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나노 기술, 모든 이에게 안전하고 균등하게
03
04 나노 기술, 모든 이에게 안전하고 균등하게09 나노입자가 암을 진단한다고 치료한다고?
16 나노 기술은 모든 사람들의 삶의 질을 향상시킨다?
24 나노 기술, 안전하게 함께 나눌 순 없을까?
항암 전달체, DNA 빌딩 블록 구조체
항암 전달체 DNA 빌딩 블록 구조체 40 우리가 먹는 약은 물에 잘 녹을까? 44 DNA, 항암제를 담아내다. 51
나노 DNA 항암 구조체 만들기 62
39
융 합 인 재 교 육 ( S T E A M ) 프 로 그 램
균등하게
․나노입자가 암을 진단한다고 치료한다고
․나노 기술은 모든 사람들의 삶의 질을 향상시킨다
․나노 기술 안전하게 함께 나눌 순 없을까
나노 기술, 모든 이에게 안전하고 균등하게
나노 기술의 발달로 생활이 편리해 지고 삶의 질이 향상되었지만, 이러한 이면에는 첨단 기술인 나노 기 술의 혜택 뿐 아니라 기초적인 의료 서비스 조차 누리지 못한 건강, 위생 상태가 매우 열악한 국가 및 계층이 있다. 나노 기술로 인한 혜택은 무궁무진하여 ‘나노 불평등’이라는 용어가 등장할 만큼 나노 기술 의 혜택을 누릴 수 있느냐 없느냐는 중요한 문제가 되었다. 또한 나노 물질이 인간에게 미치는 잠재적 독성에 대한 문제가 대두되고 있으므로 나노 기술에 대한 입체적인 이해가 필요하게 되었다.
* 내용목표
- 나노 바이오 기술의 발달의 예로 암의 진단 및 치료 방법에 적용된 나노 기술에 대해 알아보고, 기존 항암제와 비교하여 적용된 나노 기술의 장점을 이해할 수 있다.
- 아직 여러 나라에서 기초적인 의료 기술이 부족하여 사망하는 사례가 많이 있음을 이해하고, 이를 과 학 기술 정책의 불평등과 관련지어 이해할 수 있다.
- 과학 정책의 불평등과 마찬가지로 나노 기술의 혜택 또한 불평등하게 받고 있음을 이해할 수 있다.
- 나노 물질의 잠재적 위험성에 대한 자료를 해석하여 위험한 이유를 이해하고, 이를 정책적으로 해결 하는 방법에 대해 이해할 수 있다.
- 첨단 기술의 혜택 안전하고 평등하게 나눌 수 있는 방안을 생각해보고, 그것을 정리하여 연설문을 작 성할 수 있다.
* 과정목표
- 나노 과학기술 개발의 필요성에 대해 깨닫고 기술 개발을 위해 함께 가져야 하는 삶의 태도에 대해 생각해 볼 수 있다.
- 더불어 사는 삶에 대한 태도를 가질 수 있다.
- 의사소통의 중요성을 알고 의사 전달을 올바르게 하기 위해서 필요한 것에 대해 생각해볼 수 있다.
과학
(제 2부) 과학과 문명_(1) 정보 통신과 신소재_⑦ 고분자 물질의 구조와 특성을 바탕 으로 합성섬유, 합성수지, 나노 물질 등 다양한 첨단 소재의 원리와 활용 방법을 이 해한다.
화법과 작문 [자기 표현과 사회적 상호 작용]_(26) 의사소통에서 진정성이 중요함을 인식하고 진솔 한 마음이 드러나도록 표현한다.
사회
(4) 환경 변화와 인간_(가) 과학 기술의 발달과 정보화_① 과학 기술의 발달이 인간과 환경에 미친 영향을 다양한 사례를 통해 이해하며, 비판적인 관점에 기초하여 과학 기술을 바람직하게 활용하는 방안을 파악한다.
생활과 윤리
(3) 과학 기술․환경․정보 윤리_(가) 과학 기술과 윤리_과학 기술이 인간의 삶의 질 향상에 기여한 성과와 과학 기술이 제기하는 윤리적 문제를 객관적으로 이해한다.
또한 과학 기술의 본질과 목적이 인간의 존엄성 구현 및 삶의 질 향상에 있음을 인 식하여 과학 기술에 대한 건전하고 균형 잡힌 시각을 확립한다. 이를 위해 과학 기 술의 성과와 윤리적 문제를 조사·분석하고, 인간 존엄성의 회복과 행복 추구를 위해 서 요구되는 과학 기술의 윤리적 책임에 대하여 탐구한다.
상황제시
나노 바이오 기술에 대한 포럼이 열리고 있는 어느 날, 포럼 장소 밖에서는 나노 불평등에 집회가 열렸다. 나노 기술의 발 달로 질병의 진단, 수술 등이 간편해지고, 저렴해지는 등 생활 이 편리해지고 있으나 한편에는 상대적으로 기술로부터 소외 되는 사람들이 생기고 있다. 또한 나노 기술이 인간에게 미치 는 부정적인 영향도 속속 드러나고 있다. 모두 함께 할 수 있 는 방향은 없는 것일까?
교과목 STEAM 요소
과학 생활과
윤리
S, T, E
창의적 설계
다양한 나노 바이오 기술을 소개하고, 나노 바이오 기술의 발 달로 인하여 질병의 진단 및 수술 등이 간편해지고, 저렴해지 는 사례를 통해 나노 바이오 기술에 대해 이해한다.
나노 기술의 불평등 분배, 나노입자의 독성에 대해 이해하고, 나노 기술로 인해 발생하는 문제점을 극복하고 나노 기술이 발전하는 방향에 대해 소개하는 연설문을 작성할 수 있다.
교과목 STEAM 요소 과학,
사회 생활과
윤리 미술
S, T, E, A
감성적 체험 (성공의
경험)
나노 기술의 발달을 생활의 편리성, 나노 불평등, 나노입자가 인간에게 미치는 영향의 불분명성 등 다양한 관점에서 나노 기술을 바라보고, 나노 기술의 발달과 나노 기술의 평등한 분 배의 중요성에 대해 작성한 연설문을 발표할 수 있다.
교과목 STEAM 요소 생활과
윤리 화법과
작문
S, T, E
나노 바이오 기술에 대한 최신 기술을 소개하는 포럼이 열리고 있는 어느 날, 포럼 장소 밖에서는 나노 바이오 기술에 대한 예산 집행을 줄이도록 요구하는 집회가 열렸다. 나노 기술로부터 소외되는 사람들이 생기고, 나노 기술이 인간에게 미치는 잠재적 위험성이 있지만 나노 바이오 기술의 발달로 질병의 진단, 수술 등이 간편해지고, 저렴해지는 등 생활이 편리해지고 있으므로 나노 바이오 기술의 발전도 필요하다.
이 상황을 해결하고 포럼을 성공적으로 마치기 위해 나노 바이오 기술의 발전에 대한 연설문을 발표하 기로 하였다. 나노 바이오 기술의 순기능을 드러낼 뿐 아니라 나노 기술을 반대하는 사람들의 마음을 돌려 세울 수 있는 정책을 포함하고 있는 연설문을 작성하여 발표해 보자.
주제 내용 수업실행
과목
STEAM 요소
1차시
나노입자가 암을 진단하고 치료한다고?
․ 문제 상황(나노 바이오 기술에 대한 포럼이 열리 고 있는 어느 날, 포럼 장소 밖에서는 나노 불평등에 집회가 열렸다.)을 제시한다.
․ 나노 바이오 기술 포럼에서는 나노 바이오 기술로 인해질병의 진단 및 수술이 간편해지고 있다는 연구 결과들이 소개되고 있다. 나노 바이오 기술의 발달로 암의 진단 및 치료가 편리해짐을 이해하고, 항암제를 이용한 기존 치료 방법과 비교할 수 있다.
생활과 윤리 과학 미술
S, T, A
2차시
나노 기술은 모든 사람들의 삶의 질을 향상시킨다?
나노 기술의 발달을 나노 불평등의 관점에서 나노 기 술을 바라보고 나노 기술의 발달과 나노 기술의 평등 한 분배의 중요성을 이야기할 수 있다.
과학
기가 S, T, E
3차시
나노 기술, 안전하게 함께 나눌 순
없을까?
나노입자가 인간에게 미치는 영향의 잠재적 위험성에 대해 알아보고, 나노 기술에 대해 부정적 시선을 갖 고 있는 사람들의 마음을 돌려 세울 수 있는 연설문 을 작성하여 발표해 보자.
