의 성질에 따라 자연스럽게 이루어질 수 있다는 가능성을 느꼈다. 이러한 내용을 통해 나는 생명이 특별한 힘에 의해 만들어진 것이 아니라 우주에 존재하는 물질과 에너지의 상호작용으로 자연스럽게 탄생할 수 있는 존재임을 이해하게 되었다.

탐구 결과 및 느낀점:

이번 탐구를 통해 나는 생명이 단순한 물질의 조합을 넘어서 질서와 정보를 기반으로 한 복잡한 체계라는 것을 깨달았다. 생명은 우연히 생겨난 것이 아니라 자연 법칙에 따라 점차 정교해진 결과라는 사실이 인상 깊었다. 특히 DNA와 인지질처럼 단순한 물질이 어떻게 생명의 구조를 이루는지를 알게 되면서 과학을 통해 생명의 신비를 더 깊이 이해하고 싶다는 생각이 들었다. 앞으로도 이 책을 바탕으로 생명의 원리와 기원을 계속해서 탐구해 나가고 싶다.

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1. 심층 질문:
판 구조는 왜 지금처럼 되었을까?
2. 책 제목/저자/참고한 쪽수:
지진과 화산 쫌 아는 10대 / 이지유 / 56~96
3. 탐구 동기:
나는 평소에 지구과학 시간에 대륙이 이동한다는 걸 배우면서 “대륙이 움직인다고?” 하고 놀랐던 적이 있다. 내가 살고 있는 한반도도 예전에는 지금 이 자리에 있던 게 아니고, 아주 오랜 시간 동안 이동을 했다는 사실이 너무 신기했다. 그러다 ‘판게아’라는 초대륙이 있었다는 내용을 책에서 접하게 되었고, ‘처음에는 하나였던 대륙이 왜 지금처럼 조각조각 나뉘었을까?’, ‘지금의 판 구조는 어떤 과정을 거쳐 만들어진 걸까?’라는 궁금증이 생겨서 관련 자료를 찾아보며 탐구를 시작하게 되었다. 또, 앞으로는 어떻게 변할지, 대륙들이 또 모이게 되는 일도 있을 수 있는지 알고 싶어서 더 흥미롭게 조사할 수 있었다.
4. 탐구 과정 및 내용
과거에는 대륙이 모두 붙어 있었을까?
과학자들은 과거 지구에 ‘판게아’라는 초대륙이 존재했다고 말한다. 이 초대륙은 약 2억 5천만 년 전에 하나로 붙어 있었던 육지로, 지금의 아프리카, 아메리카, 유럽, 아시아, 오세아니아 등 모든 대륙이 하나로 합쳐진 모습이었다고 한다. 증거로는 대륙의 해안선이 퍼즐처럼 맞아떨어진다는 점, 서로 멀리 떨어진 대륙에서 같은 종류의 화석이 발견된다는 점, 지질 구조가 비슷하다는 점 등을 들 수 있다. 예를 들어, 남아메리카와 아프리카의 해안선을 보면 마치 퍼즐 조각처럼 잘 맞아떨어지는 모양을 하고 있고, 양쪽에서 ‘글로솝테리스’라는 고사리 화석이 발견된 것도 초대륙의 존재를 뒷받침해 준다.
판게아는 왜 쪼개졌을까?
지구 내부에는 맨틀이 존재하고, 이 맨틀은 마치 끓는 찌개처럼 대류를 하고 있다. 이 맨틀의 대류가 바로 지각 위에 있는 판을 움직이게 만든다. 초대륙이었던 판게아는 이 맨틀 대류에 의해 점점 갈라지게 되었다. 열이 상승하는 부분에서는 판이 벌어지고, 내려가는 부분에서는 판이 서로 충돌하거나 가라앉게 되면서 오늘날의 판 구조로 분리되었다. 이 과정을 '판의 이동'이라고 하는데, 해저 확장, 대륙 이동, 섭입 작용 등 다양한 작용이 동시에 일어나며 대륙은 현재의 위치까지 이동하게 되었다. 판게아가 쪼개지기 시작한 건 약 2억 년 전부터라고 하며, 그 이후로 계속해서 대륙들이 천천히 움직여 현재의 위치에 도달하게 된 것이다.
오늘날의 판 구조는 어떤 과정으로 생겼을까?
현재 지구는 여러 개의 큰 판들(예: 태평양판, 유라시아판, 북아메리카판 등)이 퍼즐처럼 연결되어 있는 구조다. 이 판들은 맨틀의 대류에 의해 끊임없이 움직이고 있다. 해양 지각은 중앙 해령에서 새로운 지각이 만들어지면서 양쪽으로 벌어지고, 대륙 지각은 서로 충돌하며 산맥을 만들거나, 한쪽 판이 다른 쪽 판 밑으로 들어가 지진과 화산 활동을 일으키기도 한다. 예를 들어, 인도판과 유라시아판이 충돌하면서 히말라야 산맥이 생겼고, 태평양판이 필리핀판 밑으로 섭입되면서 일본 근처에서 지진이 자주 발생하는 것이다. 이런 식으로 판들이 움직이면서 지구의 지형과 지각 구조는 계속해서 변화하고 있는 중이다.
미래에는 대륙들이 또다시 붙거나 다른 위치가 될 수 있을까?
현재도 대륙은 아주 느리게 움직이고 있다. 1년에 2~5cm 정도의 속도로 이동하고 있는데, 이는 우리가 느끼기엔 굉장히 느리지만 지질학적으로 보면 계속해서 지각이 변하고 있다는 뜻이다. 과학자들은 앞으로 수억 년이 지나면 대륙들이 다시 합쳐질 수도 있다고 예측하고 있다. 이를 '신(新) 초대륙'이라고 부르며, '판게아 울티마', '노바 판게아' 등 다양한 예측 모델이 존재한다. 이처럼 대륙의 이동은 끝난 것이 아니라, 지금도 천천히 진행되고 있으며 지구는 계속해서 살아 움직이고 있다는 점이 놀라웠다.
5. 탐구하면서 새롭게 알게 된 과학적 원리
대륙이 움직인다는 건 어릴 때 들어본 적이 있었지만, 그게 실제로 지구 내부의 맨틀 대류 때문이고, 판이라는 지각의 단위가 서로 벌어지거나 충돌하면서 지금의 지형을 만들었다는 걸 이번에 처음 제대로 알게 됐다. 특히 판게아라는 초대륙이 실제로 존재했고, 그게 맨틀의 열 흐름 때문에 갈라지기 시작했다는 사실이 너무 흥미로웠다.
또, 대륙은 우리가 볼 땐 멈춰 있는 것처럼 보이지만, 사실은 지금 이 순간에도 조금씩 움직이고 있다는 점도 놀라웠다. 수억 년 전의 지형과 지금의 지형이 이렇게나 다를 수 있고, 미래에는 또다시 완전히 달라질 수 있다는 게 지구의 역동성을 보여주는 것 같아서 정말 재미있었다.
