융합과목1 - 물리학1

내용 - 열역학 법칙을 활용한 탐구

융합과목2 - 지구과학1

내용 - 기압 차이로 인한 바람의 생성과 이동

프로젝트 주제 - 기압 차이로 인한 바람의 이동 방향의 열역학적 분석

주제에 대한 부연 설명 및 선정 이유 - 수업 시간에 보일-샤를 법칙이 어떻게 가능한 것인지 신기하였고, 또 궁금하였다. 그런데 마침 지구과학 시간에서 바람이 기압 차이로 인해 생겨나고, 고기압에서 저기압으로 이동한다는 내용을 배웠서 물리학과 관련하여 탐구해보고 싶었다. 지구과학 시간에 배웠던 내용인 기압 차로 인한 바람의 생성과 방향을 직접 구현해보고, 그것을 물리학 시간에 배운 보일-샤를 법칙으로 분석해보아 수업시간에 배웠던 내용대로 바람이 이동할지에 대한 탐구를 하는 것을 목표로 한다.

탐구 방법 - 뜨거운 물과 차가운 물을 두어 기압 차를 형성한 다음 성냥을 피워 연기의 흐름으로 바람의 방향을 측정한다. 또한 이러한 점에서 온도, 압력, 부피 변화를 보일-샤를 법칙으로 분석해본다.

발표할 결과물 형태 - ppt자료, 동영상 촬영 및 상영

활동 계획 - 7/9(수) 주제 선정 및 탐구 내용 정리, 7/10(목) 주제에 대한 자료 조사, 7/11(금) 실험 준비, 7/14(월) 실험 진행 및 영상 촬영, 7/15(화) ppt제작 및 보고서 작성

https://academic.naver.com/article.naver?doc_id=1017423799

교과 융합 프로젝트 활동 보고서의 일부를 채웠다

나노입자:적어도 한 차원이 100nm인 입자

나노입자 합성법

1.하향식(크기를 줄이는 방식):크기가 큰 재료를 작게 만들어 나노입자로 만드는 방식.기존의 반도체 재료에 식각장치*를 이용하여 작은 소자로 만드는 방식등이 사용된다.레이저 어블레이션*,고에너지 볼밀링* 등이 이에 포함된다.마이크론 크기의 입자를 가공하는 것까지는 비교적 쉽지만 100nm까지 작게 만드는데 어려움이 있다는 한계가 있다.DRAM등 반도체 소자제작,미세분말 제작등에 사용되고 있으며 대량생산이 가능하다는 장점이 있다.

2.상향식(크기를 늘리는 방식):한개의 원자 또는 분자의 크기를 점점 늘려 나노입자로 만드는 기술.분자자기 조립법을 이용한다.재현성과 대량 생산에 어려움이 있다.

3.화학적 합성 방법

3-1.기상법:플라즈마나 기체 증발법을 사용한다.고가의 장비가 필요하다는 단점이 있다.

3-2.액상법:액상에서 금속 화학물을 해리 시킨 뒤 환원제나 계면 활성제를 사용하여 히드로졸* 형태의 금속 나노 입자를 제조하는 방법

나노입자 특성

입자의 크기에 따라 발광하는 빛의 에너지가 다르다는 특징이 있다.

이유

양자 구속 효과:

전자는 나노 입자 크기에서 물질 전체를 자유롭게 움직이고 특정 영역에 갇힌다.

이러한 효과로 전자의 에너지 준위는 불연속적으로 변한다.

이때 나노입자의 크기가 작을수록 양자구속으로 인해 전자가 갇히는 영역이 제한되어 에너지 준위 간격이 넓어진다.입자의 크기가 작을수록 일반적으로 더 짧은 파장(더 높은 에너지)의 빛을 방출한다.

