목차 Ⅰ. 프로그램개관 1. 주제개요 2 2. 교육과정목표 4 3. 관련단원 4 4. 차시별내용 4 5. 학습목표 5 6. STEAM 과목요소 5 7. 차시개관 6 8. 차시별활동예시 8 9. 모듈화예시 11 10. 평가계획 12 11. 커리어패스 14 Ⅱ. 차시별교수학습자료
Ⅰ. 프로그램개관
병원체와인간, 그리고문명 1 주제개요 문명발달의과정은인간이사용할수있는새로운에너지의발견과사용의과정 이라고해도좋을정도로서로밀접한연관을맺고있습니다. 빛, 바람과같은기 초적인자연의힘과노예제도로대표되는대규모인력및동물의힘을이용하던 시대에서석탄과증기기관의활용으로유발된산업혁명, 석유의확보및사용량 의증가와비례하는현대사회의발달과같은일련의역사적사실들은에너지에 대한패러다임의변화가문명의변화를불러왔다는것을단적으로보여주고있습니다. 이런에너지의존적인현대문명사회에서갑자기에너지가박탈된다면어떤일 이벌어질까요? 우리가다양하게누리고있던기술의혜택들이한순간에사라져 버릴것이고심각한문제들이발생하기시작할겁니다. 본프로그램에서는자연 재해에의해에너지박탈이일어난상황에서발생할문제중질병문제에집중합 니다. 학생들은역학조사관이되어전염성질병이창궐한재난현장으로투입될 것이고그곳에서병원체를배양하고전염경로를밝혀낼것이며에너지가제한된 조건에서활용할수있는적정기술을통해질병을예방할수있는방법과백신 을운반할수있는방법을고안해야할것입니다. 또한미생물과문명의관계에 대하여알아보고미래에어떤관계를맺을지예상해볼수있는시간도가질겁 니다. 궁극적으로는우리가누리고있는 문명 이라는틀과본인의위치를자각할 수있는기회를제공하도록했습니다. 가. 네팔대지진날짜 : 2015년 4월 25일 UTC 6:11:26 규모 : 7.8 깊이 : 15.0 km 진앙 : 북위 28.165 동경 84.725 피해지역 : 네팔, 인도, 중화인민공화국, 방글라데시, 파키스탄, 부탄인명피해 : 8,400명이상사망 / 1만6천명이상부상총피해액 : 30억 ~ 35억달러 2
나. 적정기술 적정기술 (Appropriate Technology) 이란기술과과학의발전에서소외된이들 을위한새로운대안으로, 적은자본과어렵지않은기술, 저에너지사용으로가 난한이들에게실질적인도움을줄수있는것을만들자는개념입니다. 넓게는 인간사회의환경, 윤리, 도덕, 문화, 사회, 정치, 경제적인측면들을다양하게고 려하여인간의삶의질을향상시킬수있는기술이며, 좁게는가난한자들의삶 의질을향상시키는기술입니다. 간단히말해서적정기술은인류의삶의질을개 선시키는데필요한기술이라고할수있으며그적용범위는광범위합니다, 적정 기술은그기술이사용되는사회공동체의정치적, 문화적, 환경적조건을고려해 해당지역에서지속적인생산과소비가가능하도록만들어진기술로, 인간의삶 의질을궁극적으로향상시킬수있는기술을말합니다. 기술이아닌인간의진 보에가치를두는과학기술을총칭하기도하므로창의성또는창조성교육을할 때등한시될수있는인성교육또한같이교육할수있다는장점이있습니다. 적정기술은최첨단기술이아니더라도삶을좀더풍요롭게살아갈수있도록하 는원동력을제공합니다. 예를들어 70 년대에우리나라에서사용하던물건을아 프리카농민들에게그나라실정에맞게개조하여사용방법을알려주고그나라 사람이사용하여풍요로울수있다면그기술이최첨단기술이아니더라도그기 술을적정기술이라부릅니다. 그래서적정기술을착한기술, 인간의얼굴을한기 술, 따뜻한기술등다양한이름으로불리기도합니다. 즉, 사람을위한, 사람을 중심에두는가치지향적기술입니다. 적정기술은흥미롭게도석유파동이후또다른종류의위기를통해우리나라 및선진국의관심사가되었습니다. 기후변화, 자연재해, 주기가단축되는경제 위기, 석유를비롯한원자재의가격변동의위기등은이제단기적인위기가아니 라항시적인위기가되었습니다. 이제적정기술은후진국이나개발도상국에서만 필요한기술이아닌선진국에서도필요한기술이되었습니다. 적은비용으로활용한다. 가능하면현지에서나는재료를사용한다. 현지의기술과노동력을활용하여일자리를창출한다. 제품의크기는적당해야하고사용방법은간단해야한다. 특정분야의지식이없이도이용할수있어야한다. 지역주민스스로만들수있어야한다. 사람들의협동작업을이끌어내며지역사회발전에공헌해야한다. 분산된재생가능한에너지자원을활용한다. 기술을사용하는사람들이해당기술을이해할수있어야한다. 상황에맞게변화할수있어야한다. 3
2 교육과정목표 과 1254-1 질병의예를제시하고, 병원체로작용하는세균과바이러스의특징과 감염을통해확산되는과정을설명할수있다. 과 1254-2 면역이일어나는과정을이해하여백신의원리를알고, 백신을 이용해감염성질병을예방하고확산을방지할수있음을설명할 수있다. 과 1254-3 신종바이러스의출현과대처방법에대해조사하고토론할수있다. 3 관련단원고등학교과학 Ⅴ. 인류의건강과과학기술 2. 과학적건강관리 2-2. 질병과면역 4 차시별내용 퍼지는전염병, 원인은? 병원체, 어디서왔는가? 감염을막아라! 병원체에대항하는 우리의힘! 백신을지켜라! 병원체와인간, 그리고문명 4
5 학습목표 내용목표 병원체의특징을설명할수있다. 병원체에대항하는우리의몸의선천적면역에대해설명할수있다. 후천성면역과백신의기능을설명할수있다. 과정목표 자신의경험에비추어질병으로고통받는사람들의처지에공감할수있다. 에너지부족상황에서병원체의감염과전파를막을수있는방법을생각해보고발표할수있다. 에너지부족상황에서백신운반을위한창의적아이디어를제시할수있다. 인류문명에병원체가미친영향을설명할수있다. 6 STEAM 과목요소 S : 병원체, 선천성면역, 후천성면역, 백신 T/E : 병원체의감염과전파경로파악및차단방법설계하기제한된조건에서백신운반방법설계하기 A : 적정기술제품디자인질병으로고통받는사람들의처지에공감하기 M : 균배양희석배수계산하기, 콜로니카운팅 5
7 차시개관 프로 그램 명 병원체와인간, 그리고문명 학교 급 고등학교차시총 6 차시 교육 목표 가. 병원체와면역을주제로스토리텔링기법을활용한고등학교용융합인재교육 (STEAM) 프로그램을통하여, 문제해결력과융합적사고력, 감성적사고능력을함양한다. 나. 배경, 위기, 극복, 변화의스토리텔링단계를활용하여상황제시, 창의적설계, 감성적체험으로자연스럽게학생들을유도해과학에대한흥미를높이고자기주도적학습능력을향상시킨다. 다. 병원체에대한공동체의대응을다방면에서제시하여사회와타인에대한이해도를높여, 향후사회성과인성, 융합적사고력을겸비한인류문명공동체의일원이될수있는기틀을마련한다. 관련교과교육과정목표 과학, 기술 가정, 수학 과 1254-1. 질병의예를제시하고, 병원체로작용하는세균과바이러스의특징을설명할수 있다. 과 1254-2. 면역이일어나는과정을이해하여백신의원리를알고, 백신을이용해감염성 질병을예방하고확산을방지할수있음을설명할수있다. 과 1254-3. 신종바이러스의출현과대처방법에대해조사하고토론할수있다. 차시별교수 학습내용 교과목 STEAM 요소 디자인사고 재난지역 ( 네팔 ) 에전염병이퍼지고있는상황에서, 학생들은질병역학조사관으로 공감하기 서전염병의원인을파악 상황 제시 1 차시 아팠을때의경험공유, 역학조사관의마음가짐파악하기 의심되는병원체 : 세균, 바이러스 제시된과거자료를분석하여세균과바이 과학 기술 가정 S,T,E,A 문제정의 하기 러스의특징을우선적으로파악 현장의전염병특징과비교하여전염병의 원인으로의심되는병원체 ( 세균 ) 확정 6
차시별교수 학습내용교과목 STEAM 요소 디자인사고 전염병의원인병원체 ( 세균 ) 배양 아이디어 2 차시 병원체의출처와전파방식을예상해보고이를채취할수있는방법고안하기 세균채취하기 과학 기술 가정 S,T,E,A, M 내기시제품 채취한세균배양하기 제작 병원체의전파를막을수있는방법탐구 세균배양결과확인을통한조사결과상호피드백 피드백 창의적설 3 차시 어떻게병원체의감염과전파를막을수있을지탐구 병원체의침입에대항하는인체의힘 ( 선천성면역 ) 에는어떤것이있을지예상 과학기술 가정 S,T,E,A, M 아이디어내기 계 병원체의전파를막기위한아이디어제시 4 차시 열악한환경에서병원체의전파를막기위한방법과적정기술제품탐구 현재재난상황에서적용될수있는제품이나 과학 S,T,E,A 아이디어내기 기술제안하기 ( 평가 ) 병원체의백신보관및운반방법개발 피드백 후천성면역과백신의기능에대해확인 5 차시 제시된자료를바탕으로병원체에적합한백 과학 S,T,E,A 신을개발하기위한과정설계및확인 아이디어 백신보관및운반을위한아이디어제시하기 ( 평가 ) 내기 차시별교수 학습내용교과목 STEAM 요소 디자인사고 병원체와인간그리고문명 우리가병원체와싸운과정은인류문명이전 감성적체험 6 차시 염병과싸운과정의축소판임을깨닫게함 병원체로부터우리를지키려면개인적, 사회적으로어떤활동을해야할지토의 총균쇠 와빅데이터, SNS 등과거와현재에병원체가인류문명에미친영향을분석하고, 인류와병원체의미래의관계를예측해보기. 과학 기술 가정 S,T,E,A 피드백 전염병대응의가장중요한부분중하나인 물의관리에대한다음학습내용예고 진로및직업연계커리어패스제시 7
8 차시별활동예시 학습 주제 내용 교과 관련교과 영역 내용 요소 학습내용 활동예시 과학 질병과면역 세균바이러스 아팠을때의경험을공유해보고, 역학조사관의역할에대하여생각해봅시다. 질병역학조사관으로서, 현재 퍼지는전염병, 원인은? 역학조사관세균성질병의특징바이러스성질병의특징 기술 가정 식생활과건강 세균바이러스 재난지역에퍼지고있는전염병의원인을파악해봅시다. 세균의특징과이로인한질병의특징을파악해봅시다. 바이러스의특징과이로인한질병의특징을파악해봅시다. 현재유행하고있는전염병의특징과비교하여원인이되는 병원체를확정지어봅시다. 병원체, 어디서왔는가? 세균의출처 세균배양 과학기술 가정 질병과면역식생활과건강 질병의전파세균배양식중독의원인 병원체의출처와전파경로를 예상해봅시다. 병원체를채취하여배양하는 과정을설계해봅시다. 병원체를채취하여직접배양 해봅시다. 8
