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<p style="margin-left:2.0pt">Ⅰ. 연구동기 및 목적</p> <p>&nbsp;</p> <p>1. 연구 동기</p> <p>&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">식물을 키우다 보면 주기적으로 물주는 일을 깜빡해 식물이 시들기 마련이다. 한번 팽압을 잃고 시든 식물을 원래 상태로 회복시키는 것은 여간 쉬운 일이 아니다. 식물의 종류에 따라 식물이 시들었을 때 원상태로 돌아오는데 걸리는 시간이 다르고 또는 한번 시들면 원상태로 돌아오기 힘든 식물도 있다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">식물이 시드는 현상은 물관을 통한 수분 및 무기염류의 공급이 원활하지 못해 식물세포가 팽압을 잃기 때문이라는 것을 생물 수업 시간에 배우게 되었다. 여기에 착안하여, 인간의 조작에 의해 물관 수송을 빠르게 할 수 있다면 시든 식물을 원래 상태로 회복시키는 것이 훨씬 쉬워질 것이라는 아이디어를 고안하게 되었다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">이것을 증명하기 위해, 우리는 모형실험을 통해 다양한 변인을 조작했을 때 식물의 물관에서 물이 수송되는 속도에 대한 식을 유도해보고 실제 식물에 대한 실험을 통해 그 식이 어느 정도까지 적용가능한가를 알아보아 시든 식물을 원상태로 돌아오게 하는 속도를 단축하고자 한다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>2. 연구 과제</p> <p>&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">∘ [연구과제1] 식물 모형을 이용하여 물관에서의 물의 상승 속도를 여러 가지 변인에 대한 대략적인 식으로 유도한다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">∘ [연구과제2] 실제 식물을 이용하여 우리가 구한 이론적인 속도식과 실제의 값이 어느 정도 차이가 있는지 확인하여 실현 가능성이 있는지 검증한다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>3. 기대효과</p> <p>&nbsp;</p> <p>가. 시든 식물의 물관 수송 속도를 빠르게 만들어 인간의 실수로 죽어 버리는 식물의 빈도를 줄일 수 있다.</p> <p>나. 생명 현상을 물리 ∘ 화학적으로 접근하여, 이미 알려진 변인 말고도 다양한 변인들을 찾아내었고, 나아가 공식을 유도하여 타당성을 검증하였다. 이것은 이 시대가 요구하는 통합과학적 측면을 반영하는 것이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Ⅱ. [연구 설계 1] 모형 실험을 통한 물관 수송 속도 식 유도하기</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>1. 모형 설명 및 변인의 분류</p> <p style="margin-left:19.9pt">&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">가. 모형 설명</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td rowspan="4" style="height:211px; width:280px"> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c04.JPG" style="height:132pt; width:106pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c05.JPG" style="height:132pt; width:92pt" /></p> </td> <td style="height:53px; width:140px"> <p>모형의 부분</p> </td> <td style="height:53px; width:140px"> <p>비유하는 식물 기관</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:53px; width:140px"> <p>휴지</p> </td> <td style="height:53px; width:140px"> <p>잎</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:53px; width:140px"> <p>빨대</p> </td> <td style="height:53px; width:140px"> <p>줄기</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:53px; width:140px"> <p>셀로판 튜브</p> </td> <td style="height:53px; width:140px"> <p>뿌리</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">나. 변인의 분류</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:37px; width:139px"> <p>식물 기관</p> </td> <td style="height:37px; width:204px"> <p>조작 방법</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>변인의 종류</p> </td> </tr> <tr> <td rowspan="3" style="height:112px; width:139px"> <p>잎</p> </td> <td style="height:37px; width:204px"> <p>적신 정도</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>기공에서의 증산량</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:37px; width:204px"> <p>휴지 수</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>잎의 수</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:37px; width:204px"> <p>바람의 세기</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>기공에서의 증산량</p> </td> </tr> <tr> <td rowspan="3" style="height:112px; width:139px"> <p>줄기</p> </td> <td style="height:37px; width:204px"> <p>빨대의 지름</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>줄기 물관의 직경</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:37px; width:204px"> <p>빨대의 길이</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>줄기 물관의 길이</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:37px; width:204px"> <p>빨대를 자른 각도</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>줄기 물관의 표면적</p> </td> </tr> <tr> <td rowspan="3" style="height:112px; width:139px"> <p>뿌리</p> </td> <td style="height:37px; width:204px"> <p>NaCl의 농도</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>뿌리 외부(토양)의 농도</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:37px; width:204px"> <p>표면적</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>뿌리의 표면적(잔뿌리의 양)</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:37px; width:204px"> <p>물의 회전 여부</p> </td> <td style="height:37px; width:222px"> <p>뿌리의 흡수율</p> </td> </tr> <tr> <td rowspan="2" style="height:80px; width:139px"> <p>공통</p> </td> <td style="height:40px; width:204px"> <p>압력</p> </td> <td rowspan="2" style="height:80px; width:222px"> <p>기공에서의 증산량, 줄기에서의 장력에 영향</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:40px; width:204px"> <p>온도</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>2. 