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[창의력 키우기] 과학창의력
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원자력 발전소(사진 위)와 고준위 방사성 폐기물.
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영재교육 전문기관 와이즈만에서 과학 창의력과 수학 사고력을 키워줄 수 있는 다양한 예시문항을 준비했습니다. 이번 주에는 투명 개구리, 원자력 발전소와 고준위 방사성 폐기물, 와인 병의 부피 구하기 등의 주제를 다룹니다.
[초 등] 투명 개구리 어떤 점이 좋을까?
여러분 혹시 '투명 개구리'라고 들어보셨나요? 말 그대로 피부가 투명해서 속이 훤히 비치는 개구리를 말하는 거에요. 이런 게 실제로 있을까요? 놀라시겠지만 분명 있습니다. 최근에 일본 과학자들이 만들어 냈다고 합니다. 예전에 투명한 작은 물고기가 실험실에서 만들어진 적이 있었는데 네 발 동물이 투명하게 만들어지기는 이번이 처음이라고 합니다. 어떻게 만들 수 있었을까요? 일본의 과학자는 전 세계에 서식하고 있는 개구리 중에 등이 유난히 옅은 희귀종을 찾아내 이 개구리의 유전자를 이용해서 새로운 투명 개구리를 만들어 냈습니다.
<문제> 새로 만들어진 투명 개구리는 우리에게 어떤 도움을 줄 수 있을까요? 다양한 아이디어를 자세하고 구체적으로 생각해 보세요.
<해설> 개구리의 피부가 투명하면 어떤 점이 좋을까요?
먼저 해부를 해야 하는 일을 대폭 줄일 수 있다는 점, 몸 안에서 일어나는 현상들을 생생히 볼 수 있다는 점이 가장 큰 장점일 것입니다. 좀 더 세부적으로 생각해보면, 개구리가 성장을 하는 과정에서 장기가 커 가는 모습을 직접 볼 수 있고 암세포가 자라는 것도 해부하지 않고 볼 수 있겠네요. 또 몸 안에 독성 물질이 들어왔을 때 퍼지는 과정과 그 독성이 장기에 미치는 영향 같은 것도 관찰할 수 있습니다. 이 기술은 현재 포유류에는 적용할 수 없다고 합니다. 피부 구조가 다르기 때문인데요, 이 부분도 보완하면 다른 고등동물까지 적용할 수 있게 돼 의학분야 혁신을 가져올 것 같군요.
또 투명한 피부를 가진 동물을 동물원에서 볼 수 있다면 의학적인 효과뿐만 아니라 학생들이 동물에 대해 더 잘 알 수 있는 기회가 되겠네요.
[중 등] 방사성 폐기물 보관방법
원자력발전은 방사성 원소인 우라늄을 저농도로 농축시켜 발생하는 열을 이용해 터빈을 돌리는 방식입니다. 화력발전처럼 온실가스를 배출하지 않고 많은 용량의 전기를 공급할 수 있기 때문에 우리나라에서는 전체 전력의 40% 이상을 원자력발전을 통해서 얻고 있습니다. 하지만 원자력발전은 방사성 폐기물이 발생된다는 문제점이 있지요. 따라서 방사성 폐기물을 저장할 장소를 선정할 때에는 큰 주의가 필요하며 주민들에게도 이를 잘 이해시켜야 합니다.
<문제> 최근 경주 인근이 방사성 폐기물 처분장으로 결정됐는데요, 방사성 폐기물은 왜 발생하며 어떤 위험이 있을까요? 또 이들을 어떻게 보관해야 안전하게 처리할 수 있을까요?
<풀이> 우라늄을 포함한 방사성 물질은 질량이 큰 원소들로 성질이 불안정하기 때문에 원자핵이 스스로 붕괴하면서 보다 안정적인 물질로 변화합니다. 우라늄은 최종적으로 납으로 변환되며, 이 과정에서 에너지가 발생하게 됩니다. 방사성 물질이 붕괴되는 과정에는 반감기라는 용어가 사용되는데, 이는 1만큼의 방사성 물질이 붕괴할 때 그 절반인 1/2이 되는 시간과 1/2에서 1/4이 되는 시간이 동일하다는 뜻입니다. 따라서 원자력 발전에 사용된 우라늄이 발전에 사용하지 못할 정도로 붕괴돼도 지속적으로 방사능이 나오게 됩니다. 방사능은 세포의 DNA를 변경하고 파괴시킬 정도의 에너지를 가지고 있기 때문에 이를 외부와 완전히 격리시켜야 합니다. 일반적으로 사용 후 연료 같은 고준위 폐기물의 경우는 콘크리트와 함께 드럼통에 굳히고 이를 다시 더 큰 폐기물 통에 넣어 고정시키기도 하지요. 폐기물 처리장은 지하로 깊이 묻어 외부로 방사능이 나오지 못하게 합니다. 사용 후 연료 같은 고준위 폐기물이 완전히 방사능을 잃기까지는 수십만년의 시간이 걸립니다.
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 / 입력시간: 2008. 02.12. 09:53
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