학습 주제 내용 교과 관련교과 영역 내용요소 학습내용활동예시 배양한병원체의 Colony 을 감염을막아라! 병원체감염방지위생관련제품선천성면역 과학 기술 가정 질병과 면역 식생활 과건강 위생선천성면역세균과바이러스로인한식중독예방수칙 카운트하여배양결과를확인합니다. 결과에대하여상호토론을통해피드백을합니다. 병원체에대항하는인체의힘에는어떤것이있을지예상해봅시다. 어떻게해당병원체의감염과전파를막을수있을지탐구해봅시다. 열악한환경에서병원체의 전파를막기위해사용되고 병원체에대항하는우리의힘! 질병의예방위생 과학 질병과 면역 적정기술 있는적정기술제품들을확인하고그원리와효용성, 기술의목표에대하여토론해봅시다. 재난상황에서병원체의전파를막기위한적정기술 의아이디어를제시하고공 유해봅시다. 후천성면역과 1차, 2차면 역에대하여확인합니다. 역사적인백신연구사례자 백신을지켜라! 후천성면역백신의원리 과학질병과면역 후천성면역백신 료를바탕으로현재전염병에적합한백신을개발하기위한과정을설계합니다. 제한된상황에서백신보관 및운반에활용할수있는 아이디어를 제시합니다.( 평 가과제 ) 9
학습 주제 내용 교과 관련교과 영역 내용 요소 학습내용 활동예시 질병역학조사관으로서활동을 과학 과학적건강관리 병원체와문명 정리합니다. 우리와같은활동을통해인류공동체는전염병과끊임없이투쟁하고극복해왔음을확인합니 다. 병원체와인간, 그리고문명 병원체에대한 현대사회의 대응 앞으로도병원체로부터우리를지키려면개인적, 사회적으로어떤활동이필요할지토론하고정리해봅시다. 과거와현재에병원체가인류문 기술 가정 식생활과건강 식생활안전수칙 명에미친영향을분석하고, 미래의관계를예측해봅니다. 진로 직업커리어패스를통해새 로운직업들에대한정보를탐색 하고, 자신이희망하는진로의 의미를고찰해봅니다. 10
9 모듈화예시 차시 프로그램 차시 프로그램 차시프로그램 1 차시프로그램 1 퍼지는전염병, 1 원인은? 병원체, 어디서 2 왔는가? 3 감염을막아라! 병원체에대항하는 4 우리의힘! 퍼지는전염병, 1 원인은? 병원체, 어디서 2 왔는가? 병원체에대항하는 3 우리의힘! 4 백신을지켜라! 퍼지는전염병, 1 원인은? 병원체, 어디서 2 왔는가? 3 감염을막아라! 1 2 퍼지는전염병, 원인은? 병원체, 어디서왔는가? 5 백신을지켜라! 차시프로그램 2 차시프로그램 2 6 병원체와인간 그리고문명 1 병원체에대항하는우리의힘! 1 병원체에 대항하는 우리의힘! 2 백신을지켜라! 3 병원체와인간 그리고문명 2 백신을지켜라! 질병과면역에관하여스토리텔링방식을활용, 하나의이야기속에서자연스럽게병원체와세균배양, 선천적면역, 후천적면역, 백신등핵심개념들을 중단원핵심요소인병원체, 선천적면역, 후천적면역, 백신에대해효율적으로탐구하고학습할수있다. 1번모듈은세균배양을통해병원체에대해탐구하고직접눈으로확인할수있는활동을, 2번모듈은이러한병원체에저항하는인체의면역기능과치료 학사일정및여건에따라 1번모듈을통해병원체의종류와균의배양을, 2번모듈을통해면역과백신의개념을탐구하고학습 할수있다. 탐구하고학습할수있 를위한백신의원리를 다. 확인할수있다. 11
10 평가계획 학생상호평가 평가영역 융합적사고 평가기준 적절한과학적원리와공학, 기술을융합하여 적정기술제품을개발하였는가? 평가척도 상중하 창의적설계 감성적체험 의사소통 제안한제품의아이디어가창의적인가? 아이디어에활용한공학또는기술이창의적인 가? 상황에부합되는제품인가? 해당지역사람들의상황을공감하면서활동에 참여하였는가? 모둠별로아이디어를내고의사소통하는과정 에서서로를존중하고배려하였는가? 평가영역융합적사고창의적설계감성적체험의사소통 평가기준 적절한과학적원리와공학, 기술을융합하여 백신을저온상태로유지할수있는장치를개 발하였는가? 개발한백신보관 / 운반장치아이디어가창의 적인가? 아이디어에활용한공학또는기술이창의적인 가? 해당지역사람들의상황을공감하면서활동에 참여하였는가? 모둠별로아이디어를내고의사소통하는과정 에서서로를존중하고배려하였는가? 평가척도 상중하 12
교사평가 평가 영역 평가 항목 우수 (A) 보통 (B) 미흡 (C) 집중과끈기 과제에대한집중력이좋으며과제를끈기있게해결함 과제에대한집중력은있으나끈기가부족함 과제에대한집중력과끈기가부족함 창의적 설계 문제해결과정 문제해결과정과설계가창의적임 문제를해결하는과정의창의성이부족함 문제를해결하지못함 산출물설계 설계에과학과수학, 예술의융합적사고가잘나타남 설계에과학, 수학, 예술의융합적사고가부분적으로나타남 설계에과학과수학, 예술의융합적사고가나타나지않음 감성적 호기심적극적인태도성취감 호기심을가지고적극적으로참여하며활동을통해성취감을느낌 호기심과적극성, 활동에서의성취감이약함 활동전반적으로호기심, 적극성, 성취감이미흡함 체험 배려심비판적태도 서로를배려하며타인의의견을경청하고비판적수용태도를지님 서로를배려하며타인의의견을경청하고비판적수용태도가약함 서로를배려하며타인의의견을경청하고비판적수용태도가미흡함 13
11 커리어패스 직업분류질병예방 직업명관련학과역할 의사 간호사 영양사 산업안전원 임상병리사 위생사 청소원 방역원 의학과 간호학과 식품영양학과 보건관리학과 산업공학과 임상병리학과 작업치료학과 보건관리학과 식품영양학과 관련교육 이수 관련교육 이수 의료부분의일반적인질환, 장애, 상해및질병을진료 예방한다. 간호사는병원에서의사의진료를보조하고, 의사의처방이나규정된간호기술에따라환자를치료하며, 의사부재시비상조치를취한다. 또한, 가정이나지역사회를대상으로건강의회복, 질병의예방, 건강의유지와증진을돕는다. 영양사는개인이나단체, 지역사회의건강증진및질병예방과치료를위하여급식관리와식품 영양서비스를수행한다. 균형잡힌음식물을공급하기위하여식단을계획하고급식을관리하며, 국민의생명과건강, 보건위생을위해영양소섭취조사, 영양판정, 영양교육및상담, 영양지원등급식관리업무와영양관리업무를수행한다. 각산업현장에배속되어산업재해예방계획의수립에관한사항을수행하며작업환경의점검및개선에관한사항, 근로자의안전교육및훈련에관한업무를수행한다. 의사의지시에따라질병의예방이나진단 치료를돕기위해병원에서환자들의혈액 소변 체액 조직등을이용하여각종의학적검사를수행하고분석한다. 주택가나사업체등의위생상태를점검 / 관리하고구충, 살균, 소독하는소독원들의활동을감독 / 조정하는업무를담당한다. 건물내 외부, 건물외벽, 카펫, 산업용장비, 거리및기타공공장소의청소, 철도차량및자동차의세차등모든청소관련종사자는이직종에포함된다. 주택가, 사업체등의오염, 질병, 전염병등을예방 살균 소독하기위하여약품을배합 분무한다. 14
직업 분류 직업명관련학과역할 생물학 연구원 생물학과미생물학과생화학과 모든형태의생명체에대하여그기원, 발달, 해부, 기능관계및기타원리를연구하며의학, 농업등의분야에실제적용부분을개발한다. 의약품화학기술공학자 약학과, 공업화학과, 화학과 신진대사과정, 효소및의약의생화학반응, 생 합성과정등과관련된신약을개발을위해서시험 분석 연구 개발한다. 질병 연구 줄기세포연구원수산생물병리연구원 생물학과, 생화학과 생물학과등대학원이상 줄기세포에대한해석및기능연구를수행하며줄기세포를이용한질병의예방및치료기술을개발한다. 현장에서죽거나죽어가는수산생물을채취하여장기를적출한다. 장기에발생한세균이나기생충을분리 배양하여병원체의성상 특성 약제감수성등의동정연구를한다. 각종질병의원인균을보존하여연구자료로활용한다. 그외에연구원 ( 일반 ) 이수행하는일반적인업무를수행한다. 임상수의사 수의학과 질병의원인을파악하고적정한치료계획을수립하기위하여동물을진단한다. 고객이나관계자에게질문하거나자료의검토를통하여동물의기존병력을파악한다. 정확한진단을위해 X-ray, 초음파기, 혈액검사기등을사용하여검사한다. 병에따라약물을처방하고필요하면외과수술을집도한다. 치료경과를관찰한다. 종축개량연구원생물통계연구원 생물학과, 축산학과등대학원이상 생물학과, 통계학과등대학원이상 우수한품질의가축및가금을생산하기위한유전자원보전, 질병예방, 품종선정및보급등에관한기술을개발하기위한연구를한다. 신약개발, 치료법효과측정, 질병유발인자추출, 환자의생존기간등보건, 의학및생물분야연구에서통계적이론과기법을활용하여연구를설계하고분석하며조언한다. 임상시험통계연구원, 의약통계연구원 15
직업 분류 직업명관련학과역할 의사 간호사 의학과 간호학과 의료부분의일반적인질환, 장애, 상해및질병을진료 예방한다. 간호사는병원에서의사의진료를보조하고, 의사의처방이나규정된간호기술에따라환자를치료하며, 의사부재시비상조치를취한다. 또한, 가정이나지역사회를대상으로건강의회복, 질병의예방, 건강의유지와증진을돕는다. 응급구조사 응급구조학과 위급상황에서의신속하고적절한응급조치는환자의생명을좌우하며, 악화될수있는질병을미리방지할수있어매우중요하다. 응급구조사는응급환자가발생했다는신고를접수하면구급차를이용하여현장으로신속하게이동한다. 질병 치료 임상영양사식품영양학과보건관리학과의무기록사보건행정학과의무행정학과심리학과유아교육학과작업치료사작업치료학과재활학과특수교육학과운동처방사운동처방학과 환자의진료기록과의사처방, 영양상담으로영양상태를판정하고, 급식운영계획을수립하여식단표를작성한다. 식품재료를선정하고, 검수 관리한다. 조리담당자의조리및위생상태를관리 감독하고교육한다. 의료기관에서질병및수술분류, 진료기록의분석 진료통계 암등록통계등의각종의무를기록하고관련정보를유지 관리 확인하는일을한다. 작업치료는신체적, 정신적질환으로기능장애가있는환자에게의미있고독립적으로일상생활을수행할수있도록도와주는데목적이있습니다. 환자의신체및질병의특성에따라운동치료계획을수립 처방하며지도한다. 정신보건사 회복지사 보건학과, 사회복지학과 의료기관이나정신보건센터, 복귀시설에서환자의치료, 재활과사회복귀를돕기위해사정, 진단, 상담, 프로그램개발, 기획, 실시, 평가, 지원, 교육등의업무를수행한다. 16
. 차시별교수학습자료
1 차시 퍼지는전염병, 원인은?
