d라이브러리

창의성의 5가지 영역

유창성 : 주어진 시간에 많은 아이디어를 산출하는 능력

융통성 : 고정관념에서 벗어나 다양하게 사고하는 능력

독창성 : 새롭고 참신한 아이디어를 창출하는 능력

민감성 : 문제를 민감하게 인식하는 능력

정교성 : 아이디어를 세부적인 사항까지 구체화하는 능력



화학



Q1. [민감성, 정교성] 일반적으로 기체나 액체 같은 유체에서 어떤 물질이 밀도나 농도 차이에 의해서 퍼져나가는 현상을 ‘확산’이라고 한다. 다음 질문에 답하시오.

1) 기체 상태에서 새로운 물질의 확산이 일어나는과정을 분자의 충돌과 관련해 설명하시오.

2) 고체 상태의 용질을 용매에 용해시키는 과정에서 포화용액이 이뤄지는 과정을 확산과 관련해 설명하시오.





전문가 클리닉 화학에서는 특히 원자와 분자의 구조와 움직임을 이해하는 것이 중요합니다. 특히 눈에 보이지 않는 입자들의 움직임에 의한 현상을 분자 수준에서 설명할 수 있으면 화학 반응이나 화합물의 구조를 생각하는 데에도 큰 도움이 됩니다. 중학교에서 배웠던 개념들을 단순히 외우기보다는 왜 그렇게 되는지 생각해보고 자료를 찾아서 논리적으로 설명할 수 있는 능력을 키워보세요.



예시답안 1) 기체 상태의 모든 분자들은 온도에 따라 주어진 에너지에 의해 무작위한 방향으로 직선 운동하면서 충돌한다. A라는 기체 분자가 지속적인 충돌을 통해 일정한 밀도와 압력으로 존재하는 밀폐된 공간에 B라는 기체 분자들을 주입했다고 가정하자. B분자들 사이의 거리는 상대적으로 가깝고, B와 A분자 사이의 거리는 상대적으로 멀다. 그 결과 B분자들 사이의 충돌 횟수가 더 많고, 결과적으로 B분자들 사이의 거리는 점점 멀어진다. 또한 A분자들과 B분자들 사이의 거리는 점차 가까워진다. 결국 충분한 시간 동안 충돌이 지속적으로 일어나면 A분자와 B분자와의 평균 거리는 일정하게 유지되고, B분자들 사이의 거리도 일정해진다. 결과적으로 B분자는 밀폐된 공간에서 일정한 압력을 갖게 되고 확산이 종료된다.



2) 용질이 용매에 녹는 것은 용질 분자가 용매 사이로 확산되는 현상이라고 할 수 있다. 용매분자의 특성에 따라 다를 수 있지만, 액체 상태에는 분자와 분자 사이에 빈 공간이 있고, 이 공간으로 용질의 분자들이 서서히 확산된다. 물론 이 과정은 기체 상태에서의 확산에 비해 훨씬 많은 무작위적 충돌이 일어나므로 더 오랜 시간이 걸린다. 충분한 시간이 지난 다음에는 액체 상태 용매의 빈 공간이 모두 용질의 분자에 의해 채워지고, 용질 표면의 분자들은 더이상 확산해 나갈 공간이 없어지므로 더이상 녹지 않는다. 이를 ‘포화됐다’고 한다.



생명과학

Q1. [민감성, 정교성] 영국의 과학자인 제임스 러브룩이 1970년대에 제안한 ‘가이아 가설’은 생물계와 무생물계를 모두 포함한 지구 전체를 하나의 생명체로 가정하고 지구 자체가 생물의 생존을 위해 환경을 조정해왔다고 이야기한다. 러브룩의 이 대담한 가설은 과학계에 많은 논란을 가져왔으며, 환경 운동가로부터 큰 호응을 받아왔다. 이후로 기권, 수권, 암석권, 생물권 사이의 복잡한 연결과 순환 과정에 대한 연구 덕분에 가이아 가설의 일부는 지구시스템공학이라는 과학의 한 부분으로 자리잡았다. 아직 논란의 여지는 남아있지만 지구온난화가 진행되면서 이 이론은 더욱 부각되고 있다. 가이아 이론에서 가이아(지구)는 지구의 항상성을 유지하기 위해 다양한 방법을 사용한다고 한다. 이와 관련해서 다음 문제를 풀어보자.



1) 항상성(homeostasis)이란 어떻게 정의할 수 있는가?

