에펠탑은 1889년 파리 마르스 광장에 지어진 탑입니다. 이 탑은 파리에서 가 장 높은 건축물일 뿐만 아니라 매년 수백만 명이 방문할 만큼 세계적인 유료 관람지이기도 합니다. ‘에펠탑’이라는 이름은 이 탑을 디자인한 귀스타브 에펠 의 이름에서 명칭을 얻었으며, 1889년 프랑스 혁명 100주년을 기념하기 위해 세계 박람회의 출입 관문으로 건축되었습니다.
격자 구조로 이루어져 있는 이 탑의 높이는 무려 324 m(1,063 ft)에 달하며, 이는 건물 81층의 높이와 맞먹는 높이로 1930년 크라이슬러 빌딩이 완공되기 전까지는 세계 최고의 높이이기도 했습니다. 현재까지도 프랑스에서는 2004년 에 지어진 미요교 다음으로 높은 구조물입니다. 에펠탑을 본 한 물리학자 치올
<프롤로그>
프롤로그는 학생 들이 본 차시의 내용을 이해하는 데 필요한 사전지 식 및 문제 해결 을 위한 새로운 지식을 쌓기 위해 필요한 부분입니 다. 학생들이 글 을 읽으며 많은 지식과 질문을 얻 을 수 있도록 지 도해 주세요.
6. 평가 및 보상
평가는 다음에 제시되는 평가기준에 의하여 학생과 교사가 평가하여 평균점을 산출한다. 산출된 점수에 의한 순위를 평가하여 보상하도록 합니다.
평가항목 평가기준
평가
평 정
학 생
교 사
지구를 되살리기 위한 과학적이고 창의 적인 방법을 다양하게 고안하였는가?
매우 과학적이고 창의적이다. 상
창의성이 미흡하다. 중
창의성과 다양성이 떨어진다. 하
강한 구조물을 만들었는가?
무거운 물체를 오래 매달았다. 상
무게가 중간 정도의 물체만을 매달 수 있다. 중 가벼운 물체만을 매달 수 있다. 하
탄소나노튜브의 응용분야를 적절하 고 다양하게 제시하였는가?
응용분야를 특징에 맞게 다양하게 제시하였다. 상 응용분야는 적절하나 다양하지 못하다. 중
응용분야가 적절하지 못하다. 하
모둠별 활동에 적극적이고 상호협력하 는 자세를 보이는가?
모둠활동에 매우 적극적이며, 타인의 의견을 존중한다. 상 모둠별 활동에 대한 적극성이 미흡하다. 중
참여도가 매우 낮다. 하
7. 학습내용
코프스키(1857~1935). 로켓 과학자이자 러시 아 우주계획의 선구자인 그는 에펠탑을 보고 서 ‘저런 높은 탑이 있으면 로켓 없이 우주로 갈 수 있지 않을까?’라고 생각했다고 합니다.
그리고 여기에서 힌트를 얻어 최초로 우주엘 리베이터의 개념을 구상하기도 했고요. 하지만 당시 많은 과학자들은 그의 생각을 말도 안 되는 공상과학쯤으로 무시해 버렸고, 그렇게 그의 생각은 묻혀버리고 말았습니다.
■ <과학칼럼>미생물의 지구 자정 능력
"유조선 탱크에 쇳가루를 좀 채워서 주면 나는 지구를 빙하기로 만들 수 있 다." 어느 해양생태학자의 말입니다. 세계는 지금 지구온난화의 문제로 공포에 떨고 있습니다. 지구가 점점 뜨거워져 북극곰에게 필요한 빙하도 점점 줄고 있 습니다. 그러나 인류가 걱정해야 할 것은 더운 지구가 아닌 추운 지구일지도 모릅니다. 지금은 간빙기의 마지막 단계로 알려져 있으며 화석에너지를 고갈시 킨 인류는 추위가 온다면 큰 타격을 입을 것입니다.