주제퍼지는전염병, 원인은? 과목과학수업차시 1 / 6 단원 성취기준 STEAM Ⅴ. 인류의건강과과학기술 2. 과학적건강관리 2-2. 질병과면역 과1254-1. 질병의예를제시하고, 병원체로작용하는세균과바이러스의특징과감염을통해확산되는과정을설명할수있다. 상황제시 디자인사고공감하기, 문제정의하기 병원체로작용하는세균의특징을설명할수있다. 학습목표 병원체로작용하는바이러스의특징을설명할수있다. 자신의경험에비추어질병으로고통받는사람들의처지에공감할수있다. 학습과정교수 학습활동학습자료 도입 (5 분 ) 학습활동 (40) 질병관리본부로부터의공문 - 공문을학생과함께확인하고, 이와관련지어이번시간에해야할일과학습목표를확인한다. [ 뉴스 ] 보고서 1 - 투입준비. 역학조사관의소양 - 자신의몸이아팠을때의경험을서로공유한다. - 역학조사관의역할과갖추어야할능력에대하여생 각해보고같이정리한다. - 주어진자료를바탕으로세균과바이러스의특징및 이로인한대표적인질병을정리한다. [PPT5] [PPT7] 마무리 (5 분 ) 지도상의유의점 보고서 2 - 현장으로. 병원체의정체는? - 제시된자료를바탕으로현장에서질병을유발하고 있는병원체의종류를판별해낸다. - 앞으로학생들이도달해야할목표를정의한다. 모둠별로활동내용을정리한다. 다음활동예고 - 병원체, 어디서왔는가? 학생들이상황과역할에공감할수있도록교사는적 절하게개입하여스토리를이끈다. [PPT8] 21
인간의문명 이라고하면, 여러분은어떤이미지가먼저떠오르나요? 문명발달의과정은인간이사용할수있는새로운에너지의발견과사용의과정이라고해도좋을정도로서로밀접한연관을맺고있습니다. 빛, 바람과같은기초적인자연의힘과노예제도로대표되는대규모인력및동물의힘을이용하던시대에서석탄과증기기관의활용으로유발된산업혁명, 석유의확보및사용량의증가와비례하는현대사회의발달과같은일련의역사적사실들은에너지에대한패러다임의변화가문명의변화를불러왔다는것을단적으로보여주고있습니다. 이런에너지의존적인현대문명사회에서갑자기에너지가박탈된다면어떤일이벌어질까요? 우리가다양하게누리고있던기술의혜택들이한순간에사라져버릴것이고심각한문제들이발생하기시작할겁니다. 여러분은자연재해에의해에너지박탈이일어난상황에서발생할수있는여러문제중질병에관련된다양한상황을경험하게될겁니다. 여러분은역학조사관이되어전염성질병이창궐한재난현장으로투입될것이고그곳에서병원체를배양하고전염경로를밝혀낼것이며에너지가제한된조건에서활용할수있는적정기술을통해질병을예방할수있는방법과백신을운반할수있는방법을고안해야할것입니다. 또한미생물과문명의관계에대하여알아보고미래에어떤관계를맺을지예상해볼수있는시간도갖게되겠죠. 궁극적으로는우리가누리고있는 문명 이라는틀과나의위치를자각할수있는기회를가져봅시다. 가. 네팔대지진날짜 : 2015년 4월 25일 UTC 6:11:26 규모 : 7.8 깊이 : 15.0 km 진앙 : 북위 28.165 동경 84.725 피해지역 : 네팔, 인도, 중화인민공화국, 방글라데시, 파키스탄, 부탄인명피해 : 8,400명이상사망 / 1만6천명이상부상총피해액 : 30억 ~ 35억달러 22
나. 적정기술적정기술 (Appropriate Technology) 이란기술과과학의발전에서소외된이들을위한새로운대안으로, 적은자본과어렵지않은기술, 저에너지사용으로가난한이들에게실질적인도움을줄수있는것으로만들자는개념입니다. 넓게는인간사회의환경, 윤리, 도덕, 문화, 사회, 정치, 경제적인측면들을다양하게고려하여인간의삶의질을향상시킬수있는기술이며, 좁게는가난한자들의삶의질을향상시키는기술입니다. 간단히말해서적정기술은인류의삶의질을개선시키는데필요한기술이라고할수있으며그적용범위는광범위합니다, 적정기술은그기술이사용되는사회공동체의정치적, 문화적, 환경적조건을고려해해당지역에서지속적인생산과소비가가능하도록만들어진기술로, 인간의삶의질을궁극적으로향상시킬수있는기술을말합니다. 기술이아닌인간의진보에가치를두는과학기술을총칭하기도하므로창의성또는창조성교육을할때등한시될수있는인성교육또한같이교육할수있다는장점이있습니다. 적정기술은최첨단기술이아니더라도삶을좀더풍요롭게살아갈수있도록하는원동력을제공합니다. 예를들어 70년대에우리나라에서사용하던물건을아프리카농민들에게그나라실정에맞게개조하여사용방법을알려주고그나라사람이사용하여풍요로울수있다면그기술이최첨단기술이아니더라도그기술을적정기술이라부릅니다. 그래서적정기술을착한기술, 인간의얼굴을한기술, 따뜻한기술등다양한이름으로불리기도합니다. 즉, 사람을위한, 사람을중심에두는가치지향적기술입니다, 적정기술은흥미롭게도석유파동이후또다른종류의위기를통해우리나라및선진국의관심사가되었습니다. 기후변화, 자연재해, 주기가단축되는경제위기, 석유를비롯한원자재의가격변동의위기등은이제단기적인위기가아니라항시적인위기가되었습니다. 이제적정기술은후진국이나개발도상국에서만필요한기술이아닌선진국에서도필요한기술이되었습니다. 적은비용으로활용한다. 가능하면현지에서나는재료를사용한다. 현지의기술과노동력을활용하여일자리를창출한다. 제품의크기는적당해야하고사용방법은간단해야한다. 특정분야의지식이없이도이용할수있어야한다. 지역주민스스로만들수있어야한다. 사람들의협동작업을이끌어내며지역사회발전에공헌해야한다. 분산된재생가능한에너지자원을활용한다. 기술을사용하는사람들이해당기술을이해할수있어야한다. 상황에맞게변화할수있어야한다. 23
학습목표 병원체로작용하는세균의특징을설명할수있다. 병원체로작용하는바이러스의특징을설명할수있다. 질병관리본부공문 월 일에네팔에발생한진도 7.8의지진으로인하여카트만두지역에원인미상의전염성질병이발생한것을확인하였습니다. 이에정부는인도주의적차원에서현장으로구조대를파견하기로결정하였습니다. 조사관은충분한경험과실력을겸비한인원을바탕으로팀을편성후, 현장에서질병의원인병원체를파악하여보고해주십시오. 직책성명직책성명 조사관 조사관 조사관 조사관 조사관 조사관 24
보고서 1 - 투입준비. 역학조사관의소양 자신이아프고몸이좋지않았을때의상황을서로이야기해봅시다. 몸의상태 : 당시의감정 : 필요했던것 : 역학조사관은누구입니까? 역학조사관 임무 : 전염병원인및감염경로파악, 환자관리, 전파차단을위한방역조치 자격 : 마음가짐 : 25
예전의보고서를다시한번정리해서제출해주십시오. 세균과바이러스세균과바이러스는일견비슷해보이고혼동해사용되는경우도많으나, 각각다른특징을가진병원체이다. 둘모두육안으로볼수없을만큼작으나세균의크기는수μm수준으로광학현미경으로관찰가능하지만바이러스는수백nm수준으로전자현미경으로만관찰이가능하여발견과연구가더어려운편이다. 구조와대사적인특징도확연한차이가존재한다. 세균은모양에따라구균, 간균, 나선균등으로나누지만모두하나의세포로이루어진 생물 이다. 그렇기에핵막은존재하지않으나 DNA, RNA와같은유전물질은가지고있어독립적인물질대사및자기복제가가능하다. 그러나바이러스는핵산이단백질껍질에둘러싸여있는비세포구조로생체적촉매인효소가없어숙주세포의효소를이용해야만물질대사가가능하다. 모두가병원성을나타내는것은아니지만병원성세균에의해결핵, 폐렴, 세균성식중독, 콜레라등의질병이나타날수있으며병원성바이러스에의해감기, 독감, 홍역, 간염등의질병이나타날수있다. [ 세균모식도 ] [ 바이러스모식도 ] 특징세균바이러스 크기수μm수백nm 관찰도구광학현미경가능전자현미경가능 세포구조 O X 물질대사효소가존재해스스로가능스스로불가능 유발질병 결핵, 폐렴, 세균성식중독, 콜레라 감기, 독감, 홍역, 간염 26
보고서 2 - 현장으로. 병원체의정체는? 다음은사전조사팀이현장에서파악한자료입니다. 이를토대로병원체의종류를판별해보고하십시오. 조사보고 병명 : 불명 병원체 : 불명 증상 : 식욕부진, 구역, 구토, 급성설사, 탈수 발병지역 : 카트만두지역임시거주지 발병인원 : 890명 ( 추정 ) 감염성 : 존재하는것으로추정 항생제투여시증상의완화관찰됨 검체 1차관찰결과 [ 광학현미경, 2500] 병원체 : 세균 판단근거 : 광학현미경관찰가능 ( 간균 ) 항생제로증상완화 27
디자인사고 (Design Thinking) 디자인사고란 (Design Thinking)? 디자인분야에서시작된혁신프로세스와사고방법으로서인간을관찰하고공감하며소비자및다양한분야의전문가들과협업하여정의하기어려운문제의본질을이해하고통합적사고 ( 확산적사고와수렴적사고의반복 ) 및프로토타입과테스트의실패를반복하여최선의답을찾는창의적문제해결방법의구체적형태이며이를교육과경영의전범위에도입하려는패러다임이다. 디자인사고의단계세상에는크고작은여러가지문제들이존재하지만세상의모든사람들을위한해결책을제시하는것이아니라, 특정한대상을위한해결책을제시한다. 왜냐하면, 같은문제를가지고있더라도해결책이똑같이적용되지않기때문이다. 이특정한대상을사용자 (User) 라고부른다. 디자인사고를적용하여문제를해결하는단계는다음과같다. 가. 공감하기 (Empathize) 공감한다는것은다른사람에게미안한마음을가지거나, 다른사람과비슷한감정을느끼거나, 다름사람을동정하는것이아니다. 공감한다는것은자세히관찰보고, 관찰한것에대해질문하고, 주의해서경청함으로써말이필요없을정도의유대감을느끼며, 다른사람이느끼는것을동일하게느끼는것이다. 사용자와 (USER) 와공감을잘하려면어떻게해야할까? 적정기술의선구자폴폴락은 적정기술제품을만들기전에최소한 25명이상을만나보라고말했다. 즉, 사용자의지식배경과수준, 환경등을파악하는것이중요하다. 이를위해서는사용자 (USER) 와친밀감을쌓은후, 인터뷰하고관찰해야한다. 28
< 공감인터뷰의흐름 > 그렇다면어떻게인터뷰하고관찰해야할까? 일단현장에가야하고, 둘러보며관찰하고, 궁금한것을물어보면된다. 이때인터뷰와관찰을위해서 2인 1조로팀을구성하는것이좋다. 한사람은대상자와인터뷰를진행하며, 다른한사람은사진을찍고보고들은것을기록하는역할을한다. 장인과수제자의관계를생각해보자. 수제자는장인의하나부터열까지세세하게기록하고유심히지켜보고따라한다. 사용자를장인이라생각하고작은것하나도놓치지않도록유심히지켜보고기록해야한다. 29
< 인터뷰관찰팀구성하기 > < 둘러보며관찰하기 > 인터뷰는다른사람의머릿속을관찰하는것으로써, 눈으로보지못한것을 충분히확인하는과정이다. 진행자와기록자로서인터뷰를잘하는방법을참고해 도좋겠다. 진행자 TIP 1. 대화하라, 취조하지말고 2. 스토리를권장하라. ( 예 / 아니오질문금지 ) 3. 답변을스스로제시하지말하라.( 침묵을두려워하지말자.) 4. 질문은짧고, 중립적으로 5. 직접보여달라고요청하라. 6. 관찰하기어려운것에대해서는부조화 (inconsistency) 를관찰하라. 7. 특별하고구체적인실제사례를들어라. 기록자 TIP 1. 축약하지말고, 빠짐없이기록하라. 2. 판단하지말고, 빠짐없이기록하라. 3. 팔이아프더라도, 빠짐없이기록하라. 한문장이너무길지않게끊어서쓰고, 비슷한말을계속할때, 반복되는이야기는빼도좋다. 나. 문제정의 (Define) 문제를정의하는것은 뻔하지않은통찰 을발견하는것이다. 인터뷰와공감하기과정을통해알기어려웠던것들을발견하고정리한다. 그리고이러한발견들을분명하고간결한문장으로표현하여좀더쉽게기억하고남은디자인사고의과정동안필요할때마다다시참조한다. 문제를정의하기위해서인터뷰한내용들을분류하여공감지도를작성하는것이좋다. 인터뷰내용을분류하는것은사용자에대한정보를더구체적알수 30
있도록도와주고, 한눈에사용자의정보를파악할수있도록해주며, 가시화된 정보들을바탕으로사용자의새로운정보를도출할수도있다. 말한것 (say) 행동한것 (do) 생각한것 (think) 느낀것 (feel) 인터뷰한내용들에서사용자가말한것, 행동한것, 내가생각한것, 느낀것을사분면종이에붙여정리한다. 그리고인터뷰결과이해를바탕으로 관점서술문 을작성하는데, 관점서술문 (Point of View Statement) 은인터뷰하는사람들에게배운것, 그리고우리가풀어야하는문제들에대해요약한하나의문장혹은문단을말한다. 좋은관점서술문을작성하는최선의방법은관점서술문을작성하는인터뷰를여러번실행함으로써다음의질문들을확인하는것이다. 서술문이공감과이해를표현하는가? 뻔하지않은통찰을보여주는가? 다음디자인작업에대한방향성을제공하는가? 분명하고간결한가? 관점서술문작성방법 는하므로할수있는방법이필요하다. ( 관점서술문예시문 ) 신입사원인철수는수줍음을많이타기때문에새로운고객에게자신을당당하게소개할수있는방법이필요하다. 직장여성인영이는일터에서매우바쁘기때문에아들의방과후활동 4개를모두기억할수있는방법이필요하다. 31
