보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 옥천초등학교 6 학년 문지헌 1. 탐구동기 요즘 북한에서의 핵 문제에 대해 여러가지 논란이 많은데, 그 이야기를 듣고 핵에 대해서 궁금해져서 이번기회에 핵과 핵의 힘에 대하여 공부하고 탐구해 보고 싶었다. 보이지도 않는 핵,

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2 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 옥천초등학교 6 학년 문지헌

3 1. 탐구동기 요즘 북한에서의 핵 문제에 대해 여러가지 논란이 많은데, 그 이야기를 듣고 핵에 대해서 궁금해져서 이번기회에 핵과 핵의 힘에 대하여 공부하고 탐구해 보고 싶었다. 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ?

4 2. 탐구기간 10/9~10/20 : 주제 정하기 10/20~11/8 : 핵에 대한 자료 찾기 11/9~11/21 : 핵의 힘에 대한 보고서를 쓰기 시작하고, 핵의 모형을 만들기. 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ?

5 3. 탐구 방법 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 1. 책과 잡지, 인터넷을 통해서 핵에 대한 조사와 그 힘에 관한 조사를 한다. 2. 핵의 모형을 만들어 본다.

6 4. 탐구를 통하여 알아보고 싶은 점 1. 핵이란 ? 2. 핵이 가지고 있는 힘 ① 방사능, 방사선 ② 핵분열 ③ 핵융합 ④ 핵의 이용과 논란 ⑤ 세계 역사를 움직이는 핵 3. 핵의 모형 만들기 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ?

7 5. 탐구 내용 가. 핵이란 ? 1) 핵을 알기 전에 원자부터 ! 물질은 각각 고유한 성질을 가지고 있는데, 철이나 금, 헬 륨 입자는 눈에 보이지 않을 만큼 작아져도 고유의 성질 이 없어지지 않는다. 원자까지는 고유의 성질이 있으나 더 이상 작아지면 고유의 성질은 없어진다. 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ?

8 5. 탐구 내용 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 2) 원자핵, 너의 정체는 ? 핵은 중성자와, 양성자로 되어있는데, 양성자는 양전하의 성질을 띠고 있고, 중성자는 양전하, 음전하의 성질도 띠고 있 지 않다. 그런데 양성자의 수 = 전자의 수이다. 그래서 양성자 수에 의해 전자의 수가 결정된다. 중성자의 역할은 양성자와 중성자가 꽉 붙어 있도록 접착제 역할을 한다.

9 나. 핵이 가지고 있는 힘 1) 방사능 ? 방사선 ? 원자핵은 양성자와 중성자가 결합되어 있고, 그 주변에는 전자가 돌고 있어서 전기적으로 안정되어 있다. 하지만 중성자는 따로 떨어져 있으면 스스로 양성자 1 개, 전자 1 개로 변하게 된다. 이 현상을 ‘ 방사성 붕괴 ’ 라고 하고, 방 사성 붕괴를 하는 입자를 ‘ 방사성 입자 ’ 라고 한다. 원자핵 안에 들어 있는 중성자가 양성자와 전자로 변하기도 한다. 이러한 원소를 ‘ 방사성 원소 ’ 라 한다. 방사성 원소도 중성 자가 붕괴하면 양성자와 전자가 되어 다른 물질로 변하는 데 이때 세가지 에너지를 내뿜는다. 알파선, 베타선, 감마선 이다. 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 5. 탐구 내용

10 나. 핵이 가지고 있는 힘 1) 방사능 ? 방사선 ? 방사선이 우리 몸의 세포를 구성하고 있는 원자에 나쁜 영향을 미치기도 하지만, 방사성 동위 원소인 탄소 -14 를 이용해 화석의 연대를 측정하고 식물에 방사선을 쪼이면 돌연변이가 생긴다. 이것을 이용해 우수한 점 은 보존하면서 특정 농산물로 개량한다. 매연, 폐수, 하수 찌꺼기 등을 위 생적으로 처리하며, 방사선을 발생시키는 의료 장치를 이용해 코발트 원소의 원자핵을 붕괴 시켜 감마선을 내어 암을 치료한다. 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 5. 탐구 내용

11 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 5. 탐구 내용 2) 핵분열 핵분열은 핵이 나뉘는 것을 말한다. 핵분열을 볼 수 있는 대표적인 예 가 우라늄 -235 이다. 우라늄 -235 에 중성자 1 개가 들어가면 우라늄 핵 을 이루고 있던 양성자와 중성자 덩어리가 둘로 나뉘면서 분열을 하 게 된다. 분열 할때 세 종류의 큰 에너지가 나온다. 핵이 둘로 나뉘어 튕겨나가는 운동 에너지가 첫번째, 중성자 2~3 개가 튀어나가는 운동 에너지가 두번째, 방사선인 감마선이 나오는 것이 마지막이다. 이 에 너지의 세기는 TNT 가 터질 때 만들어지는 에너지의 700 만 배나 된다. 나. 핵이 가지고 있는 힘