2) 우리 몸에서 일어나는 항상성 유지 기작을 구체적인 예를 들어 설명하시오.



전문가 클리닉 

과학에서는 다양한 과학적인 개념을 어떻게 서로 연결하고 그 뜻을 이해하는지가 중요합니다. 실제로 많은 물리학 원리들이 원자와 분자의 움직임을 설명해주며, 생물학의 배경에는 물리, 화학적인 개념이 있습니다. 지

구과학 분야에서는 특히 생물권을 비롯해 전 지구적인 순환 개념이 많이 등장한다는 점을 염두에 둬야 합니다. 따라서 두 가지 이상의 영역을 복합적으로 다루는 문항을 풀이하기 위해서는 평소에 알고 있던 과학 개념의 연관성을 찾고 책이나 잡지, TV 등 다양한 미디어를 통해 시사적인 과학 문제를 살펴볼 필요가 있습니다.

 

예시답안



1) 항상성이란 생물체가 일종의 정상 상태를 유지하려는 성질을 말한다. 생물체는 내부, 또는 외부의 영향으로 성질이 변화되면 이를 다시 안정한 상태로 돌려서 생존을 유지하려는 성질을 갖고 있다.



2) 간단한 예로 체온의 유지를 들 수 있다. 우리 몸의 체온은 대체로 36.5℃ 정도로 유지되는데, 외부 온도가 고온으로 높아져 피부의 온도가 높아지거나 운동 등에 의해 내부의 열 발생이 증가하면 피부의 땀샘에서 땀을 내보낸다. 땀은 기화하면서 피부의 열을 빼앗아 체온의 과도한 상승을 막는다. 반대로 외부 기온이 낮아지거나 체내의 열 발생이 줄어들면 체온이 떨어진다. 이럴 때는 피부에 소름이 돋아 체모를 세움으로써 단열층을 형성하고, 근육을 떨어서 열을 발생시켜 체온을 올린다. 물론 두 경우 모두 인체의 한계를 벗어나면 체온이 극단적으로 오르거나 내려 사망에 이른다.



Q2. [민감성, 정교성] 인간 게놈 프로젝트 결과 사람의 DNA를 구성하는 염기쌍의 수는 약 30억 개에 이르는 것으로 밝혀졌다. 우리 몸의 모든 세포에는 같은 양의 DNA가 들어 있다. 일반적으로 하나의 세포는 사멸하기까지 약 50회 정도 세포 분열을 한다. 각 분열 과정에서 DNA가 복제되는 동안의 오차 비율은 세포 내부의 다양한 기작을 통해 109분의 1 정도의 확률로 발생한다고 알려져 있다. 한 개의 체세포가 사멸할 때까지 발생할 수 있는 잘못 복제된 염기의 최대치와 DNA 총량에 대한 오차 비율을 구하시오. 이와 함께 복제 과정에서의 오차율이 낮은 이유를 DNA의 구조와 연결해 설명하시오.



전문가 클리닉 

생명을 유지하기 위한 성장과 유지 과정에서 DNA는 계속해서 복제됩니다. DNA를 구성하는 매우 많은 수의 염기들을 분리하고 복제하는 과정은 기계못지 않게 정밀합니다. 이를 통해 한 개체의 유전적 구조가 일생 동

안 유지되고, 한 종의 형질도 많은 세대를 거치는 동안 대체로 일정하게 유전됩니다. 이를 위해 DNA는 매우 단순하면서도 복제가 용이한 구조로 이뤄져 있습니다. DNA를 구성하는 두 가닥의 염기쌍은 서로 상호보완적이기 때문에 어느 부분에서 손실이 일어난다고 해도 반대쪽 염기쌍에 의해 손상된 부분을 다시 원상태로 돌릴

수 있습니다.

 

예시답안











 

전문가 클리닉 



1번 문항은 직관적으로 접근하는 것도 가능하지만 논리적인 완결성을 부여하기 위해 제2코사인 법칙을 사용합니다. 2번 문항은 정수론 책을 한번쯤 본 학생이라면 비슷한 문항을 많이 경험해봤을 것입니다. 산술-기하

평균 부등식은 매우 중요하므로 증명 역시 꼼꼼하게 확인해두는 것이 필요합니다.



 

 

 

(가) 꼭짓점 A, B, C를 제외하고 나머지 꼭짓점들은 모두 삼각형 ABC의 내부에 있다. (나) 각 꼭짓점에 모이는 변의 개수는 모두 같다. (다) 꼭짓점은 모두 삼각형의 변의 양 끝에만 위치한다.