16개의 검색 결과
수학과학 이야기
폴리오미노를 아시나요?
도미노나 펜토미노는 유아들이 흔히 가지고 노는 퍼즐이다. 둘 다 미노로 끝나고, 정사각형을 붙여 만드는 이것들은 어쩐지 비슷한 형제 같은 느낌이다. 그렇다! 이것들은 바로 폴리오미노의 한 종류들이다. 폴리오미노는 과연 무엇이고, 어떤 것들이 있을까? 오늘의 호기심을 해결해 보자. 정사각형 퍼즐, 폴리오미노 폴리오미노는 크기가 같은 정사각형들을 변이 맞닿게 붙여 하나로 이어 만든 평면 도형이다. 이때, 각 정사각형들은 서로 겹치지 않아야 하고, 모든 정사각형은 하나로 연결되어야 한다. 폴리오미노(polyomino)의 이름은 이어 붙인 정사각형의 개수에 따라 결정되는데, 그리스어를 접두사로 쓰고 뒤에 오미노를 붙인다. 왼쪽은 정사각형이 1개부터 6개까지 폴리오미노의 종류와 이름이다. 단, 정사각형이 1개인 모노미노의 경우 엄밀히 말해서 폴리오미노는 아니지만 일반적으로는 폴리오미노로 간주한다. 수학 교구와 게임으로도 다채롭게 활용 폴리오미노 중에서 정사각형 2개를 이어 붙인 도미노는 일렬로 세워 놓고 블록을 연이어 쓰러뜨리는 것으로 흔히 알고 있지만, 활용법은 다양하다. 두 정사각형의 각각에 주사위 눈을 그려 같은 수끼리 이어 붙이는 게임을 하거나 도미노를 위 아래로 놓고 두 자릿수의 덧셈과 뺄셈을 하는 등 수학 교구로써 다양하게 활용되고 있다. 또, 1985년 소련의 프로게이머 파지트노프가 러시아의 전통 무용과 의상 및 음악 등을 가미하여 만든 게임인 테트리스(tetris)는 방법이나 사운드는 단순하지만 몰입 정도가 대단하여 큰 인기를 끌었는데, 이 게임의 모든 도형들이 바로 정사각형 4개로 만들어진 테트라미노이다. 정사각형 5개로 만든 펜토미노는 20세기 이전부터 많은 사람들의 입에 오르내리며 흥미로운 퍼즐의 한 종류로 관심을 받았는데 1907년 영국의 퍼즐 발명가인 헨리 듀드니가 다양한 퍼즐의 해법을담은 저서에 이 퍼즐을 소개하면서 더욱 널리 알려졌다. 뒤집거나 돌렸을 때 같은 것은 하나로 생각한다면 펜토미노는 다음과 같이 알파벳을 닮은 총 12개의...
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우리는 왜 입체감을 느낄까?
3D 영화를 보면 마치 우리 눈 앞에 영화의 한 장면이 펼쳐지는 것과 같은 생동감을 느낄 수 있다. 이러한 이유는 3D 영화가 우리가 살고 있는 3차원의 세상을 담고 있기 때문이다. 그렇다면 2D 영화와 3D 영화의 차이는 무엇일까? 바로 입체감이다. 우리는 어떻게 입체감을 느낄까? 오늘의 호기심을 해결해 보자. 우리가 입체감을 느끼는 원리 사람의 양쪽 눈은 약 65밀리미터(mm)가 떨어져 있다. 이로 인해 오른쪽 눈으로 보는 것과 왼쪽 눈으로 보는 것 사이에 시각의 차이가 만들어진다. 이를 양안 시차라고 하며 각각의 눈에서 뇌로 전달된 이미지는 결합되어 입체 형태로 보이는 것이다. 입체 카드의 비밀 입체감을 느낄 수 있는 신기한 그림이 있다. 이러한 그림은 엽서로 종종 볼 수 있는데 최근에는 같은 원리를 적용하여 전시물, 광고물, 가구 등에서 널리 활용되고 있다. 이러한 그림은 렌티큘러 방식으로 제작된다. 렌티큘러 이미지는 다음과 같이 만들어진다. 먼저 합성 이미지를 만든다. 한 장면을 왼쪽과 오른쪽에서 보이는 것으로 합성하거나 다른 두 가지 이미지를 합성할 수 있다. 합성 방식은 이미지를 잘게 쪼개어 교차로 이어 붙여 만든다. 그리고 이 위에 반 원통형의 미세 볼록 렌즈를 배열하여 만든 필름을 붙여 코팅하면 렌즈에 의해 굴절되어 보이는 이미지가 각도에 따라 다르게 보이는 것이다. 두 가지 합성 이미지 중 한 장면을 합성하여 만든 이미지는 오른쪽에서 보는 것과 왼쪽에서 보는 것이 결합되어 입체적으로 보이는 것이다. 엄마랑 아이랑 보는 각도에 달라지는 그림 만들기 렌티큘러 방식을 이용하여 보는 각도에 따라 달라지는 그림을 만들어 보자. 한 장면을 오른쪽 방향과 왼쪽 방향으로 그리는 것은 어려울 수 있으니, 두 가지 다른 이미지를 보는 각도에 따라 다르게 보이도록 만들어 보자. 예시 이미지: 어떤 그림이 숨어 있을까요? 오른쪽에서 본 예시 이미지 왼쪽에서 본 예시 이미지 실험 준비물:그린 그림 or 프린트 한 그림, 붙이는 종이, 풀 실험 순...