단순히 “지진이 일어나니까 지각이 움직인다”가 아니라, 지구 내부의 구조와 열 흐름이 전체 지각을 움직이게 하고, 그 과정에서 산도 만들어지고 바다도 생기고 대륙도 분리된다는 걸 배우면서 지구과학이 단순한 외우기 과목이 아니라, 우리 지구 자체를 이해하는 과학이라는 걸 느낄 수 있었다. 마치 퍼즐 조각처럼 움직이는 대륙의 모습과, 수천만 년을 넘나드는 지구의 변화를 상상하는 게 너무 재밌었고, 앞으로 지구가 어떻게 변할지도 상상해보게 되어 흥미롭게 탐구할 수 있었다.

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1.심층질문:생명은 어떻게 시작되었는가?

2.선택도서1권:생명/송기원/32p~38p,62p~66p,80p~88p

3.탐구동기: 통합과학 수업시간에 탄소화합물과 생명시스템에 대해 배웠다. 단백질을 만들때 DNA에 저장돼 있는  유전정보를 바탕으로 아미노산을 배열해서 단백질을 만든다고 배웠다. DNA는 부모로부터 물려 받는다. 그러다가 문득 이러한 궁금증이 생겼다. 그렇다면 생명은 어떻게 시작되었는가? 단백질을 만들려면 DNA가 필요한데 최초의 생명체는 DNA를 물려 받을 부모개체가 없었을 것 인데 도대체 어떻게 단백질을 만들어서 자신의 몸을 구성했을지 궁금했다. 또한 DNA는 어떻게 만들어졌는지 궁금했다. 물론 통합과학 수업시간에 DNA는 인산,당,염기로 구성되 있다고 했다. 그러나 인산,당,염기는 어떻게 생겨났는지 궁금해졌다. 이러한 이유들로 생명의 기원에 대해 심층탐구를 하게 되었다. 심층탐구를 위해 연서재에서 책을 빌리러갔다. 책의 목차를 보며 책을 찾았는데 송기원의 <생명>이라는 책의 목차에 생명의 기원,생명체의 구성물질,DNA 등 나의 심층탐구 주제와 관련된 것이 많아서 이책을 선택하게 되었다.

4.탐구 과정 및 내용: 17세기까지 인류는 생명이 없는 물질에서 생명체가 자연적으로 만들어진다고 하는 자연 발생설을 믿었다. 그러나 1676년 미생물의 존재가 알려지며 자연 발생설에 의문이 생기기 시작했다. 그러다 결정적으로 루이 파스퇴르가 19세기 중엽 즈음에 실험을 통해 자연 방생설은 사실이 아님을 증명했다. 그러나 이 실험의 결과로 더 큰 의문이 생겼다. 자연 발생이 아니면 도대체 최초의 생명체는 어떻게 생겨났는가? 이에 대한 여러가지 가설이 있다. 1920년대 생화학자 오파인린이 제시한 이론이 있다. 오파린은 그의 저서인 [생명의 기원]에서 원시대기에서 탄소는 산화상태(CO2)가 아닌 환원상태(CH4)로 존재했다고 말했다. 환원상태는 산소가 부족하고 전자를 줄 수 있는 기체들이 많은 상태를 뜻 한다. 이로 인해 탄소가  다른 물질과 쉽게 공유결합한 것이다. 그리고 원시해양과 원시대기에는 메탄,암모니아,수소,물 등 무기물이 풍부하게 존재했다. 이 원자들이 번개,자외선,화산활동 등의 에너지를 받아 무기물의 화학결합이 깨지고 탄소를 중심으로 새로운 공유결합을 형성했다. 이것으로 아미노산 같은 간단한 유기분자를 만들었다. 이 상태가 마치 스프 같다고 해서 원시 스프 가설이라고도 불린다. 1950년대 유리 교수와 밀러는 이 가설의 가능성을 높이는 실험을 했다. 플라스크에 원시대기의 성분으로 추정되는 물,수소,메탄,암모니아 등을 넣고 지구의 벼락에 해당하는 전기 방전 자극을 주었더니 여기서 만들어진 탄소화합물의 10%~15%가 다양한 아미노산을 포함하고 있었다. 이 실험으로 원시 지구는 무기물로 다양한 유기물이 만들어지기 좋은 조건이었다는 것을 밝혀냈다. 1960년대에는 실험을 통해 원시 지구의 대기 성분으로부터 DNA와 RNA의 구성성분이 염기 아데닌(A)이 만들어질 수 있음도 확인됐다.

원시 스프 가설에서 생명의 기초 재료를 만드는 가설을 세웠다. 그러나 세포가 만들어 지는 과정까지는 설명하지 못했다. 그래서 RNA가설이 등장 했다. 현재 세포를 이루는 4가지 주요 생체 분자는 핵산, 단백질, 당류, 지방이고, 핵산은 유전물질이고 단백질은 생리 현상을 조절하는 가장 중요한 물질이기 때문이 이 중 하나가 최초의 생체 물질이 될 수 있을 거라고 예상할 수 있다. 이들 중 과연 어느 것이 생겨났을까? 단백질이 최초의 물질이라라고 생각해본다.백질은 세포에서 구조적으로나 기능적으로 매우 중요한 역할을 하는 물질이다. 그러나 단백질은 유전정보 즉 DNA나 RNA 등의 핵산이 있어야 만들어지며 자기 복제를 하지 못한다. DNA는 현재 대부분의 생물체가 유전물질로서 사용하고 있다는 점에서 최초의 물질로서 존재했을 가능성이 있다. 그러나 DNA가 자기 복제를 하기 위해서는 반드시 단백질의 촉매 작용이 필요하고, DNA의 정보가 단백질로 전환되기 위해서는 반드시 RNA라는 중간 물질을 거쳐야 한다. 그렇다면 무엇이 먼저일까? 현재 가장 유력한 사실은 DNA도 단백질도 아닌 RNA가 먼저라는 것이다. RNA는 DNA의 기능인 유전정보 저장을 일부 수행할 수 있고, 촉매기능과 자가복제기능까지 갖추고 있다.이전에 합성된 여러 유기물질로부터 RNA의 단위체인 뉴클레오티드가 만들어지고, 이것이 RNA로 합성되는 것이다. 그후 RNA의 정보를 토대로 아미노산을 배열해 아미노산을 만들었을 것이다. 그 단백질 중에는 RNA에서 DNA를 합성하는 효소가 있었을 것이고 이때부터 불안정한 RNA 대신 안정한 DNA가 유전 물질로서의 기능을 넘겨받았을 것이다.

이 책을 읽고 조사까지 하다보니 학교 수업시간에 배운 탄소화합물,DNA를 바탕으로 생명의 기원에 대해 어느정도 알게됐다. 메탄,수소 등 무기물이 에너지를 받아 유기물이 생겨났다는 것을 알게됐을때 가장 신기했다. 어떻게 무기물에서 유기물 즉 생명의 기원이 될 수 있는가. 그러나 이것에 대한 것은 정확하게 밝혀진 것은 없다. DNA와 단백질이 아닌 RNA가 먼저라는 사실또한 신기했다. RNA는 단순히 유전정보를 전달하는 것만 하는 줄 알았다. 그러나 RNA는 DNA의 기능과 자가복제나 촉매기능 등 DNA에게 없는 기능도 있어서 RNA가 먼저라는 것이 신기했다. 책을 읽기 전에는 인간이 생명에 대해 대부분의 사실을 안다고 생각했다. 그러나 책을 읽고나니 인간은 아직 생명의 기원조차도 구체적으로 정확히 알지는 못하고 가장 그럴듯한 가설을 세웠다는 것을 알게되었다. 그렇기에 인간은 아직 멀었고 알아내야 할 사실들이 많다는 것도 깨달았다. 현재 우리가 믿는 가설 또한 언젠가 17세기의 자연발생설처럼 부정 당할 수 있다. 이 말은 우리가 지금 믿고 있는 것이 진실이 아닐 수도 있다는 것이다. 그렇기에 모든 가설이나 사실을 곧이 곧대로 믿지 말고 가설이나 사실의 정확한 근거를 알아내고 정확하게 분석하는 비판적 사고를 가져야 겠다고 생각했다.

