자율적 교육과정(고상영) by 주성미

1) 담당교사

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

2) 융합과목

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

3) 주제선택 이유(동기)

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

4) 1일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

5) 2일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

6) 3일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

7) 4~5일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

9) 탐구보고서 제출

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

1) 담당교사

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

최인화

2) 융합과목

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

윤리+일사

3) 주제선택 이유(동기)

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

시험 방식이 서술형 평가 중심으로 바뀌면서

객관식 문제만 잘 푸는 것으로는 부족해지고 있어요.

4) 1일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

디지털시대의 윤리적 문제점으로 대두되고 있는 것이 무엇인지 알기 위해 정보시간에 배운 다양한 인공지능 기술들을 다양하게 알아보고, 여기서 제기될 수 있는 문제점을 다룬 국어 지문을 활용하여 사고를 확장하고자 노력하였다. 나의 탐구의 방향이 어떻게 진행되는 것이 맞는지에 대해 조언을 줄 수 있는 "빅데이터", "디지털 기술의 길" 등등의 도서를 검색하였으며 이 중에서 "빅데이터"라는 도서를 학교 도서관에서 대출하여 정독하고 내용을 정리하는 중이다.

5) 2일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

디지털 시대의 윤리를 바르게 정리하고자 시도하는 나의 탐구활동의 근거를 마련하기 위해 쳇GPT뿐만 아니라 현재 통용되고 있는 다양한 어플이나 프로그램들을 활용하고, 여러가지 도구들의 장단점과 윤리적인 문제를 파악하기 위해 노력하였다. 이에 관련 학술자료에 접근하여 현시대적인 문제점들을 인식하게 되었으며 이에 대해 다른 사람들은 어떻게 생각하는지 알아볼 필요성을 실감하여 설문문항을 제작하여 그 링크를 공유하고 결과를 도출하는 작업을 진행하였다.

6) 3일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

어제 도출된 설문의 결과와 다양한 학술 자료를 종합하여 탐구활동을 종합해보는 시간을 가졌다. 디지털기술에서 소외되고 있는 인간의 정체성 문제에 관심을 가지고 이를 정보+국어과목에서 배운 내용들을 확장하여 나의 생각을 정리하는 PPT자료를 제작하고 있는 중이다. 현재 발표자료의 목차와 대략적인 근거가 되는 내용을 조직하였으며 내일 나의 주장을 명확히 할 수 있는 자료를 보완하여 융합적인 사고를 돕는 발표자료를 제작하려 한다.

7) 4~5일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

8) 세특에 반영되었으면 하는 내용(500자 미만으로 작성)

고상영 선생님

2) 융합과목

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

물리학1

지구과학1

3) 주제선택 이유(동기)

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

두 에너지의 생상 원리, 환경적 장단점들을 비교함으로써 미래 에너지 선택에 있어 어떤 발전 방식이 더 지속 가능하고 환경에 긍정적인가에 대하여 탐구하고자 이 주제를 산택하였다.

4) 1일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

핵분열이란 우라늄235에 중성자를 빠르게 충돌시켜 원자핵을 쪼개는 과정이다. 이때 질량결손이 된 만큼 엄청난 에너지를 방출하게된다. 그리고 원자핵을 쪼갤때에 중성자가 나오게 되는데, 이를 통해 연쇄반응을 유도할수 있다. 이런 대량의 에너지로 물을 끓여 증기로 터빈을 돌려 에너지를 생산한다. 이때 우라늄 235를 사용하는 이유는 우라늄 238은 핵분열 가능성이 우라늄 235보다 낮고, 중성자의 배출이 235에 비해 더 적기때문이다. 핵융합은 우리가 지금 상용화 하려는 핵융합 발전소 기준의 핵융합은 중수소와 삼중수소가 플라즈마 상태에서 결합해 질량결손이 일어난 만큼 애너지를 얻는 방식이다. 이는 우리 태양이 에너지를 얻는 방식과 동일하다.