실험 설계</p> <p>&nbsp;</p> <p>가. 빨대(줄기), 휴지(잎)에 대한 변인 조작 실험</p> <p>&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">1) 250㎖ 용량 삼각플라스크에 물을 250㎖씩 준비한다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">2) 빨대위쪽에 휴지를 꽂아두고 파라필름으로 연결 부위를 밀폐시킨다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">3) 물의 직접적인 증발을 막기 위해 삼각 플라스크를 파라필름으로 밀폐시킨 뒤 그 위에 빨대를 꽂는다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">4) 변인을 아래의 표와 같이 조작시켜 주고 일정 시간이 지난 후 없어진 양의 물을 측정한다.</p> <p style="margin-left:39.9pt">&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:123px; width:571px"> <p style="margin-left:6.9pt">※ 단위 시간당 없어진 물의 양 = 단위 시간당 물관에서 수송시킨 물의 양</p> <p style="margin-left:26.9pt">= 물관의 수분 수송 속도</p> <p style="margin-left:6.9pt">※ 단위 시간당 없어진 물의 양 구하기 :</p> <p style="margin-left:36.9pt">처음 250ml 물의 질량(250g) - <u>일정 시간 후 물의 질량 측정 후 부피로 환산</u></p> <p style="margin-left:36.9pt">(물의 밀도 = 1g/㎖ 이용)</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p style="margin-left:39.9pt">&nbsp;</p> <p style="margin-left:39.9pt">&lt;실험 설계표&gt;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>대조군</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>실험군1</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>실험군2</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>적신정도</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>적심</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>안적심</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>압력</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>1atm</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>0.6atm</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>0.3atm</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>지름</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>0.6cm</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>0.4cm</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>0.8cm</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>휴지수(상대량)</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>1</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>0.5</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>2</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>바람</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>0m/s</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>1.5m/s</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>3m/s</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>길이</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>10cm</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>6cm</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>온도</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>15℃</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>37℃</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:28px; width:141px"> <p>빨대를 자른 각도</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>90&deg;</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>60&deg;</p> </td> <td style="height:28px; width:141px"> <p>30&deg;</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>가) 압력 조작</p> <p style="margin-left:29.9pt">압력변화기 속에 모형을 넣는다. 압력 변화기 속의 압력을 측정하기 힘들기 때문에 다른 방법으로 압력을 잰다.</p> <p>&nbsp;</p> <p style="margin-left:29.9pt"><img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c28.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> ① 풍선에 바람을 불어 넣은 후 부피(V)를 잰다.(이 때 기압은 대기압 = 1atm)</p> <p style="margin-left:29.9pt">② 풍선과 압력변화기를 연결시키고 막혀있던 부분을 열어 풍선의 공기가 압력변화기 안으로 들어가도록 한다.</p> <p style="margin-left:29.9pt"><img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c2a.