[신철수 쌤의 국어 지문 읽기] 정의를 하지 않으면 과학적 탐구 활동이 불가능하다

(98) 과학에서의 정의

하루에 필요한 에너지의 양은 하루 동안의 총 열량 소모량인 대사량으로 구한다. 그중 기초 대사량은 생존에 필수적인 에너지로, 쾌적한 온도에서 편히 쉬는 동물이 공복 상태에서 생성하는 열량으로 정의된다. 이때 체내에서 생성한 열량은 일정한 체온에서 체외로 발산되는 열량과 같다. 기초 대사량은 개체에 따라 대사량의 60~75%를 차지하고, 근육량이 많을수록 증가한다.

기초 대사량은 직접법 또는 간접법으로 구한다. 직접법은 온도가 일정하게 유지되고 공기의 출입량을 알고 있는 호흡실에서 동물이 발산하는 열량을 열량계를 이용해 측정하는 방법이다. 간접법은 호흡 측정 장치를 이용해 동물의 산소 소비량과 이산화 탄소 배출량을 측정하고, 이를 기준으로 체내에서 생성된 열량을 추정하는 방법이다.

- 2023학년도 대학수학능력시험 -

…은 …인 대사량으로 구한다. …은 …로, …으로 정의된다. …은 …과 같다.“엄마, 오늘 용돈 좀 주세요.”

“얼마면 되겠니?”

“오늘 친구들과 햄버거 먹기로 했어요, 만 원만 주세요.”

이 대화에서 개인이 자유롭게 쓸 목적으로 몸에 지니는 ‘용돈’을 ‘햄버거’ 값으로 구했다. 이 밑바탕에는 용돈과 햄버거 값은 같은 것이라는 생각이 깔려 있다. 이런 식의 사고방식은 우리 주위에 수없이 많다. 예컨대 철수 쌤이 강조하는 국어 능력은 어떻게 알 수 있을까? 수능 국어영역 점수를 국어 능력과 같은 것으로 보고, 그 점수로 국어 능력을 구할 수 있다. 지문에서도 ‘하루에 필요한 에너지의 양’을 ‘하루 동안의 총 열량 소모량…으로 구한다’고 했다. 그리고 ‘생존에 필수적인 에너지’는 ‘쾌적한 온도에서 편히 쉬는 동물이 공복 상태에서 생성하는 열량으로 정의된다’고 했고, ‘체내에서 생성한 열량은 일정한 체온에서 체외로 발산되는 열량과 같다’고 했다.

이는 모두 어떤 대상을 다른 대상으로 바꿔 파악하는 사고법, 즉 정의(定義)다. 이런 사고법을 가장 많이 사용하는 분야가 과학이다. 수량·무게·부피 등의 양(量)으로 대상을 파악하는 ‘측정’을 해야 하기 때문이다. 지문에서 ‘에너지양’, ‘총 열량 소모량’ ‘열량’ 등의 개념이 많이 등장하는 이유가 여기에 있다.

특히 ‘기초 대사량’을 ‘쾌적한 온도에서 편히 쉬는 동물이 공복 상태에서 생성하는 열량으로 정의된다’고 하였는데, ‘쾌적한 온도’ ‘편히 쉬는’ ‘공복 상태’ 등은 기초 대사량의 조건에 해당한다. 만약 이런 조건이 없으면 기초 대사량을 사람마다 다르게 생각하고 탐구하기 때문에 과학 활동이 원활하게 이뤄지지 않는다. 그래서 철수 쌤은 이런 글이 나오면 옆의 판정도를 그리며 그 정의를 명확하게 하는 버릇이 있다.직접법 … 간접법어떤 그릇에 있는 물의 무게를 재고 싶다고 하자. 저울이 있으면 무게를 쉽게 알 수 있다. 그런데 저울이 없으면 안 될까? 방법이 있다. 그릇이 몇 리터(L)인지를 알면 된다. 왜 이것이 가능할까? 물 1L를 1㎏이라고 정의했기 때문이다. 저울로 물의 무게를 재는 직접적인 방법을 활용할 수 없다면, 물의 부피를 이용해 간접적으로 알 수 있는 것이다.

지문에서도 대상을 직접적으로 아는 방법과 간접적으로 아는 방법에 대해 설명하고 있다. 알고 싶은 것은 ‘기초 대사량’, 즉 ‘열량’이다. 그것을 ‘열량계를 이용해 측정’한다면 ‘직접’적으로 아는 방법이다. 반면에 열량계를 이용하지 않고 ‘호흡 측정 장치를 이용’하는 ‘간접’적인 방법이 있는데, ‘산소 소비량과 이산화 탄소 배출량’의 관계를 ‘체내에서 생성된 열량’으로 정의해서 ‘추정하는 방법’이다.

그런데 이와 관련해 다음과 같은 문제가 출제됐다.

16. ㉠(직접법), ㉡(간접법)에 대한 이해로 가장 적절한 것은?

① ㉠은 체온을 환경 온도에 따라 조정하는 변온 동물이 체외로 발산하는 열량을 측정할 수 없다.

② …

③ ㉠은 ㉡과 달리 격한 움직임이 제한된 편하게 쉬는 상태에서 기초 대사량을 구한다.

④ …

⑤ ㉠과 ㉡은 모두 생존에 필수적인 최소한의 에너지를 공급하면서 기초 대사량을 구한다.

직접법이든 간접법이든 기초 대사량을 측정하는 방법이다. 기초 대사량은 ‘일정한 체온에서 체외로 발산되는 열량’이라 했다. ①에서 ‘변온 동물’은 ‘체온을 환경 온도에 따라 조정’한다고 했지만, ㉠은 ‘온도가 일정하게 유지’되는 상태에서 하므로, ‘변온 동물’이라 하더라도 ‘일정한 체온’을 갖게 된다. 즉 기초 대사량을 측정하는 데 ‘변온’은 아무 문제가 없는 것이다. ③은 기초 대사량의 조건을 고려할 때 적절하지 않다. 기초 대사량은 ‘편한 상태’에 있을 때의 열량이므로 ㉡도 ‘편하게 쉬는 상태’에 있을 때의 열량을 구할 수 있다. 만약 ‘격한 움직임’이 있는 상태에서 열량을 쟀다면 그것은 기초 대사량으로 인정받을 수 없다. ⑤에서 ‘생존에 필수적인 최소한의 에너지’는 지문에서 말하는 ‘생존에 필수적인 에너지’ 즉 기초 대사량과 같은 말이다. 그렇다면 ⑤는 ‘㉠과 ㉡은 모두 기초 대사량을 공급하면서 기초 대사량을 구한다’는 의미다. ‘기초 대사량을 구’하려고 하는데, ‘기초 대사량을 공급’하는 것은 앞뒤의 순서가 맞지 않는다. 이 문제는 앞에서 말한 ‘기초 대사량’의 조건을 정확히 알아야 풀 수 있는 문제로, 과학에서 중시하는 정의에 대한 이해의 중요성을 깨닫게 해준다.포인트

성보고 교사

1. 어떤 대상을 다른 대상으로 바꿔 파악하는 사고법, 즉 정의(定義)는 과학 분야의 글에서 많이 볼 수 있다.

2. 수량·무게·부피 등의 양(量)으로 대상을 파악하는 ‘측정’에 대해 이해하자.

3. 과학적 개념의 정의는 판정도를 그려 조건을 파악하며 이해할 수 있다.

4. 대상을 간접적으로 아는 방법의 밑바탕에는 그 대상이 다른 대상과 같다는 사고가 깔려 있다.