<;생명과학>;
Q1. [민감성, 융통성] 다음 자료를 읽고, 두 가지 종류의 바이러스의 공통점과 차이점을 찾으시오.
바이러스(생물학)
① 정의 : 바이러스는 유전 물질과 단백질로 구성돼 있다. 바이러스의 유전 물질은 DNA 혹은 RNA로 구성돼 있으며, 세포 소기관이 존재하지 않는다. 바이러스는 감염되지 않을 때에는 어떤 활동도 하지 못하지만, 숙주에 감염되면 숙주의 모든 것을 사용해 유전 물질을 복제하고 증식할 수 있다.
② 감염 전략 : 바이러스는 일반적으로 용해회로와 용원회로를 통해 복제하고 증식한다. 용해회로는 바이러스가 증식하는 단계로, 숙주의 복제기구를 이용하여 스스로를 다량 복제하면서 숙주를 파괴하는 시기다. 용원회로는 숙주에 바이러스의 유전물질이 끼어들어 잠복기를 갖고, 세포 내부에서 잠재적 요소로 숨어 있다가 언제든지 용해회로를 통해 바이러스가 표현될 수 있는 상태다.
③ 백신 : 우리의 몸은 외부에서 침입한 항원에 저항할 수 있는 항체를 생성한다. 또한 침입한 항원을 기억했다가 동일한 항원에 감염됐을 때 신속하게 항체를 생성하여 면역반응을 나타낸다. 백신은 바이러스 감염증에 대해 인공적으로 면역을 얻기 위해 해당 바이러스에 적당한 조작을 가해 만든 것이다. 약화시킨 바이러스로 만든 백신은 신체에 큰 문제를 일으키지 않는 가벼운 증상을 일으킨다. 하지만 후에 진짜 바이러스에 감염된 경우 미리 투여된 백신 덕분에 2차 면역반응이 신속하게 유도된다.
바이러스(컴퓨터공학)
① 정의 : 자기 자신을 복제할 수 있는 기능을 갖고 있으며, 컴퓨터 프로그램의 실행 가능한 부분을 변형시키고 그 곳에 자신 또는 자신의 변형을 복사해 넣는 명령어들의 조합을 말한다.
② 감염 전략 : 자신을 스스로 복제하려면 바이러스는 실행과 메모리의 기록을 컴퓨터로부터 허가받아야 한다. 이러한 까닭에 수많은 바이러스는 정상적인 프로그램들의 실행 파일에 침투해 들어간다. 사용자가 감염된 프로그램을 실행하려고 하면 바이러스가 동시에 실행될 수 있다.
③ 백신 : 컴퓨터의 하드디스크와 메모리가 바이러스에 감염됐는지를 진단하고, 감염시 바이러스 관련 파일을 삭제하고 시스템을 치료하는 소프트웨어를 말한다.
[전문가 클리닉]
지문을 읽고 두 자료의 연관성을 민감하게 파악하는 것이 문제를 해결하는 첫 번째 단계입니다. 공통점은 지문 안에 포함돼 있으므로 꼼꼼히 읽는 것이 큰 도움이 됩니다. 두 종류의 바이러스에 대해 기본적으로 이해하고 있어야 합니다. 컴퓨터 바이러스와 생물 바이러스의 다른 특징을 통해 둘의 차이점을 민감하게 파악하도록 합니다.
예시답안
① 공통점
- 감염 대상을 이용하지 않고서는 복제되거나 실행되지 않는다.
- 감염 대상(프로그램, 효소)을 이용해 복제하고, 피해를 입힌다.
- 바이러스는 유전 정보(프로그램, 숙주의 유전체)에 끼어들어 간다.
- 잠복기가 존재한다(유전 정보에 끼어들어 나중에 복제된다).
- 초기 감염된 곳에서 여러 장소로 퍼진다.
- 작은 코드(암호)로 이뤄져 있다.
② 차이점
생물 바이러스
- 명확한 실체물이 있다.
- 진화해 탄생됐다.
- 진화해 새로운 종을 감염시키거나 새로운 증상이 나타난다.
- 증식이 목적이다.
컴퓨터 바이러스
- 명확한 실체물이 없다.
- 사람에 의해 만들어졌다.
- 진화하지 않는다(변형 바이러스라고 해도 그자체도 프로그래밍된 것이다).