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24절기와 과학
겨울의 시작을 알리는 입동이 지나고, 첫눈이 내린다는 소설도 지났다. 눈이 가장 많이 내린다는 대설이 지나, 곧 일 년 중 밤이 가장 길고, 낮이 짧은 동지를 맞이하게 된다. 일 년 중 가장 춥다는 소한과 대한은 한겨울의 추위를 우리에게 알려준다. 24절기에 맞춰 날씨나 기온이 달라지는 걸 느낄 때면 우리의 선조들은 어떻게 이러한 기준을 생각해 냈을지 궁금해진다. 아주 오랜 옛날부터 선조들은 24절기를 사용해왔다. 1년을 봄, 여름, 가을, 겨울 네 계절로 나누고, 각 계절에 6개씩 절기를 나누어 각 절기에 맞춰 씨를 뿌리고, 모내기하고, 추수하고, 김장을 했다. 이렇듯 24절기는 농경 사회에는 없어서는 안 될 중요한 지표였다. 24절기는 어떻게 만들어진 걸까? 24절기는 태음력? 태양력? 아주 오래 전 선조들은 달을 바라보며 농사를 지었다. 날짜를 헤아릴 수 있는 가장 쉬운 방법은 눈에 보이는 자연 현상을 이용하는 것이기 때문이었다. 농사꾼들은 초승달, 그믐달이 보름달로 바뀌는 것을 보며 날을 짐작하고 밭을 일궜다. 하지만 달의 공전 주기는 평균 29.5일로 달이 지구를 12번 돌았을 때 354일이 지나는데, 이는 1년인 365일과 차이가 있기 때문에 달의 모양을 기준으로 한 달을 정한 태음력은 실제 계절과 차이가 있다. 따라서 날짜는 달을 보고 파악하지만, 농사를 짓는데 중요한 일조량, 강수량, 기온 등에 영향을 끼치는 태양의 움직임에 따라 1년을 24개로 나눠 24절기를 만들고, 이에 따라 농사를 짓는 새로운 방법을 만들었다. 24절기를 정하는 기준은? 옛날 사람들은 하늘에 크고 둥근 뚜껑이 덮여 있고, 거기에 별, 해, 달이 붙어 있다고 생각했다. 이러한 구 모양의 뚜껑을 천구라고 한다. 즉, 천구는 지구를 중심으로 반지름이 매우 큰 가상의 구체로 요즘에는 천문학, 항해 등에 이용된다. 천구는 지구와 자전축 및 중심점을 공유하는데, 태양 주위를 공전하는 지구의 궤도면은 천구의 적도와 23.5도만큼 기울어져 있다. 또, 하늘에서 태양이 한 해 ...
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2019년 노벨상 수상자 이야기
1901년부터 시상을 하고 있는 노벨상은 인류의 문명 발전에 큰 기여를 한 사람들에게 주어지는 상이다. 2019 과학 분야의 노벨상을 받은 수상자들이 어떤 연구를 진행했는지 살펴 보자. 노벨 생리의학상: 세포의 산소 농도에 대한 감지와 적응 2019년 노벨 생리의학상은 세포가 산소 농도를 감지하고, 적응하는 과정을 연구한 케일린, 서멘자, 랫클리프 교수에게 돌아갔다. 수상 업적: 산소는 혈액의 구성 성분인 적혈구에 의해 온 몸으로 운반된다. 따라서, 세포의 산소 감지에 대한 연구는 자연스레 적혈구에서부터 시작했다. 서멘자 교수는 적혈구를 만드는 호르몬인 리스토포이에틴(EPO)에 대한 연구를 했다. 체내에 산소가 부족하면 EPO가 만들어지고, 이에 따라 적혈구의 양이 늘어난다. 서멘자 교수는 이 과정에서 특정 DNA가 관여한다는 사실을 발견했고, 이를 저산소증 유발인자(HIF)라고 불렀다. 서멘자 교수의 연구는 간을 구성하는 세포에서만 이루어졌는데, 랫클리프 교수는 인간의 거의 모든 조직에서 EPO의 생성에 HIF가 관여한다는 것을 발견했다. 케일린 교수는 폰-히펠 린다우병(VHL)에 대해 연구를 했다. 그는 VHL 유전자가 결핍된 세포에서 비정상적으로 많은 HIF가 만들어진다는 것을 발견했다. 즉, VHL 유전자도 산소 농도에 대한 반응에 관여한다는 사실을 알아낸 것이다. 이러한 연구들을 통해 세포가 산소를 감지‧적응하는 방법을 좀 더 자세히 알게 되었고, 암이나 빈혈 치료의 새로운 방법이 등장할 것으로 기대하고 있다. 노벨 물리학상: 우주의 진화 비밀, 그리고 외계 행성의 발견 노벨 물리학상으론 빅뱅 직후부터 현재까지 우주 진화의 비밀을 밝혀낸 피블스 교수와, 태양계 너머에 있는 새로운 외계 행성을 발견한 마요르, 쿠엘로 교수가 수상했다. 수상 업적: 피블스 교수는 1960년대 중반부터 우주의 진화에 대한 방대한 이론들을 만들어 왔다. 빅뱅 직후의 우주는 많은 물질들이 아주 뜨겁게 뭉쳐져 있었다. 이후 우주는 차갑게 식으며 점점 커지고, 우주배경복사...
