Earticle

모눈종이에서 자연수를 넓이로 갖는 정사각형을 그려가면서 이들의 넓이로 나타나는 자연수들의 패턴을 찾는 과정에서, 두 제곱수의 합으로 나타나는 자연수에 대한 페르마의 관찰을 귀납적이고 유추적인 사고를 통하 여 학생들이 재발견해 가는 교수학습프로그램의 가능성을 고찰하였으며, 그 결과로 얻은 프로그램을 제안한다.

This study suggests a program for mathematical reasoning based on the Fermat’s theorem on the relation between some type of prime numbers and sum of two square numbers. In this program, students get sum of two square numbers through themselves action constructing squares with integer area, try to guess patterns with some evidence they have got, and to try to prove or disprove them.

이 연구는 과학고 학생들을 대상으로 Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM) Research & Education (R&E) 과제로 수행되었다. 융합적인 소재로 물레방아를 선정하였으며, 이 R&E 과제의 목적은 소수력 발전에 사용되는 물레방아의 변인에 따른 효율을 조사하는 것이다. 물레방아와 관련 된 역사적 자료, 학술 자료, 특허 자료 등의 선행연구를 통해 변인을 설정하고 이에 따라 물레방아를 직접 제작하 였다. 물레방아의 재질은 압축 스티로폼(보드롱)을 주재료로 활용하였고, 효율성 판단은 스텝 모터를 발전기로 하 여 단위 시간당 발전 전압을 MBL로 수집하였다. 1차 실험은 날개의 폭, 날개의 수, 날개의 길이, 물레방아의 반 지름을 변인으로 설정하였고, 2차 실험은 보조날개와 안쪽 마개를 변인으로 설정하였다. 1, 2차 실험 결과를 토대 로 3차 실험은 날개의 개수와 보조 날개의 각도, 안쪽 마개의 깊이를 변인으로 설정하였다. 실험결과 물레방아의 날개 개수와 보조 날개 각도 등 다양한 변인에서 경향성을 확인할 수 있었다. 물레방아의 재료를 압축 스티로폼으 로 한정할 경우 같은 반경, 같은 폭의 물레방아에서 45。보조날개를 갖고, 날개의 개수를 8개로 할 경우 가장 효율 이 좋은 물레방아를 만들 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이를 활용한다면 현재 존재하는 물레방아를 개선하고 소수력 발전의 효율성 증대에 기여할 수 있을 것이다.

This study presents the findings of Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM), Research & Education (R&E) project conducted by science high school students. The purposes of the project were to make a waterwheel and examine its efficiency. The factors affecting the efficiency of a waterwheel were discussed through the literature review. The waterwheel was made of ‘boardrong woodrock’. The voltage per unit time measured by MBL was generated by ‘stepper motor’to evaluate the efficiency of waterwheel. At the first experiment, the width of buckets, the number of buckets, the length of buckets, and the radius of waterwheel were the factors testing the efficiency. Sub-buckets and the depth of buckets were for the second experiment, and the number of buckets, the angle of sub-buckets, and the depth of buckets were for the final experiment. The results of this study indicated that there was a correlation between the efficiency of waterwheel and the factors of waterwheel such as the number of buckets and the angle of sub-buckets. In addition, the waterwheel made of ‘boardrong woodrock’with the eight buckets and the 45。sub-buckets showed the highest efficiency. This study could contribute to redesign the preexisting waterwheel and improve the efficiently of small hydropower.

광공해란 빛에 의한 공해로, 동물에게 영향을 미치는 환경 스트레스의 일종으로 작용할 수 있다. 광공해는 생체시계에 혼란을 야기할 수 있으나 그에 대한 생물학적 영향은 아직 밝혀지지 않았다. 이 연구는 지속적인 광공 해가 마우스에게 미치는 영향을 밝혀내는 것을 목적으로 하였다. 이 연구에서는 마우스에게 지속적인 광공해를 가해준 후, 행동 실험과 혈액 분석을 통해 행동 양상 및 면역계의 변화를 측정하였다. 광공해를 받은 마우스는 Open field test에서 불안감 증대를, Foot fault test에서 균형 감각 저하를 보였다. 또 Forced swimming test 에서 immobility에 빠르게 도달하는 결과를 보였다. 또한 혈액 분석을 통해 실험군의 경우 림프구가 증가하고 호 중구가 감소하는 것을 확인하였다. 추가로, 24시간 광공해를 받은 실험군보다 18시간 광공해를 받은 실험군이 오 히려 광공해에 의한 영향이 큰 것으로 확인되었으며, 이 변화는 가역적이었다. 결론적으로, 장기간에 걸친 광공해 는 우울증과 면역력 저하를 유발한다는 사실을 확인했으며, 광공해에 의한 피해를 줄이기 위한 사회적인 해결책 이 필요하다.