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1. 심층 질문
전사와 번역 과정에서 단백질은 어떤 역할을 하며, 이들이 세포 내 정보 흐름과 생명 시스템 유지에 무슨 역할을 할까?

2. 선택 독서
재밌어서 밤새읽는 생명과학 이야기 / 하세가와 에이스케 지음. 조미량 옮김 / 58~69p

3. 탐구동기
학교에서 생명 시스템을 배우던 도중 이는 중간고사 범위였던 DNA와 연관성이 있다는 점이 흥미로웠다. 세포의 구조와 기능을 배우며 핵 속의 DNA가 단순한 유전정보 저장소를 넘어 세포의 생명 활동을 조절한다는 사실을 알게 되었고, 이때부터 DNA에 담긴 정보가 실제로 어떻게 단백질로 변환되어 세포 기능을 조절하는지가 궁금해졌다. 특히 전사와 번역 과정에서 효소가 중심적인 역할을 한다는 내용을 접하고, 효소들이 구체적으로 어떤 방식으로 작용하며 이 과정이 세포 내 정보 흐름과 생명 유지에 어떤 영향을 미치는지 더 깊이 탐구하고 싶었다.

4. 탐구 과정 및 내용
전사와 번역, 즉 유전 정보가 단백질로 전환되는 과정은 흔히 `생명중심원리` 라고 불린다. 나는 이 과정을 단순한 우리 신체 기능의 흐름이 아닌, 세포 내에서 정보와 에너지가 함께 작동하는 하나의 체계이자 시스템으로 봤다. 전사와 변역 과정에서 DNA는 정보의 저장소일 뿐이며, 그 정보를 해석하고 실행으로 옮기는 중심에는 효소들이 존재한다.

```재밌어서 밤새 읽는 생명과학 이야기``` 를 통해 나는 전사와 번역 과정에서의 RNA와 단백질 합성 메커니즘을 알아내었다. DNA는 이중나선 구조와 염기의 상보적 결합 때문에 복제효소들이 유전 정보를 정확하게 복제할 수 있도록 안정적인 기반을 제공한다. 또한 세포 분열 과정에서 복제 효소가 구조를 인식하여 DNA를 복제하고, 이를 통해 유전 정보가 세포에게 정확히 전달된다. 반면, 단백질은 20가지 아미노산이 여러 가지 조합으로 연결되어 만들어지며, 그 구조에 따라 생명 활동에 필요한 다양한 역할을 하는 중요한 분자이다. 특히 효소로 기능하는 단백질들은 생명 시스템의 거의 모든 화학 반응을 조절하기에, 전사와 번역 과정에서도 핵심적인 촉매 역할을 한다.

전사 단계에서는 RNA 중합효소가 DNA의 이중나선을 열고, 그 중 한 가닥을 주형으로 삼아 염기서열에 맞게 mRNA를 만들어낸다. mRNA는 단백질 구조의 설계도라고 볼 수가 있는데 이때 사용되는 ATP, GTP, CTP, UTP 세포질에 풍부하게 있으며 이는 RNA를 이루는 재료인 동시에, 이들을 연결하는 데 필요한 에너지도 함께 제공한다. 이 에너지는 인산 결합이 끊어질 때 방출된다. 또한 ATP의 인산 결합이 끊어 질 때 생기는 에너지는 또한 ATP가 분해되며 방출하는 에너지는 아미노아실-tRNA 합성효소가 아미노산을 각 tRNA에 정확히 결합시키는 데 사용된다. 다시 말해, 이 물질들은 RNA를 만드는 물질이자 에너지를 제공하는 역할을 한다.

번역 단계로 넘어가면, 아미노아실-tRNA 합성효소가 아미노산을 각 tRNA에 정확히 붙여 주며, 이렇게 준비된 tRNA는 mRNA의 코돈에 맞춰 라이보솜으로 운반된다. 라이보솜에서는 mRNA의 염기서열 순서대로 아미노산이 연결되어 단백질이 만들어진다. 이 과정에서 GTP라는 에너지원이 중요한 역할을 하는데, GTP의 인산 결합이 분해되면서 방출되는 에너지는 라이보솜이 mRNA 위를 한 코돈씩 이동하는 데 사용된다. 또한, 아미노아실-tRNA가 정확한 위치에 들어가도록 돕고, 번역을 촉진하는 효소 들이 라이보솜에 결합하거나 떨어지는 과정에도 에너지를 공급한다. 이런 과정 덕분에 단백질 합성은 신속하고 정확하게 이루어질 수 있다.

즉, 이 모든 과정은 DNA -> RNA -> 단백질이라는 흐름이 아니라, 정보, 효소, 에너지 분자가 유기적으로 얽힌 복잡한 시스템이다. 이러한 점에서 효소들은 단지 촉매가 아닌, 정보가 물질로 바뀌는 전환점에서 정확성과 효율성을 보장하는 핵심 분자라고 볼 수 있다. 나는 특히 이 효소들이 고에너지 분자와 상호작용하며 반응의 타이밍을 조절하는 점에서, 생명체가 단순한 화학 반응의 집합이 아니라 아주 정교한 시스템이라는 사실을 느끼었다.

이번 탐구를 통해, 효소란 단순히 화학 반응을 촉진하는 물질이 아니라, 정보를 읽고, 에너지를 제어하며 생명 활동 전체를 이끄는 중심 분자임을 알게 되었다. 또한 전사와 번역은 단순히 유전정보를 옮기는 과정이 아니라, 효소들이 에너지를 적절히 사용해 정보를 실행으로 옮기는 생명 유지의 핵심 과정이었다. 처음에는 전사와 번역 과정을 그저 시험에 나오는 암기하고 공부할 내용으로만 생각했다. 하지만 단백질이 효소로써 어떤 역할을 하는지, 또 어떻게 정보를 읽고 에너지를 이용해 어떻게 생명 활동을 이끌어 가는지를 탐구하면서 내 생각이 달라졌다. 생명 시스템은 단순 체계가 아니라, 효소를 중심으로 정보와 에너지가 함께 작용하는 매우 정교한 구조라는 것을 깨달았다. 이번 탐구를 통해 생명과학이 단지 외우는 과목이 아니라, 생명이 어떻게 유지되는지에 관해 도움이 되는 흥미로운 부분이라는 걸 느꼈고, 생명 과학을 단지 시험 과목으로만 분류하던 나의 생각의 변화가 생겼다.

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1. 지구 시스템의 지권과 수권의 탄소의 순환은 왜 일어나고 균형이 깨진다면 지구에는 무슨 일이 일어나는가?