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단위를 세는 우리말이 궁금해요!
어린 유아들은 꽃 한 송이, 나무 한 그루 대신 꽃 한 개, 나무 한 개 종종 이렇게 말한다. 사물을 셀 때 쓰는 단위가 다르다는 것을 아직 잘 모르기 때문이다. 우리말에는 그루, 송이와 같이 수, 양, 길이, 무게, 시간, 크기 등을 세거나 재는 데 바탕이 되는 단위를 나타내는 다양한 말들이 있다. 어떤 것들이 있을까? 우리 아이들이 자주 접하는 생활 속 단위를 세는 우리말을 알아보자. # 사람을 셀 때 쓰는 단위 사람을 셀 때에는 명을 쓴다. 명 대신 사람이나 인을 쓰기도 한다. 또한 높이는 사람을 셀 때에는 명, 사람대신 분을 쓴다. # 식물과 동물을 세는 단위 - 나무는 그루로 센다. - 멜론이나 수박처럼 크고 둥근 과일은 통으로 센다. - 뿌리를 기준으로 식물은 포기로 센다. - 꼭지에 달린 꽃이나 열매는 송이로 센다. - 호두, 귤처럼 작고 둥근 과일은 알로 센다. 밤의 낱알은 톨로 센다. - 짐승, 물고기, 벌레 같은 동물은 마리로 센다. # 학용품 등의 물건을 세는 단위 - 필기도구는 자루로 센다. - 종이처럼 얇고 넓적한 물건은 장으로 센다. - 옷은 벌로 센다. - 둘이 어울려 한 쌍이나 한 벌을 이루는 것 중의 하나를 짝이라고 한다. 짝이 되는 두 개를 묶은 것은 켤레로 센다. 엄마랑 아이랑 단위를 세는 우리말, 게임으로 익히기 실험 준비물: 8절 색도화지(2가지 색), 사인펜, 매직, 종 실험 순서: 01 색 도화지 한 장을 같은 크기로 9등분하여 자른 후, 사인펜과 매직 등을 이용하여 (예)와 같이 문제 카드를 만든다. (예) 02 색 도화지 한 장을 정사각형으로 자른 후, 같은 크기로 9등분한다. 매직을 이용하여 (예)와 같이 단위 카드를 만든다. (예) 03 문제 카드는 뒤집어 한 쪽에 쌓아 놓고, 단위 카드는 단위가 보이도록 바닥에 펼쳐 놓는다. 04 순서를 정하고 서로 번갈아 가며 문제 카드를 뒤집는다. 먼저 종을 친 사람이 뒤집은 문제 카드에 들어갈 알맞은 단위 카드를 가져온다. 틀리면 ...
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양자컴퓨터와 암호
2019년 10월 23일, 구글의 양자컴퓨터 칩 시커모어가 세계 최초로 양자우월성(양자컴퓨터가 기존의 슈퍼컴퓨터의 성능을 능가하는것)을 달성했다는 소식이 학술지 네이처를 통해 발표됐다. 슈퍼컴퓨터가 약 1만 년 계산을 해야 풀 수 있는 문제를 시커모어는 단 200초(3분 20초) 만에 해냈다는 것이다. 이와 같은 구글의 발표로 인해 암호화폐의 가격이 급락하는 등 세계가 떠들썩해졌다. 그렇다면, 양자컴퓨터는 무엇인지 양자컴퓨터와 암호는 어떤 관련이 있는지 알아보자. 양자컴퓨터의 계산 속도의 비밀 양자컴퓨터 원리의 기초가 되는 물리학 이론이 있는데, 바로 양자역학이다. 양자란 원자, 전자, 소립자 같이 작은 입자를 말하며, 역학이란 힘을 받는 물체가 어떤 운동을 하게 되는지 연구하는 이론이다. 즉, 양자역학은 양자의 움직임을 밝히는 이론이다. 양자역학의 핵심인 중첩과 얽힘이라는 특징을 이용한 것이 바로 양자컴퓨터다. [구글의 양자컴퓨터] 슈퍼컴퓨터를 포함한 기존의 컴퓨터는 0과 1로 연산하는 이진법으로 정보를 처리한다. 0과 1이 사용되는 하나의 자리이자 정보 처리 단위를 비트(bit)라고 한다. 반면 양자의 중첩이라는 특성을 이용한 양자컴퓨터에서는 데이터가 0이면서 동시에 1이 될 수 있다. 이러한 양자컴퓨터의 정보 처리 단위를 큐비트(qubit)라고 한다. 이러한 특성 때문에 큐비트 1개는 2가지 상태를 가진다. 즉, 큐비트의 개수에 따라만큼의 상태를 동시에 가질 수 있다. 이 말은 기존의 컴퓨터가 한 번 계산할 때 양자컴퓨터는만큼의 계산을 한 번에 수행할 수 있다는 뜻이다. 따라서 양자컴퓨터는 슈퍼 컴퓨터와 비교할 수 없는 엄청난 속도를 가진다. 양자컴퓨터, RSA 암호를 무너뜨릴까? 양자컴퓨터와 암호 사이에는 밀접한 관계가 있다. 현재 널리 쓰이고 있는 암호 체계는 RSA 암호이다. RSA 암호 체계는 두 소수의 곱셈은 간단하지만, 그 곱을 소인수분해 하는 것은 매우 어렵다는 사실을 이용하여 만들어졌다. 예를 들어 38724229를 어떤 두 소수...