생활과 윤리 과학 화법과
작문
S, T, E
평가 목표 내용 평가요소 종류 차시
융합적 지식 및 개념
함양
* 암 진단 및 치료용 나노 로봇에 대한 내용을 읽고 이해하는 과정에서 기존 항암제의 문제 점과 나노 물질의 특징 이해
* 개발도상국의 경제적 상황 및 아동 사망률를 자료를 해석하는 과정에서 자료 해석 능력 향 상
* 나노 물질의 잠재적 유해성에 대한 실험 자료 를 해석하는 과정에서 나노 물질의 특징 이해 및 자료 해석 능력 향상
* 만화의 창의성 보고서 평가 1
창의적 사고 능력 함양
* 암 진단 및 치료용 나노 로봇 및 나노 물질에 대한 자료를 읽고, 치료 방법을 만화로 표현하 는 과정에서 자료 해석 능력, 창의력 향상
* 나노 물질의 특 징 이해
* 그래프, 도표 등 의 자료 해석 능력 향상
보고서 평가 1~3
소통 능력 함양
* 만화를 그리고 연설문을 활동을 모둠별로 진행 함으로써 모둠원들간의 소통 능력이 향상되고, 이를 전체 학생들에게 발표함으로써 발표 능 력 향상
평 가 없음 1,3
배려의 태도 함양
* 개발 도상국 사람들의 입장을 이해하는 과정, 모둠별로 만화를 그리고, 연설문을 작성하는 과정에서 배려 및 도덕적 능력 향상
평 가 없음 1~3
차시별 교수학습 지도안(1/3) 차시별 교수학습 지도안(1/3) 차시별 교수학습 지도안(1/3)
수업주제 나노입자가 암을 진단하고 치료한다고? 대상 고 차시 1/3 학습목표 암을 진단하고 치료하는 나노 기술의 발달로 인한 장점을 이해하고, 나노 바이오 기술이
우리 삶의 질을 향상시킬 수 있음을 느낄 수 있다.
STEAM
단계 상황 제시, 창의적 설계 연계과목 과학
연계과목 생활과 윤리, 과학, 미술 준비물 PPT자료, 활동지 지도상의
유의점
박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 기능이 잘 드러나도록 만화를 그릴 수 있도록 지 도한다. 또한 색칠을 하면 시간이 많이 걸리므로 시간에 따라 간단히 스케치 정도만 그리 도록 지도할 수도 있다.
흐름 시간
(분) 교수-학생 활동 비고
도입 5
• [Solve the problem] 상황 제시
- 나노 바이오 기술의 장점도 많지만 나노 불평등, 나노 물질의 잠재적 유해성 등 부정적인 영향도 드러나고 있다. 부정적인 영향 때문에 나노 바이오 기술의 발전을 반대하는 사람들을 설 득할 수 있는 연설문을 작성하는 활동을 진행할 것임을 설명한다.
• 동기 유발
- 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄을 소개하고 들어본 경험 이 있는 지 공유한다.
S, T
전개 40
• 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄에 대한 자료를 읽고, 이 들의 특징을 알아본다.
• 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 기능을 표현할 수 있 는 만화를 그린다.
• 항암제애 대한 자료를 읽고 기존 항암제의 문제점과, 박테리오 봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 장점을 서술한다.
A
정리 5 • 활동 정리
나노입자가 암을 진단한다고 치료한다고?
나노입자가 암을 진단한다고 치료한다고?
나노입자가 암을 진단한다고 치료한다고?
학습 목표 암을 진단하고 치료하는 나노 기술의 발달로 인한 장점을 이해하고, 나노 바이오 기술이 우리 삶의 질을 향상시킬 수 있음을 느낄 수 있다.
나노 바이오 기술에 대한 최신 기술을 소개하는 포럼이 열리고 있는 어느 날, 포럼 장소 밖에서는 나노 바이 오 기술에 대한 예산 집행을 줄이도록 요구하는 집회가 열렸다. 나노 기술로부터 소외되는 사람들이 생기고, 나노 기술이 인간에게 미치는 잠재적 위험성이 있지만 나노 바이오 기술의 발달로 질병의 진단, 수술 등이 간편해지고, 저렴해지는 등 생활이 편리해지고 있으므로 나노 바이오 기술의 발전도 필요하다. 이 상황을 해 결하고 포럼을 성공적으로 마칠 수 있는 방법은 없을까?
활동1 암의 진단 및 치료와 나노 기술
암을 치료하고 진단하는 나노 물질에 대한 자료를 보고 활동을 해보자.
[자료1] 박테리오봇
박테리오봇은 치료 약물을 담은 마이크로미터(μm, 1μm = 100만 분의 1m) 크기의 작은 물체에 수많은 박테리아를 붙여 몸속을 돌아다니게 하는 로봇이다.
박테리아는 독성이 제거된 상태로 편모를 움직여 혈액 속을 떠다닌다.
암세포에서 분비하는 특정한 물질 이 있는 곳을 찾아간다.
암세포에 도착하면 로봇구조체가 터 지면서 암 표면에 항암제가 뿌려진다.
박 테 리 오 봇
출처: 암치료용 박테리아 나노 로봇 개발, 국가산업융합지원센터박테리오봇 융합연구단, 제 39호
[자료2] 나노 미사일
연구팀은 간암의 종양 조직은 정상 조직보다 산성이고, 특정 수용체가 간암 세포에 많이 발현된다는 것 을 이용하여 나노 미사일을 제작하였다. 중성에서는 그대로지만 산성인 간암 조직에서만 터지는 고분자 에 치료제를 넣은 후, 마치 미사일 유도 장치와 같이 간암 세포 표면에 있는 특정 수용체에 결합하는 엽산을 붙여 간암 조직에 선택적으로 간암 치료제를 전달하기 때문에 나노 미사일이라는 이름이 붙여 졌다.
미역 순나무에서 추출한
트립톨리드를 넣음 간암 세포에 있는
수용체에 결합하는 엽산
산성 환경에서 터지는 고분자 출처: 미래창조학부 보도자료 2014.08.22.(금) 조간 [자료3] 나노 수류탄
나노 수류탄은 산화철 나노입자와 광감각제(빛과 산소를 접하면 특정 작용을 하는 물질)가 담긴 복합나 노구조물로써, pH가 7.0이상인 정상 세포에서는 터지지 않고 pH 6.5이하인 암세포를 만나면 터지도록 되어 있다. 나노 수류탄이 터지면 형광 빛과 함께 MRI 시그널이 나와 MRI 영상을 통해 진단할 수 있 고, 나노 수류탄과 함께 나오는 광감각제에 레이저를 쏘아주면 화학 반응이 일어나 암세포가 죽게 된다.
출처: 미래창조학부 보도자료 2014.04.07.(금) 조간
1.
그림은 암세포, 박테리오봇, 정상세포, 나노미사일, 나노수류탄을 나타낸 자료이다. 자료를 읽고 빈 칸을 채 워 보자.Tip
학생들이 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄에 대해 생소하므로 볼거리에 소개된 뉴스 영 상을 먼저 제시할 수 있다.
1. 박테리오봇 뉴스 관련 영상
https://www.youtube.com/watch?v=5cfKBOWiEZs
2. 나노미사일 뉴스 영상
https://www.youtube.com/watch?v=guUE_S6JTcY
3. 나노수류탄 뉴스 영상
http://science.ytn.co.kr/program/program_view.php?s_mcd=0082&s_hcd=&key=201404071200035901
2.
박테리오봇, 나노미사일, 나노 수류탄의 암 진단 및 치료 과정을 다른 사람들이 쉽게 이해할 수 있도록 만 화로 표현해 보자.Tip
1번에 제시된 자료의 문구를 참고로 하여 만화를 그릴 수 있도록 지도한다. 그림의 완성도보 다는 원리를 이해하는 게 목표이므로 그리기 활동에 치중되지 않도록 한다.
활동2 기존 항암제의 문제점
다음은 항암제의 문제점에 대한 설명이다.
현재 암치료에 사용되고 있는 항암제의 대부분은 화학요법제로 이들은 암의 완치보다는 증상완화의 방 법으로 사용되고 있어서, 암의 증상과 증후를 일시적으로 제거해주고 수명을 연장시켜 주는 수준이다.
화학요법제는 세포독성 약물로서, 암세포 뿐만 아니라, 정상세포에도 독성을 가지고 있다. 정상 세포 중 세포 증식이 왕성하게 일어나는 골수, 모낭, 위장관 내피세포 등은 화학요법제에 영향을 많이 받는다.
특히 골수에서는 면역에 관계되는 세포가 만들어지므로 약물 치료를 받는 환자들은 세균 감염, 자연 출 혈, 탈모, 메스꺼움 및 구토 등의 부작용을 겪게 된다.
화학요법제의 또다른 문제점으로는 약제에 대한 내성(drug resistance)이다. 약제에 대한 내성은 항암 약 물치료를 할 때, 처음에는 항암효과를 나타냈다가 점차 효과가 줄어드는 현상이다.
1.
항암제로 인한 2가지 문제점을 정리해 보자.정상 세포에 독성을 가지고 있다. 정상 세포 중에서 세포 증식이 왕성하게 일어나는 골수, 모 낭, 위장관 내피세포 등이 화학요법제에 영향을 많이 받아 부작용이 있다.
약제에 대한 내성으로 인해 항암 효과가 줄어든다.
2.
박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 장점을 항암제의 부작용과 관련지어 간단히 서술하여 보자.박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄은 공통적으로 암세포를 찾아가도록 되어 있고, 암세포 에서 약물이 투여되므로 정상 세포에 항암제가 작용하는 문제점을 해결할 수 있다.
차시별 교수학습 지도안(2/3) 차시별 교수학습 지도안(2/3) 차시별 교수학습 지도안(2/3)
수업주제 나노 기술은 삶의 질을 향상시킨다? 대상 고 차시 2/3 학습목표 나노 기술이 발달해도 경제적, 사회적인 이유로 혜택을 받지 못하는 국가, 계층이
있을 수 있음을 이해하고, 나노 불평등 문제에 관심을 갖을 수 있다.