다. 아이디어내기 (Ideate) 사용자와공감하며그들이가진문제들을발견하고, 사용자가필요로하는것이무엇인지요약하는관점서술문을작성하는과정을거친후, 이러한문제들을해결할아이디어를생각해내는흥미로운작업을시작하는단계이다. 브레인스토밍은특정한문제나주제에대해머릿속에있는모든생각이나아이디어를가능한한많이떠올려적도록하는아이디어발산법이다. 다른사람들과아이디어를나누고발전시키는과정을통해서, 그룹의생각을모으기위해사용된다. 브레인스토밍을활용하면짧은시간안에다양한팀원들의아이디어를많이끌어낼수있다. 또한자신의의견을적어서내기때문에발언의공포를없앨수있다. * 어떻게브레인스토밍할까? * 1. 마커와 POST-IT을준비한다. 2. 주제를명확히공유한다. 3. 브레인스토밍의 7가지규칙을지키며아이디어를적는다. 하나의 POST-IT에하나의아이디어를적는다. 이때, 모두가볼수있는깔끔하고큰글씨로적는다. 4. 수집된아이디어를관련이있는것들끼리재배치한다. 5. 개인적으로마음에드는아이디어를 3개정도표시한다. 팀원으로서프로토타입제작을위해필요한아이디어를고른다. 브레인스토밍의 7가지규칙 1. 어떤아이디어도무시하지마라 ; 즉각적인판단을유보하라. 2. 60분내에 100개이상의아이디어를내라 ; 양을추구하라. 3. 시각화하여설명하라.; 벽에걸린커다란 POST-IT위에다양한컬러펜으로써라. 4. 주제에집중하라 ; 항상목적을의식하며회의하라. 5. 한번에한가지씩만말하라 ; 방해하지말고무시하지말고무례하지말라. 6. 엉뚱한아이디어를격려하라 ; 엉뚱한아이디어는해결책으로가는열쇠가될수있다. 7. 다른아이디어에편승하라 ; 그러나 는없다. 그리고 를활용하라. 32
라. 시제품만들기 (Prototype) 시제품은모델이아니며완벽할필요도없다. 시제품은상호작용할수있는어떤것이며, 사용자에게경험을제공할수있는어떤것이다. ERRC는핵심혁신가치를찾기위해서사용한다. 현재상황에서없애야할것 (Eliminate), 줄여야할것 (Reduce), 키워야할것 (Raise), 만들어내야할것 (Create) 을파악하고, 이를이용해알맞은핵심혁신가치 (Value Innovation) 를찾아낸다. 비용은절감하되, 최대의편익과가치를창출할수있는프로토타입을만들기위해서는핵심혁신가치를찾아내는과정이꼭필요하다. 이때, ERRC 는효과적으로사용될수있다. 문제에필요한특정한제약조건을주고아이디어를발산하며프로토타입제작을하도록한다. 프로토타입을제작함에있어주어질수있는다양한조건은생각을제약하는것이아니라오히려디자이너가창의적인잠재력을이끌어내는데도움을준다. 또이러한조건이주어질때프로토타입에대한디자이너의이해도가높아진다. 조건의제약방법예시 1. 생각의발산 : 브레인스토밍을하거나마인드맵을설계하는동안일정한조건을부여할수있다. ( 예 : 1인당아이디어 30개씩 ) 2. 시제품 : 초기단계에서임시적으로제한조건을부가할수있다. ( 예 : 마시멜로우 1개와스파게티면 20개만을이용하여탑을쌓기 ) 3. 시간 : 임의의데드라인을설정하는것이실행력을높이는데도움이된다. 33
변수를정리하는것은프로토타입을제작할때, 사용자에게시험해볼때, 피드백을받을때, 프로토타입을이해하는데도움을준다. * 프로토타입을만들때 : 변수를정리하다보면, 내가어떤프로토타입을만들고자하는지이해하기쉽다. 그냥만들때보다내가만들고자하는해결책을더깊게이해하게도와준다. * 사용자에게시험해볼때 : 테스트해볼때복잡한프로토타입을가지고어리둥절해하면서시험하는것보다에너지가덜든다. * 피드백을받을때 : 하나의프로토타입을받아들고, 비교군없이그냥평가하는것보다구체적인변수에대해다른프로토타입과비교하면서하는피드백이훨씬양질의, 자세한유용한정보가된다. 마. 테스트하기 (Test) 테스트는피드백 (feed back) 하기이다. 사용자들로부터는해결책에대한개념, 그리고동료들로부터는디자인에대해피드백을받을수있다. 열린피드백은발전을위해서필수적이다. 피드백은 1인칭문장으로하는것이좋다. 피드백하는방법 ü 간단한구조로한다. 간단한구조가체계적인피드백에도움이된다. ü 가좋았다., 하면좋겠다., 만약 라면 등의말을사용해서피드백의견을낸다. ü이런방식으로의견을모으고, 추후에팀의의사결정에서이를반영한다. 앞서질문에서나왔던피드백들을다음과같이한눈에볼수있게정리한다. < 출처 : 홍성욱, 청소년적정기술프로젝트인간중심의문제해결자되는법 > 34
역학조사관 역학조사관? 역학조사관은역학조사를통해전염병의확산을막을방역대책을세우는전문가로서질병원인을수사하듯찾아야하기때문에 질병수사관 이라고도불린다. 20세기를지나면서생활수준이향상되고수명이연장되면서만성질환은증가하였지만전염병은감소하고있는추세이다. 그러나최근과거에사라졌던전염병이재출현하고, 신종전염병이발생하고있어이에대한대응이화두가되고있다. 1990년대중반신종전염병의개념이대두된이후, 미국에서발생한 911 테러후의탄저테러, 2003년 SARS 유행, 2003년이후조류인플루엔자유행에이은인체감염사례증가, 2009년신종인플루엔자유행등전염병발생은일부지역에만국한되는것이아니라광범위한지역혹은전세계적인문제가되고있다. 전염병은상시감시체계를통하여발생또는유행을조기에인지하고, 신속한역학조사를통해감염위험요인을파악하여감염경로와감염원을규명하여야한다. 이러한일련의조치는전염병예방관리대책으로이어지게된다. 전염병역학조사는전문성과기술력이요구되는업무로미국, 호주, 캐나다, 독일, 스페인등세계각국에서는국가별로고유한역학조사관양성교육프로그램 (Field Epidemiological Training Program ; 이하 FETP) 을운영하고있다. 또한국제사회에서는 1999년에 TEPHINET(Training programs in Epidemiology and Public Health Intervention Network) 을구성하여전세계역학조사관간의인적네트워크를형성하고, 새로운교육프로그램을지원하는등, 각국가의역학조사역량을강화하기위한프로그램을운영하고있다. 우리나라도전염병역학조사의전문인력을양성하고역학조사의질적수준을향상시켜과학적인전염병관리대책을추진하기위하여 1999년시범사업을거쳐역학조사관제도를운영하고있다. 역학조사관의직무 1. 역학조사 - 시도전염병역학조사반참여및역학조사 / 예방접종이상반응역학조사 2. 전염병감시 3. 시도 ( 시. 군. 구 ) 전염병예방에대한교육및홍보활동지원 4. 시. 군. 구보건당국전염병예방및관리활동지원 5. 전염병연구사업참여 35
2 차시 병원체, 어디서왔는가?
주제병원체, 어디서왔는가? 과목과학수업차시 2 / 6 단원 성취기준 STEAM Ⅴ. 인류의건강과과학기술 2. 과학적건강관리 2-2. 질병과면역 과1254-1. 질병의예를제시하고, 병원체로작용하는세균과바이러스의특징과감염을통해확산되는과정을설명할수있다. 창의적설계 디자인사고아이디어내기, 시제품제작 학습목표 병원체의전파경로를확인할수있는조사과정을설계할수있다. 세균을채취하여배지에배양할수있다. 학습과정교수 학습활동학습자료 도입 (5 분 ) 학습활동 (40) 질병관리본부로부터의공문 - 공문을학생과함께확인하고, 이와관련지어이번 시간에해야할일과학습목표를확인한다. 보고서 1 - 병원체의감염경로는? - 재난지역의상황이제시된활동자료를모둠별로 확인한다. - 현장상황을바탕으로예측할수있는병원체의감 염경로를브레인스토밍을활용하여예측해본다. - 교사가이를종합하여예상되는감염경로와가능 성을같이공유한다. 직접감염 : 접촉감염, 비말감염 간접감염 : 전파체로부터의감염 ( 물, 음식물, 토양 등 ), 전파동물로부터의감염 보고서 2 - 병원체샘플채취 - 주변에서병원체의샘플을채취할수있는곳을나 열해보자. ( 예 : 피부, 의류, 가구, 학용품, 음식, 공기, 식수 ) - 각장소에서병원체샘플을채취할수있는가장 적절한방법을제시하여보자. ( 예 : 면봉으로직접채취, 액체희석, 공기포집 ) 39 활동자료 [PPT4] [PPT5]
학습활동 (40) 보고서 3 - 병원체배양 - 채취한샘플로부터병원체를건조필름법으로배양한다. 1. 샘플을넣은시험용액을잘흔들어균질화시킨 후, 시험용액 1 ml를멸균생리식염수 9 ml와합쳐 1/10 희석액을만든다. 2. 건조필름배지에희석액 1 ml를접종하고필름아래 쪽에희석배수, 실험날짜, 샘플채취장소를기록 한다. 3. 실온 (25 ) 기준 24~48 시간후배지에생긴 Colony 수를계산한다. [PPT6] 활동자료건조필름멸균면봉생리식염수마이크로피펫 희석 접종 배양 판독 마무리 (5 분 ) 지도상의유의점 모둠별로활동내용을정리한다. 다음활동예고 - 감염을막아라! 안전사고에유의하고실험안전수칙을사전에교육한다. 에너지공급이제한된상황을가정하고있으므로, 균의배양에배양기를사용하지않고실온에서배양을실시한다. 40
학습목표 병원체의전파경로를확인할수있는조사과정을설계할수있다. 세균을채취하여배지에배양할수있다. 질병관리본부공문 여러분의활동으로인하여, 해당지역에나타나고있는전염병 A 의원인병원체는세균인것으로밝혀졌습니다. 그러나여전히병원체의출처와전파방식은알아내지못한상태입니다. 어떤과정을통해병원체가감염되고있는지가능한모든방법을검토한후보고해주십시오. 또한향후대응을위하여직접병원체의샘플을채취해배양해주시기바랍니다. 열악한상황이지만, 고통받는환자들을위하여현장에있는조사관의통찰력과행동력이절실한때입니다. 보고서 1 - 병원체의감염경로는? 현재재난지역의상황은다음과같습니다. 전염병 A 특성 전염병 A 에걸린환자들은피난처에서단체생활을하던중에발병한경우가많음. 같은지역환자들은발병시기가유사함. 환자를돌보는가족의감염사례가많음. 증상은환자에따라심각도에차이를보임. 피난처를순회하며구호물품전달하는인원중감염된사람없음. 환경특성 피난처에는식수가제한적으로공급되고있으나, 충분하지는않은상태이기에자체적으로주변하천에서조달하고있는경우가다수임. 음식물을보관할수있는수단이마땅치않음. 개인세면이나용변처리는강이나하천의물을활용함. 조리, 냉방, 보온시설절대적부족. 41
예측할수있는감염경로는어떤것들이있을까요? - 사람과사람간직접접촉으로인한감염 - 오염된음식이나식수로인한감염 - 비위생적인조리, 세면시설로인한감염 - 피난처간이동을통한감염전파가능성 보고서 2 - 병원체샘플채취 배양할병원체샘플은어디서채취할수있을까요? 채취장소채취방법채취장소채취방법 피부 ( 손 ) 직접채취침대직접채취 가구직접채취식수액체희석 주방용품직접채취공기공기포집 보고서 3 - 병원체배양 조심스럽게채취한병원체의샘플을배양하여, 질병관리본부로보내야합니다. 채취장소채취방법희석배수 손직접채취 10-2 42
세균배양과정 1. 건조필름법건조필름법은건조필름배지를이용하여세균및진균류를검사하는미생물시험법이다. 건조필름배지는생물막 (Biological film) 에서세균및진균류가증식할수있도록영양성분을필름에코팅한것으로시료를건조필름배지에접종하면수분을흡수하여한천배지와같이겔을형성하여미생물이 Colony 를형성할수있게한다. 2. 시험용액의조제가. 액상검체채취된검체를강하게진탕하여혼합한것을시험용액으로한다. 나. 반유동상검체채취된검체를멸균유리봉과멸균스파테르등으로잘혼합한후그일정량 (10 25ml) 을멸균용기에취해 9배양의멸균생리식염수와혼합한것을시험용액으로한다. 다. 고체검체채취된검체의일정량 (10 25g) 을멸균된가위와칼등으로잘게자른후멸균생리식염수를가해균질기를이용해서가능한한저온으로균질화한다. 여기에멸균생리식염수를가해서일정량 (100 250ml) 으로한것을시험용액으로한다. 라. 고체표면검체검체표면의일정면적 ( 보통 100cm2) 을일정량 (1 5ml) 의멸균생리식염수로적신멸균가제와면봉등으로닦아내어일정량 (10 100ml) 의멸균생리식염수를넣고세게흔들어부착균의현탁액을조제하여시험용액으로한다. 마. 분말상검체검체를멸균유리봉과멸균스파테르등으로잘혼합한후그일정량 (10g) 을멸균용기에취해 9배양의멸균생리식염수와혼합한것을시험용액으로한다. 43
3. 세균배양 희석 접종 배양 판독 가. 시험용액을잘흔들어균질화시킨후, 시험용액 1ml를멸균생리식염 수 9ml와합쳐 10-1 희석액을만든다. 나. 10-1 희석액에서시험용액 1ml를채취하여멸균생리식염수 9ml와합쳐 10-2 희석액을만든다. 다. 10-2 희석액에서시험용액 1ml를채취하여멸균생리식염수 9ml와합쳐 10-3 희석액을만든다. 라. 10-2 희석액, 10-3 희석액에서각각시험용액 1ml를채취하여일반세균용건조 필름배지에접종한다. 마. 건조필름배지에접종된시험용액의희석배수와실험단계를표시한다. 바. 실온에서 24 48시간후배지에생긴 Colony수를계산한다. 이외에공기포집법 (Air sampling), 직접접촉법 (Direct Contact Method) 의방법이있다. 4. 세균수의계산 각희석배수의 Colony 수세균수 10-1 10-2 10-3 CFU/g 비고 TNTC 160 14 TNTC 200 21 18,000 희석배수에 30~300개의 Colony 가있는경우 TNTC 222 36 연속하는 2번의희석배수에 30~300개의 29,000 TNTC 244 32 Colony가있는경우 24 21 4 0 0 0 400 이하 모든고체배지에 30개이하의 Colony만있는경우 TNTC TNTC TNTC TNTC 500 440 47,000 이상 모든고체배지에 300 개이상의 Colony가있는경우 0 0 0 0 0 0 N.D. 모든고체배지에 Colony가없는경우 * TNTC : Too Numerous To Count ( 수없이많음 ) * N.D. : Not Detected 44
3 차시 감염을막아라!
