과학 지식의 전당

산소 (O) 정보 보고서개요산소는 원자 번호 8번의 비금속 원소로 분자 형태(O₂)로 지구 대기에서 약 21 %를 차지하며, 오존(O₃)과 초산소(O₄) 등의 동소체도 존재한다. 무색‧무취의 기체로 우리 몸의 산화대사에 필수이며, 지구 생명체와 산업 공정에 폭넓게 사용된다. 우주에서는 적색거성 내부의 헬륨 연소에서 α‑입자가 탄소에 포획되는 과정(헬륨 소모 반응)으로 탄소와 함께 형성되며t2.lanl.gov, 지구에서는 식물의 광합성에 의해 대기로 공급된다. 지각과 맨틀에는 규산염과 산화물 형태로 풍부하게 존재해 지각 질량의 49.2 %를 차지한다periodic-table.rsc.org.1. 기본 물성산소의 주요 물리적 성질을 표 1에 정리하였다. 상온에서 기체로 존재하지만, 낮은 온도와 높은 압력에서 ..

질소 (Nitrogen, N)개요질소는 주기율표 15족에 속하는 비금속 원소로, 상온에서 무색·무취의 이원자 분자 N₂로 존재하며 지구 대기의 약 78 %를 차지한다. 질소 분자의 삼중 결합은 매우 강해 상온·상압에서 화학적으로 매우 안정하다. 이러한 안정성 때문에 질소 가스는 화학 반응을 억제하는 불활성 분위기로 광범위하게 사용되고, 분해 시에는 큰 에너지가 방출되어 폭발물·추진제 등의 에너지 저장 형태로도 활용된다en.wikipedia.org. 질소는 CNO 주기라는 항성 핵융합 과정에서 탄소·산소와 함께 촉매 역할을 하며, 별 내부에서 헬륨이 핵융합될 때 생성된다en.wikipedia.org. 지구에서는 생물체가 고정·순환시키는 질소 순환의 핵심 원소이며, 현대 산업에서는 공기 분리(압력변동 흡착 ..

탄소(Carbon, C) 종합 보고서개요탄소(원자 번호 6, 기호 C)는 주기율표 14족(4족)‑에 속하는 비금속 원소로, 화합물 형성 능력이 뛰어나 유기 화합물을 비롯한 수백 만 종의 화합물의 중심 원소다. 지구의 대기와 지각에서는 미량(지각의 약 0.025 %)에 불과하지만, 우주의 네 번째로 풍부한 원소로 별의 핵융합 과정에서 생성된다en.wikipedia.org. 탄소는 세 개의 대표적인 동소체―흑연, 다이아몬드, 무정형 탄소―뿐 아니라 풀러렌·탄소나노튜브·그래핀과 같은 신소재 형태를 포함해 다양한 결합 방식을 갖는다. 흑연은 층상 구조로 부드럽고 전기 도체이며 윤활성이 높지만, 다이아몬드는 3차원 사면체 구조로 자연계에서 가장 단단한 물질이며 절연체다en.wikipedia.org. 이러한 특성 ..

보론(B)개요보론(B, 원자번호 5)은 주기율표 13족에 속하는 *준금속(metalloid)*이다. 결정성 보론은 검은색 또는 짙은 회색을 띠며 매우 단단하고 취성이 있다. 우주에서 보론은 별 내부의 핵융합으로 만들어지지 않고, 우주선이 산소·질소 등 무거운 원자를 때려서 쪼개는 우주선 스퍼올레이션 과정으로 생성된다en.wikipedia.org. 이 때문에 지각에 상대적으로 희소하지만 붕소광물(붕사, 커나이트 등) 형태로 석화된 호수의 증발잔류물에 고농도로 존재하며, 터키가 세계 최대 매장국이다en.wikipedia.org. 물리적 · 화학적 성질성질값설명녹는점약 2076 °C (2349 K)en.wikipedia.org높은 융점은 강한 공유결합과 다면체 구조 때문.끓는점약 3927 °C (4200 K)..

베릴륨(Be) 종합 정보 보고서개요베릴륨(Be)은 원자번호 4를 갖는 알칼리 토금속이다. 강철 색에 가까운 회색 광택을 지니고 밀도가 1.85 g/cm³로 매우 가볍지만 탄성률과 열전도도가 크고 열팽창은 작다en.wikipedia.org. 이러한 특성 때문에 항공 우주와 정밀 기기용 구조 재료로 쓰인다. 자연계의 베릴륨은 하나의 안정 동위원소인 ^9Be만을 포함하는 단동위원소(mono‑isotopic) 원소다en.wikipedia.org. 우주에서 베릴륨은 빅뱅 핵합성 후 우주선 스폴레이션(cosmic ray spallation)에 의해 형성되며 별 내부에서는 쉽게 파괴되기 때문에 희귀하다en.wikipedia.org. 지각에서는 베릴(Beryl), 베르트란다이트(bertrandite) 등 100여 종의..