5) 2일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

핵분열로 에너지를 얻는다 하면 나오는 대표적인 두 핵연료는 플루토늄과 우라늄이 있다. 정확히 말하자면 우라늄235와 플루토늄239를 많이 사용한다. 우라늄과 플루토늄의 차이점들을 말해보자면 우라늄은 느린 중성자인 '열 중성자'에 의해 쉽게 분열되지만 플루토늄은 빠른 중성자에도 잘 반응한다. 분열시에 나오는 생성물들은 대부분 겹치지만 각 물질마다 비율의 차이가 있다. 방사성 붕괴나 핵반응 중에 나오는 아주 강한 에너지의 전자기파인 감마선은 상대적으로 우라늄이 적다. 이 둘은 연료봉도 차이가 나는데, 연료봉이란 핵연료를 가는 막대 형태로 만든것으로 가볍고 부식에 강한 '지르코늄'합금으로 된 피복관 안에 연료 알갱이를 넣어 수백개가 묶여 연료 집합체를 이룬 것을 말한다. 우라늄의 연료봉은 열중성자 원자로에 적합하고, 연료봉의 수명이 길고, 안정적이어서 예측 가능하다. 플루토늄 연료봉은 반응이 빠르고, 높은 에너지를 출력한다. 이에 고온에 더 잘 버티는 구조가 팔요하고, 방사성 생성물이 강하기에 피복 성능이 중요하다. 연료봉은 성능이 나쁘면 방사능 누출이나 출력 저하, 원자로 손상등 여러 위험이 발생할수 있기에 중요하다. 이 둘의 가장 큰 차이점이라 하면 바로 우라늄은 자연에서 존재한다는 것이고, 플루토늄은 그렇지 않다는 것이다. 그렇다면 플루토늄은 어떻게 생성되는 것일까? 이를 만들기 위해서는 1일차에 잠깐 소개했던 우라늄 238이 필요하다. 우라늄 238이 중성자 하나를 흡수하면 우라늄 239가 된다. 이는 불안정하기에 베타 붕괴를 해 넵투늄 239가 된다. 이것도 불안정하기에 베타 붕괴를 하여 플루토늄 239가 된다. 여기서 베타 붕괴란 방사성 붕괴의 한 형태로, 방출하는 입자가 전자냐 양전자냐에 따라서 베타 마이너스 붕괴와 베타 플러스 붕괴로 나뉜다. 위의 두 베타 붕괴는 전자를 방출하기에 베타 마이너스 붕괴라 볼수있다.

6) 3일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

핵융합 발전은 태양에서 일어나는 반응을 지구에 구현하려는 시도로, 인류가 직면한 에너지 고갈과 기후 변화 문제를 해결할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있다. 핵융합은 두 개의 가벼운 원자핵이 결합하여 무거운 원자핵을 만들면서 막대한 에너지를 방출하는 반응이다. 가장 대표적인 반응은 중수소(D)와 삼중수소(T)가 결합하여 헬륨과 고속 중성자, 그리고 총 17.6MeV에 달하는 에너지를 방출하는 D-T 핵융합 반응이다. 연료로 사용되는 중수소는 바닷물 속에 풍부하게 존재하지만, 삼중수소는 자연에서 거의 존재하지 않기 때문에 반응로 내부에서 리튬과 중성자의 반응을 통해 인공적으로 생산해야 한다. 이 과정을 위해 블랑켓이라는 구조물을 반응로 벽에 배치하고, 여기서 삼중수소를 회수하고 중성자가 가진 에너지를 열로 바꾸는 역할도 동시에 수행한다. 이 반응에서 생성된 고속 중성자는 핵융합 장치의 벽을 때리며 열을 발생시키고, 이 열을 이용해 전기를 생산하게 된다. 하지만 이러한 반응이 일어나기 위해서는 연료가 1억도 이상의 초고온 상태로 가열되어 전자와 원자핵이 분리된 ‘플라즈마’ 상태가 되어야 한다. 플라즈마는 매우 불안정하기 때문에 이를 안정적으로 가두는 기술이 필수적인데, 가장 일반적으로 사용되는 방식은 ‘자기 밀폐 방식’이다. 이 방식에서는 강력한 자기장을 이용하여 플라즈마가 닿지 않도록 도넛 모양의 공간에 띄워 유지하는데, 이를 구현하는 장치가 바로 ‘토카막’이다. 이 외에도 자기장 구조를 비틀어 안정성을 높인 스텔러레이터나, 고출력 레이저로 연료를 순간 압축해 반응을 일으키는 ‘관성 밀폐 방식’도 존재한다. 핵융합 발전소는 연료 주입기, 가열 장치, 초전도 자석, 반응로 벽, 열교환기 및 터빈 등으로 구성되어 있다. 연료는 중수소와 삼중수소이며, 삼중수소는 자연에서 얻기 어려워 반응로 내부에서 리튬과의 반응을 통해 인공적으로 생산해야 한다. 플라즈마는 마이크로파, 고주파 전류, 중성입자 빔 등으로 가열되며, 생성된 열은 반응로 벽을 통해 회수된다. 핵융합은 많은 장점을 갖고 있지만, 기술적으로 극복해야 할 과제도 많다. 우선, 플라즈마를 1억도 이상에서 수십 초 이상 안정적으로 유지하는 것이 어렵고, 플라즈마 가열과 자기장 유지 등에 들어가는 에너지보다 더 많은 에너지를 얻는 ‘에너지 순이익’을 달성해야 한다. 또한, 중성자에 의한 반응로 벽의 방사선 손상 문제, 삼중수소의 안정적인 생산, 경제성 확보 등도 중요한 도전 과제이다.현재 대한민국은 핵융합 기술에서 세계적으로 높은 수준을 자랑한다. 대전의 국가핵융합연구소에서 운영 중인 ‘KSTAR’는 세계 최초 초전도 토카막 장치로, 1억도 플라즈마를 48초 이상 안정적으로 유지한 바 있다. 한국은 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트의 핵심 참여국으로, 이 사업을 통해 전 세계와 공동으로 핵융합 상업화 기술을 개발 중이다. 해외에서는 프랑스를 중심으로 ITER가 건설 중이며, 2035년경 첫 플라즈마 실험이 예정되어 있다. 중국은 EAST 장치로 1억 도에서 1,000초 이상 플라즈마를 유지했으며, 상업용 핵융합 장치인 CFETR을 개발하고 있다. 미국은 레이저를 이용한 관성 밀폐 방식에서 2022년 세계 최초로 에너지 순이익을 달성했으며, Helion, TAE 등 민간 기업들이 상업화를 향한 개발을 주도하고 있다. 영국도 JET 장치를 활용해 ITER의 사전 실험을 진행하고 있다. 핵융합 발전은 아직 상업화되지 않았지만, 많은 과학자들과 국가들이 2040년대 상업화를 목표로 공동 연구를 진행 중이다. 특히 탄소를 배출하지 않는 청정 에너지이며, 연료도 풍부하고 안전성도 높은 만큼, 미래 에너지의 핵심 기술로 기대를 모으고 있다.