주제감염을막아라! 과목과학수업차시 3 / 6 단원 성취기준 STEAM Ⅴ. 인류의건강과과학기술 2. 과학적건강관리 2-2. 질병과면역 과1254-1. 질병의예를제시하고, 병원체로작용하는세균과바이러스의특징과감염을통해확산되는과정을설명할수있다. 창의적설계 디자인사고피드백, 아이디어내기 학습목표 배양한병원체의 Colony 를카운트하고결과에대해발표할수있다. 병원체의감염과전파를막을수있는방법을생각해보고발표할수있다. 병원체에대항하는우리의몸의선천성면역에대해설명할수있다. 학습과정교수 학습활동학습자료 도입 (5 분 ) 학습활동 (40) 마무리 (5 분 ) 지도상의유의점 질병관리본부로부터의공문 - 공문을학생과함께확인하고, 이와관련지어이번 시간에해야할일과학습목표를확인한다. 보고서 1 병원체확인 - 배양된병원체의 Colony 를카운트하고그배양결 과에대해토의를하고분석된결과를발표한다. 보고서 2 병원체의감염과전파의예방 - 위생및예방수칙에대해정리하고실천할수있는 과제를토의한다. 보고서 3 병원체에대항하는선천성면역의종류 - 병원체에대항하는선천성면역의종류와효과에 대해토의활동을통해정리하고설명한다. - 선천성면역은체외방어와체내방어로나누어지며, 태어나면서부터주어지는것으로병원체의종류와감 염경험의유무에관계없이작용하는것을알게된다. 모둠별로활동내용을정리한다. 과제제시 - 병원체의감염과전파를예방하기위한 적정기술을조사 다음활동예고 - 병원체에대항하는우리의힘! 배양된균주와접촉하지않도록주의하며, 실험안전 수칙을사전에교육한다. 47 활동자료 [PPT4] [PPT6] [PPT11] [PPT13]
학습목표 배양한병원체의 Colony 를카운트하고결과에대해발표할수있다. 병원체의감염과전파를막을수있는방법에대해생각해보고발표할수있다. 병원체에대항하는우리의몸의선천성면역에대해설명할수있다. 질병관리본부공문 배양기조차가동할수없는열악한환경에서병원체를채집및배양하느라수고가많았습니다. 현장의 NGO와협력하여지원활동을다각화하기로결정하였습니다. 조사관은배양한세균의 Colony를확인및분석하여발병장소와전파경로에대해지속적으로추적하여주시길바랍니다. 또한더이상지역주민들이전염되지않도록현장에적합한예방방법및다른지역으로전파되지않도록위생지침을수립하여보고해주시길바랍니다. 마지막으로, 주민들이전염병을이겨낼있는선천성방어기작에대해조사하여보고해주길바랍니다. 48
보고서 1 병원체배양결과확인 병원체의배양된 Colony 수를판독하여배양결과를정리하여주십시오. 샘플 번호 채집 장소 채집 방법 각희석배수의 Colony 수 10-1 10-2 10-3 세균수 CFU/g 배양결과분석 1 2 3 4 5 6 49
보고서 2 병원체의감염과전파의예방 전염병 A 를발병시킨병원체의배양결과분석을통해병원체의감염과 전파의예방을위한방법에대해토의하여정리해주십시오. < 세균과바이러스로인한식중독예방수칙 > 1. 모든음식물은익혀서먹고물은반드시끓여먹는다. 2. 안전하지않은물이나얼음, 음식은먹지않는다. 3. 육류, 생선, 어패류를날것으로먹지않는다. 4. 한번조리된식품은철저하게재가열한후먹는다. 5. 음식은반드시충분한온도에서조리하고조리된음식은즉시먹는다. ( 조리된식품은실온에두지않는다.) 6. 과일은껍질을벗겨서먹읍시다. 7. 음식을조리하기전, 식사전, 화장실을다녀온후, 외출후에는반드시손을씻는다. 8. 날음식과조리된식품은각각다른봉지에싼후용기에넣어섞이지않게보관한다. 9. 부엌내모든곳은청결을유지하고조리대, 도마, 칼, 행주는자주소독한다. 10. 육류와어패류를취급한칼이나도마는교차오염이발생하지않도록구분해사용한다. 11. 생선을손질할때아가미와내장을제거한후흐르는수돗물에깨끗이씻어서끓여먹는다. 12. 손에상처가났을때는육류나어패류를만지지않는다. 13. 전염병환자의구토물을처리할때는반드시일회용장갑을착용하고, 오물은비닐봉투에넣어서처리한다. 14. 구토물로오염된표면은염소계소독제로신속하게소독을하고병원체의감염확산을방지한다. 15. 해외여행시설사를하면적절한치료를받고귀국후검역소나보건소에신고한다. 50
보고서 3 병원체에대항하는선천성면역의종류 병원체에대항할수있는선천성면역의종류와특징에대해정리해봅시다. 태어나면서부터주어지는면역으로병원체의종류와감염경험의유무에관계 없이작용하는것으로비특이적면역을의미하며 1 차방어작용이라고도한다. 1. 표면의방어벽 ( 체외방어 ) (1) 피부 죽은세포로이루어진각질층이단단한방어벽을형성 (2) 점막 피부로덮여있지않는부위에라이소자임등의항균물질을포함한다. (3) 분비물 땀, 눈물, 침에도라이소자임등이있어병원체의침입을막는다. 2. 내부방어 (1) 식세포작용 백혈구와대식세포의식세포작용 (2) 염증반응 피부나점막이손상되어병원체가체내로침입할때열, 부어오름, 통증의증상이나타남. 51
고체배지실험결과분석자료예시 상태 분석 < 그림 1> 균체수 = 0 총균수측정용 Petrifilm 배지에서쉽게총균수를측정할수있다. < 그림 1> 은균체가없는상태이다. < 그림 2> 균체수 = 16 배지내의붉은색염색지시약이균체들을염색시키며균체의크 기에관계없이배지내에염색된모든붉은색균체들을측정한다. < 그림 3> 균체수 = 143 평판배지에서와마찬가지로 petrifilm 에서의균체측정적정범 위는균체수 25~250 개사이이다. < 그림 4> 추정균체수 = 420 < 그림 4> 의경우처럼 250개이상의균체들이배지내에존재하는경우, 사각형 1개 (1cm2) 내에존재하는평균균체수를측정한후그평균균체수에 20을곱해주면배지 1개당존재하는총균체수를얻을수있다. (petrifilm 배지에서균이접종되어생장하는부분은 20cm2임 ) < 그림 5> 균체수 = TNTC(TNTC = Too Numerous To Count) 균체수가너무많아측정이불가능한경우이다. TNTC 인경우, 희석배율을높여서다시검사한다. 52
상태 분석 < 그림 6> 균체수 = TNTC 균체수가너무많은경우때로는전체생장지역이분홍색으로변한다. 이실험결과의특징은생장지역의가장자리에서만개별적인균체들을관찰할수있으며기록은 TNTC로한다. < 그림 7> 균체수 = TNTC 때로는균체의분포형태가 < 그림 7> 처럼불규칙하게나타나기 도하며이경우도역시 TNTC 의결과로해석한다. < 그림 8> 균체수 = TNTC 얼핏보기에는균체수의측정이가능한것으로착각할수있으나생장지역의가장자리를자세히관찰하면균체들이밀집되어있음을알수있다. 이결과역시 TNTC로기록한다. < 그림 9> 균체수 = 160 어떤세균종들은총균수측정용 Petrifilm 배지에서 < 그림 9> 의실험결과처럼 gel를수화시킨다. 그결과를측정할때에는수화에영향을받지않는사각형내에평균균체수를측정한후총균체수를측정할수있다.( 수화된부분에존재하는붉은점은측정하지말것.) < 그림 10> 균체수 = 83 Petrifilm 배지상에서는균체가붉은색으로염색되어나타나기때문에한천배지상에서균체와구별이잘안되어서혼동을일으킬수있는불투명한음식잔해물로부터균체를구별해야한다. 53
4 차시 병원체에대항하는우리의힘!