미래는 미래이고 지금은 뜨거워진 지구를 식혀야 합니다. 지구온난화의 주범 중 하나는 산업화로 인한 과도한 이산화탄소의 배출입니다. 이산화탄소는 광합 성을 통해서 산소로 변환되기 때문에 지구의 광합성을 늘리면 지구의 온도가 내려갈 가능성이 큽니다. 지상에 산림을 늘리면 되지만 오히려 반대로 줄어들 고 있는 상황입니다.
그렇다면 지구의 2/3을 차지하고 있는 해양에서 광합성이 가능한 미생물의 양 을 증가시키면 어떨까요? 그동안 해조류 등을 포함한 해양 미생물은 바다에 질 소(N)와 인(P)이 부족하여 증식에 제한을 받는 것으로 알려져 왔습니다. 그런데 해양학자들이 철의 공급(해양에서의 철의 이동)과 해양 플랑크톤과의 상관관계 를 연구해 보니, 질소나 인보다 철에 의해서 개체수의 변화가 더 영향을 받는 다는 것입니다. 즉 철이 부족하니까 철을 바다에 뿌려주면 광합성을 하는 미생 물이 증가하여 지구의 온도가 내려갈 수도 있다는 가설입니다. 물론 빙하기가 될 정도로 온도가 내려가면 곤란하겠지만.
우리가 철분이 부족하면 빈혈에 걸리는 것처럼 철은 산소의 이동, 여러 효소의 작용, 핵산의 복제 등 생리작용에서 꼭 필요한 영양소입니다. 철은 지구상에서 네 번째로 풍부한 원소인데, 어떻게 모자랄 수가 있을까요? 우리가 사는 환경 에서는 산소가 존재하고 이에 산화된 제2철 이온의 용해도는 아주 낮아 생체가
섭취하기가 어렵습니다.
인체의 경우는 철을 페리틴과 같은 복합 단백질 등으로 저장해 놓고 필요할 때 이용합니다. 미생물도 생장을 위해서 철을 필요로 하지만 산화된 제2철 이 온은 대부분 광물 형태로 존재하기 때문에 미생물이 이를 직접 이용하기가 어 렵습니다.
미생물은 이러한 문제를 어떻게 해결했을까요? 먼 옛날 지구가 처음 생겼을 때 대기에는 산소가 없었고 환원된 형태인 제1철 이온은 용해도가 낮지 않기 때문에 미생물이 철을 이용하는데 아무 문제가 없었을 것입니다. 하지만 광합 성에 의하여 점점 산소가 증가되고 녹아있는 철은 점점 귀해져서 미생물들은 생존에 어려움을 겪게 됩니다. 그래서 미생물들은 철을 직접 녹여 세포내로 이 동시킬 수 있는 시데로포어(Siderophore)라는 유기물질을 자체적으로 만들기 시작하였습니다. 시데로포어는 철(Sidero)의 이동자(phore)라는 의미를 갖고 있 는데 현재 약 300개 이상의 구조가 알려져 있습니다. 미생물이 생장을 위해서 철이 필요하면 시데로포어 생성 관련 유전자에 의한 단백질의 발현을 통하여 시데로포어 분자를 조립합니다. 세포질에서 만들어진 시데로포어는 철이 필요 할 때 세포 밖으로 분비되어 시데로포어-제2철 결합체를 형성함으로써 철의 용 해도를 높입니다. 이 결합체는 다시 미생물의 막단백질을 통하여 세포내로 이 동되고 미생물은 철을 이용할 수 있게 됩니다.
시데로포어는 미생물뿐만 아니라 식물에서도 발견되며 인간의 면역세포와도 상호작용을 하는 것으로 알려져 있습니다. 시데로포어의 연구가 흥미로운 것은 이들이 질병과도 관계가 있다는 점입니다. 심장병, 암 등 무서운 병이 많지만 아직도 세균 감염에 의한 사망률도 크게 개선되고 있지 않고 있습니다.
만약 세균들이 만드는 시데로포어 생성을 억제시키는 기술이 있다면 이들에 의한 감염을 줄일 수 있습니다. 항생제의 남용 등으로 인하여 항생제에 내성을 갖는 미생물이 늘고 있는 것도 하나의 문제점입니다. 항생제의 내성의 원인 중 에 하나는 미생물이 세포로 흡수된 외부물질을 세포 밖으로 배출시킬 수 있는 능력이 있기 때문입니다.