7) 4~5일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

핵융합 발전과 핵분열 발전이 미치는 영향을 비교해보자면 에너지 제어 방식에서 부터 차이가 있다. 먼저, 핵융합 발전은 조건이 무너졌을때에 정지하기에 자발적으로 폭주하지 않는다는 장점이 있다. 여기서 폭주하지 않는다는 것은 핵융합 반응은 연쇄 반응도 없고, 연료도 극소량이기에 핵분열의 폭주와 같이 통제불능한 사태가 구조적으로 불가능하다는 말이다. 핵분열은 앞에서도 약간 언급하였듯이 연쇄반응을 제어해야하고, 사용후에 연료는 고준위 방사능 폐기물로, 수십년에서 100년정도의 반감기를 가지고 있는 핵융합의 폐기물에 비해서 수천년에서 수만년의 반감기를 가지고 있는 연료이다. 또, 핵융합은 방출열이 낮아 '열 오염' 가능성이 적다. 이와 반하여 핵 융합은 뜨거운 물을 방출하며 강, 호수, 해양의 온도가 상승해 어려의 폐사, 생태계 파괴, 수온 만검종의 감소로 이어진다. 핵융합은 바다에서 중수소를, 삼중수소는 리튬과의 반응으로 쉽게 얻을수있는 반면에 핵분열은 우라늄을 지하 광산에서 채굴하기에 에너지 소모 및 화학적 오염이 발생한다. 또 이 둘은 기후변화에 대한 취약성에도 차이점이 들어나는데, 핵융합은 냉각 수단이나 설비 유지가 기후에 영향을 받을 수 있다. 핵분열은 기온상승시 냉각 효율이 저하되고, 가뭄, 폭염시에는 수온 상승 및 냉각수의 부족으로 이어지고, 해수면 상승시 보통 연안에 있는 원전이 침수할 위험이 증가한다. 결론적으로 핵융합 발전은 가장 이상적인 친환경 에너지로써, 온실가스 없고, 폐기물이 적고, 사고 위험이 거의 없고, 자원이 풍부하다는 장점들이 있다. 핵분열 발전은 현재 가동 가능한 저탄소 에너지로서 역할이 크지만, 폐기물의 관리, 사고 위험, 열오염등의 해결해야할 문제들이 남아있다.

8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

자율적 교육과정 프로젝트에 참여하여 핵융합 발전과 핵분열 발전의 환경 영향 비교 주제를 선정하고 스스로 핵심 질문 핵융합과 핵분열의 차이는?, 시설의 차이는?, 우라늄235와 플루토늄 239의 차이는?, 핵융합과 핵분열이 미치는 영향은?등을 만들어 답을 찾는 탐구활동을 수행함. 이를 위해 D-T융합, 베타 붕괴, 연쇄 반응, 플라즈마, 중수소와 삼중수소등의 핵심 키워드로 자료를 조사함. 참고도서 '페르미가 들려주는 핵분열, 핵융합 이야기' 책을 읽고, 독서활동을 통해, 핵분열과 핵융합의 기본적인 원리와 그 구조에 대하여 깊이있게 탐구해 볼수 있었고, 조사 및 사례 분석으로 중국의 EAST장치, K-STAR등 실제로 사용되는 구체적 사례를 조사해 볼수 있었다. 나만의 특색 활동/ 해결 방안으로 유럽의 ITER 홈페이지에서 핵융합 반응 장치 작동 원리 시뮬레이션을 봐 그 내용을 핵분열 원자로와 비교한 표를 작성해 시각자료 기반 과학 탐구 능력 향상과 에너지 시스템 구조를 이해할 수 있었다.

9) 탐구보고서 제출

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

1) 담당교사

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

2) 융합과목

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

3) 주제선택 이유(동기)

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

4) 1일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

5) 2일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

6) 3일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

7) 4~5일차 탐구한 내용

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

8) 과세특에 반영되었으면 하는 내용(1500바이트 미만으로 작성하기)

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC

9) 탐구보고서 제출

yury1024 — 2025-06-27 08:20:44 UTC