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> ③ 풍선의 부피 변화랑(V)을 구한다.</p> <p style="margin-left:29.9pt">④ 기체는 계속 밀폐되어 있으므로 기체 분자 수는 일정하다. PV=nRT에서 nRT가 <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c2c.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c2e.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c30.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c32.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> 일정하므로 PV=PV임을 이용해 압력을 조작한 압력변화기 속의 압력을 잰다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>나) 물의 회전유무</p> <p style="margin-left:29.9pt">대조군은 회전이 가해지지 않으며, 실험군1은 플라스크 안에 마그네틱 스핀바를 넣은 후 교반기위에 온도를 상온과 같게 통제한 후 작동시키면 물을 회전시켜줄 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>나. 뿌리 대한 변인 조작 실험</p> <p>&nbsp;</p> <p style="margin-left:29.9pt">1) 시험관에 1M NaCl 수용액을 40㎖씩 넣는다.</p> <p style="margin-left:29.9pt">2) 시험관의 열린 부분에 셀로판 튜브를 씌우고 셀로판 튜브가 아래쪽으로 오도록 하여 변인을 아래의 표와 같이 조작시켜 주고 일정 시간이 지난 후 없어진 물의 양을 측정한다.</p> <p style="margin-left:29.9pt">&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:70px; width:571px"> <p style="margin-left:6.9pt">※ 단위 시간당 없어진 물의 양 = 단위 시간당 뿌리에 흡수되는 물의 양</p> <p style="margin-left:26.9pt">= 뿌리의 흡수 속도 = 물관에 주어지는 상승력(장력)</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:40px; width:141px"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="height:40px; width:141px"> <p>대조군</p> </td> <td style="height:40px; width:141px"> <p>실험군1</p> </td> <td style="height:40px; width:141px"> <p>실험군2</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:40px; width:141px"> <p>물의 회전 유무</p> </td> <td style="height:40px; width:141px"> <p>유</p> </td> <td style="height:40px; width:141px"> <p>무</p> </td> <td style="height:40px; width:141px"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:53px; width:141px"> <p>표면적</p> <p>(뿌리,상대량)</p> </td> <td style="height:53px; width:141px"> <p>1</p> </td> <td style="height:53px; width:141px"> <p>0.3</p> </td> <td style="height:53px; width:141px"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:53px; width:141px"> <p>농도(뿌리외부)</p> <p>-토양 환경</p> </td> <td style="height:53px; width:141px"> <p>0M(D.W)</p> </td> <td style="height:53px; width:141px"> <p>0.2M</p> </td> <td style="height:53px; width:141px"> <p>&nbsp;</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>3. 연구 결과1. 모형을 통한 실험 결과 및 결과의 해석</p> <p>&nbsp;</p> <p>가. 적신정도</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c06.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위의 그래프를 통해 적셨을 때와 안 적셨을 때 차이가 남을 볼 수 있다. 수분을 흡수한 휴지일수록 물의 증발력이 커서 물관에 음압이 가해지므로 물관에서의 수송 속도가 더 빠르다. 잎에서의 증발 정도를 식을 세울 때 상수로 설정할 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>나. 압력</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c07.jpg" style="height:141pt; width:113pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c08.bmp" style="height:141pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위의 그래프를 통해 물관에서의 수송 속도는 압력에 반비례함을 유도할 수 있다. 압력이 낮아질수록 식물 내부와 대기와의 압력 차이가 커져서 잎에서의 증발력이 커지고, 물관에 가해지는 음압이 커지기 때문이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>다. 지름</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c09.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c0a.bmp" style="height:137pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">지름을 조작시키면 표면적과 모세관현상의 두 가지 요인이 모두 영향을 받는다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">① 지름&lt;0.6cm : 물을 끌어올리는데 미치는 영향은 빨대의 표면적이 넓어지는 것이 모세관 현상보다 크므로 지름이 커질수록 많은 양의 물이 없어진다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">② 지름&gt;0.6cm : 물을 끌어올리는데 미치는 영향은 모세관 현상이 빨대의 표면적이 넓어지는 것보다 크므로 지름이 커질수록 적은 양의 물이 없어진다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>라. 휴지수(상대량)</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c0b.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c0c.bmp" style="height:141pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위 그래프를 통해 없어진 물의 양은 휴지량에 정비례하진 않지만 증가함수임을 알 수 있다. 이것은 휴지량(잎의 수)가 증가할수록 잎의 증산량(증발량)이 커져 물관에 음압이 가해지기 때문이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>마. 