리튬 (Li) 심층 보고서개요리튬(Lithium, 기호 Li, 원자번호 3)은 알칼리 금속족에 속하는 은백색의 부드러운 금속으로, 1족 원소 중 가장 가벼운 금속이다. 표준 상태에서 밀도가 0.5334 g/㎤로 물보다 가볍고, 공기와 물과 쉽게 반응해 산화·가수분해되기 때문에 무기유나 파라핀 속에 보관한다. 영문명은 그리스어로 ‘돌’을 뜻하는 lithos에서 유래하며, 산성 용액이나 포타슘과는 달리 광물에서 처음 발견된 사실을 반영한다. 빅뱅 이후 형성된 원소로서 우주의 원소 질량 비율에서 수소와 헬륨 다음으로 희귀하지만, 현대 산업에서 핵심 원료로 사용된다.기본 물성일반 정보리튬은 첫 번째 주기에서 전자를 2s 궤도에 가지고 있어 화학적으로 1가 양이온(Li⁺)을 잘 형성한다. 아래 표는 리튬의 주요 ..

헬륨(He) 종합 보고서개요헬륨(He)은 원자번호 2번인 비활성 기체로, 우주에서 수소 다음으로 풍부하다. 색깔·냄새·맛이 없고 화학적으로 매우 안정적이어서 대부분의 화합물을 만들지 않는다. 헬륨의 끓는점은 4.222 K(−268.928 °C)로 모든 원소 중 가장 낮으며, 표준압력에서는 고체 상태로 존재하는 구간이 없기 때문에 낮은 온도에서 독특한 상전이를 보인다en.wikipedia.org. 헬륨은 별에서 수소가 핵융합을 통해 생성되며, 우주의 전체 원소 질량 중 약 24 %를 차지한다en.wikipedia.org. 지구에서는 방사성 원소의 붕괴가 방출하는 알파 입자가 헬륨-4를 만들어내며, 천연가스층에 7 %까지 농축되어 있어 이를 분별증류로 회수한다en.wikipedia.org. 헬륨은 비활성성·..

수소 (Hydrogen, H) 정보 보고서개요수소는 주기율표 1족의 비금속 원소로 기호 H와 원자번호 1을 가진다. 우주에서 가장 풍부한 원소로, 보통 양성자 한 개와 전자 한 개로 이루어진 프로튬이 대부분이며 중성자를 포함하지 않는다en.wikipedia.org. 빅뱅 핵합성에서 생성된 원소 중 약 75 %가 수소‑1이며 헬륨‑4가 약 25 %이다en.wikipedia.org. 우주가 37 만 년 후 냉각되면서 전자가 양성자와 결합해 중성 수소 원자가 형성되었다en.wikipedia.org. 물 분자의 주성분이기도 하며, 가연성 때문에 “물‑형성자”라는 의미를 가진 이름이 붙었다.기본 물성물성값과 설명표준상태25 °C, 1 atm에서 무색·무취의 기체. 상온에서는 기체이나 –259.16 °C에서 고체로..

🌐 생물학의 미래: 생명을 설계하고 책임지는 시대 핵심 개념 생물학의 미래, 생명공학, 의학 발전, 환경 보호 주요 과학 질문 생물학은 미래 사회에서 어떤 방향으로 발전할 것인가? 생명공학은 질병 치료와 식량, 에너지 문제에 어떻게 기여하는가? 환경 보호와 지속 가능성에서 생물학은 어떤 역할을 할 수 있는가? 과학적 설명 1. 생명공학과 유전자 기술의 발전 유전자 편집(CRISPR-Cas): 유전 질환 치료, 맞춤형 의료 구현 합성 생물학: 인공 유전체 설계 → 인공 생명체, 바이오 소재, 인공 장기 개발 유전자 드라이브: 해충 통제, 병원체 제거 기술로 응용 2. 의료 ..

🔍 생물학적 연구: 생명을 과학의 언어로 번역하는 일 핵심 개념 생물학적 연구, 실험 방법, 관찰 방법, 데이터 분석 주요 과학 질문 생물학적 연구는 어떤 절차로 진행되며, 신뢰성은 어떻게 확보되는가? 실험과 관찰은 어떤 방식으로 설계되고 구분되는가? 데이터 분석은 생물학적 해석에 어떤 역할을 하는가? 과학적 설명 1. 생물학적 연구의 기본 과정 문제 인식 → 가설 설정 → 실험/관찰 설계 → 자료 수집 → 분석 → 결론 도출 반복 가능한 절차와 명확한 변수 통제가 핵심 2. 실험 방법과 관찰 방법 실험 방법: 독립 변수, 종속 변수, 대조군 설정하여 실험군과 비교..