- 컴퓨터 장애가 목적이다.
화학
Q1. [민감성, 정교성] 화성은 태양계의 네 번째 행성으로 붉은색을 띤다. 화성의 표면적은 지구의 1/4 , 부피는 지구의 1/10 이다. 화성의 대기압은 6.77mmHg이고, 표면 온도는 평균 영하 63℃이다. 화성 표면의 95%는 이산화탄소로 덮여 있고, 질소 3%, 아르곤 1.6%, 흔적만이 남아 있는 산소와 물이 포함돼 있다.
1) 무한히 늘어나거나 줄어드는 특수 고무풍선에 1L의 산소(O2) 기체를 넣고, 2m의 줄을 달아 다음과 같이지구 표면에 매달아 놓았다. 이 풍선을 그대로 화성으로 가져와 화성 표면에도 매달았다. 풍선에서 손을 뗀다면 지구와 화성에서 각각 풍선은 어떻게 될지 예상하고, 그 이유를 설명하시오. 이때 지구의 대기 조성과 각 원소의 원자량은 다음과 같다.
![](https://images.dongascience.com/uploads/old/Contents/201009/21.jpg)
2) 시간이 지남에 따라 1)의 풍선이 지구와 화성에서 어떻게 될지 예상해보시오.
[전문가 클리닉]
첫 번째 문제는 주어진 자료를 정확하게 해석해 문제를 해결해야 합니다. 먼저 주어진 자료를 민감하게 파악한 뒤 문제 해결에 필요한 자료를 취해 지구와 화성의 대기 밀도, 산소로 구성된 풍선의 밀도를 정확하게 비교합니다.
두 번째 문제는 첫 번째 문제를 확장한 문항입니다. 기체의 확산과 연결해 지구와 화성에서의 풍선 변화를 정확하게 설명해야 합니다.
예시답안
1) 풍선이 지구에서는 가라앉지만, 화성에서는 뜬다. 지구 대기를 구성하는 성분은 질소(N2) 78.1%, 산소(O2) 21%, 아르곤(Ar) 0.9%이므로 지구의 평균대기 밀도는 약 29((28×0.78)+(32×0.21)+(40×0.01))이다. 산소로 구성된 풍선은 밀도가 약 32이므로 지구 대기보다 무거워 가라앉는다. 화성에서는 풍선의 부피
가 화성의 압력과 같아질 때까지 커지므로 산소로 구성된 풍선의 밀도는 32보다 더 작아진다. 또한 화성 대기를 구성하는 성분은 이산화탄소 95%, 질소 3%, 아르곤 1.6%이기 때문에 화성의 평균대기 밀도는 약 43.4((44×0.95)+(28×0.03)+(40×0.02))이므로 풍선은 화성 대기보다 가벼워 뜨게 된다.
2) 기체는 확산을 하기 때문에 풍선 속 기체 분자는 서로 충돌하다가 풍선 밖으로 나간다. 또한 풍선 밖 기체 분자도 서로 충돌하다가 풍선안으로 들어온다. 그렇기 때문에 지구에서 풍선은 그대로 가라앉아 있어 외관상 아무 변화가 없는 것처럼 보이지만 풍선 속과 안의 기체 입자의 비율은 같아져 같은 밀도를 갖는다. 화성에서 풍선은 지구에서와 마찬가지로 확산으로 인해 풍선 속과 안의 기체 입자 비율이 같아진다. 그리고 풍선에 작용하는 중력에 의해 서서히 가라앉는다.
수학
Q1. [정교성] A, B학교에서 각각 2명, C, D학교에서 각각 3명, E, F학교에서 각각 4명, G학교에서 5명으로 모두 23명의 학생들이 수학 세미나를 진행하려고 한다. 세미나실에는 6명씩 앉을 수 있는 모양이 다른 테이블이 4개가 있고, 다음과 같은 ‘규칙’으로 자리에 앉는다고 하자. A → C → E → G → F → D → B학교 순으로 세미나실에 도착해서 테이블에 앉을 때, 테이블에 앉는 경우의 수를 구하시오(단, 테이블 내에서의 좌석 배치는 고려하지 않는다),
규칙1 : 같은 학교 학생들이 모두 같이 앉을 수 있다면, 꼭 같이 앉을 수 있는 테이블 중 하나를 선택해서 앉는다.