풍속</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c0d.JPG" style="height:125pt; width:100pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c0e.JPG" style="height:125pt; width:100pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c0f.JPG" style="height:128pt; width:102pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c10.bmp" style="height:141pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위의 그래프를 통해 물관에서의 수송 속도는 바람의 속도에 비례하는 일차함수임을 알 수 있다. 이는 바람의 속도가 증가할수록 잎의 증산량(증발량)이 커져 물관에 음압이 가해지기 때문이다.</p> <p>바. 길이</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c11.JPG" style="height:113pt; width:141pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c12.bmp" style="height:141pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위 그래프를 통해 없어진 물의 양은 길이(줄기의 길이, 물관의 길이)에 큰 영향을 받지 않지만 미약하게 감소함수를 그림을 알 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>사. 온도</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c13.JPG" style="height:141pt; width:56pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c14.JPG" style="height:141pt; width:56pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c15.bmp" style="height:141pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위의 그래프를 통해 식물의 물관에서의 수송 속도는 온도에 정비례한다고는 할 수 없지만 증가함수임을 유도할 수 있다. 이는 온도가 높아질수록 분자 운동이 활발해져 뿌리에서의 흡수, 잎에서의 증산량이 증가하여 줄기의 음압이 커지기 때문이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>아. 빨대를 자른 각도</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c16.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c17.bmp" style="height:141pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">각도가 바뀜에 따라 빨대 밑면의 단면적이 바뀐다. 즉, 증산속도는 빨대 밑면의 단면적, sec&theta;에 비례함을 유도할 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>자. 물의 회전 유무</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c18.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위의 그래프를 통해 물의 회전 유무에 따라 물을 끌어올리는 속도가 다르다는 것을 알 수 있다. 회전 유무에 따른 상수를 만들 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>차. 표면적(뿌리,상대량)&gt;</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c19.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c1a.bmp" style="height:141pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위의 그래프를 통해 뿌리에서의 흡수력은 뿌리가 물을 빨아들이는 속도, 즉 표면적에 비례함을 알 수 있다. 뿌리에서의 흡수력과 물관에서의 수송 속도는 비례하기 때문에 결국 물관에서의 수송 속도는 뿌리의 표면적에 비례함을 유추할 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>카. 농도(뿌리외부)-토양 환경과 연계</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c1b.JPG" style="height:138pt; width:110pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c1c.bmp" style="height:141pt; width:255pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위의 그래프를 통해 뿌리에서의 흡수력은 외부의 농도와 감소함수를 그림을 알 수 있다. 즉 중력을 배제했을 때 체내&middot;외의 농도 차에 비례함을 알 수 있다. 뿌리에서의 흡수력과 물관에서의 수송 속도는 비례하기 때문에 결국 물관에서의 수송 속도는 뿌리의 표면적에 비례함을 유추할 수 있다.</p> <p>4. 물관에서의 수송 속도 식 유도하기</p> <p>&nbsp;</p> <p>위의 결과를 가지고 증산속도에 대한 식을 유도하면,</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:71px; width:559px"> <p><img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c34.gif" style="height:20pt; width:6pt" /> <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c36.gif" style="height:20pt; width:6pt" /> <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c38.gif" style="height:46pt; width:23pt" /> V &prop; kk&middot;n&middot;∆m&middot;&middot;(v+8)&middot;A&middot;sec&theta;</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <p>&middot;(단, <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c3a.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c3c.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> k : 적심의 유무에 따른 상수, k : 물의 회전여부, n : 개체 수, ∆m : 체내&middot;외의 농도 차, P : 주위의 압력, v : 풍속, A : 뿌리의 표면적, &theta; : 빨대를 자른 각도)이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Ⅲ. [연구 설계 2] 실제 식물에 증산속도 식 적용하기</p> <p>&nbsp;</p> <p>1. 실험 설계</p> <p style="margin-left:19.9pt">&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">1) 250㎖ 용량 삼각플라스크에 물을 250㎖씩 준비한다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">2) 물이 직접 증발하는 것을 막기 위해 파라필름으로 밀폐한다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">3) 식물을 아래 표와 같은 변인으로 설정하되, 줄기를 자를 때 물속에서 잘라 물관에 공기방울이 생기지 않게 한다.