12 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 5. 탐구 내용 3) 핵융합 핵분열과 반대로, 두 개의 핵이 뭉쳐지는 현상을 핵융합이라고 한다. 그러나 핵은 전체적으로 양전하를 띠고 있다. 그래서 뭉치려고 하면 서로 밀어낼 것이다. 이러한 핵을 융합 시키는 방법은, 온도를 높여서 핵들이 빠른 속도로 움직이게 하는 것이다. 그러면 빠른 속도 때문에 핵은 서로 부딪혀 합쳐지고 만다. 하지만 이때는 ‘ 플라즈마 ’ 상태가 될 정도로 높은 온도여야 한다. 나. 핵이 가지고 있는 힘

13 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 5. 탐구 내용 4) 핵의 이용과 논란 에너지의 양으로나 비용면에서 원자력 발전은 매우 효율적으로 보이 긴 하지만 ! 원자력 발전을 통해서 에너지를 얻기 위해 사용되는 원료 인 원자핵은 방사선을 내는 방사성 물질이고, 사용후 남은 원료나 수 거물에서도 방사선이 나오기 때문에 동, 식물에게 해를 주는건 두말 할 필요가 없는 사실이다. 또, 플루토늄이 만들어져 핵무기를 만들 수 있다는 점도 큰 고민거리이다. 나. 핵이 가지고 있는 힘

14 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 5. 탐구 내용 5) 세계 역사를 움직이는 핵 1. 우크라이나 : 원자, 수소폭탄도 가지고 있지 않다. 1986 년 체르노빌 원자 력 발전소 방사능 누출사고 후 지금은 그것을 관광지화 하고 있다. 2. 러시아 : 1949 년 원자폭탄 실험을 하였고, 1953 년에는 수소폭탄 실험에 성공했다. 3. 중국 : 대표적인 핵 보유국으로 1964 년에 원자폭탄 실험에 성공하였다. 나. 핵이 가지고 있는 힘

15 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 5. 탐구 내용 5) 세계 역사를 움직이는 핵 4. 일본 : 1945 년 원자폭탄의 피해로 사망한 사람들, 아직 유전병에 시달리 고 있는 사람들은 미국으로부터 아무런 보상도 받지 못하였으나, 원 자력 발전의 수준은 높다. 5. 미국 : 핵을 가지고 있는 대표적인 나라로 1970 년에 더 이상 다른 나라들 이 핵무기를 가지지 못하도록 러시아와 협정을 체결했다. 나. 핵이 가지고 있는 힘

16 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 5. 탐구 내용 다. 핵의 모형 만들기 오른쪽 위에는 원자의 모형이 다. 가운데에는 핵이 있고 그 주변에 전자가 돌고 있는 것을 확인할 수 있다. 오른쪽 아래의 모형은 핵의 모형이다 핵은 중성자, 양성자 로 이루어져 있다.

17 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 6. 알게 된 점 핵이 원자와 관련이 있다는 것을 알았고, 평소 궁금했 던 방사선, 방사능, 핵분열, 핵융합 등 핵의 다양한 힘에 대해서 알게 되었다. 원자핵이 방사선을 내는 물질이고, 사용후 남은 원료 나 수거물에서 방사선이 나온다는 것을 알고 놀라웠다. 내가 모형을 만들고 나서 핵과 원자의 생김새를 어느 정도 잘 이해한 것 같다.

18 보이지도 않는 핵, 힘은 왜 그렇게 셀까 ? 7. 더 알고 싶은 점 실제 원자, 수소 등 핵폭탄의 위력이 어느 정도 되는 지 더 연구하여 보고 싶다.

19 7. 결론 및 나의 생각과 아쉬운 점 핵의 힘에는 방사선, 방사능 이 있고, 그 외에도 핵 이 나뉘어지는 핵분열, 핵이 합쳐지는 핵융합 등 이 있다는 것을 알았다. 내가 모형을 만들고 나서 핵과 원자의 생김새를 어느 정도 잘 이해한 것 같다. 그러나 실제 원자, 수소 등 핵폭탄의 실제 위력이 어느정도 되는 것을 알지 못한 것이 아쉬웠다. 감 사 합 니 다감 사 합 니 다