STEAM
단계 창의적 설계 연계과목 기술가정
연계과목 과학, 사회, 생활과 윤리 준비물 PPT자료, 활동지
지도상의 유의점
개발도상국에서는 첨단 나노 기술의 혜택을 받지 못할 뿐 아니라 간단한 의료 서 비스를 받지 못해 아동 사망률이 높게 나타난다. 아동 사망률 감소가 UN의 새천 년 목표 중 하나일 정도로 아직 의료 서비스를 받지 못하고 있는 계층이 있음을 알고, 나노 기술의 발달 이면에 혜택을 받지 못해 불평등이 더 심화되고 있음을 느낄 수 있도록 지도한다.
흐름 시간
(분) 교수-학생 활동 비고
도입 5
• 동기 유발
- UN의 새천년 목표를 살펴보고, 아동 사망률 감소 부분에서 목 표 달성이 어려운 이유를 말해본다.
전개 40
• 아동 사망률과 아동 사망률 원인을 GDP와 연관지어 이해하고, 나노 기술의 발달이 아동 사망률을 낮출 수 있을 것인지에 대해 자신의 생각을 정리한다.
- 아동 사망률이 높은 지역을 지도에 표시한다.
- GDP 규모에 따라 다른 색으로 지도에 표시한다.
- 아동 사망률과 GDP 규모를 관련지어 이해한다.
- 아동 사망률의 원인과 예방법을 읽고 GDP가 낮은 국가에서 아 동사망률이 높게 나타나는 이유를 이해한다.
- 나노 기술의 발달이 개발도상국 및 빈곤층에도 혜택이 돌아갈 수 있을 지에 대해 이해한다.
• 나노 불평등의 원인과 10-90 문제를 관련지어 이해하고, 나노 불평등의 미래에 대한 자신의 생각을 정리한다.
- 일반적인 과학 기술 정책의 불평등인 10-90 문제와 나노 불평 등을 관련지어 이해하고, 나노 불평등이라는 용어를 이해한다.
S, T, E
정리 5 • 활동 정리
나노 기술은 모든 사람들의 삶의 질을 향상시킨다?
나노 기술은 모든 사람들의 삶의 질을 향상시킨다?
나노 기술은 모든 사람들의 삶의 질을 향상시킨다?
학습 목표 나노 기술이 발달해도 경제적, 사회적인 이유로 혜택을 받지 못하는 국가, 계층이 있을 수 있음을 이해하고, 나노 불평등 문제에 관심을 가질 수 있다.
MDGs는 Millennium Development Goals의 줄 임 말로 새천년개발목표라고 불린다. 크게 8 가지 항목으로 이루어져 있으며, 이 중 4번째 아동 사망률 감소 항목은 낮은 진척도를 보 이고 있어, 2015년까지 목표 달성이 불가능할 것으로 예상되고 있다. 의학 기술이 발달한 요즈음 아동 사망률 감소라는 목표 달성이 어려운 이유는 무엇 때문인지 생각하여 보자.
활동1 나노 기술이 아동 사망률을 낮출 수 있을까?
다음은 국가별 아동 사망률을 나타낸 지도와 몇몇 나라의 국민 총 생산 자료이다.
[자료1]
출처: 써빙프렌즈 공식블로그
국가 GDP (US dollars, billions) 국가 GDP (US dollars, billions)
미국 15,609.697 차드 9.892
독일 3,478.772 콩고 17.305
러시아 2,021.896 앙골라 121.466
중국 7,991.738 말리 11.065
일본 5,980.997 나이지리아 273.032
한국 1,163.532 우간다 19.399
[자료2]
출처: IMF
1.
[자료1]에서 아동 사망률이 높은 국가가 많은 지역이 어디인지 지도에 표시해 보자.Tip
제시된 지도에 색칠이 되어 있으므로 컬러로 인쇄를 해야 하며, 아동 사망률이 높은 국가의 기준은 1000명 출생 당 100명 사망 이상 지역이다. 그리고 이러한 지역이 주로 GDP가 매우 낮은 서남 아시아 지역임을 인식할 수 있도록 지도한다.
2.
다음 세계 지도를 OHP 용지에 프린트한 후, 각 나라의 GDP 규모에 따라 서로 다른 색으로 빗 금을 쳐 보자.10000$ 이상 3000$ ~ 10000$
1000$ ~ 3000$ 1000$ 이하
콩고 나이지리아
콩고 독일
러시아
차드
콩고 앙골라 말리
우간다
미국 중국 일본
우리나라
3.
2번에서 색칠한 세계지도(OHP)를 [자료1]의 세계 지도 위에 올려 놓아보다. 아동 사망률과 GDP는 어떤 관계가 있는가?GDP가 낮은 나라일수록 아동 사망률이 낮다.
Tip
제시된 지도를 OHP에 출력하여 이용하여야 하며, 준비가 안 되는 경우에는 지도에 색깔로 칠하고, [자료1]에 제시된 지도와 비교해볼 수 있도록 지도한다.
4.
다음은 아동 사망 원인(2013년)과 유니세프에서 제시한 아동 사망률을 낮추는 방법을 나타낸 것이다.[자료1] [자료2] 1. 아기에게 모유만을 먹이는 완전모유수
유 2. 예방접종
3. 말라리아 예방을 위한 살충처리모기장 보급
4. 비타민 A 보충제 보급
특정 국가에서 아동 사망률이 높은 이유를 GDP와 관련지어 서술하여 보자.
GDP가 낮은 지역이 아동 사망률이 높은 것으로 보아 경제적인 이유로 기초 의료 혜택을 받 지 못하는 것이 아동 사망률이 높은 이유라고 할 수 있다.
Tip
아동 사망률을 낮추는 방법이 어렵지 않은 방법임을 인식하고, 이러한 기초적인 의료만으로 도 아동 사망률이 낮아질 수 있음을 인식할 수 있도록 한다.
5.
‘나노 기술의 발달이 아동 사망률의 높은 지역에 도입되어 이들의 삶이 개선될 수 있을까?’에 대해 자신의 생각을 서술하고, 발표하여 보자.개선될 수 없다. 이들은 경제적인 이유로 인하여 기초적인 의료 혜택 조차 받지 못하는데, 첨 단 나노 기술의 혜택은 더더욱 받기 어려울 것이다.
Tip
학생들 대부분이 ‘개선될 수 없다’는 의견을 제시하므로, ‘개선될 수 있다’는 의견을 제시하는 학생이 있는 지 알아보고 있다면 이 학생이 발표할 수 있도록 하고, 그 이유를 설명할 수 있 도록 지도한다.
활동2 나노 불평등이 뭘까?
1.
다음은 과학기술정책과 불평등에 대한 다음 자료이다.[자료1]
공공자금지원은 건강보건의 개선이나 더 깨끗한 환경과 같은 공동의 목표를 지향하지만, 부 유층과 저소득층이 이러한 R&D의 이득을 공유할 수 있도록 해주는 명시적인 메커니즘이나 기준이 대부분의 과학기술 프로그램에는 전혀 포함되어 있지 않다. 예컨대, 대부분의 제약회 사들은 의료보장 시스템이 잘 갖추어진 부유한 국가들에 판매됨으로써 큰 이윤을 가져다 줄 제품을 생산하려한다. 생명공학기술은 지난 30여 년동안 OECD 국가들의 과학기술정책의 중 심이었으며, 자금지원과 기술이전정책에 있어서 강력한 시장지향을 추구하여 왔다. 그 결과 대부분의 생명공학기술 약품은 부유한 국가들의 의료문제와 질병을 대상으로 하고 있다.
사실 생물의학연구의 우선순위는 오랫동안 빈곤국의 최빈곤층의 가장 시급한 필요에서 벗어 나 풍요로운 계층의 덜 긴급한 건강문제를 지향해왔다. 이것은 ‘10-90 문제’로 정의되며, 세계 보건 연구의 10% 미만이 세계질병부담의 90% 이상을 발생시키는 문제들에 투입되고 있다는 것을 뜻한다.
출처: 장영배(2009), 과학기술정책과 사회적 불평등, 과학기술정책연구원, 정책자료 2009-3
‘10-90 문제’란 무엇인가?
세계 보건 연구의 10% 미만이 세계질병부담의 90% 이상을 발생시키는 문제들에 투입되고 있다는 것이다.
2.
나노 기술로 인해 발생하는 불평등을 ‘나노 불평등’이라고 한다. 다음은 ‘나노 불평등’에 대한 글 이다.[자료2] 나노 불평등 문제가 중요한 이유
심각한 경제적 불평등은 오늘날 자본주의 사회가 해결해야 할 가장 시급한 문제 가운데 하나 이다. 만일 어떤 기술이 분배 문제를 크게 개선할 수 있다고 하면, 아마 사람들은 그 기술에 열광할 것이다. 반대로 어떤 기술이 분배 불평등을 심화시킬 가능성이 있다면, 그 기술은 사 람들로부터 환영받기 어려울 것이다. 나노 기술은 바로 이런 기술일 가능성이 높다는 우려의 목소리가 있다. 아마 나노 기술의 성공으로 인해 발생하는 이득과 혜택이 너무 크기 때문인 듯하다. 나노 기술로 인해 야기되는 분배의 불평등을 나노 불평등(nano-divide)이라고 부른다.