주제병원체에대항하는우리의힘! 과목과학수업차시 4 / 6 단원 성취기준 STEAM Ⅴ. 인류의건강과과학기술 2. 과학적건강관리 2-2. 질병과면역 과1254-1. 질병의예를제시하고, 병원체로작용하는세균과바이러스의특징과감염을통해확산되는과정을설명할수있다. 창의적설계 디자인사고아이디어내기 학습목표 에너지가제한된상황에서병원체의감염과전파를예방하기위한 적정기술에대한원리를토의하고아이디어를제시할수있다. 학습과정교수 학습활동학습자료 도입 (5 분 ) 학습활동 (40) 마무리 (5 분 ) 지도상의유의점 질병관리본부로부터의공문 - 공문을학생과함께확인하고, 이와관련지어이번 시간에해야할일과학습목표를확인한다. 보고서 1 병원체감염과전파를예방하기위한조 사된적정기술발표 - 병원체의감염과전파를예방하기위한조사된적 정기술에대해토의하고정리하여발표한다. - 그원리와효율성, 기술의목표에대하여토론한다. 보고서 2 병원체감염과전파를예방하기위한적 정기술아이디어제시 - 에너지가제한된상황에서병원체의감염과전파를 예방하기위한새로운적정기술의아이디어에대해 토의하고그원리와효율성을제시한다.( 평가 ) 모둠별로활동내용을정리한다. 다음활동예고 - 백신을지켜라! 아이디어를제안하는데있어원리와실현가능성에대 한부분을중점으로피드백검토를하도록지도한다. 활동자료 [PPT5] [PPT13] 57
학습목표 에너지가제한된상황에서병원체의감염과전파를예방하기위한 적정기술에대한원리를토의하고아이디어를제시할수있다. 질병관리본부공문 여러분들이보고한예방지침과선천적방어기작에대한강화조치로인하여전염병의확산은확연히둔화되었습니다. 하지만재난지역으로의연료와전기공급은기간시설의복구지연으로예정보다더지체될것같습니다. 이에주민들이전염병의전파를막기위해사용되고있는인간중심의적정기술을분석하고, 에너지가제한된상황에서적용할수있는기술이나제품의아이디어를수립하여보고해주길바랍니다. 58
보고서 1 병원체감염과전파를예방하기위한적정기술 열악한환경에서병원체의전파를막기위해사용되고있는적정기술의제품을확인하고인상적인제품의원리와효용성, 기술의목표에대하여토의하고정리해주십시오. 59
보고서 2 새로운적정기술아이디어제시 재난지역이나에너지적으로열악한환경에서질병의예방혹은전파를차단하는데사용될수있는인간중심의기술이나제품을제안해봅시다. 대상선정 이름 : 나이 : 성별 : 건강상태 : 현재처한상황 : 무엇이문제인가? 무엇이필요한가? 60
어떻게도울수있을까? 아이디어구체화 기대되는효과 61
평가영역 평가기준 평가척도 상중하 융합적사고 적절한과학적원리와공학, 기술을융합하여 적정기술제품을개발하였는가? 제안한제품의아이디어가창의적인가? 창의적설계 아이디어에활용한공학또는기술이창의적인 가? 상황에부합되는제품인가? 감성적체험 해당지역사람들의상황을공감하면서활동에 참여하였는가? 의사소통 모둠별로아이디어를내고의사소통하는과정 에서서로를존중하고배려하였는가? 62
병원체감염및전파를예방할수있는적정기술 기술명적정기술원리 라이프 스트로 LifeStraw 는접촉하는세균을특별히효과적으로박멸하는기술인 PDR(PuroTech Disinfecting Resin) 을적용했다. 15 마이크론이상의입자를걸러내기위해직물필터가먼저사용된다. 활성탄소가기생충과같은입자를억제한다. 정수 패킷 정수패킷은인체의건강에치명적인오염된물을몇분만에먹을수있는물로바꿔주는정화제로콜레라와 A 형간염을유발하는수중세균, 오염된물에서식하는원생동물을 99.9% 이상제거해주며이로인해설사성질환을최대 90% 까지줄일수있다. 필터북 솔라볼 24 장으로만들어진각페이지에는물에관한위생관리정보부터깨끗한물을마실수있는방법이기록되어있고, 각페이지는다시 2 장으로분리되고책과함께제공되는플라스틱용기에끼워필터로사용한다. 솔라볼은태양광선을이용한자연증발과정이라는간단한방식을사용한다. 오염되거나지저분한물을솔라볼에부은후태양광선아래두면자연증발과정을거친다. 이런한과정을통해깨끗한물이자동으로분리되어솔라볼위쪽에설치된저장고로모여들어사용하게된다. 63
기술명적정기술원리 비닐팩 (Hydro Pack) 비닐팩에사용된특수비닐과내부의특수용액은 삼투막 이라는현상을일으키고, 비닐팩바깥의오염된물에서깨끗한물만을비닐팩안으로빨아들이고질병을일으키는각종세균과오염물질들은비닐팩안으로들어올수없도록한다. 라이프 세이버 라이프세이버는요오드같은화학적정수약품을사용하지않고바이러스보다작은활성탄소필터를통해병균과살충제, 환경호르몬, 중금속, 잔류의약품등의오염물질을걸러주는생명을구하는물통이다. 행복한대야 ( 아이디어디자인 ) UFO 처럼생긴대야를연못이나물위에올려놓으면외부의흙탕물을자체적으로필터링해깨끗한물로정화시켜내부에고일수있도록설계되었고, 공기주머니의부력이자동으로생겨물아래로가라앉지않고안정적으로물위에뜨며위에서아래로누르는힘만으로필터가작동해깨끗한물이아래에서위로정화가된다. 워터콘 그림처럼바닥의접시에정수가필요한물을부은후워터콘을얹고기다리면, 태양열에의해서물이증류가되어콘의벽면을따라바닥에모이게된다. 뒤집어서증류된물을병에담아깨끗한물을얻는다. 64
기술명적정기술원리 정수기 주로활성탄소필터를이용하여물의오염물질과세균을제거하는무동력정수기는다양한지역에서많이응용되고있다. 퍼마넷 (perma net) 여러벌레의접근을막아말라리아와같은질병을예방. 20 번세탁한후에도 4 년동안살충능력을유지함. 사운드 스프레이 모기가싫어하는초음파를이용하여암컷모기의접근을막아뇌염, 말라리아와같은질병예방. 자가발전을통한반영구적사용이가능함. 65
5 차시 백신을지켜라!
주제백신을지켜라! 과목과학수업차시 5 / 6 단원 성취기준 STEAM Ⅴ. 인류의건강과과학기술 2. 과학적건강관리 2-2. 질병과면역과1254-2. 면역이일어나는과정을이해하여백신의원리를알고, 백신을이용해감염성질병을예방하고확산을방지할수있음을설명할수있다. 창의적설계 디자인사고피드백, 아이디어내기 병원체에대항하는우리몸의후천성면역에대해설명할수있다. 학습목표 제시된자료를바탕으로백신의보관과운반에적합한방법을 창의적으로설계할수있다. 학습과정 교수 학습활동 학습자료 도입 (5 분 ) 학습활동 (40) 질병관리본부로부터의공문 - 공문을학생과함께확인하고, 이와관련지어이번 시간에해야할일과학습목표를확인한다. 보고서 1 후천성면역의기능과백신 - 선천성면역과더불어병원체의종류를특이적으 로인식하여제거하는후천성면역이필요하다는것 을알게된다. - 후천성면역에대해설명하는자료를읽고선천성 면역과비교하여후천성면역의특성을정리한다. 후천성면역 : 백혈구의일종인림프구가감염 이후항체를생성하여특정병원체를집중제거 하는과정으로, 새로운병원체감염이후준비 과정이필요하다. 항체 : 병원체의특정부위 ( 항원 ) 를인식하여결 합하는면역단백질 활동자료 [PPT 2] 활동자료 [PPT 5] [PPT 6] [ 항체의기능 ] 69
학습활동 (40) 후천성면역 : 백혈구의일종인림프구가감염이후항체를생성하여특정병원체를집중제거하는과정으로, 새로운병원체감염이후준비과정이필요하다. 항체 : 병원체의특정부위 ( 항원 ) 를인식하여결합하는면역단백질 1차면역과 2차면역 - 처음항원이침입하면항체생성에시간이걸리고만들어지는양도적지만 (1차면역 ), 이후항원에대한정보를기억하게되어같은종류의항원에감염되면빠른속도로많은양의항체가생성 (2차면역 ) 백신 : 인공적으로특정항원에대한후천성면역능력을얻기위해만들어진것 - 제너의우두백신연구사례와같은역사적자료를통해전염병 A를예방할수있는백신의개발과정을모둠별로설계하고발표해본다. 활동자료포스트잇 [PPT 8] [PPT 9] [ 제너의우두 백신연구 ] 보고서 2 백신보관및운반방법설계 - 전염병 A 를예방할수있는백신이질병관리본부의 연구팀에의해개발되었습니다. 에너지공급이제한 된이지역의상황에서개발된백신을안전하게운 반, 보관할수있는방법을설계해봅시다. [PPT 10] 마무리 (5 분 ) 지도상의유의점 - 재난지역의상황 ( 전력공급제한등 ) 을고려하여, 백신을안전하게운반및보관할수있는방법, 또는장치를설계해봅시다. 모둠별로활동내용을정리한다. 다음활동예고 - 병원체와인간, 그리고문명 배양된균주와접촉하지않도록주의하며, 실험안전수칙을사전에교육한다. 70 [PPT 11]
학습목표 병원체에대항하는우리몸의후천성면역에대해설명할수있다. 제시된자료를바탕으로백신의보관과운반에적합한방법을창의적으로설계할수있다. 질병관리본부공문 지난활동을통해선천성면역이전염병 A에효과는있으나, 완전한치료를위해서는보다강력한후천성면역이필요한것으로알려졌습니다. 감염된환자의격리및치료를통해전염병 A의전파가다소약해지긴하였으나, 감염되지않은사람들의전염병 A 예방을위한백신제작이필요한상황입니다. 인류문명에서발견되는백신개발연구사례를바탕으로백신개발에필요한과정을설계한후보고해주십시오. 또한에너지 ( 전력 ) 공급이여의치않은해당지역의특성상 2~8 에서보관되어야하는백신의안전한운반및보관방법을찾는것이중요하다고판단됩니다. 에너지공급이어려운상황에서적합한백신의운반및보관수단이나방법을설계하여보고해주십시오. 전염병 A의퇴치를위해중요한고비입니다. 끝까지힘내주시기바랍니다. 71
보고서 1 후천성면역의기능과백신 전염병 A는선천성면역을통해완전히방어되지않는것으로밝혀졌습니다. 선천성면역을통해제거되지않은병원체를방어할수있는후천성면역에대한자료를읽고, 선천성면역과비교하여그특성을정리해주십시오. 후천성면역은선천성면역을통해완전히방어되지않는병원체를제거할수있는강력한방어수단이다. 병원체감염이후백혈구의일종인림프구가병원체의특정부위 ( 항원 ) 를인식하여결합하는면역단백질인항체를생성하는데, 항체가결합한병원체는무력화되고제거된다. 림프구가처음침입한항원에대한항체를만드는데에는시간이걸리고만들어지는양도적지만, 이후항원에대한정보를기억하게되어같은종류의항원에감염되면빠른속도로많은양의항체가생성된다. 이렇게후천성면역의원리를이용한것이바로백신이다. 선천성면역 후천성면역 면역반응속도빠르다느리다 ( 준비과정이필요 ) 방어수단같은병원체재침입시반응차이 물리적장벽, 백혈구의식균작용 차이없음 ( 동일 ) 항체 ( 면역단백질 ) 처음침입시에는시간이필요하고항체생성량도적지만, 재침입시에는속도도빠르고항체생성량도증가. 1차면역과 2차면역 - 1차면역 : 항원이처음침입하면항체생성에시간이걸리고만들어지는양도적다. - 2차면역 : 같은종류의항원에감염되면빠른속도로많은양의항체가생성된다. 백신 : 인공적으로특정항원에대한후천성면역능력을얻기위해만들어진것 72