Light pollution, one of environmental stress is caused by light. It may cause the perturbation of bioclock, but biological significance is not clarified. The object of this research is to confirm the effects of light pollution. In this research, the change of behavior patterns and immunity was measured by several behavioral experiment and blood analysis after consistent light pollution onto mouse. In open field test, mouse were showed that increase of anxiety, in foot fault trial, decrease of sense of balance. Latency to immobility was decreased to mouse who got light pollution through the result of forced swimming test. Furthermore, it was confirmed that increase of lymphocyte and decrease of neutrophilic leucocyte of mouse following light pollution. In addition, 18hours experimental group was more influenced than 24hours experimental group by light pollution, this effect was reversible. In conclusion, long term expose to light pollution cause depression and immune dysfunction. So, social alternative resolution is needed.

광공해는 소음공해, 수질공해와 마찬가지로 동물의 성장에 환경인자로서 작용한다. 본 연구는 지속적인 광 공해가 성장기 마우스에게 미치는 영향을 밝혀내는 것을 목적으로 하였다. 갓 태어난 마우스에게 바로 광공해를 주기 시작하여 행동 실험과 혈액 분석을 통해 행동 양상 및 면역계의 변화를 측정하였다. 광공해를 받은 마우스 는 대조군에 비해 몸무게가 많이 나가는 경향을 보였고 Open field test에서 외부 탐색 능력의 저하를, Foot fault test에서 균형 감각의 저하를 보였다. Social interaction test에서 광공해를 받은 마우스의 사회 적응 능 력 또한 저하되었다. 혈액 분석을 통해서는 광공해를 받은 실험군에서 백혈구의 수가 전체적으로 감소했으며 그 중 림프구의 수가 현저히 감소하였다. 비장을 분석한 결과, 광공해를 받은 실험군의 비장 세포들이 더욱 치밀한 구조를 나타내었다. 결론적으로, 성장기에 지속적으로 광공해에 노출되면 비만이 유도되고, 외부 탐색 능력, 사회 적응 능력, 균형 감각, 면역력이 감소된다는 사실을 확인했으며, 광공해가 충분히 위해성을 띤다는 것을 입증하였 다. 본 연구는 광공해를 예방해야 하는 필요성과 현대 사회의 광공해를 받으며 성장하는 경우에 나타날 위해성에 대한 근거가 되리라 생각된다.

Light pollution is the pollution which is caused by light. It may affect as an stress and cause the perturbation of bioclock, but biological significance is not clarified. The object of this research is to confirm the effects of light pollution as biohazard factor of growth of mouse. In this research, the change of behavior patterns and immunity was measured by several behavioral experiment, blood analysis and organ analysis after constant light pollution onto mouse. The weight of the experimental group was heavier than the comparison group. In open field test, the external searching ability of mouse was decreased. In foot fault test, the sense of balance of mouse was declined. In social interaction test, the social adaptability of mouse was decreased. Besides, decrease of white blood cell, especially lymphocyte, was induced in experimental group. Splenocyte of the experimental group was formed more elaborate than the comparison group’s splenocyte. In conclusion, long term expose to light pollution cause increase of weight, decrease of the external searching ability, social adaptability, sense of balance, and immune dysfunction. Thus, light pollution is harmful enough and social alternative resolution is needed.

본 연구에서는 청소년이 식품첨가물을 과다하게 섭취하였을 때의 영향을 유년기 마우스를 통한 연구로 확인하고, 그 위험성을 제시하고자 한다. 식품 조사를 통해 선정한 3종의 식품첨가물(바닐린, 캐러멜색소 II/III)을 3주령 수컷 마우스에게 2주간 경구 투여하였 다. 체중 측정을 통해 식품첨가물의 투여가 성장 부진 을 일으킴을 확인하였다. Open field test로 행동을 분석한 결과 바닐린을 투여한 그룹에서 과잉 행동 양 상을 관찰할 수 있었다. 백혈구 농도 측정을 바탕으로 한 혈액 검사를 통해 바닐린이 면역 감소의 가능성을 가짐을 알 수 있었다. 이러한 결과를 통해 본 연구는 식품첨가물이 청소년의 성장과 면역체계에 유해한 영 향을 미칠 가능성을 제시하였고, 이를 통해 청소년의 식품첨가물 섭취에 대한 향후 연구의 가능성과 기반 을 제공하였다.

Nowadays, adolescents intake a great deal of favorite foods in daily life, while various food additives are included in those which adolescents prefer. However, research about the effect of food additives on adolescents has been insufficient. Therefore, this research used tender aged mice to verify the effect of excessive food additives intake by adolescents and to suggest their hazard. Three additives(vanillin, caramel color II/III), selected by groceries survey, were administrated per os for 14 days to 3 week-old male mice. As a result, food additives intake induced poor growth in body weight change following the administration. Behavioral analyses through open field test indicated hyperactivity in the group that ingested vanillin. Blood test based on leukocyte concentration showed the possibility of immune system deterioration by vanillin. Taken together, this research suggested the probability of hazardous effects on adolescents occurred by food additives, especially on growth rate and immune system. Moreover, this research offered a groundwork for further study about the relationship between food additives and adolescents.