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건강한 폐를 위하여
우리가 숨을 쉴 때 폐는 커졌다가 원래대로 돌아오기를 반복한다. 숨을 들이마실 때에는 폐가 부풀어 커지고, 숨을 내쉴 때에는 폐가 다시 원래의 크기로 돌아간다. 그러나 건강하지 못한 폐는 제대로 부풀지 못한다. 그렇다면 어떻게 해야 폐를 건강하게 지킬 수 있을까? / 폐 건강 지키는 법은? / 1. 충분한 물 마시기 폐는 항상 축축해야 한다. 그래야 숨을 잘 쉴 수 있을 뿐만 아니라 염증이 생기더라도 스스로 이겨 낼 수 있다. 따라서 평소에 물을 많이 마시는 것이 좋고, 찬물보다는 미지근한 물이 좋다. 또한 건강한 폐를 위하여 건조할 때에는 가습기를 사용하는 것이 좋고, 운동 중에서는 수영을 하는 것이 좋다. 2. 폐에 좋은 음식 먹기 음식 중에는 우리 몸속에 있는 물을 밖으로 빠져나가게 하여 폐와 기관지가 마르게 하는 것이 있고, 폐에 좋은 음식도 있다. 폐에 좋은 음식에는 도라지, 닭고기, 복숭아, 파 등이 있으며, 이중에서 도라지가 으뜸이다. 3. 입보다 코로 숨 쉬기 찬 공기가 입으로 들어가면 차가운 채로 폐로 가지만, 코로 들어가면 폐에 가기 전에 따뜻하게 데워진다. 또한, 콧속에 있는 털이 공기의 먼지를 잡아 주기 때문에 폐를 보호할 수도 있다. 되도록 입보다는 코로 숨을 쉬는 것이 더 좋다. / 엄마랑 아이랑, 폐 모형 만들어 보기 / 폐 모형을 만들어 공기가 몸속으로 드나들 때 폐의 모습이 어떻게 변화하는지 관찰해 보자. 공기는 기관과 기관지를 지나 폐로 들어간다. 폐는 근육이 없기 때문에 주변 근육(횡격막)에 의해 움직인다. [실험 준비물]투명 플라스틱 컵, 주름빨대 2개, 고무풍선 1개, 물풍선 2개, 송곳, 아이클레이 or 고무찰흙, 테이프, 가위 [실험 순서] 1. 주름빨대를 접은 상태에서 길이를 같게 자른 후, 윗 부분을 붙여 ㅅ 모양을 만든다. 2. 물풍선을 2-3번 불어 고무를 늘어나게 한 뒤 ㅅ모양 빨대 끝에 끼운다. 3. 투명 플라스틱 컵의 바닥 한 가운데 구멍을 뚫어 ㅅ 모양 빨대를 끼우고 아이클레이로 ...
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코로나 19 환자는 '어디서' 치료받을까?
코로나19가 유행하면서 가장 안심해야 할 병원에서 집단감염 사례가 잇따라 드러나고 있다. 이는 코로나19 환자가 일반 환자와 격리되지 않은 채 공동의 공간을 사용했기 때문이다. 코로나19와 같이 전염성이 강한 감염병의 경우 환자를 격리하는 것이 매우 중요하다. 중동호흡기증후군(메르스) 당시 환자 치료에 큰 공을 세웠고, 이번에도 큰 역할을 수행하고 있는 곳이 있다. 바로음압격리병실이다. 음압격리병실이란 어떤 곳인지 알아보자. 감염병 치료, 음압격리병실에서! #밖에서 안으로만 이동하는 공기 음압격리병실은 병실 내 압력을 외부보다 낮게 유지해 공기가 항상 병실 안으로 흐르도록 유도하는 특수 병실이다. 공기는 기압이 높은 곳(고기압)에서 낮은 곳(저기압)으로 이동하기 때문에 음압격리병실의 기압을 외부보다 낮게 유지하면 공기가 밖에서 안으로만 이동해 병실 내 바이러스가 외부로 빠져나가지 못하게 된다.이렇게 공기가 밖에서 안으로 흐르게 하기 위해 음압복도, 전실, 격리병실, 화장실 순으로 기압을 낮게 유지하고 있다. 또한 음압격리병실의 구조와 설계는 일반 병실과 다른데, 간호사들은 음압격리병실 밖 간호사실에서 모니터로 환자의 상태를 살핀다. 이곳의 모니터에는 음압격리병실 각 구역의 온도, 습도, 기압 등이 실시간으로 표시된다. 격리병실 내부는 공기가 새어 나가지 않도록 벽 이음매, 창문 등이 모두 밀폐 처리된다. 먼지가 끼지 않고 청소하기 쉽게 벽의 모서리는 접히는 곳이 없도록 둥글게 만들었다. 뿐만 아니라 화장실 세면대도 비접촉식 손잡이를 설치해 바이러스가 남지 않도록 했다. #99.99%의 정확도 음압격리병실은 환자가 배출한 바이러스를 없애기 위해 가장 까다롭게 관리되는데, 특히 환기에 신경을 많이 쓴다.격리병실에 설치된 공기 정화 장치는 굉장히 촘촘한 거름망과 여러 단계로 이루어진 헤파(HEPA, High Efficiency Particulate Air)필터에 공기를 통과시킨 후 배출시킨다. 이 과정에서 바이러스가 99.99 % 걸러진다. #5단계를 ...
