통합과학 불변의 핵심

프롤로그 낯설다와 어렵다를 동일시하지 마세요 4

1. 물리; 운동을 잘하고 싶다면 이것만 기억해!

개념 : 어떻게 하면 더 빨리 더 멀리 더 힘차게 움직일 수 있을까
• 속력과 속도(비슷하지만 다른 개념, 속력과 속도) 17
• 가속도(변화하는 속도 ) 22
• 힘(힘의 단위가 N인 까닭 ) 24
• 운동량(운동의 정도를 나타내는 물리량) 28
• 충격량(충격의 정도를 나타내는 물리량) 30
• 작용과 반작용(작용이 있으면 반드시 반작용이 있다) 33

기본 : 작아도 효과가 크려면 뭐가 더해져야 할까
• 운동량과 충격량(운동량과 충격량은 같은 듯 다른 사촌지간) 35
• 충격량과 작용시간(힘의 작용시간이 길어지면 발생하는 두 가지 물리적 효과) 38
• 운동량, 충격량, 작용과 반작용(트럭과 경차가 충돌하면 왜 경차만 큰 피해를 입을까?) 41

확장 : 물리를 알고 보면 더 재미있는 스포츠
• 홈런왕 이승엽의 장타 비결 44
• 야구장에 안전펜스가 필요한 까닭 47
• 스나이퍼는 왜 총신이 긴 총을 사용할까? 49
• 번지점프가 출렁거리는 이유 51
• 손흥민은 어떻게 강슛을 구사할 수 있는 걸까? 53
• NBA 로고샷에 숨겨진 물리학의 원리 55

한 번 더 체크! 59

2. 화학; 정직하게 세상을 지키는 물질세계

개념 : 화학의 대명사 주기율표를 외우자
• 원자의 구성과 주기율표의 역사(아직도 주기율표는 채워지는 중) 67
• 주기율표와 전자 배치(비슷한 성격끼리 모여 있어요) 77
• 화학 결합(안정화를 향한 본능) 89

기본 : 원자는 서로 만나 쌍을 이룬다
• 루이스 구조식(8개의 점자로 해결) 101
• 전자쌍 반발 원리(전자쌍이 분자의 모양을 결정) 106

확장 : 화학 결합이 만들어 내는 다양한 물질들
• 다이아몬드 Vs 흑연(같은 탄소 다른 구성) 111
• 반도체(전자의 성질과 온도가 만난 합작품) 116
• 흑연 Vs 그래핀, 탄소 나노 튜브, 풀러렌(탄소들의 다양한 변주) 123
• 그래핀, 탄소 나노 튜브, 풀러렌의 특징과 활용(위 아래 좌우를 어떻게 연결하는지가 관건) 128

한 번 더 체크! 136

3. 생명과학; 세포는 열심히 정보를 전달하고 있지

개념 : 단백질이 이렇게 중요할 줄이야!
• 아미노산(단백질 구성의 기본 단위) 147
• 단백질의 구조(꼬이고 접히면서 목걸이를 만드는 것) 151
• 단백질의 기능(세포와 조직, 호르몬의 공급원) 156
• 뉴클레오타이드(핵산의 기본 단위) 158
• DNA와 RNA의 구조(한 가닥 RNA와 두 가닥 DNA) 161
• DNA와 RNA 기능(DNA는 유전정보 저장, RNA는 전달 및 단백질 합성에 관여) 168
• 유전자(유전정보가 저장된 DNA) 171

기본 : 생명 중심 원리
• 전사와 번역(생김새를 결정짓는 과정) 176
• 가모프의 가설(코돈의 시작을 알리다) 181
• 단백질을 만드는 번역 과정(유전 부호에 발 맞춰 이동) 184

확장 : 돌연변이가 꼭 나쁜 것만은 아니야
• 유전자 이상과 유전 질환(DNA 염기 서열의 변화가 원인) 189
• 유전 부호 체계의 공통성(초파리와 사람은 60% 일치) 193
• 자연선택에 유리한 돌연변이(낫 모양 적혈구 빈혈증과 자연선택) 197

한 번 더 체크! 202

4. 지구과학; 우리에겐 어린왕자의 유리관이 있어!