*

식각장치:화학적,물리적으로 기판위의 일정한 크기와 모양의 소자를 깍아내는 장치

레이저 어블레이션:진공에서원재료에 레이저빔을 인가하여 발생되는 원자 또는 분자의 증기를 응축하여 나노입자를 제조하는 방법

고에너지 볼밀링:기계적으로 갈아내어 나노입자를 만드는 방법

히드로졸:물을 분산매로 하는 졸

출처

https://m.terms.naver.com/entry.naver?docId=1261414&cid=40942&categoryId=32227

https://ko.m.wikipedia.org/wiki/%EC%96%91%EC%9E%90%EA%B5%AC%EC%86%8D%ED%9A%A8%EA%B3%BC

논문:'은 나노 입자의 합성과 분산 안전성' ,

김상민•박성대•김기도•김희택한양대학교 재료화학공학부•전자부품연구원 전자소재패키징센터,2009년 6월

한 달 동안 농성 끝에 나와 보는 다부원은/ 얇은 가을 구름이 산마루에 뿌려져 있다 피아(彼我) 공방의 포화가/ 한달을 내리 울부짖던 곳 아아 다부원은 이렇게도/ 대구에서 가까운 자리에 있었구나 조그만 마을 하나를/ 자유의 국토 안에 살리기 위해서는 한해살이 푸나무도 온전히/ 제 목숨을 다 마치지 못했거니 사람들아 묻지를 말아라/ 이 황폐한 풍경이/ 무엇 때문의 희생인가를 고개를 들어 하늘에 외치던 그 자세대로/ 머리만 남아 있는 군마(軍馬)의 시체 스스로 뉘우침에 흐느껴 우는 듯/ 길옆에 쓰러진 괴뢰군 전사 일찍이 한 하늘 아래 목숨 받아/ 움직이던 생령(生靈)들이 이제 싸늘한 가을바람에 오히려/ 간고등어 냄새로 썩고 있는 다부원 진실로 운명의 말미암음이 없고/ 그것을 또한 믿을 수가 없다면/ 이 가련한 주검에 무슨 안식이 있느냐 살아서 다시 보는 다부원은/ 죽은 자도 산 자도 다 함께/ 안주(安住)의 집이 없고 바람만 분다

[출처] 한국학중앙연구원 - 향토문화전자대전

유신시대 문학검열에대한 기사

https://www.hani.co.kr/arti/culture/culture_general/678573.html

https://me2.do/xktBZAaC

'플라시보 효과' - 자료 조사

플라시보 효과 신문 기사 - 정신의학신문

https://www.psychiatricnews.net/news/articleView.html?idxno=33270

플라시보 효과 의학 칼럼 - 광양사랑병원

http://www.gysarang.com/Module/News/News.asp?MODE=V&SRNO=23526

7/11 금

'거울 뉴런' - 자료 조사

거울 뉴런 논문 - DBpia

https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE02055292

거울 뉴런 신문 기사 - 조선일보

https://m.health.chosun.com/article/article.html?contid=2023040602180

7/14 월

'과학과 윤리' - 자료 조사

과학과 윤리의 갈등 신문 기사 - 한겨례신문

https://www.hani.co.kr/arti/society/schooling/346761.html

과학에서의 윤리는 과학 연구 및 기술 개발 과정에서 지켜야 할 도덕적 기준과 원칙을 의미한다. 연구의 정직성, 객관성, 신중함, 사회적 책임 등이 주요 윤리적 가치로 강조된다. 이러한 윤리적 기준은 과학의 발전을 촉진하는 동시에, 그 결과가 사회와 환경에 미치는 부정적인 영향을 최소화하는 데 기여한다.

정치와 법 관점 요약

헌법 제32조 ①항: “모든 국민은 근로의 권리를 가진다.”

헌법 제119조 ②항: “국가는 적정한 소득의 분배를 위해 노력한다.”