나노불평등은 한 사회의 계층들 사이에서도 발생할 뿐만 아니라 국가 간에도 발생할 것이다.
나노 기술로 탄생한 혁신적 제품과 나노의학에 대한 접근성에 있어서 계층별 차이가 생기게 되면 계층 간 나노불평등이 발생할 것이다. 기술의 발전에 대한 사람들의 기대는 기술 발전 으로 발생하는 혜택이 모두에게 비교적 동등하게 분배될 것이라는 희망에 기초하고 있다. 하 지만 나노 기술은 기술발전의 혜택의 계층적 편향성과 그로 인한 사회 계층의 경직화를 불러 올 가능성이 있다.
나노의학의 정밀 진단 및 치료 기술은 의료 서비스의 등급화를 불러올지 모른다. 나노의료 서비스는 의료 비용을 크게 상승시킬 것이다. 특정한 나노의료 서비스가 특정 계층의 전유물 이 되는 바람직하지 않은 상황이 도래할 가능성도 있다. 특히, 나노의학이 치료 영역이 아니 라 향상(enhancement)의 영역으로 확대될 때 그런 일이 발생할 가능성이 있다. 신체적, 정신 적 향상의 수단으로 활용되는 나노의학은 해당 시점에서 개인의 경제적 수준이 추후의 사회 적 계층을 결정하는 중대 요인으로 작용할 가능성이 있다. 이런 상황은 경제력과 기술이 인 간의 삶을 지배하고, 전통적인 가치와 미덕을 압도하는 전도된 상황을 초래할 것이다.
나노 기술을 활용할 수 있는 소수의 기술선진국들과 그렇지 못한 다수의 개발도상국 사이의 간격은 나노 기술의 발전 과정에서 점점 더 심화될 것이다. 그런데 국가 간의 기술력의 차이, 국가 간의 경제적 불평등은 언제나 존재하는 것이 아닌가? 나노 기술이 종래의 국가 간 불평 등을 심화시킬 것이라고 하지만 다른 기술들도 마찬가지가 아닌가? 나노 기술이 더욱 문제가 된다면 그것은 나노 기술의 이득이 다른 기술들보다 더 크다는 정도가 아닐까? 그 이상으로 나노 기술이 분배 불평등 문제와 관련해 더 크게 문제될 것이 있어 보이지 않는다.
그런데도 국가 간 나노불평등을 주장하는 사람들은 무엇을 말하려는 것일까? 아마, 모든 나 라가 기술로 인해 평등해져야 한다고 주장하지는 않을 것이 분명하다. 그런 사람들의 마음 속에 있는 생각은 아마도 나노 기술의 혜택을 국가 간에 공정하게 나누는 일이 필요하다 생 각일 듯하다. 그런 생각의 근거는 몇 가지로 생각해 볼 수 있다. 자연은 인류 공동의 유산이 라는 믿음을 바탕으로 나노 기술의 혜택을 소수 국가가 독점하는 것은 공정하지 않다는 주장 이 있을 수 있다. 이런 주장은 기술 발전으로 발생한 이득을 누가 가져야 하는가 하는 물음 에 대해 발생의 전환을 요구한다. 나노 기술의 혜택 독점을 불공정하게 보는 또 다른 측면은 그 기술의 위험이 국지적이지 않고 훨씬 광범위한 영역, 심지어 지구 전체를 영향권을 할 수 있다는 생각에 있다.
나노불평등을 문제 삼는 사람들의 또 다른 생각은 나노 기술에 대한 기대에 기초한다. 나노 기술은 빈곤과 질병 퇴치에 크게 기여할 것으로 기대되는 영역을 포함하고 있으며, 이런 기 술들이 개발도상국 국민들의 삶을 개선시키고 부국과 빈국 사이의 격차를 줄이는데 도움이 될 것이라는 희망을 사람들은 가지고 있다. 이런 희망을 가진 사람들은 나노 기술의 혜택이 소수 국가에 의해 독점되지 않기를 바라며, 나아가 그래야 한다고 말한다.
출처: 나노 기술, 우리에게 윤리적 철학적 질문을 던지다( 이상헌의 과학기술 속에서 윤리 읽기) 발췌
나노 불평등에 대한 인식은 사람마다 달라서, 나노 기술의 성공으로 인해 발생하는 이득이 너무 커서 기술 분배 불평등을 심화시킬 것으로 생각하는 사람도 있고, 현재 경제적 불평등 이상으로 심화되지 않을 것이라고 생각하는 사람도 있다. 위의 글을 토대로 자신의 입장을 정하고, 그렇게 생각한 이유를 논리적으로 서술하여 보자.
학생의견1: 후자이다. 나노 기술이 발전하다보면 처음에는 소수의 선진국들이 독접할 수 있지 만 시간이 지남에 따라 개발 도상국에도 도움이 될 것이라 생각한다.
학생의견2: 경제적 불평등 이상으로 심화될 것이다. 나노 기술이 발달하면 이 기술로 경제적 이익을 취하고, 나노 기술을 가진 나라에서 경제력을 독점하게 될 것이다. 또한 나노 기술을 독점한 나라들이 소수를 위해 독점적으로 사용하게 될 것이다.
차시별 교수학습 지도안(3/3) 차시별 교수학습 지도안(3/3) 차시별 교수학습 지도안(3/3)
수업주제 나노 기술, 안전하게 함께 나눌 순 없을까? 대상 고 차시 2/3
학습목표 나노 기술이 가지는 잠재적 위험성에 대해 인식하고, 이를 개선해 가는 제도적 노력의 필요성을 인식할 수 있다. 나노 기술에 반대하는 사람들의 입장을 이해하 고 이들을 설득하는 연설문을 작성할 수 있다.
STEAM
단계 감성적 체험 연계과목 도덕
연계과목 생활과 윤리, 화법과 작문 준비물 PPT자료, 활동지
지도 상의 유의점
나노 바이오 포럼에서 발표할 연설문에는 나노 기술에 대해 부정적인 입장(나노 불평등, 나노 물질의 잠재적 유해성)을 가진 사람들을 설득할 수 있는 정책이나 대책이 포함될 수 있도록 지도한다.
흐름 시간
(분) 교수-학생 활동 비고
도입 5
• 황희 정승 일화에서 얻을 수 있는 교훈 말해본다.
- 다른 주장을 하는 사람들과의 갈등 상황에서 서로의 의견을 존 중해야 함을 깨달을 수 있다.
전개 35
• 나노 물질의 잠재적 유해성에 대한 글을 읽고 글쓴이의 관점에 대해 이해한다.
• 나노 물질의 잠재적 유해성과 관련된 자료를 해석하여 현재 화 학 물질 규제법의 한계를 인식한다.
- 나노 물질의 유해성에 대한 실험 결과를 해석하고, 이를 토대 로 나노 물질을 규제하는 기준에 대해 논의한다.
- 현재 화학 물질 규제법을 나노 물질에 적용했을 때 발생할 수 있는 문제점에 대해 논의한다.
• 나노 바이오 포럼에서 발표할 연설문 작성한다.
- 나노 바이오 기술의 발달이 가져올 수 있는 순기능이 연설문에 포함될 수 있도록 한다.
- 나노 기술의 부정적인 영향을 줄일 수 있는 대안 또는 부정적 인 영향을 규제할 수 있는 방법 등을 제시할 수 있도록 한다.
S, T, E
정리 10 • 나노 바이오 포럼에서 발표할 연설문 작성하기
• 활동 정리
나노 기술, 안전하게 함께 나눌 순 없을까?
나노 기술, 안전하게 함께 나눌 순 없을까?
나노 기술, 안전하게 함께 나눌 순 없을까?
학습 목표 나노 기술이 가지는 잠재적 위험성에 대해 인식하고, 이를 개선해 가는 제도적 노 력의 필요성을 인식할 수 있다. 나노 기술에 반대하는 사람들의 입장을 이해하고 이들을 설득하는 연설문을 작성할 수 있다.
다음은 황희 정승의 일화이다.
황희정승의 하녀 둘이 싸우다가 황희정승에게 와서 하소연하였다. 한 하녀가 자기의 사정 을 이야기 하자 황희 정승이 말하였다.
“네 말이 옳다.”
그러자 다른 하녀가 자기가 옳다고 주장하였다. 황희정승이 말하였다.
“네 말도 옮다.”
그 광경을 보고 있던 부인이 말했다.
“두 사람이 서로 반대의 이야기를 하는데 둘이 다 옳다고 하시면 어떻게 합니까? 한 사람 은 틀려야지요.”
그러자 황희정승은 말했다.
“당신 말도 옳소”
일화를 통해 다른 주장을 하는 사람들과 갈등 상황이 생겼을 때 대처하고, 해결하는 방법을 생각 하여 보자.
활동1 나노 기술은 안전할까?
1.
