감전사고의 재구성

교과서로 끝내는 과학 논술

1. 물과 이온
(관련 단원 : 10학년 과학-전해질과 이온, 전기에너지)

사례 1 : 장마철에는 감전사고가 많이 발생한다. 특히 전기 시설물이 물에 침수되어 물로 전기가 흐른 경우에 감전으로 인한 사망사고가 많이 발생하므로 장마철에 각 가정은 감전사고가 일어나지 않도록 각별한 주의가 필요하다.

사례 2 : 텔레비전 등의 전자제품의 설명서에 ‘젖은 손으로 전원 플러그를 잡고 콘센트에 꽂지 말라’는 주의사항이 있다.

사례3 : 한 텔레비전 방송사에서 바닷물에 건전지를 넣으면 상어가 접근하는 것을 막을 수 있다는 방송을 한 적이 있다. 이 방송에서는 먹이 근처에 1.5V 건전지를 넣었더니 다른 물고기는 먹이를 먹었지만 상어는 먹이에 접근하지 못하는 것을 실험으로 확인하였다.

사례4 : 알루미늄판과 구리판을 준비한 뒤 알루미늄판을 전류계의 (-)극에, 구리판을 전류계의 (+)극에 연결한다. 그리고 소금물에 손을 담근 뒤 꺼내어 알루미늄 판과 구리판에 대어 본다. 이 때 전류계의 눈금이 움직인다.

주어진 제시문을 통해
물에 전기가 통하는 이유가 물에 녹아 있는 전해질 때문임을 설명해야…

위의 사례에서 공통적으로 말하는 의미가 무엇인지 말하고 아래 제시문의 정보를 이용하여 물에 전기가 통하는 이유를 밝히라. 그리고 물에 전기가 어떤 방식으로 흐르는지 논리적인 모형을 제시하고 그 모형을 검증할 수 있는 연구방법을 구체적으로 설계하라.

제시문 1 : 물 분자는 산소 원자 1개에 수소 원자 2개가 굽은 구조로 결합되어 있다.

제시문 2 : 물은 여러 가지 물질을 녹이는 성질이 있다. 산소나 질소와 같은 분자를 녹일 수도 있지만 물 속에 녹아 있는 대부분의 물질은 (+) 또는 (-)전하를 띤 이온 상태로 존재한다.

제시문 3 : 바닷물 속에 들어 있는 이온의 양은 지역에 따라 다소 차이는 있지만 이온의 종류와 존재 비율은 세계 어느 곳이나 거의 일정하다.

제시문 4 : 물은 암석이나 금속 등을 녹일 수 있어서 바닷물에는 금, 백금, 비활성 기체 등의 미량의 원소를 포함하면 60종 이상의 원소가 녹아 있다. 그리고 공장으로부터 배출되는 유기화합물도 녹아 있다.

제시문 5 : 감전이란 인체에 전류가 흘러 생리적 변화를 일으키는 현상이다. 감전은 전류의 세기가 크고 접촉한 피부가 젖어 있을수록 위험성이 커진다. 몸에 흐른 전류가 일정 수치에 이르면 자극을 느끼기 시작하다가 전류가 더 증가하면 근육에 경련을 일으키고 더 심하면 몸을 움직일 수 없게 되거나 호흡장애나 심장장애를 일으켜 사망에 이르게 하기도 한다.

제시문 6 : 염화구리 수용액에 백금전극을 꽂고 전류를 흘려주면 (-)극에서 구리금속이 석출되고 (+)극에서 염소 기체가 발생한다.

제시문 7 : 과학탐구는 어떤 문제를 탐구하느냐에 따라 그 방법과 절차가 다양하다. 하지만 발견한 문제를 해결하기 위해 가설을 설정하고 실험을 실시한 뒤, 설정한 가설을 검증하기 위하여 실험적 사실과 이론, 법칙 등을 논거로 사용한다는 관점에서는 공통점을 가진다.

최원호 / 서울 중등고 화학교사

[논술 팁]
물로 인한 감전사고는 물에 전기가 흐르기 때문이다. 그런데 물은 비전해질로 순수한 물에 전류를 흘려도 전기가 통하지 않는다. 물에 전류가 흘러 감전사고가 발생하는 것은 물에 전기가 흐를 수 있도록 전해질이 녹아 있기 때문이다. 물은 극성분자로 극성 분자, 이온물질을 포함하여 무극성 분자도 녹일 수 있는 능력을 가지고 있기 때문에 물 속에는 전기가 흐를 수 있도록 만드는 많은 물질이 녹아 있어 쉽게 전기가 흐르게 된다. 그러므로 물이 극성 분자이며, 어떻게 이온을 수화시켜 녹일 수 있는지 설명하면서 물에 전기가 통할 수 있는 이유가 녹아 있는 전해질 때문임을 설명해야 한다. 그리고 물에 전기가 어떤 방식으로 흐르는지 나름대로의 모형을 세울 때에는 가능한 주어진 정보를 최우선적으로 이용해야 하며, 제시문 이외의 정보를 이용할 때는 본인이 세운 모형의 이해를 돕는 부수적인 개념 정도만을 도입하는 것이 좋다. 그리고 세운 모형을 검증할 때에는 그 근거로 사실, 이론, 법칙에 근거하도록 노력해야 하며, 실험 설계를 할 때는 변인통제가 되고 있는지 확인하면서 독립변인과 종속변인의 관계를 파악해야 한다. 최원호/서울 중동고 화학교사