수학과학 이야기
보건용 마스크, 숨 쉬기 불편한데 왜 찾는 거죠?
요즘 우리는 외출을 할 때 신발을 꼭 신어야 하는 것처럼 마스크를 쓰고 나간다. 코로나 바이러스 감염증-19가 전 세계적으로 퍼지면서 바이러스를 예방하기 위해 마스크 착용이 필수가 된 것이다. 마스크 구입을 위해 약국에 가면 다양한 마스크가 진열 되어 있는 것을 볼 수 있다. 그러나 사람들은 진열 되어 있는 일반 마스크를 뒤로 하고, 보건용 마스크를 사기 위해 줄을 서 있는다.왜 사람들은 일반 마스크 보다 숨 쉬기 불편한 보건용 마스크를 사려는 것일까? 마스크에 숨어 있는 과학 원리는? # 불규칙한 틈으로 막고 보건용 마스크와 일반 마스크는 만드는 재료부터 다르다. 일반 마스크는 실을 바둑판 모양으로 교차시켜 규칙적인 짜임의 섬유로 만든다. 보건용 마스크는 일반 마스크보다 가느다란 실을 사용하고, 실을 헝클어 놓은 것처럼 불규칙적인 짜임의 섬유로 만든다.보건용 마스크의 불규칙적인 짜임은 일반 마스크보다 틈이 더 작아 그물에 걸리듯 먼지를 걸러낼 수 있다. 일반 마스크 섬유 보건용 마스크 섬유 하지만 미세먼지의 크기는 머리카락을 자른 단면에 점 하나 찍은 것처럼 작아, 마스크의 틈을 빠져 나갈 수 있다. 미세먼지를 모두 걸러 낼 만큼 촘촘하게 틈을 만들면 우리는 숨 쉬기 더 어려워질 것이다. 그래서 보건용 마스크에는 미세먼지를 잡기 위한 또 다른 과학 원리가 있다. 머리카락 단면으로 본 미세먼지의 크기 # 찌릿! 정전기로 한번 더 잡고 보건용 마스크에는 정전기를 입힌 필터가 들어 있다. 정전기를 입힌 필터는 끌어 당기거나 밀어내는 전기적 성질을 이용하여 미세먼지를 필터에 붙게 한다.작은 틈을 빠져 나온 미세먼지마저도 놓치지 않는 과학 원리가 바로 정전기 원리인 것이다. 정전기는 흐르지 않고 머물러 있는 전기를 말한다. 겨울철에 옷을 벗을 때나 옆 사람과 손이 닿을 때 찌릿! 하고 정전기를 경험해 본 적이 있을 것이다. 이처럼 정전기는 물체가 서로 맞닿을 때 생기는 마찰 전기이다. 마찰로 인해 전하를 주고 받은 두 물체가 각각 양극(+)과 음극(-...
수학과학 이야기
실험실에서만 화학 반응을 경험할 수 있다?!
화학 반응은 우리 생활 곳곳에서도 흔히 나타난다. 음식을 조리할 때, 또 조리해 둔 음식이 상할 때, 머리를 파마할 때, 상처에 소독약을 바를 때에도 화학 반응이 일어난다. 우리가 먹은 음식이 소화되어 나오는 것도 몸 속에서 일어나는 화학 반응 때문이다. 하지만 화학 반응의 속도는 항상 같지 않다. 빠른 화학 반응도 있고, 느린 화학 반응도 있다. 또, 같은 화학 반응이라고 해도 여러 가지 조건을 다르게 하면, 반응 속도 역시 달라진다.생활 속에서 경험하는 화학 반응들에 대해 알아 보자. 우리의 일상 속 다양한 화학 반응 # 음식 : 화학 반응 속도에 따라 달라지는 현상 조리해 둔 음식은 시간이 흐르면 화학 반응이 일어나서 상하게 된다. 하지만 음식을 시원한 냉장고에 두면 상하는 속도를 늦출 수 있다. 온도가 낮을수록 반응 속도가 느려지기 때문이다. 생선이나 조개류를 팔 때, 얼음 위에 올려 놓고 파는 것도 이와 같은 이유 때문이다. # 파마 : 온도를 이용하여 반응 속도 높이기 파마를 할 때 바르는 파마 약은 머리카락에서 화학 반응이 일어나 머리카락을 꼬불 꼬불하게 만든다. 이 때 뜨거운 바람을 쐬어 주면, 파마가 더 빨리 완성된다. 온도가 높을수록 반응 속도가 빨라지기 때문이다. # 소화 : 촉매를 이용하여 반응 속도 높이기 음식을 소화시킬 때에도 몸 속에 있는 여러 가지 촉매가 음식을 빨리 소화시킬 수 있도록 돕는다. 소화가 잘 되지 않을 때는, 소화를 빨리 시킬 수 있는 촉매인 소화제를 먹어서 소화를 돕기도 한다. --------------------------------------------------------------- # 엄마랑 아이랑, 카나페 만들기 화학 반응을 이용하여 젤리와 같은 식감의 알갱이 요리를 만들어 보고, 이것을 크래커에 얹어 먹는 카나페를 만들어 보자. 알긴산나트륨과 염화칼슘이 반응하면 겔 상태의 화합물이 만들어 지는데, 이처럼 요리에도 화학 반응을 이용해 볼 수 있다. 재미난 화학 반응 실험을 통해 과학에 대...