인류문명에서백신의연구사례를통해, 전염병 A에아직감염되지않은사람들의전염예방을위한백신의개발과정을모둠별로설계하고발표해봅시다. 현대인들은소아마비, 간염, 독감백신등각종백신에익숙하지만백신을인류가본격적으로사용한것은불과 200여년에불과하다. 백신은죽거나기능이약해진병균, 또는병균의일부분으로만들어진가짜병균이다. 가짜병균은인체에큰위협이되지못하지만, 인체면역계는백신에대한면역력을키우게돼나중에진짜병균이침투해오더라도견뎌낼수있게되는원리다. 15세기중국에서는이전에천연두를약하게앓은사람들로부터얻은수포, 농또는딱지를분말로만든후이를다른사람에게주입해면역을얻도록하는방법을이용했다는기록이남아있다. 하지만독성이강한천연두바이러스는멀쩡한사람을병에걸리게도했다. 이러한문제를해결한사람이영국의의사에드워드제너다. 그는소의젖을짜는사람들이우두에감염되면그후에는천연두에걸리지않는다는말을듣고연구에착수했다. 제너는우두가인간에게는거의해가없다는것을확인한후, 우두에감염된여성의고름을건강한소년의팔에상처를내고발랐다. 약 2개월후에그는소년에게천연두환자의물집과여러분비물을다시접종했지만천연두는발생하지않았다. 그것이 1796년이다. 제너의종두법은곧바로전유럽에확산됐다. 백신의이름은프랑스의파스퇴르에의해처음으로명명됐다. 1880년쯤파스퇴르는우연히닭콜레라균을실험실에며칠방치한후닭에주사하니질병을일으키지않았고, 이닭들에게는활성이강력한균을감염시켜도죽지않는다는것을관찰했다. 균을약하게하면질병을일으키지않을뿐아니라, 같은균에대해서보호해줄수있게해줄것으로생각했다. 파스퇴르는이원리를다른가축에게적용해성공했고, 이는면역학과백신이학문으로정립되는데결정적인역할을했다. 파스퇴르는약해진병균을라틴어로소를의미하는 vacca 를따서 백신 (vaccine) 이라고명명했다. 제너의업적인우두접종법을기념한것이다. 1885년파스퇴르는광견병백신을개발했고이후수많은질병이백신접종에의해정복돼왔으며, 매년수천만명의사람들이목숨을구하고있다. 1888년에는장티푸스, 1895년페스트, 1921년결핵, 1931년백일해, 1932년에는황달등이정복됐다. 이처럼백신의연구가많이진행되고있지만병균들도스스로를변화시켜서백신에적응해가고있다. - 출처 : 문화일보, 이용권기자 freeuse@munhwa.com, 2015 년 08 월 26 일 73
다양한방법을통해사멸시키거나독성을제거한병원체 ( 세균 ) 가질 병예방에효과가있는지 ( 후천성면역을얻게할수있는지 ) 실험을 통해확인후, 백신으로제작한다. [ 제너의우두 백신연구 ] 74
보고서 2 백신보관및운반방법설계 에너지공급이제한된상황에서개발된백신을안전하게운반및보관할 수있는방법을설계하여보고해주십시오. 전염병창궐지역의환경특성 해당지역에는전력의공급이불안정한곳이많음 - 일정하게전력을이용할수없는환경 조리, 냉방, 보온시설절대적부족 백신의보관요구조건 생산공장에서부터대상자에게접종시까지변성을방지하기위해 2-8 ( 온도변화의안정성을위해 5 가이상적 ) 사이에서보관되어야함 - 적정기술제품인 pot-in-pot cooler 의원리를활용하여증발냉각을이용한 저온보관제품을개발한다. - 전력을저장할수있는시스템을갖춘백신전용냉장고를개발한다. 75
평가영역 평가기준 평가척도 상중하 융합적사고 적절한과학적원리와공학, 기술을융합하여 백신을저온상태로유지할수있는장치를개 발하였는가? 창의적설계 개발한백신보관 / 운반장치아이디어가창의적인가? 아이디어에활용한공학또는기술이창의적인가? 감성적체험 해당지역사람들의상황을공감하면서활동 에참여하였는가? 의사소통 모둠별로아이디어를내고의사소통하는과정 에서서로를존중하고배려하였는가? 76
적정기술을활용한백신운반및보관 Global Good 의백신냉장고 Arktek(Passive Vaccine Storage Device) 소아마비와같은질병은예방접종을통해많은나라에서근절되었습니다. 그러나아직도전세계적으로약 150만명의아이들이백신을통해예방가능한질병으로매년사망하고있습니다. 백신은생산공장에서부터접종시까지적절한온도, 즉 2-8 ( 온도변화의안정성을위해 5 가이상적 ) 사이에서보관되어야합니다. 하지만아프리카와같은개발도상국에서는백신을적합한온도로보관또는운반할수있는시스템이부족합니다. 냉장고가없거나, 냉장고가있더라도전력의공급이원활하지않아무용지물인경우도많습니다. 백신을안전하게운반하고보관하여많은사람들을전염병으로부터구하기위하여 Bill Gates는 Intellectual Ventures Lab과협력하여 Global Good이라는그룹을만들고, Arktek이라는백신냉장고를개발하였습니다. 전기를사용하지않는일반적인백신운반장치는 1~5일동안백신보관에적합한온도를유지할수있습니다. 하지만이 Global Good이개발한백신냉장고는얼음과특수구조로설계되어전기가없어도한달넘게, 약 50일동안백신을보관할수있습니다. 이백신냉장고는극한의온도에서우주선을보호하기위해사용되는것과유사한첨단단열기술을적용하였으며, 수송에유리한형태와크기, 저렴한비용, 낮은유지보수비용등의장점을갖고있습니다. 77
이백신냉장고의내부는마치인공위성이우주공간의극한의온도에서본체의온도를일정하게유지하기위해얇은알루미늄으로포일로박을씌운것과같이알루미늄으로쌓여있습니다. 그리고내부가진공상태로밀봉되어있어서온도를낮게유지하는데효과적이라고합니다. 또한입구를 12cm로좁게만들어내부로공기가잘들어갈수없는구조로만들었습니다. 이런기술들의적용은냉장고내부온도를 2~8 로한달이상일정하게유지할수있도록합니다. 한대의백신냉장고에는 300여개의백신이보관가능하다고합니다. [ 백신냉장고를방송사회자에게설명하고있는빌게이츠 ] 출처 1) Intellectual Ventures Lab 홈페이지 (http://www.intellectualventures.com) 2) CBS News, Wired UK 3) 김성남, 김윤주 ( 질병관리본부질병예방센터예방접종관리과 ) - 예방접종백신의보관및관리 (Vaccine Storage and Management), 주간건강과질병제7권제31호 78
6 차시 병원체와인간, 그리고문명
주제병원체와인간, 그리고문명과목과학수업차시 6/ 6 단원 성취기준 STEAM Ⅴ. 인류의건강과과학기술 2. 과학적건강관리 2-2. 질병과면역 과 1254-2. 면역이일어나는과정을이해하여백신의원리를알고, 백신을이용해감염성질병을예방하고확산을방지할수있음을설명할수있다. 과 1254-3. 신종바이러스의출현과대처방법에대해조사하고토론할수있다. 감성적체험 디자인사고피드백 학습목표 우리를병원체로부터지키기위해개인적, 사회적으로어떤활동이필요할지토론을통해자신의의견을말할수있다. 인류문명의역사에서병원체가미친영향과앞으로달라질미래의모습에대해설명할수있다. 진로, 직업커리어패스를통해새로운직업들에대해탐색하고, 자신의진로에대해고찰해본다. 학습과정교수 학습활동학습자료 도입 (5 분 ) 학습활동 (35 분 ) 질병관리본부로부터의공문 - 공문을학생과함께확인하고, 이와관련지어이번 시간에해야할일과학습목표를확인한다. 보고서 1 전염병을퇴치하라. 전염병의퇴치를위한 행동수칙 - 치명적인신종전염병의위협을담은영화 컨테이 젼 (Contagion) 의예고편과주어진상황제시를통해 전염병의퇴치를위해개인적, 사회적차원에서할 수있는일들을토의를통해정리하고발표해본다. 보고서 2 인류문명과병원체. 병원체, 적군인가, 아군인가? - 병원체 ( 세균, 바이러스 ) 가과거와현재의인류문명 에미친영향들을역사적사실과현대사회의모습을 통해알아본다. - 병원체와문명이미래에어떤관계를형성할지미 래의모습을예측하고발표해본다. 81 활동자료 [PPT 2] [PPT 4] [ 컨테이젼 ] 활동자료포스트잇 [PPT 6]
마무리 (10 분 ) 진로직업연계커리어패스 (career path) - 전염병을예방하고퇴치하는과정에서필요한직업들의커리어패스알아보기 - 병원체의특성과가치를이용하는직업들의커리어패스알아보기 - 자신이희망하는진로의가치와의미에대해진지하게고민하고정리해보기 다음활동예고 - 병원체예방을위해매우중요한물의소독과관리 과정에대해학습합니다. 지도상의유의점 병원체에대해맹목적으로두려워하기보다특성을 정확히이해하고균형잡힌시각을가질수있도록 지도한다. 82
학습목표 우리를병원체로부터지키기위해개인적, 사회적으로어떤활동이필요할지토론을통해자신의의견을말할수있다. 인류문명의역사에서병원체가미친영향과앞으로달라질미래의모습에대해설명할수있다. 진로, 직업커리어패스를통해새로운직업들에대해탐색하고, 자신의진로에대해고찰해본다. 질병관리본부공문 열악한상황에서도조사관이사명감을가지고현장에서고군분투해준덕분에전염병 A의위협은일단사라지게되었습니다. 다만, 이전염병이언제다시유행할지알수없습니다. 여러분의마지막임무입니다. 사람들이전염병이창궐하였을때이를퇴치할수있는행동수칙을정리하여가이드북으로제작하여보고해주십시오. 83
보고서 1 - 전염병을퇴치하라. 전염병퇴치를위한행동수칙 심각한전염병이창궐했을때의상황을접하고, 전염병의퇴치를위해개인, 사회가해야할일들에대해정리해봅시다. 홍콩출장에서돌아온여성 ( 기네스팰트로 ) 이원인모를전염병으로발작을일으키며사망하고, 그녀의남편 ( 맷데이먼 ) 이원인을알기전에아들마저죽음을당한다. 얼마지나지않아세계각국의사람들이같은증상으로사망한다. 일상생활의접촉을통해이루어진전염은그수가한명에서네명, 네명에서열여섯명, 수백, 수천명으로늘어나고, 치료법이없는전염병의공포는빠르게전세계로퍼져간다. < 영화컨테이젼의줄거리중 > 전염이의심되는사람들이평상시와다름없이활동한다. 정부는사람들의소요사태를막기위해정확한사실에대한정보를은폐하려한다. 백신개발과정후먼저접종받기위해사람들이이기적인주장을하게된다. 전염병의잘못된예방법이나치료법에대한루머가만연한다. 프리랜서저널리스트 ( 주드로 ) 는전염병에대한진실이은폐되었다고주장하고, 블로그를통해음모론을제기하고많은사람들이잘못된정보를접하게된다. 전염병퇴치 개인 자신또는주변사람들이전염병에걸린것으로판단되면지정된병원을찾고, 다른사람들과접촉하는것을주의한다. 전염병에대한정확한지식을바탕으로행동한다. 잘못된정보와허위사실을통해다른사람들을혼란시키지않는다. 사회 사람들이적절하게행동할수있도록전염병에대한정확한정보를알린다. 전염병에걸린사람들을비감염자로부터격리하기위한시설을적절하게마련한다. 민간기업, 공공기관, 시민단체등이전염병퇴치를위해함께노력한다. 84
