[창의력 키우기] 과학 창의력

'헬로∼공부야'는 영재교육 전문기관 와이즈만의 도움으로 과학 창의력과 수학 사고력을 키워줄 수 있는 다양한 예시문항을 게재합니다. 이번 주에는 물 속을 걸어가는 방법, 오로라가 생기는 이유, 가짜 매듭 찾기, 참·거짓으로 논리적 사고하기 등의 주제를 다룹니다.


■ 초등

물속에서 숨 쉴 수 있는 방법

영화 '캐리비안의 해적'에서 주인공 잭 스패로우(Jack Sparrow)는 감옥에서 탈출해 해군 함선을 훔치기 위해 바다를 건너야 하는 상황에 놓입니다.

그러나 잭의 주위에는 해군이 가득해서 헤엄을 치거나 배를 타고 함선으로 다가가는 것은 불가능하지요. 잭은 이 위기를 해안에 있던 나룻배를 동료들과 함께 뒤집어쓰고 바다 속으로 뛰어드는 방법으로 극복합니다.

여러분은 컵 안쪽 바닥에 종이를 붙이고 물이 가득 담긴 수조에 컵을 거꾸로 넣어본 적이 있나요? 컵 속에 공기가 가득 차 있어서 물이 컵 안으로 들어오지 못하기 때문에, 물 속에서도 컵 안의 종이는 젖지 않습니다.

나룻배를 뒤집어쓰고 물 속에 들어간 잭이 물이 배 안으로 들어오지 않아 숨을 쉴 수 있었던 것도 이와 같은 원리입니다.


<문제>

여러분이라면 어떻게 숨을 쉬면서 물 속을 걷겠어요? 숨을 쉬면서 물 속을 걸을 수 있는 다양한 아이디어를 내 봅시다. 다양하고, 남들이 생각하지 못한 독창적인 아이디어, 실제 적용이 가능한 방법들을 제시해 봅시다.


<해설>

물고기는 물 속에서 입을 뻐끔거리면서 산소를 마시고, 아가미를 통해 물을 내보내면서 호흡을 합니다. 사람은 물고기와 달리 폐를 이용해 호흡을 하는데, 공기를 코로 마시고 그 속의 산소를 폐에서 흡수합니다. 그러나 폐에 물이 들어가면 폐가 흡수한 산소를 몸으로 보내는 것을 물이 방해하기 때문에 호흡 곤란으로 사망할 수도 있습니다.

이렇게 사람의 몸은 물고기와는 달리 물 속에서 활동하기 적합한 구조가 아니기 때문에 사람이 물 속을 걷기 위해서는 산소 호흡기와 같은 도구가 필요하게 됩니다.

굵은 대롱을 물 밖으로 빼고 물 속에서 대롱을 물고 걷는 방법, 공기가 가득 찬 풍선이나 타이어 등을 이용해 산소를 마시면서 걸어가는 방법 등 여러 가지가 있겠지요.

물속에서 걷기 위해서는 호흡을 할 수 있어야 하고, 호흡을 위해서는 산소가 필요하다고 가정한 후 물속에서 산소를 공급받을 수 있는 여러 가지 아이디어를 제시할 수 있겠습니다. 산소통, 풍선, 긴 빨대관, 광합성, 산소 발생시키기 등의 아이디어를 생각해 내고, 각 아이디어의 장단점을 꼼꼼하게 분석하면 좋겠지요. 화학반응을 통해 산소를 생산한다는 발상으로 산소를 발생시키는 방법 등으로 생각을 확장하면 훌륭한 답안이 될 것입니다.


■ 중등

오로라가 발생하는 이유는?

'오로라'라는 말을 들어본 적이 있습니까? 라틴어로 새벽을 의미하는 이 단어는 지구의 극지방, 좀 더 정확히 말하면 위도 60도에서 80도 정도의 위치에서 보이는 현상입니다. 붉은색, 녹색, 푸른색 등 다양한 색의 띠가 움직이는 것이 보이는데 우리나라에서는 관찰할 수 없는 것으로 알려져 있습니다. 오로라는 태양의 활동과 큰 연관이 있는데 태양의 활동이 극대화되면 오로라가 발생하는 범위가 넓어지고 그 횟수도 잦아집니다.


<문제>

그렇다면 오로라는 지구에서만 볼 수 있는 현상일까요? 최근 목성에서도 극지방에 오로라가 발생하는 것을 확인했습니다. 오로라가 발생하는 이유는 무엇일까요?


<해설>

지구는 핵 부분의 용융 철의 흐름으로 의해서 강한 자기장을 가지고 있습니다. 이 자기장은 태양이 뿜어내는 대전입자 등을 막아주는 역할을 합니다. 태양이 뿜어내는 대전입자의 흐름을 태양풍이라고 하는데 이 태양풍의 일부가 지구 자기장 내부의 '반 알렌 대'라는 영역으로 들어오게 됩니다. 반 알렌 대는 지구의 남·북극에 가깝게 있어서 이쪽으로 다가온 대전입자들이 대기 중의 기체 분자와 충돌하게 됩니다. 기체 분자는 충돌로 얻어지는 에너지를 빛의 형태로 내보내게 되어 아름다운 색과 형태를 가진 오로라가 보이게 됩니다. 목성에서도 오로라가 관측되는 것은 목성도 강한 자기장을 가지고 있고 목성 자체가 두꺼운 대기층을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 대기가 없거나 자기장이 없는 행성에서는 오로라를 관찰할 수 없을 것입니다.
/ 입력시간: 2008. 04.15. 15:24