최저임금법: 근로자의 인간다운 생활을 보장하기 위한 법률

헌법재판소는 최저임금제가 재산권 침해가 아니라는 판결을 내림

핵심: 법은 국민의 생존권 보호를 위해 개입할 수 있는 근거를 가지고 있음

경제 관점 요약

1. 수요-공급 이론
   → 임금이 오르면 고용 수요 감소 가능성 (실업 증가 우려)

2. 효율임금 이론
   → 임금 인상으로 노동자의 충성도, 생산성 증가

3. 소득 효과
   → 저소득층 소득 증가 → 소비 증가 → 경제 선순환

4. 고용탄력성
   → 업종과 지역에 따라 고용에 미치는 영향은 다름

핵심: 경제적 관점에서는 최저임금 인상에 따른 부작용도 존재함

통계 자료 요약 (한국)

2018~2019년 최저임금 급격 인상

자영업자 고용 줄이고 무인화 증가

반면 저소득층 소비와 소득은 증가

출처

고용노동부, 한국노동연구원, 최저임금위원회, 통계청 등

해외 사례 요약

미국 시애틀: 최저임금 $15 → 소상공인 인건비 부담 증가 / 소비 증가 효과도 있음
독일: 전국 최저임금 도입 후 고용 거의 변화 없음 / 빈곤율 개선

결론 요약

법적으로는 국민의 생존권과 평등권 보장을 위한 정당한 조치

• 경제적으로는 시장에 충격을 줄 수 있으므로 속도 조절 필요

  핵심은: 법과 경제 사이의 균형과 현실에 맞는 정책 설계

한줄 요약

“최저임금은 법과 경제가 충돌하면서도, 함께 공존해야 하는 대표적인 사회 이슈이다.”

이 결과주의를 스포츠적 관점으로 예를 들어본다면 스포츠 선수가 부상으로 인해 고통을 받으면서 경기를 뛰더라도 경기의 실적과 결과가 좋다면 스포츠 선수의 부상이 있더라도 계속해서 경기를 뛰며 좋은 실적이 내는것이 도덕적으로 옳은 행동이라고 정의 된다. 이러한 예시에 동의를 하는 사람이 있는 반면 이러한 예시에 반대하는 사람 또한 존재한다.

이러한 예시에 동의를 하는 사람들은 선수는 경기를 뛰어야하는 사람이고 좋은 실적을 내야한다고 생각하며 반대하는 사람은 선수또한 사람이기 때문에 자신의 몸을 관리해야한다고 주장한다.

금 나노입자 합성 실험

1.염화금산 0.1g에 증류수 2.5mL를 넣어 4% w/v용액을 만든다.

2.시르트산 트라이나트륨 0.1g에 증류수 10mL를 넣어 1% w/v 용액을 만든다.(환원제 역할)

3.끓는 물에 과정 1의 염화금산 용액과 과정2의 시르트산 트라이 나트륨을 넣는다.

결과

무색》보라색》붉은색 순으로 용액의 색이 변한다.

원리 환원제인 시르트산 트라이 나트륨이 염화금산과 반응하면서 금 이온이 환원되어 금(금 나노 입자)이 된다.

이때 금 입자가 분산되면서 흡수하는 빛의 파장이 짧아져 색 변화가 발생한다.

*표면 플라즈마 공명 효과:나노입자 표면에서 빛을 흡수하고 흡수되지 않음 빛이 색으로 보인다.

금 입자가 짧은 파장의 빛을 흡수 할 수록 긴 파장인 붉은 색이 나타난다.

환원제 양에 따른 나노 입자 크기 비교

1.비커에 증류수 20mL와 염화금산 50mM 100uL을 넣는다.

2.과정1의 용액에 시르트산 트라이나트륨 400uL을 넣고 끓여 반응을 확인한다.

3. 2의 과정을 시르트산 트라이나트륨의 양을 바꾸어 반응을 확인한다.

결과

첨가한 시르트산 트라이나트륨이 많을 수록 붉은 빛을 띄고 적을 수록 탁한 보라색을 띤다.

원리

시르트산 나트륨이 많을 수록 금입자는 빠르게 생성되고 금입자들은 많이 응집하지 못해 작고 많은 수의 금 나노 입자들이 만들어 진다. 금입자의 크기가 작으므로 선명한 붉은 빛을 띄게 된다.

은 나노입자 합성 실험

1.질산 은 수용액1mM을 만든다.