규칙2 : 같은 학교 학생들이 모두 같은 테이블에 앉을 수 없다면, 각 학생은 임의의 테이블에 앉을 수 있다.
예1 : E학교 4명의 학생이 세미나실에 도착했을 때, 4자리 이상이 남아있는 테이블이 2개라면 2개 중 1개의 테이블을 선택해 4명이 모두 함께 앉는다.
예2 : D학교 3명의 학생이 세미나실에 도착했을 때, 3자리 이상이 남아있는 테이블이 없다면 3명의 학생은 남아있는 자리 중 한 자리 색을 임의로 선택해서 앉는다. 물론 어떤 2명은 같은 테이블에 앉을 수도 있다.
[전문가 클리닉]
주어진 문제를 잘 해결하기 위해서는 발생할 수 있는 모든 가능성에 대한 시나리오를 생각해야 합니다. 모든 영역이 이런 분석력을 요구하지만 특히 조합 영역의 문제는 가능한 모든 경우를 꼼꼼히 따져보며 중복과 누락이 없는지 충분히 생각합니다. 모든 경우를 다헤아리기 위해서는 문제의 의미를 매우 정확하게 이해해야 하고, 그것을 체계적으로 분류할수 있는 능력이 요구되므로 철저한 연습이 필요합니다. 제시된 상황으로부터 수학적 조건을 추출해내고 정리하는 과정도 꾸준히 훈련해야 합니다.
예시답안
G학교까지 14명의 학생들이 자리에 앉으면 2명만 앉아 있는 테이블이 있거나, 빈테이블이 하나 있다. 따라서 F학교의 학생들까지는 항상 같은 학교의 학생들이 같은 테이블에 함께 앉게 된다. 우선은 테이블의 배치 순서를 고려하지 않은 경우의 수를 구하고 나중에 테이블의 배치 순서를 고려한다.
(ⅰ) D학교의 학생들이 같은 테이블에 함께 앉는 경우
F학교 학생들까지 앉으면 5명, 4명, 4명, 3명, 2명이 각각 한 테이블에 앉아 있기 때문에 D학교 학생들이 한 테이블에 함께 앉으려면 C학교의 학생들이 앉아 있는 테이블에 앉는 방법 밖에 없다. (G)-(E, 2)-(F, 2)-(C, D) 밖에 없으므로 이 경우에는 B학교의 학생들도 같은 테이블에 함께 앉게 된다.
이 경우에는 (E, 2)-(F, 2)의 테이블 배치에 A, B학교의 학생들이 앉는 경우의 수만 생각하면 되므로 모두 2가지 경우가 있다.
(ⅱ) D학교의 학생들이 같은 테이블에 함께 앉지 못하는 경우
F학교 학생들까지 앉았을 때 테이블이 (G)-(E)-(F)-(C, A)의 상태가 돼야 한다.
ⓐ B학교의 학생들이 같은 테이블에 앉지 못하게 되는 경우, (E)-(F) 테이블 2개에 D학교의 학생들이 적어도 1명씩 앉아야 한다.
첫째, (E)-(F) 테이블 2개에 D학교의 학생들이 1명씩 앉고 1명은 나머지 다른 테이블 중 하나에 앉는 경우의 수는 12가지다. 이 경우에 서로 다른 3개의 테이블에 각각 한 자리씩 남게 되고 B학교의 학생 2명이 앉는 방법의 수가 6가지므로 이 경우에는 12×6=72가지다.
둘째, (E)-(F) 테이블 2개에 D학교의 학생들이 3명 앉는 경우의 수는 6가지다. 위와 마찬가지로 서로 다른 3개의 테이블에 각각 한 자리씩 남게 되므로 B학교의 학생 2명이 앉는 방법의 수가 6가지다. 따라서 6×6=36가지다.
ⓑ B학교의 학생들이 같은 테이블에 앉게 되는 경우는 4개의 테이블이 (G)-(4, B)-(4)-(C,A)인 상태, 즉 1, 2, 3칸의 서로 다른 빈 자리가 있는 상황에서 D학교의 학생 3명이 앉는 방법의 수를 생각한다. 빈자리가 2칸인 테이블에 1명이 앉는 경우와 2명이 앉는 경우로 나눠 생각하면 D학교의 학생들이 앉는 방법의 수는 6+6=12가지고, (4, B)-(4)의 테이블 배치의 경우의 수가 2가지므로 모두 2×12=24가지다.