2. <화학의 눈으로 보면 녹색 지구가 펼쳐진다> -원정현 (p.152~p.168)

3. 수업시간에 배웠던 지권과 수권에서 일어나는 탄소의 순환에서 나는 순환하는 탄소의 총량이 같다는 것을 배우고 호기심이 생겨 나에게 질문을 던졌다, 만약 배출하는 양이나 흡수하는 양이 일반적이지 않고 어떤 이유로 인해 급격하게 늘어난다면 어떻게 될까?라는 궁금증을 가지고 자료조사를 하였다. 또한 탄소의 순환이 왜 일어나고 어떤 식으로 운영이되는지 궁금하기도했다. 그래서 나는 물질의 순환, 그 중에서도 지권과 수권에서 일어나는 탄소의 순환에 대해서 자료조사를 하였다.

4. 탄소는 지구 시스템 유지를 위한 결정적인 원소이다. 탄소는 우리 일상에 모든곳에서 찾을 수 있고, 그렇기에 우리의 생활은 탄소에서 시작해서 탄소로 끝난다고 해도 과언이 아니다. 전체 무게로 따지면 0.08%에 차지하지 않지만, 탄소가 다른 원소와 결합하여 만드는 화합물의 갯수는 5600만 가지가 넘을 정도로 정말 많다. 이 정도로 탄소는 우리 생활에 큰 부분을 차지하고 있다. 또한 기권에서는 이산화탄소, 지권에서는 석회음이나 화석연료, 수권에서는 탄산이온이나 탄산수소의 형태로 존재하고, 각 권에 있는 탄소는 제자리에 머무르지 않는다. 탄소는 지구의 구성원소들이 상호작용 하는 과정에서 함께 움직인다. 지구의 권들이 상호작용을 하면서 결국엔 원래 있던 권에 오게 되는 과정을 탄소의 순환이라고 한다. 지구 시스템은 이러한 물질의 순환으로 균형을 맞춘다. 하지만 만약 물질이 순환하지 못한다면, 물질이 순환하지 못하고 한곳에 쌓이게 된다면 어떻게 될까? 화석연료를 과다하게 사용하여 이산화탄소가 대기 중으로 방출되는 속도가 고정되는 속도보다 빠르다면, 이산화탄소의 양은 증가하고, 대기의 균형은 무너질 것이다. 그 결과, 지구온난화로 이어질 것이고, 지구의 대기, 토양, 바다 생태계에 심각한 문제가 나타날 것이며, 인류는 점점 생존에 위협을 받을 것이다. 반대로, 지권과 수권의 탄소의 순환에서 어떤것이 더 많이 방출되거나 더 적게 흡수된다면 어떻게 될까? 일단 지권에서는 탄소가 석회암이나 화석연료의 형태로 있고, 수권에서는 탄산이온이나 탄산수소의 형태로 남아있다. 그리고 지권에서 수권으로 탄소의 순환이 일어날 때에는 화산 활동과 화석 연료의 연소 등이 있고, 수권에서 지권으로의 탄소의 순환이 일어날 때에는 수권 내의 탄산이온이 탄산칼슘 형태로 침전되어 석회암을 형성하는 것 등이 있다. 여기서 지권에서 수권으로, 수권에서 지권으로 상호작용하는 탄소의 양이 늘어난다면, 예를 들어 화석연료 사용이 많아진다면 대기 중에 유입되는 탄소의 양이 많아지면서 지구시스템의 균형이 깨져 대기 중 탄소 농도가 비정상적으로 높아질 것이고, 그 결과, 해수의 산성화가 촉진되어 해양생물과 해양 생태계에 악영향을 줄 수 있다. 또한 고농도 이산화탄소에 인간이 노출되면 인지능력, 학습능력이 최대 50%까지 하락할 수 있다는 연구 결과도 있다. 따라서 물질의 순환에서 균형이 깨지는 일은 결코 좋은 일이 아니다. 우리는 이러한 자연의 균형을 파괴하지 않고 자연과 더불어 살아 갈 수 있는 방법을 모색해야 한다.

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1. 독서탐구 주제: 모든 정보를 디지털화하면, 아날로그 정보는 사라져야 할까?

2. 선택 도서: 『우리는 각자의 세계가 된다』/데이비드 이글먼/참고 쪽수(84p~86p)

3. 탐구 동기

선생님께 독서 탐구 과제를 받았을 때, 나는 고등학교에 와서 처음 해보는 과학 독서 탐구였기에 주제를 무엇으로 정해야 할지 쉽게 결정하지 못했었다. 이에 선생님께서 제시해주신 여러 과학 탐구의 주제들을 둘러보다 위의 주제를 발견했고, 이러한 궁금증이 생겼다. ‘현대 사회는 디지털 기술이 발전해 각종 분야에서 아날로그 정보보다는 정보를 간편하게 수집하고 저장하여 전달할 수 있는 디지털 정보를 선호한다. 디지털 정보는 아날로그 정보에 비해 정보의 왜곡이 일어난다는 단점이 있지만, 이는 기술의 발전으로 점점 사소해지고 있다. 그러므로 아날로그 정보를 모두 디지털 정보로 전환하여 사용해도 문제 없이 오히려 정보 이용이 더 편리해지지 않을까?’ 때문에 이 궁금증을 독서 탐구를 통해 해소해보고 싶었다.

4. 탐구 과정 및 내용

책의 목차는 총 12장으로 되어있었고, 그 중 내 궁금증을 해소해줄 것 같던 내용은 ‘4장-입력 자료 이용하기’에 있을 것 같아 4장 부분을 깊게 읽어보았다.

책에 따르면 손끝이나 안구 등의 감각 기관들은 외부 세계의 정보를 뇌에서 스파이크로 바꿔주는 주변 장치에 불과하다고 한다. 스파이크는 뇌 속의 뉴런 각각이 다른 뉴런과의 소통을 위해 전송하는 미세하고 짧은 전압 신호로, 이는 신호의 입력 지점은 중요하지 않고 뇌 속을 이동하는 몇 조 개의 스파이크가 가장 중요하다는 것을 의미한다. 즉, 입력되는 정보의 종류와 상관없이, 뇌는 거기에 적응해서 최대한 정보를 추출해내는 방법을 터득한다. 뇌는 어떤 정보가 들어오든 간에 그것을 이용할 방법을 찾아낼 뿐이다.

작가는 이 개념을 ‘진화의 포테이토 헤드 모델’이라 명명한다. 미국의 장난감 캐릭터인 포테이토 헤드는 감자 몸통에 손, 발, 눈, 코, 입을 자유자재로 붙였다 뗄 수 있다. 작가는 눈과 귀 등이 모든 감각 기관이 단지 플러그와 플레이 주변 기기일 뿐이라는 점을 강조하기 위해 이러한 이름을 사용하였고, 감각 기관은 꽂아 넣으면 곧바로 작동하며 그를 통해 전달되는 정보를 처리하는 것은 뇌가 할 일이라고 덧붙였다.

이 내용을 통해 나는 아날로그 정보인지 디지털 정보인지에 관계 없이 뇌가 그 정보의 특성에 적응해 필요한 정보를 얻어내는 방법을 얻어내기 때문에 아날로그 정보를 무리해서 디지털 정보로 전환할 필요가 없을 뿐 아니라 아날로그 정보를 디지털 정보로 전환하면 뇌가 기존의 정보 유형이 아닌 다른 정보 유형으로 전환된 것에 따라 새롭게 적응해야 하므로 오히려 더 비효율적일 수 있다는 것을 추론할 수 있었다.