2.수소화 붕소 나트륨 수용액 2mM을 만든다.

3. 1,2의 용액을 얼음물에 넣어 0°C의 용액으로 만든다.

4. 질산은 수용액 22mL와 60mL수산화 붕소 나트륨 수용액을 섞고 색변화를 관찰한다.

결과

용액의 색이 노란 빛으로 변한다.

원리

질산은의 은이온이 환원제인 수산화나트륨에 의해 환원되어 나노 은이 석출된다.

참고 영상 자료:https://m.youtube.com/watch?v=yMLN319KFjc&pp=ygUa64KY64W47J6F7J6QIO2VqeyEsSDsi6Ttl5g%3D

https://kistoryblog.tistory.com/entry/dd

유신시대

국내 사례 – 한국

한국은 2018~2019년 사이 최저임금을 급격히 인상하였다.

2017년 6,470원이던 최저임금은 2018년 7,530원, 2019년에는 8,350원으로 2년 만에 약 30% 상승했다.

이로 인해 편의점, 외식업 등 자영업자들은 인건비 부담을 호소하며 일부 고용 축소나 무인화 기기를 도입했다.

반면, 일부 연구에서는 저소득층의 소득 증가와 소비 여력이 확대되어 소득 불평등이 완화되었다는 긍정적 결과도 나왔다.

즉, 최저임금 인상의 효과는 업종과 계층에 따라 상반되게 나타났다.

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해외 사례 – 미국 (시애틀)

미국 시애틀은 2015년부터 시간당 최저임금을 단계적으로 15달러까지 인상했다.

초기에는 일부 자영업자들이 인건비 부담을 이유로 고용을 줄이거나 메뉴 가격을 올렸으나,

시간이 지나면서 근로자들의 소비 증가와 생활 안정이 확인되었다.

전체 고용에 미친 부정적 영향은 크지 않았다는 분석도 다수 존재한다.

이러한 심리적 고통은 당시에는 ‘쉘 쇼크(Shell shock, 전쟁 신경증)’이라 불렸는데, 이는 오늘날 PTSD와 유사한 증상이다.쉘 쇼크에 걸린 병사들은 극심한 불안, 떨림, 기억 상실, 언어 장애, 무기력 등 다양한 정신 이상 증상을 보였지만, 당시 군대나 사회는 이를 나약함으로 간주하고 처벌하거나 무시하는 경우도 많았다.

이러한 전쟁의 심리적 고통은 당시 병사이자 시인이었던 윌프레드 오웬(Wilfred Owen)의 시를 통해 고스란히 드러난다. 그는 1차 세계대전에 참전했다가 쉘 쇼크로 입원했고, 병원에서 같은 병을 앓던 시인 사순(Siegfried Sassoon)과 만나 시를 쓰기 시작했다.

그의 대표 시 「Dulce et Decorum Est」(“달콤하고 영광스럽다”)는 전쟁의 끔찍함과 그것을 미화하는 사회에 대한 비판을 담고 있다.
시에서 병사들이 가스 공격을 받고 고통스러워하는 모습은 독자에게 전쟁의 참혹함과 그로 인한 정신적 충격을 강하게 전달한다. 이 시는 그의 사후 세계에 알려지게 되었다

발광소자:

나노입자는 입자의 크기에 의해 발광하는 빛의 에너지가 다르므로 입자의 크기가 다양하게 분포되어 있다면 원하는 빛만을 골라낼 수 있다.

덩어리 반도체(크기가 매우 작아 독특한 물리적, 화학적 특성을 보이는 반도체 물질)는 빛을 낼 때 주어진 에너지 차이에 해당하는 한 종류의 색을 낼 수 있지만 나노입자는 같은 물질인 경우에도 입자의 크기에 따라 색을 조절할 수 있다. 이런 특성을 이용하여 발광소자로 활용할 수 있다.

단백질 표시기:

나노입자 표면에 원하는 단백질을 붙여 단백질 표시기로 사용할 수 있다. 다른 종류의 단백질에 다른 크기의 나노입자를 붙이고 자외선을 쬐었을 때 방출하는 색깔로 단백질을 구분한다.