따라서 테이블의 배치 순서를 고려하지 않았을 때 앉는 방법의 수는 2+72+36+24=134가지다. 4개 테이블의 배치 순서를 고려하면 모두 4!×134=3216가지의 자리 편성이 가능하다.
Q1. [민감성, 융통성] 다음 자료를 읽고, 두 가지 종류의 바이러스의 공통점과 차이점을 찾으시오.
바이러스(생물학)
① 정의 : 바이러스는 유전 물질과 단백질로 구성돼 있다. 바이러스의 유전 물질은 DNA 혹은 RNA로 구성돼 있으며, 세포 소기관이 존재하지 않는다. 바이러스는 감염되지 않을 때에는 어떤 활동도 하지 못하지만, 숙주에 감염되면 숙주의 모든 것을 사용해 유전 물질을 복제하고 증식할 수 있다.
② 감염 전략 : 바이러스는 일반적으로 용해회로와 용원회로를 통해 복제하고 증식한다. 용해회로는 바이러스가 증식하는 단계로, 숙주의 복제기구를 이용하여 스스로를 다량 복제하면서 숙주를 파괴하는 시기다. 용원회로는 숙주에 바이러스의 유전물질이 끼어들어 잠복기를 갖고, 세포 내부에서 잠재적 요소로 숨어 있다가 언제든지 용해회로를 통해 바이러스가 표현될 수 있는 상태다.
③ 백신 : 우리의 몸은 외부에서 침입한 항원에 저항할 수 있는 항체를 생성한다. 또한 침입한 항원을 기억했다가 동일한 항원에 감염됐을 때 신속하게 항체를 생성하여 면역반응을 나타낸다. 백신은 바이러스 감염증에 대해 인공적으로 면역을 얻기 위해 해당 바이러스에 적당한 조작을 가해 만든 것이다. 약화시킨 바이러스로 만든 백신은 신체에 큰 문제를 일으키지 않는 가벼운 증상을 일으킨다. 하지만 후에 진짜 바이러스에 감염된 경우 미리 투여된 백신 덕분에 2차 면역반응이 신속하게 유도된다.
바이러스(컴퓨터공학)
① 정의 : 자기 자신을 복제할 수 있는 기능을 갖고 있으며, 컴퓨터 프로그램의 실행 가능한 부분을 변형시키고 그 곳에 자신 또는 자신의 변형을 복사해 넣는 명령어들의 조합을 말한다.
② 감염 전략 : 자신을 스스로 복제하려면 바이러스는 실행과 메모리의 기록을 컴퓨터로부터 허가받아야 한다. 이러한 까닭에 수많은 바이러스는 정상적인 프로그램들의 실행 파일에 침투해 들어간다. 사용자가 감염된 프로그램을 실행하려고 하면 바이러스가 동시에 실행될 수 있다.
③ 백신 : 컴퓨터의 하드디스크와 메모리가 바이러스에 감염됐는지를 진단하고, 감염시 바이러스 관련 파일을 삭제하고 시스템을 치료하는 소프트웨어를 말한다.
[전문가 클리닉]
지문을 읽고 두 자료의 연관성을 민감하게 파악하는 것이 문제를 해결하는 첫 번째 단계입니다. 공통점은 지문 안에 포함돼 있으므로 꼼꼼히 읽는 것이 큰 도움이 됩니다. 두 종류의 바이러스에 대해 기본적으로 이해하고 있어야 합니다. 컴퓨터 바이러스와 생물 바이러스의 다른 특징을 통해 둘의 차이점을 민감하게 파악하도록 합니다.
예시답안
① 공통점
- 감염 대상을 이용하지 않고서는 복제되거나 실행되지 않는다.
- 감염 대상(프로그램, 효소)을 이용해 복제하고, 피해를 입힌다.
- 바이러스는 유전 정보(프로그램, 숙주의 유전체)에 끼어들어 간다.
- 잠복기가 존재한다(유전 정보에 끼어들어 나중에 복제된다).
- 초기 감염된 곳에서 여러 장소로 퍼진다.
- 작은 코드(암호)로 이뤄져 있다.