이번 탐구를 통해 과학에 대해 어렵게 생각했던 나 자신을 돌아보게 되었다. 처음에는 배운 내용에 대해 질문을 만들어 탐구해보라는 선생님의 말씀에 큰 부담을 느꼈으나, 책을 읽고 내용을 정리하며 추론하는 과정에서 과학이라는 것은 크지 않은 의문이라도 일상에서 사소한 의문을 품으며 그에 대해 정보를 탐색하고 해결해나가는 모든 과정임을 깨닫게 되었다. 앞으로도 자연을 이해하는 학문인 과학을 공부해나가며 작은 의문이라도 무시하지 않고 깊게 탐구하며 과학의 세계에 한 발짝 더 다가갈 수 있도록 노력할 것이다.

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1. 생명체의 설계도인 DNA 구성에 오류가 발생한다면 생명체에 어떤 변화가 발생할까?

2. 다케무라 마사하루, [ 단백질이 없으면 생명도 없다 ] p164~p172 참고

3. 탐구 동기

암이라는 존재는 내게 먼 존재이면서도 가까운 존재인 것 같았다. 암 치료제가 발명되었다는 뉴스가 들려오기도 하고, 암 치료의 희망이 생겼다는 부분적인 이야기만 들으면서, 실제로 암에 걸리게 된 주변인들과 대화를 해 보면 고통스럽다는 이야기가 연신 나오는 것을 보고, 다른 병과 하나 다를 것 없어 보였던 '암'이 실제로 어떤 영향을 받아 걸리게 되는지, 바이러스성 질병같은, 감기 같은 종류는 아니었을지 궁금해서 이번 탐구 보고서에 선정하게 되었다. 초기에 검색하면서 암 단백질의 특징 변화에 의해 만들어진 이형 암 단백질이 영향을 미치게 된다고 들었는데, DNA가 mRNA로 자신의 유전정보를 옮겨적는 전사 과정, 그리고 세포질에서 mRNA가 단백질 합성을 하는 번역 과정을 통해 단백질이 형성되는데 , 도대체 이 과정에서 무슨 일이 일어나고, 어떤 요인에 의해서 단백질과 DNA의 변형이 초래되는지 궁금해 탐구 주제로 정하게 되었다.

4. 탐구 과정과 내용

수 천 수 만 종이나 되는 단백질이 질서 있게 각자의 일을 해내는 덕에 세포가 정상적으로 움직일 수 있는 것이다. 암세포는 세포의 비정상적인 활동으로 단백질 이상을 의미한다. 현재 사망원인 1위인 암은 이미 고대부터 그 존재했지만 20세기에 들어서 ‘암은 DNA이상’으로 이것이 우리를 죽게 만든다고 판명되었다. 우리가 걸리는 대부분의 질환은 잘 치료하면 낫지만 세포가 암세포로 변할 때 걸리는 DNA질병은 절대로 낫지 않는다. 이처럼 DNA에 문제가 생기면 세포도 정상적인 작동을 할 수가 없고 DNA염기 배열에 돌연변이가 발생한다. 돌연변이는 DNA염기배열의 전체 또는 일부에서도 일어난다. 자외선, 화학물질 등의 외적요인이나 복제착오 같은 내부요인 때문에 발생한다. DNA설계도 부분에 돌연변이가 생기면 아미노산의 배열에 변화가 생기고 그로 인해생긴 나쁜 단백질이 세포를 암세포로 변화시킨다. 염기배열의 돌연변이는 암유전자가 된다. 암의 원이이 암유전자였다면 암유전자로 변화시킨 단백질은 암유전자 산물이 되는 것이다. 이러한 암 단백질은 이제 세포 증식시스템으로 부터 전달되는 분열 할 것과 분열하지 않을 것을 알려주는 명령을 듣지 않고 나쁜 세포를 계속 분열시켜버리거나 증식을 멈추는 이상행동을 보이며 우리 몸을 망가뜨린다.

사람의 많은 부분이 DNA결정된다고 한다. 우리인생은 많은 부분은 DNA가 결정해 왔고 앞으로 미래를 살아가면서도 DNA의 영향에서 벗어날 수 없을 만큼 DNA는 정말 중요한 것이다. 기계 작동 중 프로그램이나 장치에 오류가 발생하면 작동을 멈추거나 내부의 예기치 못한 변화로 인한 잘못된 작업이 수행될 수 있는 것처럼 DNA의 유전자 구성에서도 오류가 발생한다면 우리 몸의 기능에도 문제가 발생할 것이다. DNA는 A-T, C-G 상보결합을 통하여 다양한 염기 배열을 만들어 각각의 유전 정보를 저장하는데 만약 DNA 구성 물질 중 특정 염기쌍이 다른 염기쌍으로 교체되는 등의 변화가 발생하면 '돌연변이'가 일어났다고 말한다. 이 돌연변이는 단순히 독립된 염기쌍에서만 발생하는 것이 아니라 특정 부분이 통째로 없어진다거나 다른 염색체와 일부분이 교체되거나 중복되는 변화도 가져온다. 이 과정에서 정상 세포가 암세포로 변화되기도 한다.

암 유전자는 정상세포 중에도 존재하며 암을 유발할 것 이외에 세포증식과 분열을 제어하는 역할을 맡기도 한다. 그러나 이들이 발암물질이나 방사선 작용에 의하여 성질이 바뀌거나 변성된다면 성질이 다른 단백질이 생성되는 '암화 과정'이 진행된다.

단백질의 기본단위체인 아미노산의 설계도인 DNA에 변화가 생기면 변화된 DNA를 이용하여 전사와 번역이 발생해 기존과 다른 단백질이 생성될 것이다. 예를 들면 정상 염기쌍이었던 A-T, C-G, G-C였던 염기쌍 중 하나가 A-T, A-T, G-C 등으로 변형된다(앞서 말한 변화를 사람들은 점 돌연변이라고 정의한다). 만약 그 단백질이 특정세포를 구성하는 핵심요소였다면 그 세포는 암세포로 변화할 수 있다. 대표적으로 'RAS'는 기존에 암을 억제하는 단백질이었지만 변질되면서 손상된 돌연변이DNA를 기반으로 한 세포를 계속해서 분열시키며 '변질된 P53' 단백질을 만들어낸다. 단백질을 활성화시키며 세포 분열을 통제하는 현상을 ‘단백질 인산화현상’이라고 하는데 이 경우 암 단백질들을 계속 분열하라는 신호를 보내면서 암세포들을 계속해서 분열시켜 증식시킨다. 점 돌연변이 과정에서 다양한 암 단백질들이 발현되는데 이 중 하나인 'p21'은 세포의 성장속도를 비정상적으로 증가시켜 종양으로 발전시킨다. 이외의 암 단백질로는 12번 염색체의 짧은 쪽(단완)에서 발생하여 위암, 췌장암, 대장암 등을 유발하는 K-ras, 1번 염색체의 단완에서 발생하는 백혈병의 주원인인 N-ras 단백질 등이 존재한다.