다음은 나노 기술의 잠재적 유해성에 대한 자료이다.대기 중 극미세먼지로 인한 인체영향 가능성이 밝혀지면서 제조된 나노물질의 안전성에 대한 의심이 증대되고 있다. 물론 오염물질이 복합적으로 흡착된 극미세먼지와는 다르게 제조나노 물질은 일정한 성분 구성과 구조를 유지해야 하는 고순도의 정밀물질이다. 때문에 안전성이 입증된 성분의 나노물질의 경우 예상되는 독성이 낮은 수준일 수도 있다.
그러나 인체 안전성이 입증된 은도 나노크기로 작아질 경우, 흡입 독성 가능성에 의문이 제 기되고 있는 것을 보면, 그 크기가 무한히 작아지면서 기존의 물성이 변형돼 새로운 독성이 나타날 수 있다는 점이 제조나노물질 독성의 특징이자 두려운 점이다.
제조나노물질의 유해영향은 작은 입자크기로 인한 세포막 투과능력 증가와 큰 표면적으로 인 한 높은 생체 반응력 뿐만 아니라 변화된 표면특성에 의한 생체 반응성 증가에 의해서도 유 발될 수 있다. 동물실험을 통해 탄소나노튜브의 폐, 소화기관 및 뇌로까지의 침입과 금나노입 자의 태반장벽 이동에 대한 가능성이 관찰됐다. 더 나아가 석면처럼 생체에 축적될 개연성마 저 제기되고 있다. 따라서 나노물질의 독성은 노출량과 성분도 중요하지만 입자의 크기, 모 양, 표면적, 표면활성 및 구조가 더욱 중요한 요소로 지적되고 있다.
제조나노물질로 인한 유해성은 독성과 더불어 제품생산 및 사용 후 환경에 배출됨에 따른 영 향도 고려해야 한다. 나노물질이 인체나 생태계 등 생명을 지닌 유기체에 미칠 수 있는 잠재 적인 영향과 폐기 후 공기, 물, 토양 등의 환경계에 미치는 영향은 아직 알려진 바가 거의 없 다. 제조나노물질은 크기가 작고 구조가 안정적이어서 환경 속에 오래 존재할 수 있고, 장거 리 이동 또한 가능하다. 수용성의 물질은 수서생물과의 반응이 유발될 수도 있을 것이며, 매 립이나 소각 시 토양이나 대기로 재배출 돼 또 다른 문제를 야기할 수 있다. 이러한 의혹들 은 앞으로 반드시 해결해야 할 중요한 부분이다.
출처: 신동천, 나노물질이 인체에 유해한 까닭
나노 물질의 유해성에 대한 글쓴이의 입장에 대해 간단히 서술하여 보자.
나노 물질의 유해성이 아직 입증된 것은 아니지만 나노 물질의 유해성을 검증하여 해결책을 찾아야 한다.
활동2 나노 기술의 잠재적 유해성
1.
나노입자의 크기로 인한 특성을 알기 위해 불용성인 나노 크기 192Ir을 서로 다른 크기(80nm, 15nm)로 랫트의 폐에 주입하였을 때 간으로 이동되는 비율을 나타낸 그래프이다.간 에 있 는
192Ir
의 비 율
유지 일수
출처: 윤충식(2007), 나노입자에 의한 잠재된 건강상 위험과 보건학적 논점들
(1) 입자 크기와 간으로 이동한 비율은 어떤 관계가 있는 지 적어 보자.
적지만 유의미한 양이 간으로 이동(0.1%)하였고, 15nm 크기 입자로 동일한 실험을 하였을 때 이동하는 양은 더 많아서 0.3~0.5%로 증가한 것으로 보아 크기가 작을수록 더 많이 이동하였 다.
인체 내에 유입된 나노입자가 다른 장기로 이동할 수 있다.
(2) 공기 중의 나노입자가 신체 내부의 다른 기관까지 이동할 수 있을 지에 대해 서술하여 보자.
공기 중에 나노입자가 있을 경우 호흡을 통해 폐로 들어오게 되고, 자료에서 폐에 있는 나노 입자가 간으로 이동하였듯이 다른 장기로도 이동할 수 있을 것이다.
2.
이산화티타늄을 다른 크기로 랫트에 노출시켰을 때 입자 질량에 따른 염증 발생 비율과 입자 표면적에 따른 염증 발생 비율을 나타낸 것이다.염 증 발 생 비 율 (%)
염 증 발 생 비 율 (%)
입자 질량(㎍) 입자 질량(㎍) 입자 표면적(m2/m3) 출처: 윤충식(2007), 나노입자에 의한 잠재된 건강상 위험과 보건학적 논점들
나노입자의 독성을 나타낼 때 질량 기준, 표면적 기준 중 더 적절한 것이 무엇인지 자료를 근거로 서술하여 보자.
동일한 질량이라도 작은 입자가 더 큰 반응을 나타냈으며, 질량 대신 입자의 표면적을 계산 하였을 때 염증발생에 대한 양은 유사하게 나타났다. 따라서 나노입자의 독성을 표시할 때는 질량 노출량 단위보다는 입자의 표면적 노출량이 더 적합하다.
3.
미국의 독성물질규제법(Toxic Substances Control Act, 이하 TSCA)은 미국 환경보호국(EPA)에 화 학 물질 혹은 그 혼합물과 관련된 자료, 문서의 보존, 시험조건, 제한 등을 요구할 권한을 주는 법령이다. 현재 TSCA에서는 취급하는 나노물질이 기존화학물질과 화학구조나 조성이 같을 경 우 동일한 물질로 취급하기 있기 때문에 대한 많은 우려들이 있다. TSCA의 나노 물질에 대한 규제에 대해 우려하는 이유는 무엇인지 적어보자.TSCA의 화학 물질에 대한 정의는 질량/부피(mass/volume), 즉 밀도 측정을 기반으로 하므로 대부분의 나노물질들을 배제할 가능성 높으며, 나노물질 크기(Size)별 물리화학적 특성에 따 른 독성은 고려하지 않고 있다.
Tip
기존 화학 물질을 규제하는 기준이 대부분 질량, ppm 등의 단위를 이용하며, 표면적, 크기 등은 고려하지 않고 있음을 학생들에게 설명할 수 있도록 한다.
활동3 연설문 쓰기
나노 바이오 기술에 대한 최신 기술을 소개하는 포럼이 열리고 있는 어느 날, 포럼 장소 밖에서는 나노 바이 오 기술에 대한 예산 집행을 줄이도록 요구하는 집회가 열렸다. 나노 기술로부터 소외되는 사람들이 생기고, 나노 기술이 인간에게 미치는 잠재적 위험성이 있지만 나노 바이오 기술의 발달로 질병의 진단, 수술 등이 간편해지고, 저렴해지는 등 생활이 편리해지고 있으므로 나노 바이오 기술의 발전도 필요하다. 이 상황을 해 결하고 포럼을 성공적으로 마치기 위해 나노 바이오 기술의 발전에 대한 연설문을 발표하기로 하였다. 나노 바이오 기술의 순기능을 드러낼 뿐 아니라 나노 기술을 반대하는 사람들의 마음을 돌려 세울 수 있는 정책 을 포함하고 있는 연설문을 작성하여 발표해 보자.
다음은 흑인 인권 운동을 하던 마틴루터킹 목사가 1963년 8월 28일 링컨 기념관에서 한 연설문이다. 연설문 을 읽고, 내가 작성할 연설문에 대해 생각하여 보자.
언젠가는 불의와 억압의 열기에 신음하던 저 황폐한 미시시피주가 자유와 평등의 오아시스가 될 것이라는 꿈입니다. 나의 네 자녀들이 피부색이 아니라 인격에 따라 평가 받는 그런 나라 에 살게 되는 날이 오리라는 꿈입니다. 오늘 저에게는 꿈이 있습니다. 주지사와 인종차별주의 자들이 늘 연방 정부의 조처에 반대할 수 있다느니, 연방법의 실시를 거부한다느니 하는 말 만 하는 알라바마주가 변해서, 흑인 소년 소녀들이 백인 소년 소녀들과 손을 잡고 형제 자매 처럼 함께 걸어갈 수 있는 날이 오는 꿈입니다.
오늘 저에게는 꿈이 있습니다. 어느 날 모든 계곡이 높이 솟아오르고, 모든 언덕과 산은 낮아 지고, 거친 곳은 평평해지고, 굽은 곳은 곧게 펴지고, 하느님의 영광이 나타나 모든 사람들이 함께 그 광경을 지켜보는 꿈입니다. 이것이 우리의 희망입니다. 이것이 제가 남부로 돌아갈 때 가지고 가는 신념입니다.
1963년 8월 28일 링컨 기념관에서 마틴루터 킹 목사
연설문 작성 유의사항
1. 서론, 본론, 결론의 구조를 맞춘다.
(1) 서론: 얘기하고자 하는 내용과 배경 등을 설명하고 문제를 제기한다.
(2) 본론: 예시, 인용, 수치, 기대효과 등 모든 것을 총동원하여 자기가 전하고 싶은 메시지를 전달한다.
(3) 결론: 글 전체의 요점을 정리하거나 본론의 주장을 다시 강조한다.
학생 산출물 예시
평 가 지 평 가 지 평 가 지
● 1차시: 나노입자가 암을 진단한다고 치료한다고?
