[창의력 키우기] 과학창의력

'헬로∼공부야'는 영재교육 전문기관 와이즈만의 도움으로 과학 창의력과 수학 사고력을 키워줄 수 있는 다양한 예시문항을 게재합니다. 이번 주에는 접어서 편리하게 만들기, 지진 피해 줄이는 방법, 라그랑주 정리, 배수판정법 활용하기 등의 주제를 다룹니다.

■ 초등

접어서 더 편리한 물건

길쭉했던 핸드폰을 접어서 폴더형 핸드폰으로, 자리를 많이 차지하던 데스크탑 컴퓨터를 접어서 노트북으로, 들고 다니기 불편했던 장지갑을 접어서 주머니에 쏙 들어가는 반지갑으로…. 이처럼 우리 생활 속에는 기존의 물건을 접어서 편리하게 만든 물건들이 많이 있습니다.

<문제>

또 어떤 물건을 접어서 편리하게 만들 수 있을까요? 최대한 많은 물건을 생각해서 쓰고 그렇게 만들었을 때 어떤 장점이 있는지 적어 보세요. 단, 기존의 물건 중 이미 접힌 모양으로 만들어진 것은 제외합니다.

<해설>

실제로 기존의 물건을 접어서 편리하게 만들어진 경우는 많습니다. 노트북, 지갑, 핸드폰 외에도 의자, 침대, 운동기구 등이 있지요. 그럼 왜 이렇게 물건을 접어 두는 것일까요? 첫 번째는 휴대의 간편성 때문입니다. 부피가 커서 들고 다니기 어려운 경우에는 접어서 들고 다니기 편하게 바꿀 수 있습니다. 지갑이나 핸드폰, 컴퓨터 등이 그렇습니다. 두 번째는 보관의 편리성입니다. 많은 자리를 차지하는 물건도 접어서 한쪽에 둔다면 공간 활용이 더욱 좋을 것입니다. 의자나 침대 등은 이 경우에 해당합니다.

새로운 물건을 고안할 때는 보통 문제의 핵심이 무엇인지 먼저 파악하고 떠오르는 생각이 있다면 적어둔 뒤 어떤 과학적 원리를 적용할지 충분히 고민해보고, 고안품의 모양을 그려보면서 기능을 하나씩 정리하며 문제점은 없는지 검토하는 것이 좋습니다. 숟가락과 젓가락, 프라이팬과 같은 우리 생활과 밀접한 물건들로부터 출발해서 아이디어를 생각해 볼 수 있습니다. 하지만 단순히 접어야 한다는 문제의 조건에만 집착한 나머지 청소기나 필기도구처럼 접었을 때 성능이 되레 떨어지면 곤란하겠지요. 상상력을 발휘해서 이사하기 편리하도록 접는 집, 접을 수 있는 피아노, 접는 지구본, 프린터, 텔레비전 등도 생각해 볼 수 있겠습니다.

■ 중등

지진 피해 줄이는 방법

지진과 화산은 대륙과 해양을 구성하는 12개의 판 경계에서 발생하는 자연 재해입니다. 지난 5월 12일에는 중국 쓰촨성에서 진도 7.8의 강진이 발생했습니다. 수만 명의 인명피해를 냈던 이 지진으로 국내에도 지진에 대한 대비를 다시 생각하게 합니다. 이어 지난 6월 14일에는 일본 동북부 지역에서도 진도 7.2의 강진이 발생했습니다. 그러나 이번 지진에서는 인명 피해가 사망과 실종을 합해 10여명에 그치고 있고 건물이나 구조물의 피해도 상대적으로 적었다고 합니다.

<문제>

그렇다면 일본에서는 어떻게 지진의 피해를 줄일 수 있었을까요?

<해설>

지진에 따른 피해 정도는 일차적으로 지진이 발생하는 진앙의 위치와 연관이 있습니다. 진앙은 지진이 발생하는 발생점인 진원 바로 위의 지면을 말합니다. 진앙이 도시에 위치한다면 피해는 커질 수밖에 없습니다. 되도록 판의 경계 부근에 도시를 만들지 않는 것이 좋겠지만 지진이 자주 발생하는 지역이라면 그에 대한 충분한 대비를 해야 합니다.

지진에 의한 피해는 건물이 무너지면서 가장 많이 발생합니다. 또 추가적인 화재 발생이나 전력과 수도가 끊어지는 등에 의해서 2차 피해가 발생합니다. 이러한 피해를 줄이기 위해서는 각 건물에 효과적인 내진 설계를 해야 합니다. 내진 설계는 지진의 강도와 지속시간 등을 고려해 기준을 정하고 그 기준에서 발생하는 힘을 견딜 수 있도록 건물을 설계하는 것입니다. 일본의 경우, 1995년 6천여명의 인명 피해를 낸 고베 대지진 이후 내진 설계 기준을 기존의 진도 6.0에서 진도 7.0으로 강화해, 이후 지진에 대해 피해를 크게 줄이고 있습니다. 우리나라의 경우 6층 이상의 건물에 대해서 진도 5.5∼6.0 정도의 내진 설계를 요구하고 있습니다. 이와 함께 중요한 점은 지진에 대한 빠른 경보 조치와 대피 훈련입니다. 평소 꾸준히 재해대책 훈련을 한다면 실제 재해가 발생했을 때 당황하지 않고 대응할 수 있기 때문입니다.
/ 입력시간: 2008. 06.24. 15:25