교육인적자원부는 지난 8월 30일 서울대의 통합교과형 논술 도입 및 일부 대학의 본고사형 논술문제 출제로 논란을 빚어온 대입 논술고사와 관련해 그동안 문제가 된 네 가지 본고사형 출제 유형을 금지하는 ’논술고사 기준’을 마련해 발표했다.
교육부는 이날 논술고사를 “제시된 주제에 관해 필자의 의견이나 생각을 논리적으로 서술하도록 하는 시험”으로 정의하고, 이에 해당하지 않는 유형으로 △단답형 또는 선다형 문제 △특정 교과의 암기된 지식을 묻는 문제 △수학·과학과 관련한 풀이의 과정이나 정답을 요구하는 문제 △외국어로 된 제시문의 번역 또는 해석을 필요로 하는 문제 등 네 가지를 제시했다.
즉 어떠한 형식이든 영어지문은 포함되지 않으며 대부분 명문 대학은 교육부 기준을 받아들이겠다는 뜻을 밝혔다. 하지만 일부대학의 구술면접 등에도 철저한 대비가 필요할 것으로 생각된다.
이번 호에서는 과학영역에 대한 논술문 한편을 정리해 보도록 합시다.
◆주제: 60Kg의 내 몸은 물에 가라앉는데 거대한 거북선이나 오늘날의 잠수함은 왜 물에 가라앉지 않을까요? 또한 이 원리를 이용한 과학기기의 원리를 설명해 봅시다.
올림픽과 월드컵 등 많은 운동경기(運動競技)가 벌어질 때면 우리는 남녀노소(男女老少) 할 것 없이 많은 관심을 보인다. 필자는 아주 비인기 종목인 수영(水泳)에 많은 관심을 갖는다. 그러나 필자는 수영을 전혀 하지 못한다. 대부분의 사람들은 수영장에 갔을 때, 몸이 가벼워짐을 느낄 것이다. 그러나 전진하거나 방향을 바꾸기는 공기 중에서와 달리 무척어려움을 느낄 것이다. 원인은 같은 물체라도 물 속과 공기 중에서의 무게는 서로 달라지는데 이는 물 속에서 부력이라는 힘을 받기 때문이며 전진하기 어려운 것은 공기보다 끈적끈적한 물의 점성의 영향을 받기 때문이다.
예를 들면 물속에서 쉽게 들어올린 돌이 물 밖에서는 더 무겁게 느껴진다. 여기서 힘이 덜 들도록 도와준 것은 바로 물이다. 물속에서는 중력과 반대 방향인 위쪽으로 향하는 힘(항력)이 생기는데, 이 항력을 ‘부력(浮力)’이라고 한다.
부력은 물에 뜨려는 힘이라고 생각하면 된다. 물속에 잠긴 물체에 작용하는 부력은 물체 윗면과 아랫면에서의 압력(壓力) 차이 때문에 생긴다. 물에 잠긴 물체에는 사방에서 물의 압력이 작용한다.
그런데 물체의 옆면에서의 압력은 방향이 반대이고 크기가 서로 같아서 그 효과가 없어진다. 반면에 물체 아랫면에서의 압력은 물체 윗면에서의 압력보다 크므로 결국 위쪽 방향으로 힘이 작용한다. 물속에서 물체에 작용하는 부력이 물체의 무게와 같아지면 물체는 떠있게 된다.
그러나 물체의 무게가 부력보다 더 크면 그 물체는 물속으로 가라앉는다. 이 성질을 이용하여 모양이 일정하지 않은 물체의 부피를 구할 수 있다. 이것이 아르키메데스의 원리인 것이다.
즉, 물속에 완전히 잠긴 물체는 자신의 부피와 같은 부피의 물로 대체되는 것이다. 부력은 항상 물체가 밀어 낸 물의 무게와 같기 때문이다. 뚱뚱한 사람과 마른 사람 중에 누가 더 잘 뜰까? 뚱뚱한 사람은 무게가 많이 나가기 때문에 가라앉고 마른 사람은 가벼우니까 뜰 거라고 생각하기 쉬우나 일반적으로 사람 몸의 밀도(密度)는 물보다 작아서 물에 뜬다. 그런데 마른 사람보다 체지방이 많은 뚱뚱한 사람은 물에 훨씬 잘 뜬다. 체지방은 기름과 마찬가지로 물보다 밀도가 작기 때문이다.
따라서 잠수함의 비밀은 잠수함 내부에 있는 커다란 부력탱크이다. 잠수함을 물 위에 가만히 떠 있게 하려면 부력탱크 안의 공기를 빼내고 물을 조금 채워 잠수함 전체의 밀도를 물과 거의 비슷하게 조절해 주면 된다. 같은 원리로 부력탱크 안에 남아 있는 공기를 더 빼내고 물을 채우면 잠수함은 아래로 가라앉는다. 부력탱크에 물이 채워지면서 밀도가 커지기 때문이다. 다시 물위로 떠오르려면 부력탱크의 물을 펌프로 퍼내고 공기가 채워지도록 하면 된다.
잠수함의 원리는 물고기의 부레와 같다. 물 속에서 자유자재로 뜨거나 가라앉기 위해서 몸의 부피를 변화시켜 부력을 조절한다. 물고기의 몸속에는 부레라고 하는 공기주머니가 있는데, 이 공기주머니가 커지면 물고기의 부피도 커지면서 떠오르게 된다.
우리 몸도 마찬가지로 숨을 들이마셔 몸의 부피를 크게 만들면 부력이 커져서 물에 잘 뜨게 된다. 타이타닉호를 영원히 잠들게 한 빙산의 경우 밀도와 부력의 불가분 관계로 해석할 수 있다. 겨울철 물이 담긴 유리병을 밖에 두면 물이 얼면서 부피가 커지기 때문이다.
즉, 얼음은 물보다 밀도가 작아서 빙산은 바닷물에 뜨는 것이다. 빙산의 89%는 물에 잠기고 단지 11%만이 떠올라 우리 눈에 보이는데 이 때문에‘빙산의 일각’이라는 말이 생겼다. 이 말은 보이는 부분에 비해 보이지 않는 부분이 어마 어마하게 클 때 쓰는 표현이다.
이런 부력의 과학적인 원리는 1434년(世宗 16년)에 장영실과 이천 등이 제작한 자격루로서 물을 내보내는 물통인 파수호와 물을 받는 물받이통인 수수호로 이루어져 있다. 파수호에서 흘러 내려오는 물이 수수호에 고이면서 부력에 의해 눈금이 있는 살대가 떠오른다.
이때 살대의 위치에너지가 운동에너지로 바뀌며 종과 북, 징을 쳐서 시간을 알려 준다. 자격루는 바로 물의 부력을 이용해 과학적으로 설계된 것이다. 이것은 우리선조들이 우수한 과학적 능력을 가지고 있었으며 오늘날 세계 10위의 과학기술 강국이 될 수 있는 원동력 이었다고 생각한다.
이곳에 정리된 예시논술문은 단지 필자의 주관적 생각일 뿐이므로 학생독자 여러분께서는 스스로의 생각을 접목하고 정리하는 것이 보다 우수한 논술문을 작성할 수 있을 것으로 생각됩니다.
또한 필자는 포괄적으로 작성한 반면 실제 논술문 작성에 있어서는 양이 대폭 줄어들 것이므로 상대방의 글을 잘 읽고 압축하는 노력도 필요할 것으로 생각됩니다. 다음호에서는 이 예시문을 중심으로 해석해 보겠습니다.