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재주꾼 '식초' 이야기
시원한 냉면, 새콤달콤 유부초밥, 상큼한 피클! 이 음식들의 공통점은 무엇일까? 바로 식초가 들어간 음식이라는 점이다. 식초는 음식 맛을 돋워 주기 위해 사용할 뿐만 아니라, 다른 용도로도 사용할 수 있다. 재주 많은 식초에 대해 알아 보자. 식초, 어디까지 써봤나요? # 냄새 제거에 탁월한 식초 식초는 산성 물질이기 때문에 악취의 원인이 되는 염기성 물질과 만나 냄새를 제거할 수 있다. 산과 염기가 만나면 각각의 성질을 잃어 냄새가 제거되는 원리다. 이러한 원리를 통해식초로 생선 비린내를 제거하거나 도마나 칼에 밴 묵은 냄새를 제거할 수 있다. # 세균을 없애는 식초 식초에 들어 있는 산성 물질은 살균력이 있다. 음식 속의 세균은 단백질로 이루어져 있다. 식초는 세균의 단백질을 변하게 하여 활동을 느리게 하거나 멈추게 만든다. 이러한 원리로 식초를 넣어 초밥을 만들면 밥이 상하는 것을 막을 수 있다. 또한 식초 속에 음식을 완전히 잠기게 하여 피클과 같은 절임 음식을 만들면 세균 증식을 막아 오랫동안 음식을 보관할 수 있다. # 건강에 좋은 식초 과일이나 곡물을 발효시켜 만든 식초를 양조 식초라고 한다. 양조 식초는 식초의 기본 성분인 아세트산 외에도 구연산, 포도산과 같은 물질이 포함되어 있다. 구연산은 우리 몸이 에너지를 만드는 과정에서 생기는 중간 단계의 물질이다. 식초를 먹으면 탄수화물을 먹었을 때보다 빨리 에너지를 만들어 내어 피로 회복에 도움이 된다. --------------------------------------------------------------- # 엄마랑 아이랑, 달걀 분수 만들기 식초는 과학 실험에 활용하기에도 재미난 재료다. 베이킹 소다와 반응하면 이산화탄소가 만들어지는 데 이러한 원리로 다양한 과학 실험에 사용된다. 이번에 할 실험은 달걀 분수 만들기다. 달걀을 식초에 담가 그 변화를 관찰해 보고, 탱탱볼처럼 만들어진 달걀을 터뜨려 보자. [실험 준비물] 달걀, 식초, 뚜껑이 있는 투명 통, 바늘 [실험 ...
수학과학 이야기
알수록 재미있는 QR코드 이야기
6월 10일부터 다중이용시설에 입장할 때 QR코드 전자출입명부 사용이 의무화 되었다. 많은 사람들이 모이는 다중 이용 시설에 출입할 경우 스마트폰을 이용하여 본인 인증을 한 뒤, 발급 받은 QR코드를 이용하여 방문 기록을 남겨야 한다. 6월 24일부턴 모바일 운전면허증도 도입 되었다. 운전면허증을 스마트폰 본인 인증 앱에 등록하면 인증용 QR코드와 바코드로 자신의 운전 자격과 신분을 증명할 수 있는 것이다. 이 외에도 QR코드는 광고 및 홍보, 결제 서비스, 승차권 등 온라인, 오프라인을 걸쳐 폭넓게 활용되고 있다. 우리 생활 주변에서 흔히 볼 수 있는 정사각형 모양의 코드, QR코드에 대해 알아보자. QR코드에 대하여 # QR코드란? 위의 그림과 같이 사각형의 가로 세로 격자 무늬에 다양한 정보를 담고 있는 2차원 형식의 코드를 QR코드라고 한다. QR은 Quick Response의 약자로 빠른 응답을 얻을 수 있다는 의미이다. 1994년 일본 기업 덴소웨이브에서 개발하였고, 덴소웨이브에서 특허권(특허 제 2938338호)을 행사하지 않겠다고 선언했기 때문에 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. # QR코드에도 종류가 있다?! QR코드 모델1 모델1은 가장 처음으로 만들어진 QR코드로 1,167자 의 숫자 정보를 저장할 수 있다. QR코드 모델2 모델2는 모델1을 개량하여 만든 것으로 최대 7,089자의 숫자 정보를 저장할 수 있다. 현재 QR코드라 하면 일반적으로 모델2를 가리킨다. Micro QR코드 작은 크기로 만들어진 QR코드로, 최대 35자의 숫자 정보를 저장할 수 있다. iQR코드 정방형/장방형 생성이 가능하다. 약 4만자의 숫자 정보를 저장할 수 있다. SQRC 보통의 QR코드와 같은 모양의 데이터 인식 제한 기능을 가진 코드로, 개인 정보나 사내 정보 관리 등에 활용할 수 있다. Frame QR 위와 같이 문자나 그림 등을 넣을 수 있는 캔버스 영역을 가진 QR이다. # QR코드의 장점은? QR코드의 가장 큰...
수학과학 이야기
전자레인지가 음식을 데우는 원리는?