◎ 평가목표
- 나노 바이오 기술의 예인 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 치료 원리를 이해하고, 이를 만화로 표현할 수 있다.
- 항암제의 부작용과 관련지어 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 장점을 이해할 수 있다.
가. 교사 평가지
성 취 수 준
1점 2점 3점 4점 5점 1. 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 암 진담 및 치료 원
리를 이해하여 빈 칸에 적당한 단어를 채워 넣었는가? V V V V V 2. 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 암 진담 및 치료 이
해하여 만화를 제작하였는가? V V V V V
3. 만화가 미적으로 아름답게 제작되었는가? V V V V V
4. 모둠원 모두가 협동하여 만화를 제작하였는가? V V V V V 5. 기존 항암제의 문제점에 대해 이해하였는가? V V V V V 6. 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 장점을 기존 항암제
의 문제점 개선과 관련지어 이해하였는가? V V V V V
나. 동료평가지
성 취 수 준
1점 2점 3점 4점 5점 1. 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 원리가 만화에 포함
되었는가? V V V V V
2. 만화가 미적으로 아름답게 제작되었는가? V V V V V
3. 모둠원 모두가 협동하여 만화를 제작하였는가?
4. 기존 항암제의 문제점에 대해 이해하였는가?
5. 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 장점을 기존 항암제 의 문제점 개선과 관련지어 이해하였는가?
다. 자기평가지
성 취 수 준
1점 2점 3점 4점 5점 1. 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 진단 및 치료 원리를
이해하였는가? V V V V V
2. 기존 항암제의 문제점에 대해 이해하였는가? V V V V V 3. 박테리오봇, 나노 미사일, 나노 수류탄의 장점을 기존 항암제
의 문제점 개선과 관련지어 이해하였는가? V V V V V
4. 개인 학습지 작성은 충실히 하였는가? V V V V V
5. 시나리오 작성 시 의견을 적극적으로 제시하였는가? V V V V V 6. 만화 제작 시 자신의 역할을 충실히 하였는가? V V V V V
● 2차시: 나노 기술은 모든 사람들의 삶의 질을 향상시킨다?
◎ 평가목표
- 개발도상국이 나노 기술의 혜택을 받지 못하고 있음을 자료를 통해 이해할 수 있다.
- 나노 불평등 문제가 발생하는 이유를 이해하고, 나노 불평등 문제에 관심을 갖을 수 있다.
가. 교사 평가지
성 취 수 준
1점 2점 3점 4점 5점 1. GDP와 아동 사망률, 아동 사망률의 원인의 관련성에 대해 이
해하였는가? V V V V V
2. 나노 기술의 발달이 개발도상국의 삶의 개선에 영향을 줄 수
있는가에 대해 자신의 생각을 논리적으로 서술하였는가? V V V V V
3. 1-90문제에 대해 이해하였는가? V V V V V
4. 나노 불평등 문제의 전망에 대해 자신의 생각을 논리적으로
진술하였는가? V V V V V
나. 동료평가지
성 취 수 준
1점 2점 3점 4점 5점 1. 나노 기술의 발달이 개발도상국의 삶의 개선에 영향을 줄 수
있는가에 대해 자신의 생각을 논리적으로 발표하였는가? V V V V V 2. 나노 불평등 문제의 전망에 대해 자신의 생각을 논리적으로
발표하였는가? V V V V V
성 취 수 준 성 취 수 준
1점 2점 3점 4점 5점 1. 나노 바이오 포럼 연설문 내용이 논리적인가? V V V V V 2. 나노 바이오 포럼 연설문 내용이 다양한 입장을 현실적으로
고려했는가? V V V V V
3. 나노바이오 포럼 연설문을 제작하기 위해 모둠원 모두가 적극
적으로 참여하였는가? V V V V V
성 취 수 준
1점 2점 3점 4점 5점 1. 자료를 해석하여 나노입자의 잠재적 유해성에 대해 이해하였
는가? V V V V V
2. 나노 바이오 포럼 연설문 내용이 논리적인가? V V V V V 3. 나노 바이오 포럼 연설문을 협동하여 작성하였는가? V V V V V 4. 나노 바이오 포럼 연설문을 발표할 때 전달력이 있는가? V V V V V 다. 자기평가지
성 취 수 준
1점 2점 3점 4점 5점 1. 개인 학습 활동지의 작성은 충분하였는가? V V V V V 2. 나노 불평등 문제에 대해 관심을 갖게 되었는가? V V V V V
● 3차시: 나노 기술, 안전하게 함께 나눌 순 없을까?
◎ 평가목표
- 나노 기술의 잠재적 유해성에 대해 관심을 갖을 수 있다.
- 나노 바이오 기술을 반대하는 사람들의 마음을 돌려 세울 수 있는 나노 바이오 기술의 발전에 대한 연 설문을 작성할 수 있다.
가. 교사 평가지
나. 동료평가지
다. 자기평가지
읽 을 거 리 1
나노 과학이란 무엇일까?
나노 기술(Nano Technology, NT)은 원자나 분자 정도의 작은 크기 단위에서 물질을 합성하고, 조 립, 제어하며 그 물질의 성질을 측정, 규명하는 기술을 말한다. 나노는 난쟁이를 뜻하는 고대 그 리스어 나노스(nanos)에서 유래한 말로 10억분의 1을 의미하는 단위에 해당한다. 물질의 크기가 나노미터 스케일로 작아짐에 따라 해당 물질이 벌크(bulk)한 크기에서 보이는 특성과는 다른 방향 으로 우수한 특성을 가지는 성질을 이용하여 여러 방면에 걸쳐 유용한 응용방법의 개발이 가능하 다. 나노의학이란 나노 기술을 활용하여 100nm 크기 이하의 다기능성 나노입자의 물적 특성을 의 학에 이용하는 것을 말한다. 미국, 유럽 등에서는 2000년대부터 나노 기술의 중요성을 인식하고, 나노연관기술 분야에서의 미래 산업 경쟁력의 우위확보 및 부가가치 극대화를 위해 장기적인 국 가종합계획을 마련하여 기술개발을 추진하고 있다. 국내의 경우 2001년부터 나노 기술 종합발전 계획과 나노 기술 개발촉진시행 법안을 수립하여 국가 차원에서 나노 기술의 연구개발을 육성할 수 있는 틀을 마련하였다. 이 중, 의학 및 생물학적인 관점에서 활용 될 수 있는 나노입자의 종류 는 매우 다양하게 존재하며, 나노입자의 크기 및 물적특성, 표면 처리 등에 따른 세포내 분포의 차이 등을 이용하여 다양한 분야로 개발이 가능하다. 그러므로 의료기술이나 연구방법의 개발에 나노 기술을 활용하기 위해서는 나노입자의 물리 화학적 특성을 정확히 파악하고, 적절한 입자를 선택하는 것이 필수적이다(Figure 1).
크기를 비롯하여, 표면의 성질 등 나노입자의 물리적인 특징은 결국 생화학적, 생리학적, 약리학적 용도에 따라 다양한 적용에 대한 기본적인 개념이 되기 때문에 나노입자를 응용하여 새로운 기술을 연구하기 위해 서는 입자의 물성에 대한 연구 또한 지속적으로 수행되어야하는 부분이다.
의학에서 나노입자의 응용
나노의학 기술을 실현함에 있어서 연구개발의 순서는, 우선 나노미터 수준의 물질이 가지는 여러 가지 화학적, 물리적, 생물학적 특성에 관한 복합적이고 심도 깊은 연구가 선행되어야 하고, 그 다음으로는 보다 효과적인 특성을 가지는 나노물질을 개발해야하며, 마지막으로 임상에 유용한 기술로 개발하기 위해서는 생화학적, 생리학적, 의학적인 연구가 복합적이고 다각적으로 진행되어 야 한다. 이러한 나노 기술이 의학적으로 응용되는 예로는 진단 및 치료용 등으로 약물이나 유전 자 등을 전달하는 기술이 대표적이며, 병원체를 탐지하거나 질환 특이적 마커의 표적화 기술에도 다양하게 접목시켜 볼 수 있다. 또한 나노물질의 물적 특징을 이용한 재생공학 및 조영제 등으로 의 활용도 가능하다(Figure 2). 보다 다양한 분류가 가능하겠지만 현재 중점적으로 연구되고 있는 나노의학기술은 주로 약물전달, 정밀탐지, 분자영상 및 재생공학 등으로 분류될 수 있으며, 각각 의 분야에서 상당한 수준의 기술향상을 이루어 영상이나 약물전달 등은 임상에 접근하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있으며, 재생의학이나 정밀탐지 분야도 최근 많은 관심을 받으며 급속히 연구가 진전되고 있다.
출처: 김영화, 홍기종, 나노 의학의 현황과 미래
읽 을 거 리 2
나노 불평등
심각한 경제적 불평등은 오늘날 자본주의 사회가 해결해야 할 가장 시급한 문제 가운데 하나이다.