이번 탐구를 통해서 암의 발병 원인이 단백질의 돌연변이에 의한 것을 알게 되었다. 암은 과도한 스트레스, 유전, 나쁜 식습관으로 부터 생기는 몸에 쌓인 독소 등으로 발생하고 암세포는 무조건 나쁜세포라는 생각을 했었는데 실제 참고자료를 통해서 암 유전자가 정상 형태라면 오히려 암을 억제하고 정상세포의 회복, 분열 등을 조정하고 통제한다는 새로운 사실도 알 수 있었다. 또한 암 단백질 K-ras, N-ras 단백질의 발현을 통제하여 암 성장 과정을 억제하는 기술을 만들고 있다는 것도 알게 되었다. 나쁜 단백질로 생각했던 것들을 역으로 이용하여 암치료에 효과적인 치료방법을 연구하는 것을 보며 쓸모없는 연구가 없다는 생각을 했다. 단백질이 우리몸을 통제하고 아주 작은 부분의 오류가 이렇게 치명적인 결과를 가져올 수 있다는 것과 ‘세포가 암세포로 변할 때 걸리는 DNA질병은 절대로 낫지 않는다’라는 구절은 암 예방의 중요성이 절실히 느껴졌다. 그동안 다른 병들과 다를 것 없어보였던 '암'이라는 존재가 오히려 생명의 본질이라고 불리는 단백질의 특징에서 변형이 일어나 세포들의 분열에 직접적으로 영향을 미치는 생각보다 더욱 무섭고 커다란 존재라는 것을 다시금 자각하게 되는 시간이었다. 기존에 이야기했던 발암의 원인이 암 유전자의 변형으로 인해 발생한 이형 암 단백질의 세포 분열 통제 기능의 상실이었던 만큼 ‘유전자 가위 기술'을 통해서 이형 암단백질을 형성하는 부분의 DNA를 잘라내고 복원시키는 기술을 통해 선천적인 암을 포함하여 후천적인 발암의 원인도 억제할 수 있는 생명과학 기술이 발전하여 누구나 질좋은 삶을 누릴 수 있기를 바란다. 미래의 산업은 환경과 생명연장에 집중 될 것이라 생각되고 온라인을 통한 많은 생명과학 관련 자료들을 접하고 흥미를 가지고 있었지만 ‘단백질이 없으면 생명도 없다’를 읽고서 세포, 단백질 등 생명체의 본질에 대해 조금 더 깊이 탐구하고 싶어지는 시간을 마련할 수 있었다. 또한 DNA는 애 단백질을 이용해서 진화하였을까? 지방이나 탄수화물로 진화할 수는 없었을까? 라는 궁금증이 생겨서 이후 진화의 측면에서 왜 단백질이 선택되었는지 알아보면 좋을 것 같다.

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이 인포그래픽은 전사와 번역 과정에서 단백질과 효소가 세포 내 정보 흐름과 생명 유지에 어떤 역할을 하는지를 설명하고 있습니다. 또한 단백질 합성과정에서 효소는 정보를 읽고, 에너지를 이용해 생명 활동을 조절하는 핵심 요소로 작용한다는 점을 인포그래픽을 활용하여 정리하였습니다.

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산출물을 만화로 만들었는데 한 학생이 다른 학생들 앞에서 판게아에 대해서 설명을 하려는데 다른애가 갑자기 판게아가 있었다는 것을 어떻게 알죠?와 그럼 지금은 왜 대륙간에 거리가 먼거죠?라는 질문들로 공격을 먼저 시작해서 발표하는 학생은 그걸 계속 판게아가 있었다는 근거와 지금은 왜 대륙 간에 거리가 먼지를 그림으로 설명한다. 결국 모든 질문에 타당한 근거를 낸 발표자 학생이 싸움을 이겼다.

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생명의 기원에 대한 몇가지 가설을 간단한 인포그래픽으로 만들었다.

첫번째로 17세기까지 사람들이 믿었던 자연 발생설이다. 생명체가 자연적으로 만들어 진다는 가설이다. 두번째는 현재 과학계에서 가장 유력하다고 평가 받는 원시 스프 가설이다. 무기물이 에너지를 받아 탄소를 중심으로 공유결합해서 유기물을 만들었다는 가설이다. 세번째는 원시 스프 가설에서 이어지는 RNA가설이다. 원시 스프 가설에서 유기물이 만들어 지는 가설을 세웠고 RNA가설은 유기물이 어떻게 단백질,DNA등 고분자 화합물이 되었는지에 대한 가설이다. 처음에는 RNA가 먼저 생겨나고 그후 단배질,DNA 순으로 만들어 졌다는 가설이다.

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이 산출물은 책을 읽고나서 정리한 자료에서 중요부분을 정리해 올린 인포그래피로 각각 탄소가 우리 생물체의 몸에 적합한 물질인 이유를 4가지로 정리해 올린 인포그래피로 최대한 간단명료하게 구성하여 한눈에 들어올수 있도록 구성하였고 밝은 색감으로 맞추어 심플함을 극대화하였다

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제목을 입력해주세요_-001

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1. 우리는 세상을 올바르게 이해하고 있는건가?
2. 팩트풀니스/ 한스 로슬링/29~70
3. 통합과학 시간에 우리는 정확한 측정과 데이터를 배웠다. 하지만 우리는 일상 속에서 정확한 수치보다 직감이나 어림에 의존하는 경우가 많다. 팩트풀니스를 읽으며, 인간이 어렵거나 복잡한 세상을 빠르게 이해하기 위해 사용하는 어림이 때로는 오해와 편견을 일으키는 점을 알게 되었다. 과학에서 이러한 어림을 완전히 무시해도 되는지, 아니면 일정 부분에 사용하며 해석해야 하는 것인지 궁금해졌고, 이를 탐구함으로써 과학적 사고와 실제 인식 사이의 관계를 깊이 이해하고자 했다.
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팩트풀니스는 인간이 세상을 어떻게 오해하고 있는지를 10가지 인지적 본능을 중심으로 설명하는 책이다. 저자인 한스 로슬링은 우리가 세상을 왜곡되게 인식하는 이유가 단순한 모르고 있는 상태가 아니라, 인간의 뇌가 가진 빠르고 단순하게 이해하려는 습관이 있다고 말한다. 특히 이 책의 29~70쪽에서는 사람들이 세계를 단순화하고 부정적으로 해석하려는 경향을 구체적인 데이터와 사례를 통해 보여준다. 많은 사람들이 세계가 점점 더 위험하고 불평등해지고 있다고 믿지만, 실제로는 기대수명, 교육 수준, 보건 지표 등이 지속적으로 향상되고 있다. 그럼에도 우리는 여전히 세상은 점점 나빠진다는 인식을 갖는 경우가 많다. 이는 인간이 어림과 감에 의존해 판단할 때 현실을 잘못 이해할 수 있다는 사실을 보여준다.
나는 이 내용을 읽으며 통합과학 1단원에서 배운 것과 연결해서 생각해보았다. 객관적으로 바라보는 것은 어림이나 감에 따라 결론을 내리는 것이 아니라, 객관적인 자료를 바탕으로 가설을 세우고 실험을 통해 검증하며, 그 결과를 논리적으로 해석하는 과정이다. 우리는 실험을 여러 번 반복해 같은 결과가 나오는지 확인해야한다. 하지만 일상에서는 이러한 것보다 어림이나 감에 더 쉽게 의존하는 경우가 많다. 예를 들어 뉴스를 볼 때 특정 장면만 보고 상황 전체를 단정짓거나, 누군가의 말 한마디로 사회 전체를 판단하는 일이 흔하다.