따끈한 밥, 치킨, 피자를 맛있게 먹고, 남은 음식은 냉장고에 보관한다. 차갑게 식어버린 음식을 다시 먹으려면 가스레인지나, 오븐, 전자레인지를 이용하여 따뜻하게 데울 수 있다. 이 중 가장 간단하고 빠르게 데울 수 있는 방법은 전자레인지에 넣고 데우는 방법이다. 전자레인지는 뜨거운 열이 있는 것도 아닌데, 어떻게 음식을 빠르게 데울 수 있는 것일까? 재주 많은 전자레인지 # 빙글빙글 돌아가는 물방울 전자레인지는 군사용 레이더를 만들던 스펜서 박사가 우연히 발명한 조리기구이다. 실험하던 중 주머니 속 사탕이 녹은 것을 보고, 전자레인지의 원리를 발명하게 된 것이다. 사탕을 녹게 한 것은 바로 텔레비전이나 컴퓨터에서 나오는 전자파 보다 훨씬 빠르게 떨리는 마이크로파이다. 마이크로파는 음식 속 물방울을 제자리에서 빙글빙글 잘 돌게 한다. 이 때 주변 물방울과 부딪히면서 생기는 열로 음식을 데우는 것이다. 전자레인지 속 음식을 데우는 물방울(물분자) 전자레인지를 이용하면 음식에 들어있는 물방울들이 동시에 돌며 열이 생기기 때문에 골고루 빠르게 데워질 수 있다. 반면 전자레인지에 물이 들어 있지 않은 쌀이나 밀가루와 같은 재료만으로는 익힐 수 없다. 전자레인지를 사용할 때 도자기나 유리, 종이로 된 그릇에 담으면 마이크로파가 잘 통과할 수 있다. 하지만 호일과 같이 금속으로 된 그릇은 마이크로파를 반사시키며 불꽃이 생기는 위험한 일이 생길 수 있으므로 주의해야 한다. # 요리조리 전자레인지 200% 활용법 주로 음식을 데울 때 사용하는 전자레인지이지만, 음식을 요리하는 데에도 유용하게 사용할 수 있다.마늘이나 토마토 같은 재료를 30초 정도 데우면 껍질을 쉽게 깔 수 있으며, 시금치나 콩나물 같은 재료는 물에 씻어 1분 정도 데우면 쉽게 데쳐진다. 재료 손질 외에도 계란찜이나 딸기잼과 같은 요리도 쉽게 할 수 있다. 전자레인지는 생활 속에서도 다양하게 활용할 수 있다. 행주나 속옷처럼 삶아야 하는 작은 부피의 것은 물에 담가 중성세제를 한 두 방울 넣고...
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첫 민간 우주선 발사, '우주 여행 시대'가 온다!
지난 5월 말, 민간 유인 우주선 크루 드래곤이 국제우주정거장(ISS)에 성공적으로 도착했다. 약 62일 간의 임무를 마친 우주 비행사들은 8월 초 지구로 무사히 귀환했다. 국가 기관이 아닌 민간 기업으로는 처음으로 유인 우주선 발사에 성공한 것이다. 우리도 언젠가 우주를 자유롭게 왕복할 수 있지 않을까? #첫 민간 유인 우주선 발사 미국의 우주 탐사 기업이 첫 민간 유인 우주선 크루 드래곤을 국제우주정거장(ISS)에 성공적으로 안착시키며 우주 상업화 시대를 맞이하고 있다.크루 드래곤은 미국 케네디우주센터 39A 발사대에서 팰컨9 로켓에 실려 발사됐다. 39A 발사대는 1969년 7월 미국의 달 탐사선 아폴로 11호가 발사된 역사적인 발사대다. 크루 드래곤은 우주 비행사 7명을 태울 수 있는 지름 4 m, 높이 8.1 m 크기의 캡슐형 우주선으로 2012년부터 국제우주정거장(ISS)에 실험 장비와 보급품을 운송하기 위해 활용해 온 화물용 우주선 드래건을 사람이 탈 수 있도록 개량한 것이다. 크루 드래곤에는 미국항공우주국(NASA) 소속 우주인 더글러스 헐리와 로버트 벤컨이 탑승했다. #영화 속 히어로를 닮은 우주복 디자인 크루 드래곤에 탑승한 우주 비행사들은 영화 어벤져스의 의상 디자이너가 디자인한 우주복을 입고 우주로 나가게 되었다. 미국항공우주국(NASA)이 디자인한 투박한 우주복과는 달리 무게가 40% 정도 줄어 들고 날렵하며 깔끔한 디자인의 우주복이다. 이 우주복은 테플론 소재로 만들어 졌으며, 쇄골에서 무릎까지 공기 역학을 고려한 디자인을 적용했다. 또, 무릎까지 오는 지퍼 달린 검정색 부츠를 신었다. 각 우주 비행사의 체형에 맞게 제작되고 헬멧은 3D 프린터로 제작하여 우주복과 헬멧을 일체형으로 만들었다. 또한, 우주복을 입은 채로 우주선의 터치 스크린을 작동할 수 있다. 우주선 밖에서 입는 우주복이 아니기 때문에 산소 공급이나 냉각 시스템, 통신 기능을 갖출 필요가 없어 말끔하면서도 영화에 등장하는 히어로와 같은 모습이다. 새로운 우...