② 차이점
생물 바이러스
- 명확한 실체물이 있다.
- 진화해 탄생됐다.
- 진화해 새로운 종을 감염시키거나 새로운 증상이 나타난다.
- 증식이 목적이다.
컴퓨터 바이러스
- 명확한 실체물이 없다.
- 사람에 의해 만들어졌다.
- 진화하지 않는다(변형 바이러스라고 해도 그자체도 프로그래밍된 것이다).
- 컴퓨터 장애가 목적이다.
화학
![](https://images.dongascience.com/uploads/old/Contents/201009/19.jpg)
![](https://images.dongascience.com/uploads/old/Contents/201009/20.jpg)
![](https://images.dongascience.com/uploads/old/Contents/201009/21.jpg)
2) 시간이 지남에 따라 1)의 풍선이 지구와 화성에서 어떻게 될지 예상해보시오.
[전문가 클리닉]
첫 번째 문제는 주어진 자료를 정확하게 해석해 문제를 해결해야 합니다. 먼저 주어진 자료를 민감하게 파악한 뒤 문제 해결에 필요한 자료를 취해 지구와 화성의 대기 밀도, 산소로 구성된 풍선의 밀도를 정확하게 비교합니다.
두 번째 문제는 첫 번째 문제를 확장한 문항입니다. 기체의 확산과 연결해 지구와 화성에서의 풍선 변화를 정확하게 설명해야 합니다.
예시답안
1) 풍선이 지구에서는 가라앉지만, 화성에서는 뜬다. 지구 대기를 구성하는 성분은 질소(N2) 78.1%, 산소(O2) 21%, 아르곤(Ar) 0.9%이므로 지구의 평균대기 밀도는 약 29((28×0.78)+(32×0.21)+(40×0.01))이다. 산소로 구성된 풍선은 밀도가 약 32이므로 지구 대기보다 무거워 가라앉는다. 화성에서는 풍선의 부피
가 화성의 압력과 같아질 때까지 커지므로 산소로 구성된 풍선의 밀도는 32보다 더 작아진다. 또한 화성 대기를 구성하는 성분은 이산화탄소 95%, 질소 3%, 아르곤 1.6%이기 때문에 화성의 평균대기 밀도는 약 43.4((44×0.95)+(28×0.03)+(40×0.02))이므로 풍선은 화성 대기보다 가벼워 뜨게 된다.
2) 기체는 확산을 하기 때문에 풍선 속 기체 분자는 서로 충돌하다가 풍선 밖으로 나간다. 또한 풍선 밖 기체 분자도 서로 충돌하다가 풍선안으로 들어온다. 그렇기 때문에 지구에서 풍선은 그대로 가라앉아 있어 외관상 아무 변화가 없는 것처럼 보이지만 풍선 속과 안의 기체 입자의 비율은 같아져 같은 밀도를 갖는다. 화성에서 풍선은 지구에서와 마찬가지로 확산으로 인해 풍선 속과 안의 기체 입자 비율이 같아진다. 그리고 풍선에 작용하는 중력에 의해 서서히 가라앉는다.
수학
Q1. [정교성] A, B학교에서 각각 2명, C, D학교에서 각각 3명, E, F학교에서 각각 4명, G학교에서 5명으로 모두 23명의 학생들이 수학 세미나를 진행하려고 한다. 세미나실에는 6명씩 앉을 수 있는 모양이 다른 테이블이 4개가 있고, 다음과 같은 ‘규칙’으로 자리에 앉는다고 하자. A → C → E → G → F → D → B학교 순으로 세미나실에 도착해서 테이블에 앉을 때, 테이블에 앉는 경우의 수를 구하시오(단, 테이블 내에서의 좌석 배치는 고려하지 않는다),
규칙1 : 같은 학교 학생들이 모두 같이 앉을 수 있다면, 꼭 같이 앉을 수 있는 테이블 중 하나를 선택해서 앉는다.
규칙2 : 같은 학교 학생들이 모두 같은 테이블에 앉을 수 없다면, 각 학생은 임의의 테이블에 앉을 수 있다.
예1 : E학교 4명의 학생이 세미나실에 도착했을 때, 4자리 이상이 남아있는 테이블이 2개라면 2개 중 1개의 테이블을 선택해 4명이 모두 함께 앉는다.