만일 어떤 기술이 분배 문제를 크게 개선할 수 있다고 하면, 아마 사람들은 그 기술에 열광할 것 이다. 반대로 어떤 기술이 분배 불평등을 심화시킬 가능성이 있다면, 그 기술은 사람들로부터 환 영받기 어려울 것이다. 나노 기술은 바로 이런 기술일 가능성이 높다는 우려의 목소리가 있다. 아 마 나노 기술의 성공으로 인해 발생하는 이득과 혜택이 너무 크기 때문인 듯하다. 나노 기술로 인 해 야기되는 분배의 불평등을 나노 불평등(nano-divide)이라고 부른다.
나노불평등은 한 사회의 계층들 사이에서도 발생할 뿐만 아니라 국가 간에도 발생할 것이다. 나노 기술로 탄생한 혁신적 제품과 나노의학에 대한 접근성에 있어서 계층별 차이가 생기게 되면 계층 간 나노불평등이 발생할 것이다. 기술의 발전에 대한 사람들의 기대는 기술 발전으로 발생하는 혜 택이 모두에게 비교적 동등하게 분배될 것이라는 희망에 기초하고 있다. 하지만 나노 기술은 기술 발전의 혜택의 계층적 편향성과 그로 인한 사회 계층의 경직화를 불러올 가능성이 있다.
나노의학의 정밀 진단 및 치료 기술은 의료 서비스의 등급화를 불러올지 모른다. 나노의료 서비스 는 의료 비용을 크게 상승시킬 것이다. 특정한 나노의료 서비스가 특정 계층의 전유물이 되는 바 람직하지 않은 상황이 도래할 가능성도 있다. 특히, 나노의학이 치료 영역이 아니라 향상 (enhancement)의 영역으로 확대될 때 그런 일이 발생할 가능성이 있다. 신체적, 정신적 향상의 수 단으로 활용되는 나노의학은 해당 시점에서 개인의 경제적 수준이 추후의 사회적 계층을 결정하 는 중대 요인으로 작용할 가능성이 있다. 이런 상황은 경제력과 기술이 인간의 삶을 지배하고, 전 통적인 가치와 미덕을 압도하는 전도된 상황을 초래할 것이다.
나노 기술을 활용할 수 있는 소수의 기술선진국들과 그렇지 못한 다수의 개발도상국 사이의 간격 은 나노 기술의 발전 과정에서 점점 더 심화될 것이다. 그런데 국가 간의 기술력의 차이, 국가 간 의 경제적 불평등은 언제나 존재하는 것이 아닌가? 나노 기술이 종래의 국가 간 불평등을 심화시 킬 것이라고 하지만 다른 기술들도 마찬가지가 아닌가? 나노 기술이 더욱 문제가 된다면 그것은 나노 기술의 이득이 다른 기술들보다 더 크다는 정도가 아닐까? 그 이상으로 나노 기술이 분배 불평등 문제와 관련해 더 크게 문제될 것이 있어 보이지 않는다.
그런데도 국가 간 나노불평등을 주장하는 사람들은 무엇을 말하려는 것일까? 아마, 모든 나라가 기술로 인해 평등해져야 한다고 주장하지는 않을 것이 분명하다. 그런 사람들의 마음 속에 있는 생각은 아마도 나노 기술의 혜택을 국가 간에 공정하게 나누는 일이 필요하다 생각일 듯하다. 그 런 생각의 근거는 몇 가지로 생각해 볼 수 있다. 자연은 인류 공동의 유산이라는 믿음을 바탕으로 나노 기술의 혜택을 소수 국가가 독점하는 것은 공정하지 않다는 주장이 있을 수 있다. 이런 주장 은 기술 발전으로 발생한 이득을 누가 가져야 하는가 하는 물음에 대해 발생의 전환을 요구한다.
나노 기술의 혜택 독점을 불공정하게 보는 또 다른 측면은 그 기술의 위험이 국지적이지 않고 훨 씬 광범위한 영역, 심지어 지구 전체를 영향권을 할 수 있다는 생각에 있다.
나노불평등을 문제삼는 사람들의 또 다른 생각은 나노 기술에 대한 기대에 기초한다. 나노 기술은 빈곤과 질병 퇴치에 크게 기여할 것으로 기대되는 영역을 포함하고 있으며, 이런 기술들이 개발도 상국 국민들의 삶을 개선시키고 부국과 빈국 사이의 격차를 줄이는데 도움이 될 것이라는 희망을 사람들은 가지고 있다. 이런 희망을 가진 사람들은 나노 기술의 혜택이 소수 국가에 의해 독점되 지 않기를 바라며, 나아가 그래야 한다고 말한다.
◆ 향상을 위한 나노 기술의 활용과 인간의 본성
나노 기술은 치료라는 의학적 목적을 넘어 인간의 신체적, 정신적 능력의 향상으로까지 목적이 확 대될 수 있다. 이 쟁점은 생명공학이나 신경과학 등의 분야에서도 제기되고 있지만 나노 기술은 이런 분야들과 결합하여 인간이 인간 자신의 몸에 적극적으로 개입하는 시대의 도래를 알릴 것이 다. 근대인의 자연지배의 열망이 이제 인간 자신에 대한 지배로까지 확대되는 시대를 기다리고 있 다.
자연지배의 맹목적 열망이 오늘날의 환경 파괴와 위기를 불러왔듯이, 인간성에 대한 지배욕은 또 다른 심각한 국면을 초래할 가능성이 있다. 인간 사회와 인류 문화를 발전시키고 유지해왔던 전통 적인 가치와 도덕은 인간 지식의 확장과 그로 인해 등장한 새로운 기술도 전면적인 반성의 요구 에 직면하고 있다. 인간의 본성, 개인의 정체성, 인간적 미덕, 숭고한 가치 등에 대한 관념은 변화 와 조정 과정 없이 전승되어 수용되지 않을 것이다. 나노 기술로 새롭게 무장한 몸과 마음 지닌 존재를 우리는 어떻게 이해해야 할까? 그들은 여전히 인간인가. 아니면 인간 이후의 새로운 종(a posthuman species)인가? 도덕성, 자율성, 미적 감각, 온갖 미덕 등 인간을 인간답게 만드는 것이 라고 여겨졌던 인간적 가치들은 언제나 가치 있는 것일까, 아니면 시대적인 한계를 지니는 것일 까? 나노 기술에 대한 미래 전망은 궁극적으로 ‘인간이란 도대체 무엇인가?’ 라는 심각한 철학적 질문은 우리에게 던져준다.
출처: 나노 기술, 우리에게 윤리적 철학적 질문을 던지다( 이상헌의 과학기술 속에서 윤리 읽기) 발췌
볼 거 리
과학기술의 양면성을 소재로 다룬 영화 모음
앤드류 니콜 감독의 1998년 개봉작, 가타카는 유전자 조작 기술의 발달로 유전적으로 완벽한 아이를 출산 할 수 있는 미래의 순간을 배경으로 한다.
정해진 유전 인자로 모든 가능성을 재단하고 인간의 가치를 결정짓는 사회. 그 속에서 영화는 자연 출생 으로 태어난, 유전적 결함을 지닌 주인공 빈센트를 통해 유전자 조작이라는 과학의 발전이 가져올 미래 에 대해 상상하고 고민하게 한다.
‘차이나 신드롬’은 원자력 발전소에서 일어날 수 있는 끔찍한 사고의 가능성을 경고하는 상징적인 표현이다. 원자로의 냉각장 치가 고장날 경우, 과열되면서 원자로 자체는 물론 원자로가 위 치한 땅까지 녹아내리게 된다. 이때, 서양 사람들의 입장에서 원자로의 열이 지구를 뚫고 지구 반대편에 위치한 중국에까지 전달될 것이라는 생각에서 나온 표현이다.
1979년 발표된 제임스 브리지스 감독의 이 영화는 제목처럼 원 자력 발전소의 사고 가능성을 다룬다. 원자로의 결함이 발견되 었는데도, 이를 은폐하고 증거를 조작하기에 급급한 기업의 모 습을 보여주면서 우리가 사용하는 과학 기술의 가져올 수 있는 재앙에 대해 경고하고 있다.
인간의 두뇌가 컴퓨터에 업로드될 수 있다면, 어떤 일이 벌어질 까? 월리 피스터 감독의 영화, ‘트랜센던스’는 이런 상상을 바탕 으로 한다.
주인공인 천재 과학자 윌은 인류가 출현한 이래 쌓아왔던 모든 지적 능력을 초월하고 자각 능력까지 갖춘 수퍼 컴퓨터인 트랜 센던스의 완성을 눈앞에 두고, 과학 기술의 발전에 반대하는 단 체의 공격으로 목숨을 잃는다. 윌의 연인, 에블린은 윌의 뇌를 컴퓨터에 업로드하여 그의 두뇌를 살리는 데 성공하게 된다. 인 간을 초월한 지능을 가진 그는 과연 행복한 삶을 살 수 있을 까? 영화는 감정을 잃은 천재 과학자 윌의 모습을 통해, 우리가 살아가는 세계와 인간다움에 대한 고찰을 시도하고 있다.
행 복 거 리
친환경 나노 기술이란?
나노 기술이 발전함에 따라 나노 기술을 이용하여 공해를 줄이고, 자원을 보존하여 친환경적이며 지속가능한 사회를 만드는 데 관심이 모아지고 있다. 최근 미국이 발표한 보고서에 따르면, 나노 기술과 녹색 화학(Green Chemistry) 및 녹색 공학(Green Engineering)간의 결합이 21세기에 환경적 으로 지속 가능한 사회를 구축하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대했다. 이 보고서는 나노 기술 개발과정에서 자원을 보존하고 폐기물을 줄이면서 환경에 대한 영향을 최소화 할 수 있는 방법을 다루고 있다.