</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>식물에서의 변인</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>모형에서의 변인</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>대조군</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>실험군</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>잎의 수(개)</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>휴지 수</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>2</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>4</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>잎의 크기</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>&nbsp;</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>작음</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>큼</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>풍속(m/s)</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>바람의 세기</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>0</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>37</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>줄기길이(cm)</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>빨대(줄기)의 길이</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>10</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>6</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>각도(&deg;)</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>빨대(줄기)의 표면적</p> </td> <td style="height:30px; width:79px"> <p>30</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:64px"> <p>60</p> </td> <td style="height:30px; width:79px"> <p>90</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>표면적(뿌리)</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>뿌리의 표면적</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>작음</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>큼</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>농도(M)</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>뿌리 외부의 온도</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>0</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>1</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>교반기의 사용 유무</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>뿌리의 흡수율</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>O</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>X</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:30px; width:183px"> <p>온도</p> </td> <td style="height:30px; width:150px"> <p>온도</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>15</p> </td> <td colspan="2" style="height:30px; width:111px"> <p>37</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">4) 식물을 넣고 일정시간이 지난 후 없어진 물의 양을 구한다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">5) 사용한 식물의 잎의 앞, 뒷면에 투명 매니큐어를 바른 후 마르면 스카치테이프를 이용해 잎의 표피를 벗겨낸다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">6) 슬라이드 글라스에 잎의 표피가 붙어있는 스카치테이프를 붙이고, 현미경으로 단위면적당 기공의 수를 알아본다.</p> <p style="margin-left:19.9pt">&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:56px; width:546px"> <p>잎의 총기공수 = (잎의 표면적)&times;(단위 면적당 기공의 수)</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p style="margin-left:19.9pt">&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">7) 없어진 물의 량을 총기공수로 나누어 증산량을 구하고, [연구 과제1]에서 구한 물관의 수송 속도 식과 실제 식물에서 측정값이 일치하는지 확인한다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>2. [연구 결과2] 실제 식물에 물관의 수분 상승속도식 적용하기</p> <p>&nbsp;</p> <p>가. 잎의 수</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c1d.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">물관의 상승 속도 식에서와 실제 식물에서 모두 잎의 수와는 정비례하진 않지만 증가함수를 나타낸다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>나. 잎의 크기</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c1e.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">잎의 크기와 잎의 수는 같은 변인으로써 결국 기공의 수를 의미한다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>다. 표면적(뿌리)</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c1f.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">물관의 수송 속도 식에서 V&prop;A인데 위의 그래프와 일치한다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>라. 농도</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c20.