예2 : D학교 3명의 학생이 세미나실에 도착했을 때, 3자리 이상이 남아있는 테이블이 없다면 3명의 학생은 남아있는 자리 중 한 자리 색을 임의로 선택해서 앉는다. 물론 어떤 2명은 같은 테이블에 앉을 수도 있다.
[전문가 클리닉]
주어진 문제를 잘 해결하기 위해서는 발생할 수 있는 모든 가능성에 대한 시나리오를 생각해야 합니다. 모든 영역이 이런 분석력을 요구하지만 특히 조합 영역의 문제는 가능한 모든 경우를 꼼꼼히 따져보며 중복과 누락이 없는지 충분히 생각합니다. 모든 경우를 다헤아리기 위해서는 문제의 의미를 매우 정확하게 이해해야 하고, 그것을 체계적으로 분류할수 있는 능력이 요구되므로 철저한 연습이 필요합니다. 제시된 상황으로부터 수학적 조건을 추출해내고 정리하는 과정도 꾸준히 훈련해야 합니다.
예시답안
G학교까지 14명의 학생들이 자리에 앉으면 2명만 앉아 있는 테이블이 있거나, 빈테이블이 하나 있다. 따라서 F학교의 학생들까지는 항상 같은 학교의 학생들이 같은 테이블에 함께 앉게 된다. 우선은 테이블의 배치 순서를 고려하지 않은 경우의 수를 구하고 나중에 테이블의 배치 순서를 고려한다.
(ⅰ) D학교의 학생들이 같은 테이블에 함께 앉는 경우
F학교 학생들까지 앉으면 5명, 4명, 4명, 3명, 2명이 각각 한 테이블에 앉아 있기 때문에 D학교 학생들이 한 테이블에 함께 앉으려면 C학교의 학생들이 앉아 있는 테이블에 앉는 방법 밖에 없다. (G)-(E, 2)-(F, 2)-(C, D) 밖에 없으므로 이 경우에는 B학교의 학생들도 같은 테이블에 함께 앉게 된다.
이 경우에는 (E, 2)-(F, 2)의 테이블 배치에 A, B학교의 학생들이 앉는 경우의 수만 생각하면 되므로 모두 2가지 경우가 있다.
(ⅱ) D학교의 학생들이 같은 테이블에 함께 앉지 못하는 경우
F학교 학생들까지 앉았을 때 테이블이 (G)-(E)-(F)-(C, A)의 상태가 돼야 한다.
ⓐ B학교의 학생들이 같은 테이블에 앉지 못하게 되는 경우, (E)-(F) 테이블 2개에 D학교의 학생들이 적어도 1명씩 앉아야 한다.
첫째, (E)-(F) 테이블 2개에 D학교의 학생들이 1명씩 앉고 1명은 나머지 다른 테이블 중 하나에 앉는 경우의 수는 12가지다. 이 경우에 서로 다른 3개의 테이블에 각각 한 자리씩 남게 되고 B학교의 학생 2명이 앉는 방법의 수가 6가지므로 이 경우에는 12×6=72가지다.
둘째, (E)-(F) 테이블 2개에 D학교의 학생들이 3명 앉는 경우의 수는 6가지다. 위와 마찬가지로 서로 다른 3개의 테이블에 각각 한 자리씩 남게 되므로 B학교의 학생 2명이 앉는 방법의 수가 6가지다. 따라서 6×6=36가지다.
ⓑ B학교의 학생들이 같은 테이블에 앉게 되는 경우는 4개의 테이블이 (G)-(4, B)-(4)-(C,A)인 상태, 즉 1, 2, 3칸의 서로 다른 빈 자리가 있는 상황에서 D학교의 학생 3명이 앉는 방법의 수를 생각한다. 빈자리가 2칸인 테이블에 1명이 앉는 경우와 2명이 앉는 경우로 나눠 생각하면 D학교의 학생들이 앉는 방법의 수는 6+6=12가지고, (4, B)-(4)의 테이블 배치의 경우의 수가 2가지므로 모두 2×12=24가지다.
따라서 테이블의 배치 순서를 고려하지 않았을 때 앉는 방법의 수는 2+72+36+24=134가지다. 4개 테이블의 배치 순서를 고려하면 모두 4!×134=3216가지의 자리 편성이 가능하다.