코로나 바이러스 자가진단 키트:

항원(코로나 바이러스)이 액체 상태로 잘 녹도록 돕는 시약을 동그란 부분에 넣으면 항원을 품은 액체는 시험지를 따라 키트 끝부분으로 흘러간다. 시험지 앞부분에는 바이러스 항원과 결합할 수 있는 40㎚ 크기의 금 나노입자가 다량 포함돼 있다. 항원과 결합한 금 나노입자는 액체의 흐름에 의해 끝부분으로 이동한다. 시험지의 T라고 쓰인 부분은 항원과 결합할 수 있는 항체가 다량 모여 있어 항원과 결합한 금 나노입자가 이곳에 결합해 붉은색을 띠게 된다. 시험지의 C선은 키트의 오류 여부를 확인할 수 있도록 항원과 결합하지 않은 금 나노입자들이 결합하게 돼 또한 붉은색을 띤다. 따라서 C와 T 모두 빨간 줄이면 양성, C만 빨간 줄이면 음성이고, C에도 빨간 줄이 없으면 키트에 문제가 있다는 뜻이므로 재검사를 해야 한다.

https://m.terms.naver.com/entry.naver?docId=1261414&cid=40942&categoryId=32227

https://sgsg.hankyung.com/article/2022040166521

「다부원에서」는 단순히 승전의식이나 반공 이데올로기를 강조하는 일반적인 종군시와는 다른 면이 있다. “피아 공방의 포화가/ 한 달을 내리 울부짖던 곳”과 같이 격렬한 전투 장면이 제시돼 있으면서도, “조그만 마을 하나를/ 자유의 국토 안에 살리기 위해서는// 한해살이 푸나무도 온전히 / 제 목숨을 다 마치지 못했거니”처럼 자유와 생명에 대한 응시가 드러나 있다. 또 이 시가 ‘괴로군 전사’의 시체에 초점이 맞춰져 있는 것은 그것이 죽음 앞에서는 피아가 없는 것이며, 모든 인간은 하나같이 목숨이 소중하다는 휴머니즘을 담고 있는 것으로 풀이할 수 있다. 그리고 “살아서 다시 보는 다부원은/ 죽은 자도 산 자도 다 함께/ 안주의 집이 없고 바람만 분다”라는 결구 속에는 죽은 자와 산 자의 대비를 통해서 전쟁이 얼마나 허망한 것이며, 동시에 생명이 얼마나 소중한 것인가에 대한 뼈아픈 깨달음이 담겨 있다. 다시 말해 역사 속에서 전쟁이란 영원한 승자도 없고 영원한 패자도 없는, 불행하고 허망한 인간성 상실 내지 인간성 파멸 행위에 불과하다는 날카로운 비판과 그에 대한 저항의식이 담겨 있다는 뜻이다.
[출처] 한국학중앙연구원 - 향토문화전자대전

전쟁으로 인한 마음의 상처는 단순히 시간이 지난다고 해결되지 않는다. 이를 해결하기 위해서는 감정을 억누르기보다 표현하고 공감받는 과정이 필요하다. 예를 들어, 1차 세계대전 이후 쉘 쇼크를 겪은 병사들은 영국의 크레이글록하트 병원에서 미술치료나 시쓰기 등을 통해 감정을 표현하며 회복을 시도했다. 또 현대에는 이라크전 참전 미군들을 위한 음악치료 프로그램이나 전쟁 PTSD 치료 전문 상담소가 운영되고 있으며, 실제로 수많은 병사들이 치료를 통해 일상으로 돌아가고 있다. 한국에서는 국립정신건강센터가 트라우마 치료 프로그램을 운영하며, 세월호 사건 이후에도 유가족과 생존자들을 위한 심리상담과 예술치료가 진행된 바 있다. 이처럼 예술적 표현, 전문 심리치료, 공동체의 공감과 애도 문화는 전쟁과 재난으로 인한 마음의 상처를 회복시키는 데 매우 중요한 역할을 한다.