개념 : 어떻게 사람이 지구에서 살 수 있는지 알아보자
• 오존층(자외선을 막아 주는 대기권) 211
• 태양광(자외선을 포함한 태양광을 전기로 활용하기) 216
• 광합성(오존의 원천인 산소가 만들어지는 과정) 222
• 세균(핵막이 없는 최초의 생명체) 226
• 화석(지구의 과거가 남긴 증거들) 230
• 지질시대(46억 년 지구 역사를 쪼개는 기준) 235

기본 : 태양풍이 만들어 내는 오로라
• 기권의 층상 구조(기온 분포에 따라 대기권 구분이 뚜렷) 240
• 열의 전달 방식(쇠 국자에 손잡이를 다는 이유) 244
• 기권 층상 구조의 변화(오존층 이전과 오존층 이후로 나뉜다!) 248

확장: 지금의 오존층은 어떻게 만들어졌을까?
• 오존은 자외선이 만든다(만났다 헤어지기를 반복하는 오존과 자외선) 253

한 번 더 체크! 260

딱밤의 효과를 극대화하려면 어떻게 때려야 할까요? 첫째는 힘이 중요합니다. 초등학생이 딱밤을 때리는 것과 꾹관장이 딱밤을 때리는 것은 완전히 차원이 다를 것입니다. 당연히 힘이 장사인 꾹관장의 딱밤이 훨씬 효과가 클 테니 말이죠. 둘째는 딱밤을 가격하는 시간입니다. 중지로 상대의 이마를 때릴 때 정통으로 이마를 가격한 후 중지가 이마에 오래 맞닿아 있다면 힘의 작용 시간이 길어집니다. 하지만 빗맞으면 그 시간이 훨씬 짧아집니다. 이제 이해되지요? 빗맞은 딱밤이 그리 아프지 않은 이유를 말이죠. 이 사례처럼 물체가 충돌할 때 물체에 작용하는 힘의 크기가 클수록, 힘이 작용한 시간이 길수록 물체가 받는 힘의 효과가 커집니다. 따라서 충격량은 다음과 같이 정의됩니다. 다.
- 물리; 운동을 잘하고 싶다면 이것만 기억해!

여기에서 가장 중요한 것은 맨 바깥 전자껍질에서 운동하는 전자입니다. 앞에서 말한 ‘원자가 전자’는 원자에서 가장 바깥 전자껍질에 채워진 전자인데, 화학 반응에 직접 참여하므로 화학적 성질을 결정합니다. 사람도 여러 명이 모여 있을 때 가장 바깥에 서 있으면 비가 오든 바람이 불든 제일 먼저 알게 되잖아요? 누가 말 걸기도 쉽죠. 그것처럼 가장 바깥 전자껍질에 서 있는 ‘원자가 전자’는 자기 성질을 가지고 다른 전자를 만나서 화학반응을 일으킵니다. 따라서 일반적으로 원자가 전자와 최외각 전자껍질에 배치된 최외각 전자 수는 같다고 보면 됩니다.
-화학; 정직하게 세상을 지키는 물질세계

두 당이 어디서 차이가 나는지 보이나요? 라이보스와 디옥시라이보스의 구조는 거의 같습니다. 2번 탄소에 붙어 있는 OH와 H의 차이만 있을 뿐이죠. 라이보스는 영어로 Ribose, 디옥시라이보스 는 영어로 Deoxyribose로 표기합니다. Deoxyribose는 Ribose라는 단어 앞에 Deoxy라는 접두사가 붙어 있는데요. oxy는 oxygen, 즉 산소를 의미하고 그 앞의 De는 주로 ‘역방향, 부정, 분리, 또는 반 대’라는 의미를 나타내는 접두사이니 라이보스에서 산소를 분리한 것이 디옥시라이보스라는 것을 알 수 있었습니다. 이렇게 영어 단어만 해석해도 이 복잡한 당의 구조 차이를 바로 알아볼 수 있 답니다.
-생명과학; 세포는 열심히 정보를 전달하고 있지