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">식물 체내의 몰농도를 알지 못하므로 체내 몰농도를 X라 했을 때 정확하게 물관의 수송 속도 식과 비례하는지는 알 수 없지만 계형이 일치함을 알 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>마. 온도</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c21.JPG" style="height:141pt; width:56pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c22.JPG" style="height:141pt; width:56pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위 그래프를 통해 모형을 통해 구한 속도와 계형이 일치함을 알 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>바. 풍속</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c23.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">위 그래프에서 평균값과 물관의 수송 속도 식을 비교했을 때 이론으로 구한 값과 정확하게 비례하지는 않지만 수치가 근사하다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>사. 줄기 길이</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c24.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p style="margin-left:19.9pt">이론상의 그래프 계형과 실제 식물에서의 그래프 계형이 일치함을 볼 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>아. 물의 회전 유무</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c25.JPG" style="height:141pt; width:56pt" /> <img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c26.JPG" style="height:141pt; width:56pt" /></p> <p>이론상으로 구한 상수값과 일치하진 않지만 근사함을 알 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>자. 줄기를 자른 각도</p> <p><img src="file:///C:\Temp\Hnc\BinData\EMB000028ac9c27.JPG" style="height:141pt; width:113pt" /></p> <p>이론상의 그래프와 계형이 일치함을 알 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Ⅳ. 결론 및 제언</p> <p>&nbsp;</p> <p>1. [연구 주제1]을 통해 식물의 물관에서 수분의 상승 속도를 나타내는 식은</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:71px; width:559px"> <p><img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c3e.gif" style="height:20pt; width:6pt" /> <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c40.gif" style="height:20pt; width:6pt" /> <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c42.gif" style="height:46pt; width:23pt" /> V &prop; kk&middot;n&middot;∆m&middot;&middot;(v+8)&middot;A&middot;sec&theta;</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <p style="margin-left:19.9pt">(k : 적심의 유무에 따른 상수, <img src="file:///C:\Temp\DRW000028ac9c44.gif" style="height:10pt; width:3pt" /> k : 물의 회전 여부에 따른 상수, n : 개체 수, ∆m : 체내&middot;외의 농도 차, P : 주위의 압력, v : 풍속, A : 뿌리의 표면적, &theta; : 빨대를 자른 각도)이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>2. [연구 주제2]에서 실제 식물에서 없어지는 물의 양(=실제 물관을 통해 수송되는 양)을 구했을 때 [연구 주제]에서 구한 식과 정확하게 비례하지는 않지만 계형이 일치함을 확인했다. 이는 생물체 내는 매우 복잡한 계(SYSTEM)으로 우리가 통제하지 못한 변인들이 있기 때문이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>3. 하나의 변인에 대해서 더 많은 데이터를 측정했다면 물관에서의 수송 속도(V)에 대한 식이 좀 더 정확해지고 객관성이 확보됐을 것이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>4. 시든 식물의 체내에 물을 공급하는 속도를 빠르게 하여 원래 대로 회복시키기 위해서는 아래 표와 같이 조작해주면 된다고 결론을 내릴 수 있다.</p> <p>&nbsp;</p> <table> <tbody> <tr> <td style="height:61px; width:48px"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="height:61px; width:71px"> <p>농도 차</p> </td> <td style="height:61px; width:44px"> <p>압력</p> </td> <td style="height:61px; width:52px"> <p>풍속</p> </td> <td style="height:61px; width:74px"> <p>뿌리의 단면적</p> </td> <td style="height:61px; width:105px"> <p>줄기를 자른 각도</p> </td> <td style="height:61px; width:48px"> <p>길이</p> </td> <td style="height:61px; width:74px"> <p>물의 회전</p> </td> <td style="height:61px; width:44px"> <p>온도</p> </td> </tr> <tr> <td style="height:46px; width:48px"> <p>상태</p> </td> <td style="height:46px; width:71px"> <p>크게</p> </td> <td style="height:46px; width:44px"> <p>작게</p> </td> <td style="height:46px; width:52px"> <p>크게</p> </td> <td style="height:46px; width:74px"> <p>크게</p> </td> <td style="height:46px; width:105px"> <p>작게</p> </td> <td style="height:46px; width:48px"> <p>짧게</p> </td> <td style="height:46px; width:74px"> <p>O</p> </td> <td style="height:46px; width:44px"> <p>높게</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <p>5. 후속 연구 : 실제 시든 식물에 우리가 구한 공식을 적용하여 얼마나 빨리 원래 상태로 되돌릴 수 있는지 알아볼 것이다.</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p>

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