반대로 약물의 전달 방향을 세포 밖에서 세포 안쪽으로 촉진시키면 항생제의 효과를 높일 수 있을 것입니다. 이러한 점을 이용하여 시데로포어와 항생제를 결합시킨 미생물의 자살유도 항생제가 연구되고 있습니다. 철을 섭취해야만 하 는 질병균들은 시데로포어-철-항생제 복합구조를 자신이 내보낸 시데로포어인 줄 착각하고 세포내로 받아들입니다.
영양제가 아닌 사약을 먹은 이들의 운명은 여기에서 끝입니다. 미생물의 능력 은 놀랍기만 합니다. 하지만 더욱 놀라운 것은 이것을 역으로 이용하는 과학자 들의 능력입니다.
지구여 잠시만 안녕.
안녕하십니까, UN사무총장 00입니다. 전 세계 각국 정상들은 지난 11월 1일 UN사무국에 모여 지구환경비상대책회의를 하였습니다. 이번 회의는 지구의 존폐를 결정하는 자리였던 만큼 며칠에 걸친 긴 토의가 이루어졌 고, 결국 지구를 살리기 위해서는 당분간 지구를 떠나 있어야만 한다는 안타까운 결론을 내리게 되었습니다.
그동안 지구는 큰 발전을 이루어왔습니다. IT기술의 발전은 전 세계를 하나 되는 소통의 장으로 만들어 주었고, 항공우주산업의 발전은 날고 싶 은 우리의 소망을 현실로 만들어 주었습니다. 건물들은 마치 살아 있는 나무처럼 하루하루 쑥쑥 자라나 하늘에 가 닿았고, 커다란 불빛들은 별처 럼 반짝이고 있습니다.
그런데 여러분, 밤하늘을 올려다 본 적 있으십니까? 건물들이 나무처럼 자라나고, 하늘과 맞닿은 그 건물들이 별처럼 불을 밝힐 때, 그때마다 그 자리에서 자라고 있던 나무들과 별빛들은 하나 둘 꺼져갔다는 사실을 아 십니까? 나무와 함께 보금자리를 잃은 새들의 지저귐, 자동차의 빠른 속 도에 무심코 밟혀버린 수많은 꽃과 진한 향기들, 그 꽃들과 함께 사라져 버린 꿀벌들, 그리고 그들과 운명을 함께 한 수많은 크고 작은 생명들……
더 이상 이렇게 둘 순 없습니다.
따라서 저희는 이번 회의에서 다음과 같이 결정하였습니다. ‘잠시 지구 를 비워주자!’ 혹시 모를 이런 사태를 대비해 각국은 수년 전부터 힘을 모아 우주공간에 여러분이 생활할 수 있는 공간을 마련함과 동시에 우주 엘리베이터를 건설해 왔습니다. 이 엘리베이터를 이용하면 우주 공간까지 는 편리하게 이동하실 수 있을 것입니다.
이번 결정은 지구를 포기하는 것이 아니라 지구를 포기할 수는 없기에 내린 결정입니다. 원래 지구는 우리의 것이면서 동시에 사라져 간 그들의 것이기도 했습니다. 이제는 우리가 그들에게 자리를 비켜주어야 할 때입 니다. 우리가 빼앗은 그 자리에서 그들이 마지막 희망의 불씨를 살릴 수 있도록 말이죠. 저희도 우주 엘리베이터를 이용해 틈틈이 지구를 방문하 면서 그들이 되살아날 수 있도록 최선을 다해 도울 것입니다. 부디 하루 빨리 지구로 돌아올 수 있기를 기원합니다.
Ⅱ. 상황제시
2033년 12월 31일, 지민이네 집으로 편지가 한 통 도착했습니다. UN사무총장 명의로 날 아온 편지는 이렇게 시작하고 있었습니다. ‘지 구여 잠시만 안녕’