준비물 : 두 개의 페트병, 뜨거운 물, 차가운 물, 성냥

실험 과정 : 두 개의 페트병의 윗부분을 가위로 자른다. 각각의 페트병에 뜨거운 물과 차가운 물을 담고 온도차로 인한 기압의 차이를 만든다. 그 가운데에 성냥을 활용하여 연기의 이동 방향을 확인하여 바람이 어디로 이동하는지 확인한다. 그것을 보일 샤를 법칙에 적용하여 본다. 원래 우리가 배웠던 수업 내용에 적용하여 본다면 아마도 성냥의 연기는 뜨거운 물에서 차가운 물로 이동하였을 것이다. 뜨거운 물의 부분은 입자의 운동이 커져 기압이 오를 것이고, 차가운 물의 부분은 입자의 운동이 둔해져서 기압이 낮아질 것이다. 그로 인해 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 공기가 이동하게 될 것이다. 보일 샤를 법칙은 압력과 부피의 곱은 온도와 비례한다 라는 식이 주어지는데 뜨거운 물로 인해 온도가 올라가면 기압이 올라가 압력이 올라가게 된다. 또 반대로 차가운 물로 인해 온도가 낮아지게 되고, 그로 인해 기압이 낮아지게 될 것이다. 실험을 통해서 우리가 배웠던 부분과 일치하는지 확인해보는 것이 실험의 목표이다.

문학 탄압 방식- 전통 문학 작품은 반혁명으로 몰려 폐기됨
- 작가·예술인들은 강제 노동, 투옥, 숙청 등 당함

문학의 대응 전략- 암시·우화·풍자 등으로 권력 비판을 우회
- 일부 작가는 침묵하거나 외국으로 망명함

비교사례: 한국 유신시대- 박정희 정권, 1972년 유신헌법 제정 후 언론·문학 탄압 강화
- 금서 지정, 작가 탄압, 표현의 자유 축소

2) 자료 제작 완료

바람이 발생하는 근본적인 원인은 기압 차에 있다. 기압이란 공기가 누르는 압력을 의미하며, 온도나 부피에 따라 달라진다. 일반적으로 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 공기가 이동하게 되는데, 이 흐름이 바로 바람이다. 실험에서는 뜨거운 물이 있는 공간과 찬물이 있는 공간 사이에서 기압 차가 생기고, 이로 인해 공기의 이동 방향이 결정되었다.

이러한 기압 변화는 이상기체 상태방정식 PV=nRT로 설명할 수 있다. 기체의 압력(P), 부피(V), 온도(T)는 서로 영향을 주기 때문에, 온도가 올라가면 압력이 상승하거나 부피가 팽창하게 된다. 이 식을 바탕으로 실험에서 어느 쪽 공간의 압력이 더 높을지를 예측하고 확인할 수 있었다.

또 공기의 이동과 관련해 단열 팽창과 수축이라는 개념도 함께 고려되었다. 단열 상태란 열이 외부와 드나들지 않는 조건을 말하며 이런 상황에서 공기가 팽창하면 온도가 떨어지고, 수축하면 온도가 올라간다. 실험이 짧은 시간 안에 이뤄졌기 때문에 어느 정도 단열 조건에 가까운 상황이 되었고, 공기의 온도 및 압력 변화에 영향을 줄 수 있었다. 마지막으로 공기의 흐름은 대류 현상과도 관련이 있다. 따뜻한 공기는 밀도가 낮아 위로 올라가고, 찬 공기는 밀도가 높아 아래로 내려가며 자연스럽게 순환이 발생한다. 이런 대류는 실제 대기 중 바람이 생기는 방식과도 유사하며, 실험에서도 공기의 이동 방향을 이해하는 데 중요한 역할을 했다. 이처럼 이번 실험에서는 기압, 이상기체 상태방정식, 단열 변화, 대류 등 다양한 과학 개념들이 함께 적용되었고, 이를 통해 자연현상을 보다 깊이 있게 분석할 수 있었다.