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번쩍이는 번개의 비밀
비 구름이 가득한 하늘에서 갑자기 빛이 번쩍한다.하늘에선 도대체 어떤 일이 일어나고 있는 것일까? 옛 속담에 마른 하늘에 날벼락이란 표현이 있다. 생각하지 못한 상황에 갑작스럽게 불행이 찾아올 때 쓰는 표현이다. 즉, 번개는 마른 하늘이 아닌 먹구름이 잔뜩 낀 날에 볼 수 있는 자연 현상이다. 번개는 항상 비구름과 함께 나타난다. 왜 그런 것일까? # 비 구름 속에서 만들어지는 전기 빗방울이 만들어지고 있는 구름 속은 매우 혼란스럽다.구름 속의 수십억 개의 물방울과 작은 얼음 알갱이들이 구름 속을 이리저리 돌아다니기 때문이다. 이 때 알갱이들은 모두 전기적 성질을 지니고 있는데, 이것을 전하라고 한다. 전하는 (+) 성질을 띠는 양전하와 (-) 성질을 띠는 음전하가 있다. 즉, 구름 속 알갱이들은 양전하를 띠는 알갱이와 음전하를 띠는 알갱이가 있는 것이다. 이 알갱이들은 아무 곳으로나 움직이지는 않는다. 양전하를 띠는 알갱이들은 구름의 위쪽으로 움직이고, 음전하를 띠는 알갱이는 아래쪽으로 움직인다. 이 알갱이들이 왔다 갔다 하면 어떤 일이 일어날까? 부딪치는 순간 마찰 전기가 발생한다. 구름 아랫 부분이 (-) 전기를 띠면 그 아래에 있는 지표면은 (+) 전기가 된다. 모인 전하의 량이 커져 전류의 세기가 커지면, 전하는 공기를 타고 흘러 번쩍하고 번개가 치게 되는 것이다. 번개의 원리 # 생활 속에서도 발견할 수 있는 번쩍이는 빛 생활 속에서도 번개와 같은 번쩍이는 빛을 관찰할 수 있다. 바로 간판이나 인테리어 장식에 사용되는 네온 사인 이다. 네온 사인은 밀폐된 유리관 안에 네온 기체를 넣어 만든다. 네온 기체는 전기적 성질을 띠지 않다가 고압의 전기를 흘려 주면 주황색 빛을 만들어 낸다. 어떻게 빛을 만들어 내는 것일까. 고압 전기에 의해 네온 원자 속 전자(-)가 분리된다. 전자는 유리관의 (+)극으로 이동하고 네온 원자의 (+) 알갱이는 (-)극으로 이동한다. 이 때 각각의 극으로 이동하던 전자(-)와 (+)알갱이는 부딪혀 열과 주황색 빛...
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이제, 얼굴이 곧 신분증인 시대
사원증을 찍어야 들어갈 수 있는 건물 출입구를 직원들이 멈추지 않고 통과한다. 스마트 폰을 어떤 각도로 들고 있어도 쳐다 보기만 하면 잠금이 풀리고, 수사 기관은 CCTV에 찍힌 얼굴을 보고 용의자를 알아 낸다. 마스크를 쓴 채로 핸드폰 카메라에 얼굴을 인식하여 지하철 개찰구를 통과하고, 식당에서 카메라에 얼굴을 인식하여 결제한다. 얼굴이 곧 신분증이 시대가 온 것이다. 얼굴 인식 프로그램에 대해 자세히 알아 보자. 얼굴 인식 프로그램 어디까지 왔을까? # 얼굴 인식 프로그램, 언제부터? 얼굴 인식 기술의 역사는 길다. 1964년 미국의 수학자 우디 블레소와 헬렌 챈 울프, 찰스 비손은 컴퓨터를 사용해 사람의 얼굴을 인식하는 연구를 시작했다. 이들은 눈동자와 입꼬리 등 얼굴에 있는 20여 개의 특징점을 직접 표시한 뒤 이들 사이의 거리를 자동으로 계산해 두 사진의 유사성을 비교했다. 하지만 당시 기술로는 렌즈를 보는 방향이나 표정 등이 변하면 얼굴을 제대로 인식하지 못했다. 그러다 1990년대에는 은행과 공항에서 도입해 사용할 정도로 성능이 개선되었고, 2006년에는 일란성 쌍둥이까지 구분할 수 있게 되었다. 최근에는 사물이나 데이터를 군집화하거나 분류하는 데 사용하는 딥러닝 기술을 이용하여 얼굴 각도 또는 조명이 변하거나, 안경, 마스크를 착용하고 있더라도 사람의 얼굴을 판단할 수 있도록 기술이 발전되었다. # 얼굴 인식 프로그램의 다양한 적용 사례들 코로나19가 전 세계적으로 유행하면서비대면 접촉 서비스의 대표 주자로 안면 인식 기술이 부각되고 있다. 미국의 코그니스사는 동시에 여러 명의 얼굴을 인식하고 발열 상황을 확인하는 시스템을 개발했다. 약 5m 떨어진 곳에 있는 사람들까지 측정이 가능하며, 딥러닝을 이용해 사람을 찾아 얼굴을 인식한다. 마스크를 써도 식별이 가능하며, 체온 측정의 오차는 0.1도 미만이다. 한 공간에 너무 많은 사람이 감지되면 사회적 거리두기가 지켜지지 않는다는 경고를 내린다. 추운 날 외부에서 실내로 들어온 경우에도...
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