예를 들어 이산화규소와 철 산화물로 된 나노입자가 포함된 시멘트는 기존의 시멘트를 더 단단하게 만들 어 주고, 빠르게 굳게 해 준다. 때문에 같은 건물을 지을 때 적은 양의 시멘트로 건축이 가능하며, 시멘 트를 제조할 때 사용되는 막대한 에너지를 줄이는 효과가 있다.
머리카락 1만분의 1 굵기인 얇은 이산화규소 5% 와 95%의 공기로 이루어진 에어로젤은 일 반 단열재로 보다 훨씬 효율적이며 반투명하다.
에어로젤로 벽이나 창을 만들 경우 태양복사에 너지는 흡수하면서 실내의 열이 외부로 나가지 않도록 차단하는 하기 때문에 난방에 소모되는 에너지를 크게 줄일 수 있을 것으로 예상한다.
건물일체형 태양광 모듈(BIPV)과 에너지 생산 건물일체형 태양광 모듈(BIPV)은 건축물 외벽에 태 양에너지로 전기를 생산하는 장치를 말한다. BPIV는 별도의 설치공간이 필요하지 않고, 전기를 생산하는 곳과 소비하는 곳이 동일하기 때문에 전기를 송전 할 때 발생하는 전력손실이 적은 장점이 있다. 기존 의 태양전지는 매우 고가였기 때문에 큰 규모의 건 축물에 적용하기에는 비효율적이었지만 나노 물질 을 이용하면 태양전지의 비용을 줄일 수 있으며 투
․우리가 먹는 약은 물에 잘 녹을까
․DNA 항암제를담아내다
․나노 DNA 항암 구조체 만들기
항암제 전달체, DNA 빌딩 블록 구조체
생체 내에 존재하는 DNA는 생체 적합성이 높고 주변 환경에 대한 안정성 높아 소수성 약물을 담을 수 있는 전달체로 주목받아왔다. 또한 DNA에 있는 네 개의 염기는 상보적으로 결합하고, 그 결합이 정확해 한쪽 염기만 주어져도 반대편에 있어야하는 염기를 예측할 수 있어 프로그 래밍화가 가능한 물질이다. 또한 DNA는 기본 블록들의 연결 방법에 따라 선형, 평면, 입체까 지 다양한 구조물을 만들 수 있는 장점을 가진다. DNA 구조를 규명하는 과정도 연구자들의 경쟁과 협력, 소통을 극적으로 보여준다. 이렇듯 DNA는 이루고 있는 기본 블록이 단순하지만 그 결합이 정확하고, 구조가 계면활성제와 같은 구조를 지니고 있어 신약 개발에 이용가치가 높다. 또한 발견 과정은 연구자의 품성과 같은 인성적 측면을 다룰 수 있는 좋은 소재라 교사 의 의도에 따라 다양하게 가치가 재창출 될 수 있는 주제라 할 수 있다.
* 내용목표
- 물에 잘 녹는 약의 구조와 물에 잘 녹지 않는 약의 구조를 구별할 수 있다.
- 혈액에 녹지 않는 약물을 혈액에 녹이기 위해 사용할 수 있는 방법을 고안할 수 있다.
- DNA의 빌딩 블록을 이루는 기본 단위 분자들의 종류를 말할 수 있다.
- 항암제를 만드는데 DNA가 이용될 수 있는 이유를 DNA의 구조로 설명할 수 있다.
- 상보적 결합을 이해하여 DNA로 다양한 기호를 만들 수 있다.
- DNA 구조의 특성을 이해하여 난용성 약인 항암제를 저장할 수 있는 DNA 구조체를 만들 수 있다.
* 과정목표
- DNA로 다양한 기호를 만들 때 A, T, G, C 염기 조합을 다양하게 구안할 수 있다.
- 조원의 의견을 경청하고 조율하여 DNA 항암 구조체를 만드는 과정에서 배려하는 태도와 협동심을 함양할 수 있다.
- DNA 구조를 밝히는 과정에서 공동연구자들이 갖추어야 할 품성을 생각할 수 있다.
과학
(2) 인류의 건강과 과학기술_⑦ 암의 발생을 유전적․환경적 요인과 관련지어 이해하 고, DNA 염기 서열과 단백질의 상세 구조에 대한 지식을 바탕으로 개발된 신약이 암 의 진단과 치료에 활용되는 사례를 통하여 질병의 발생․진단․치료의 기본 원리를 이해한다.
생명과학Ⅰ (2) 세포와 생명의 _① DNA, 유전자, 염색체의 관계를 이해한다.
기술가정
(4) 미래 기술과 사회_(다) 융합적 기술과 관련된 문제를 체험 활동을 통해 이해하고, 수학, 과학, 공학, 예술 교과와의 연계를 통한 통합적 관점에서 융합적 기술 프로젝 트를 창의적으로 해결할 수 있다.
상황제시
항암 치료를 받으면서 항암 치료의 부작용으로 고통 받 는 사람들이 많다. 최근 신약 개발 연구에 DNA를 이용 한 구조체를 만들어 항암제의 부작용을 줄이는데 이용한 다. 신약 개발에 DNA를 이용할 수 이유는 뭘까? DNA에 항암제를 어떻게 넣을 수 있을까?
교과목 STEAM 요소
과학 S
창의적 설계
일상에서 사용되는 여러 가지 약들의 물에 대한 용해성을 알 아보고, 난용성 약을 물에 녹일 수 있는 방법을 고안한다. DNA 구조를 이해하여 난용성인 항암제가 DNA에 저장될 수 있음을 이해한다. DNA의 상보적 결합으로 다양한 Scaffold와 stample의 항암 구조체를 만들어 보게 한다.
교과목 STEAM 요소 생명과
학Ⅰ 기술가 정
S, T/E, A
감성적 체험 (성공의
경험)
약이 물에 잘 녹지 않아 약을 적게 먹더라도 세포까지 도달하 기 위해서는 약을 전달할 수 있는 물질이 필요함을 안다. 소수 성과 친수성을 모두 가진 DNA 염기의 상보성을 이용하여 항암 제를 담을 수 있는 나노 DNA 항암 구조체를 설계할 수 있다.
교과목 STEAM 요소 기술가
정 S, T/E
항암제의 부작용으로 고통 받는 사람들이 많지만 항암제는 대부분 물에 잘 안 녹아 암세포를 죽이기 위해서는 독성이 강한 항암제를 많이 먹어야 한다. 항암제를 적게 먹더라도 암세포를 줄일 수 있는 고효율의 항암제를 만들 수 없을까? DNA를 이용하여 항암효과가 클 수 있는 고 효율 항암 구조체를 만들어보자.
주제 내용 수업실행 과목
STEAM 요소
1차시
우리가 먹는 약은 물에 잘
녹을까?
일상생활에서 자주 복용하는 약의 물에 대한 용 해성을 살펴보고, 난용성 약물의 구조를 파악하 고, 난용성 약을 물에 잘 녹일 수 있는 방법을 고 안한다.
과학 S
2차시
DNA, 항암제를 담아내다.
DNA 빌딩 블록을 만들어 내는 기본 분자들을 알아보고, 난용성 물질인 항암제가 DNA 염기에 담길 수 있는 이유를 구조적으로 설명한다.
DNA 항암 구조체의 장점을 파악하고, 항암 구 조체에서 DNA의 역할을 이해한다.
생명과학
Ⅰ
S, T/E, A
3차시
나노 DNA 항암 구조체
만들기
DNA로 다양한 기호를 만드는 과정에서 염기의 상보적 결합을 이해하고, 항암제를 저장할 수 있 는 DNA 구조체를 만드는 과정에서 다양한 Scaffold와 stample의 상보적 결합을 만들어 낼 수 있다.
기가 S, T/E
평가 목표 내용 평가요소 종류 차시
융합적 지식 및 개념
함양
• 일상생활에서 자주 복용하는 약의 물에 대한 용해성을 살펴보고, 난용성 약물의 문제점을 파악하고, 난용성 약을 물에 잘 녹일 수 있는 방법을 고안할 수 있다.
• DNA로 다양한 기호를 만드는 과정에서 염기의 배열에 따라 다양한 조합이 나올 수 있음을 알 수 있다.
* 구조에 따른 수 용성과 난용성의 구별
* 기호를 만들 때 사용된 DNA 염기 의 상보성
보고서 평가 1
창의적 사고 능력 함양
• 항암제를 저장할 수 있는 DNA 구조체를 만드는 과정에서 다양한 Scaffold와 stample 의 상보적 결합을 만들어 낼 수 있다.
* DNA 구조체에 사용된 Scaffold 와 stample의 염 기의 다양성
보고서 평가 3
소통 능력 함양
• 폴링이 제안한 DNA 삼중 나선 구조의 불안정성과 신약에 이용되는 DNA의 역할 에 대해 논의하면서 모둠원간의 의사 소 통 능력을 함양할 수 있다.
평가 없음
1~3