나는 처음엔 어림이 무조건 나쁘다고 생각하지 않았다. 빠르게 상황을 파악하고 판단을 내려야 할 때 직관은 유용할 수 있기 때문이다. 하지만 팩트풀니스를 통해 어림은 과학적 탐구에서는 오류의 원인이 될 수 있으며, 객관적인 사실과 검증된 자료 없이 이루어진 판단은 현실을 왜곡시킬 가능성이 높다는 사실을 알게 되었다. 특히 팩트풀니스가 제시하는 사례들처럼, 실제로 세계가 긍정적인 방향으로 나아가고 있음에도 사람들이 비관적으로 느끼는 이유가 바로 이 어림에 있다는 점이 인상 깊었다.
이번 탐구를 통해 나는 어림 자체가 반드시 배제되어야 할 대상은 아니지만, 그 한계를 인식하고 통제하려는 태도가 중요하다는 것을 깨달았다. 과학은 어림이 아니라 검증된 데이터, 반복 가능한 실험, 논리적인 해석을 통해 진실에 가까워지려는 것이다. 따라서 우리가 과학적으로 생각하려면 단순히 느낌이나 한두 개의 정보에 의존하는 습관을 버리고, 한 부분만 보지 말고, 모든 걸 골고루 살펴서 생각하는 습관을 길러야 한다.
앞으로 다양한 사회 문제나 과학적 이슈를 접할 때, 나는 더 이상 단순한 어림으로 판단하지 않고, 객관적 자료와 과학적 사고를 바탕으로 비판적이며 균형 있게 세상을 바라보는 태도를 기르고 싶다.

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스펙트럼의 정의와 어디에서 사용을 하는지에 대해서 인포그래픽으로 설명하였다. 스펙트럼이 사용하미지를 첨부하여서 설명하였다. 스펙트럼이 사용하는 곳 3가지로는, 태양의 구성요소 확인, 은하의 별 생성량 측정, 외부 은하를 조사하는데 사용 이렇게 3가지로 되었다.

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블로그를 고른 이유는 어떻게 해야지 이 어려운 내용을 쉽게 쓸 수 있을지

고민하다가 가장 자세하게 표현할 수 있을 것 같고 , 블로그를 이용하면 또 나의 생각을 나눌 수 있을 것 같았다.

그래서 나는 블로그로 내가 읽고 생각했던 것들을 정리하기로 했다.

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우주 속 물질만으로 생명이 자연스럽게 탄생했을까? 우주 속 물질만으로 생명이 자연스럽게 탄생했을까? 어…

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이 만화는 처음에는 뉴스 앵커가 나와서 이번 뉴스의 주제, 그리고 치열한 논쟁이 벌어지고 있다는 것을 알려준다. 그 다음 컷에서는 돈이 많은 여자가 나와서 형질전환으로 외모를 바꿀 수 있다는 것에 우호적인 태도를 보인다. 형질전환으로 암세포를 치료할 수도 있고, 세포의 노화를 늦출 수도 있다. 또한 보형물이 들어가지 않는다는 점에서 성형과는 다른 장점이 있다. 하지만 이런 치료목적의 활용이 아닌 단순 미용에 한해서는 쉽게 볼 문제가 아니다. 첫번째로, 부작용을 무시 할 수 없고, 만약 다른 세포에도 영향이 가서 상상했던 것과는 조금 많이 다른 외모를 얻을 수 있다. 두번째로는 가장 큰 문제로, 언젠가 모든 세포를 유전자 조작으로 바꾼 사람이 나타날 것이다. 그럼 그 사람은 과연 원래 그 사람이 맞을까라는 질문이다. 테세우스의 배처럼 낡고 고장난 부품은 치우고 쌩쌩한 부품으로 끼우다보면 그 배는 이름만 남을 것이다. 사람도 그렇게 된다면 모든 세포를 바꾼 사람은 이전의 자신의 기억만 받은 아예 다른 사람이 될 수 있다. 따라서 마지막 컷에서 나온 말처럼 형질전환이라는 기술을 발전시키기 전에 여러문제들을 해결하는 것이 우리의 숙제로 남아있을 것이다.

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실리콘 반도체와 반도체 구성물과 칩등을 보여주기 위해 포스터 형식으로 만들었다. 포스터 형식으로 만든 이유는 가장 가단하게 표현 가능하고 만들기 쉽고 표현하는게 좋기 때문이다. 실리콘이 가장 가운데에 있고 반도체 칩과 반도체 웨이버가 같이 있다. 웨이버는 n형 반도체와 p형 반도체 둘다 되는 얇은 원판이고 반도체 칩은 회로로 되어있는 n,p형이다

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저는 화산의 좋은점과 나쁜점을 만화로 표

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저는 화산의 좋은점과 나쁜점을 만화로 표현했습니다

만화를 그리면서 화산폭발 과정 좋은점 나쁜점을 그리면서 다시 한번 화산에 대해서 알 수 있었습니다. 그리고 재미있는 느낌을 주고싶어 유쾌하게 그렸습니다.

그림을 그리면서 재미있었던것 같습니다.

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베이지 깔끔하고 세련된 카페 로고

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책을 읽고 우주의 탄생, 별의 탄생, 생명체가 있는 행성의 탄생의 기원 기타 등등 많은 것들에 대해 알았고 내가 책에서 읽은 이야기와 설명들을 따라 내가 해석한 내용들을 바탕으로하여 내가 할 수 있는한 최소한으로 내용을 해치지 않고 가독성 있게 만든 인포그래픽이다.

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이 산출물은 가상 세계에서의 내가 하는 공연을 홍보하는 포스터 형식으로 제작했다. 공연이나 영화 포스터 특유의 비법을 따라하면서도 과학 독서탐구에 적힌 내용을 빼먹지는 않았다. 과학적 사실과 어울리게 배경을 우주로 채택했고 강연자, 즉 나 자신의 홍보를 위해 생일과 SNS 아이디를 적어보았다.

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어떤 음식이 산성인지 알칼리성인지 확인하는 방법은 맛이랑 PH수준을 구하는것이다.3번째 컷에선 신맛이 나면 산성 쓴맛이 나면 알칼리성이기에 눈을 가리고 음식을먹여 맛을 알게하였고 그결과 신맛이 났기에 이 음식은 산성음식이라고 볼 수 있다 두번째로는 PH 수준을 구했다 PH농도가 7이 넘어가면 알칼리성 7보다 낮으면 산성인데 PH농도를 구하면 2.5이기에 산성이다 또한 리트머스 종이에 따라 구할수도 있다 그결과 눈을가리고 맛을 확인하고 직접 PH수준을 구해 이것이 산성을 나타내는 음식이라는것을 알았고 신맛이 난다는것을 확인해 레몬이라는 것도 맞추게되었다

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알칼리성 식품과 산성식품에 대해 예전부터 가지고 있는 잘못된 상식으로 알고있는 사람들을 이용해 알칼리성 음식을 판매하는 사람과 알칼리성 식품에 비해 피하는 산성 식품을 비교하는 사람들에게 정확한 사실을 전달하고 알칼리성 식품과 산성 식품을 비교하는것을 중단해야한다는 의미를 담았습니다.

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이 마인드맵은 ‘우주의 물질만으로 생명이 저절로 생길 수 있을까?’라는 질문을 중심으로 생명의 탄생을 과학적으로 설명하고 있다. 첫째 생명은 물리 법칙을 따르며 스스로 질서를 유지한다. 둘째 생명은 유전 정보를 정확하게 전달하고 이 개념은 DNA 구조 발견에 도움을 준다. 셋째 생명은 양자역학으로도 설명되며 무작위성과 질서가 함께 존재하는 특징을 가지고 있다.

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저는 화산의 좋은점과 나쁜점을 만화로 표현했습니다

만화를 그리면서 화산폭발 과정 좋은점 나쁜점을 그리면서 다시 한번 화산에 대해서 알 수 있었습니다. 그리고 재미있는 느낌을 주고싶어 유쾌하게 그렸습니다.

그림을 그리면서 재미있었던것 같습니다.

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팩트풀니스 29~70쪽에서는 세상을 오해하게 만드는 본능적 오류인 간극 본능, 부정 본능, 직선 본능을 소개하며, 이런 오류가 자극적인 뉴스, 오래된 지식, 직감에 의존하는 습관 때문에 생긴다고 설명한다. 하지만 실제로는 세계가 점점 좋아지고 있으며 아동 사망률, 교육률, 극빈층 등 다양한 지표에서 긍정적인 변화가 일어나고 있다. 따라서 우리는 나쁜 뉴스만 믿지 말고, 데이터를 통해 세상을 더 넓고 객관적으로 바라봐야 한다고 강조한다.

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1.화산에서 분출되는 마그마의 성분 분석을 통해, 우리가 지구 내부가 어떤 깊이에서, 어떤 물질과 과정을 통해 형성되었는지를 어떻게 알 수 있을까?

2.책 제목:화산 속에는 무엇이 있을까? :마그마와 화산이 알려 주는 지구의 성분과 역사 /저자:피에르 넬리그/참고한 쪽수:p37

3.화산 폭발은 겉보기엔 파괴적이지만, 지구 내부를 이해할 수 있는 단서이기도 하다. ‘화산 속에는 무엇이 있을까?’를 읽으며 마그마와 지각의 구성, 지구의 형성과정을 연결해 보고자 탐구를 시작했다.

4.먼저 책을 통해 마그마가 지구 내부에서 어떻게 생성되는지를 파악하였다. 고등학교 1학년 통합과학의 지권 단원과 관련지어 지각, 맨틀, 외핵, 내핵의 구조와 성분을 정리하였다. 지각과 맨틀의 경계에서 고온, 고압 환경이 암석을 녹여 마그마를 만들고, 이 마그마가 화산 활동을 통해 지표로 분출된다는 점에 주목했다. 분출된 용암과 화산재는 시간이 지나 굳어져 암석이 되고, 이 암석은 지구의 조성과 과거 환경을 알려주는 단서가 된다. 특히 현무암, 안산암 등 화성암의 종류는 마그마의 점성과 성분에 따라 달라지며, 이는 통합과학에서 배우는 광물과 암석의 특성과도 연관된다. 책에서는 아이슬란드와 하와이 등의 실제 화산 사례를 통해 마그마의 성분에 따라 폭발 방식이 다름을 설명하였고, 이를 통해 지구 내부 에너지의 이동 방식과 판 구조론을 구체적으로 이해할 수 있었다. 더불어 화산은 지권뿐만 아니라 기권, 생물권, 수권에도 영향을 미친다. 대규모 분화 시 이산화황 같은 기체가 대기 중에 퍼져 태양 복사를 반사시키고 기온을 낮추며, 이로 인해 생태계 변화나 생물 대멸종이 발생할 수 있다. 또한 용암이 바다로 흘러들어 생기는 수온 변화와 화산재에 포함된 영양염류는 해양 생태계에도 영향을 준다. 이러한 내용을 통해 화산 활동이 단순한 지질 현상이 아닌, 지구 시스템 내 상호작용의 대표적인 예임을 알 수 있었고, 다양한 과학 개념을 통합적으로 생각해 보는 것의 중요성을 느꼈다.

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화산이 폭발하여 공기 중에 재가 퍼짐

- 김연우, 김륜, 성현호, 최현서, 조승빈

바다 생물이 플라스틱을 먹고 죽음

- 송준서, 이두성, 이현준, 김홍채, 신서원, 채선우

빙하가 녹아서 해수면 상승

- 강동호, 김주승, 문은성, 임우진, 강동우

산불

- 진우엽, 박서진, 황태연, 최성민, 김민준

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DNA가 이중나선일때의 구조를 나타냈고 어떤 것들과 연결이되어있는지 구성은 뭔지 효과는 어떤건지를 써서 나타냈고 오탄당의 구조를 오각형이 아닌 육각형으로 할때 염기에 변화가 어떻게 일어나는지에 대해 나타내 보면서 오각형과 육각형의 차이를 한눈에 알 수 있게 하였다.

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어렸을 때부터 FPS 게임을 정말 좋아했는데, 특히 석궁을 쏠 때 멀리 있는 적을 맞추는 게 너무 어려웠습니다. 거리 계산을 잘못해서 화살이 목표에 닿지 않고 떨어지는 일이 자주 있었기 때문에 답답한 마음이 컸습니다. 그러다 문득 ‘왜 이렇게 맞추기 힘들까?’ 궁금해져 인공지능에게 물어봤는데, 중력이 화살의 움직임에 큰 영향을 준다는 답을 들었습니다. 그때 ‘만약 중력이 없다면 거리 계산 없이도 쉽게 맞출 수 있지 않을까?’라는 생각이 들었고, 이 궁금증을 풀기 위해 랜들 먼로의 what if라는 책을 읽게 되었습니다. 책을 통해 무중력 상태에서 화살이 어떻게 움직이는지 알게 되면서, 평소 어렵게 느꼈던 중력과 운동에 대해 훨씬 쉽게 이해할 수 있었습니다. 이번 탐구를 하면서 과학에 대한 흥미도 커졌고, 앞으로도 새로운 질문을 찾아 도전하고 싶다는 생각이 들었습니다.

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세상에 중력이 없어진다면 운동은 어떻게 될까?

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중력이 없다면 세상의 운동은 어떻게 달라질까요? 중력이 없다면 세상의 운동은 어떻게 달라질지 궁금해졌…

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탄소는 각 권들을 오고 가며 상호작용을 한다. 지권과 수권에서의 탄소의 상호작용은 수권으로 이동한 탄소가 해양 생물 활동과 퇴적 작용을 통해 석회암 등의 퇴적암으로 변환되어 장기적으로 지권에 다시 탄소가 저장된다. 이 과정에서 새로운 탄산염 광물이 생성되어 지권 내 탄소 저장고를 갱신해 준다. 또한 플랑크톤, 조개, 산호 같은 해양 생물의 광합성과 석회화 활동에 필수적이다. 하지만 뭐든 과하면 안 좋듯이 탐소 배출량이 많아지면 지구온난화가 가속되어 기온이 올라가서 지구가 매우 더워질 수 있다.

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학번 이름 질문 x회, 답변 y회

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학번 이름 질문 x회, 답변 y회