보고서 2 인류문명과병원체. 병원체, 적군인가, 아군인가? 다음자료는병원체가인류문명에미친영향들을나타낸것이다. 인류근대사에서주요사망원인이었던천연두, 인플루엔자, 결핵, 말라리아, 페스트, 홍역, 콜레라같은여러질병들은동물의질병에서진화된전염병들이다. 제2차세계대전에이르기까지전시에사망한사람들중에는전투중부상으로죽은사람보다상처의세균감염으로희생된사람이더많았다. 다양한치명적세균, 또는바이러스의원래숙주는소, 돼지와같은가축화된다양한동물이었다. 예를들어, 홍역바이러스에가장가까운것은우역 ( 소의홍역 ) 을일으키는바이러스이다. 우역바이러스가소에게서인간에게로옮긴후우리몸에맞도록특성을변화시켜홍역바이러스로진화한것이다. 인류가가축을통해노동력과음식을얻게된대가로전염병이라는치명적인위협을감수하게된것이다. 인류의역사에서치명적인세균, 바이러스들이갖는중요성은유럽인들이신세계를정복하고원주민들을말살시킨과정에서잘나타난다. 유럽의총칼에의해전쟁터에서목숨을잃은아메리카원주민보다유럽의병원균에감염되어사망한아메리카원주민수가훨씬더많았다. 인디언들은구세계 ( 유라시아 ) 의병원체에노출된적이없었기때문에면역성이나유전적인저항력이전혀없었다. 1519 년 600명의스페인인들이남아메리카의인구수천만의아스텍제국에침략하였을때, 유럽에서넘어온전염병천연두는거의절반에가까운아스텍족을몰살시켰으며그속에는쿠이틀라우악아스텍황제도포함되었다. 유전자치료는질병유전자를가진유전병환자에게정상유전자를주입하여정상으로회복하도록하는치료이다. 질병유전자를대체할정상유전자는세포내에침투하여자신의유전자를숙주의세포에삽입할수있는바이러스를통해운반된다. 즉, 운반체역할을하는바이러스에정상유전자를주입하여사람의세포에전달하도록하는것이다. 세균연료전지 (microbial fuel cell) 는차세대에너지원으로이용될수있는자원중하나이다. 지난 2009년시사주간지타임 (TIME) 은 현대과학이이룬 50 대발명품 중의하나로세균연료전지를꼽은바있다. 세균을배양시켜점액형태로만든뒤탄소로만든전극위에입혀 바이오필름 (biofilm) 을만들고, 그위에먹이를바르면세균이생화학작용을일으키며유기물을전자로변환시키는 생촉매산화 (bio-catalytic oxidation) 과정을통해전기를얻는다. 세균을이용해폐수나오수를처리하는과정을통해전기를얻기도한다. 지난 2010년미국펜실베니아주립대연구진은 1평방미터넓이의세균연료전지전극을이용해 10~50밀리와트의전기를생산하는데성공했다. 세균으로전기를만드는동시에가정에서버려지는폐수를깨끗이정화하는데도성공했다. 85
인류문명에미친병원체의영향에대해토의해보고, 병원체로인해달라질 미래의모습을예측하고발표해봅시다. - 병원체 ( 세균, 바이러스등 ) 들이인류문명에미친영향들을파악하고, 인류 사회의인문, 사회적특성과 IT 기술의발달에따른변화등을고려하여병원체 로인해달라질미래사회의모습에대해생각해볼수있도록지도한다. 86
진로 직업커리어패스 (Career path) 이번프로그램의학습을통해새로알게된직업, 혹은필요한직업들에 대해정리해봅시다. 1) 미생물의약연구원미생물의발효를이용하여의약품및의약품의중간물질을생산하는연구를한다. 의약품으로효과가있는동물의기관, 분비물의가공품및추출물, 해파린과그염및기타의료용동물성조제품, 미생물및그배양액, 동식물세포배양액등대상물을선정한다. 무균시험실및미생물시험실에서의약품을추출하기위하여유전자조작, 발효기술, 균주육종기술, 회수정제, 유기정제, 단백질정제기술을개발한다. 다양한미생물에대해스크리닝 (screening: 일정한특성을가진개체만을고르는것 ) 을통하여적합한미생물을밝혀내고이를활용한대량생산기술을개발한다. 세균, 바이러스또는기타미생물을함유한항혈청, 세균백신, 독소및유사제품및생리활성물질을연구및실험제조하여양산공정에적용한다. 2) 오염부지정화연구원오염부지정화연구원의주된업무는오염부지정화사업의수행과관리이다. 국책연구과제를통한기술개발, 특허및신기술인증과같은지적재산권획득등에대한업무를수행하고, 현장기술지원업무도이들의몫이다. 오염정화여부에대한사전모니터링을지원하고, 미생물로오염부지를정화할경우실험실에서미생물배양실험등을한다. 현장에서근무하는전문가들은실제오염부지를정밀조사하고정화시공에이르는일련의업무들을수행한다. 유류저장탱크같은오염보관시설물은법에따라정기적으로토양오염도를조사하도록되어있다. 이때개황조사를통해토양오염이확인되었을경우, 정밀조사를수행하게되며정밀조사실시로법적기준이상의오염물질이확인되면기본설계와실시설계를거쳐본격적인오염부지정화에들어간다. 오염부지정화연구원은주로오염된토양과지하수를정화하고복원하는전문기업에서근무한다. 3) 화장품방부연구원화장품의세균번식이나변질을방지하고오래사용해도안전하며안정성이높은제품을연구 개발한다. 일반적인화학화장품의산화와변질방지를위해사용되는방부제 ( 산화방지제, 살균제등 ) 에대한연구를하고, 여러종류의방부제를결합시켜방부력을실험한다. 각방부제에대한실험결과를분석한후, 방부제의종류및함량을결정한다. 기초처방과최종처방을비교하여그차이점을분석하고최종방부력시험을실시한다. 최종처방에대한방부력시험결과를분석한후, 방부제종류및함량을최종결정한다. 유기농천연화장품은유해화학물질을최소화해방부기능을향상시키며, 유기농천연화장품에자체적으로함유된천연방부물질이많이함유될수있도록연구한다. 87
( 디자인사고와창의 인성 ) 자신의희망하는진로의의미와가치에대해 생각해보고, 정리해봅시다. 나는가할때할수있는사람이되겠다. ex) 나는과학을좋아하지않는학생에게과학의재미를알려주고이를통해선택의 기회를넓힐수있도록도와주는생물선생님이되고싶습니다. - 그냥단순한직업인이아니라다른사람에게도움을주며자신의일에도최선 을다할수있는직업인이될수있도록 누구 에게 어떤 도움이나배려를실 천하는 무엇 이되고싶은지구체적으로생각해볼수있도록지도한다. 88
병원체로인해달라질미래의모습과관련된이슈 - 빅데이터와 SNS( 소셜네트워크서비스 ) 1. 빅데이터 (big data) 빅데이터란과거아날로그환경에서생성되는데이터에비해그규모가방대하고, 생성주기가짧으며, 수치데이터뿐만아니라문자와영상을포함하는특성을갖는데이터를말합니다. 그리고빅데이터는기존데이터베이스관리도구로데이터를수집, 저장, 관리, 분석할수있는역량을넘어서기때문에이러한대량의데이터로부터가치를추출하고결과를분석하는기술이요구됩니다. 빅데이터는 Volume( 초대용량의데이터 ), Variety( 다양한형태 ), Velocity( 빠른생성속도 ), Value( 가치창출 ) 이라는 4V의특성을갖고있습니다. IT 기술의눈부신발전에따른스마트시대가오면서세계적으로엄청난양의데이터가발생하게되어, 2011년전세계디지털정보량은약 1.8ZB( 제타바이트 ) 에이르게되었고, 2015년에는 7.9제타바이트로증가할것으로예상됩니다. 1.8제타바이트는 1.8조기가바이트에해당하는용량으로써, 2000억개이상의고화질 (HD) 영화를 4700만년동안시청할수있는정도의정보량에해당합니다. 제타바이트시대가본격화됨에따라, 2020년에발생하게될정보의양은지금보다도 50배이상증가할것으로예상됩니다. 이렇게다양한종류의대규모데이터를수집하고, 분석하며핵심정보를얻어내는빅데이터기술은새로운 IT 시대를이끌어갈원동력이될것입니다. 현대사회를더욱정확하게예측하여효율적으로작동하게하며, 사회구성원에게맞춤형정보를제공하여삶의가치향상을이끌어낼것입니다. 빅데이터는정치, 사회, 경제, 문화, 과학기술등전영역에걸쳐서사회와인류에게가치있는정보를제공할수있는가능성을갖고있는것입니다. 현재빅데이터는인터넷쇼핑몰의온라인상품추천, SNS 선거전략, 범죄예방등이미다양한분야에서활용되고있습니다. 온라인쇼핑몰아마존닷컴에서는고객들의책구매정보를분석하여고객이구매한책의성향을분석하여이를기반으로다양한분야의새로운서적을추천하는서비스를제공하고있고, 이서비스는아마존닷컴의책판매매출의 30% 를차지한다고합니다. 또한미국의대통령버락오바마는 SNS 페이스북을이용해성공적인선거전략을세울수있었습니다. 2012 년선거당시미국페이스북사용자는 1억6천만명이상이었으며, 오바마의페이스북친구는 2,500만명이었다고합니다. 오바마선거캠프에서는통계학자, 수학자, 인터넷광고전문가등다양한데이터전문가가있었으며, 페이스북에서왕성한활동을하고있는유권자를대상으로집중적선거캠페인을펼쳤다고합니다. 89
[ 사용자의서적구매성향을분석해새 로운서적을추천하는아마존닷컴 ] [SNS를활용한효과적인선거전략을구사한미대통령버락오바마의페이스북 ] [ 다양한소셜네트워크서비스 ] 미래에는유전자검사로미리암을진단할수있는개인맞춤형의료서비스, 심야스마트폰사용자의위치분석을통한심야버스노선선정과같은공공분야, 국가재난분야에서활용될수있을것으로예상됩니다. 물론빅데이터활용에도문제점이있는데, 이중가장큰것은바로사생활침해와보안입니다. 빅데이터는수많은개인들의수많은정보의집합이므로, 빅데이터의활용시에개인의사적인정보까지수집하여관리하는것은개인의인권침해에해당할수있으며, 그렇게수집한개인정보가보안문제로유출되는것은더큰문제가될것입니다. 이처럼빅데이터의가치를분석하고활용하는것은중요하겠으나, 그에못지않게개인의존엄성을해칠수있는위험을막을수있는방안을생각하는것도중요할것입니다. 출처 새로운미래를여는빅데이터의시대 한국정보화진흥원 (2013년) https://youtu.be/swxi4q4qgv0 빅데이터, 세상을바꾸다 - YTN 사이언스 위키백과 빅데이터항목 90
2. 소셜네트워크서비스 (SNS) [ 다양한소셜네트워크서비스 ] 소셜네트워크서비스 ( 영어 : Social Network Service, SNS) 는사용자간의자유로운의사소통과정보공유, 그리고인맥확대등을통해사회적관계를생성하고강화시켜주는온라인서비스입니다. SNS에서가장중요한부분은이서비스를통해사회적관계망을생성, 유지, 강화, 확장시켜나간다는점입니다. 오늘날대부분의 SNS는웹기반의서비스이며, 웹이외에도전자우편이나인스턴트메신저를통해사용자들끼리서로연락할수있는수단을제공하고있습니다. SNS는소셜미디어와동일한개념으로오용되는경우가많으나, 범주상블로그, 위키, UCC, 마이크로블로그등과함께소셜미디어의한유형으로서보는것이맞습니다. SNS를포함하는소셜미디어는스마트폰과태블릿PC 등모바일기기의확대와함께맞물려그영역을확대해가고있으며, 소셜미디어의확산은방송영역에서는일방향적인소통구조에서쌍방향적인소통구조로, 광고및커머스영역에서는프로슈머 (Producer + Consumer) 를탄생시켰고, 게임영역에서는중독을야기하며승자나레벨업을목표로하는성격에서사이버상의이웃과의교류를중시하는친목도모의목적으로게임의성격까지탈바꿈시키고있습니다. 91
세계적으로가장많은사용자를갖고있는페이스북 (Facebook) 의전세계가입자수는 11억 1,000만명 (2013년 3월말기준, Monthly active users) 에달하며, 전년대비 23% 나증가하였다고합니다. 2004년하버드대학생이었던마크주커버그가교내활동을위한사회적매체로사용하기위해만든페이스북은불과 10여년만에전세계인을연결하는주요한소셜미디어가된것입니다. 현대인은 Web의등장으로과거물리적인시공간적제약을뛰어넘어지구반대편에있는타인과도소통하며자신의지식과경험을공유하는삶을구현하고있습니다. 음성언어에서출발된인간의의사소통수단은음성언어의한계로부터문자언어를탄생시켰고, 의사소통뿐만아니라정보전달을위한시공간적제약을뛰어넘기위해인쇄매체, 전파매체, 통신매체를발전시켰습니다. 특히 IT 기술의발전으로컴퓨터와인터넷을활용하여음성과영상, 문자정보를웹을통해전달할수있게되었습니다. 다양한소셜미디어를이용하여전세계인을대상으로특정개인이생성하는정보를전달하고공유할수있는시대가온것입니다. 이렇듯개인주의화되어가고있는현대사회의흐름과는달리개인을연결시켜주는소셜미디어의등장은사회, 문화, 마케팅, 광고, TV 등일상생활에서공유될수있는모든영역에서영향을미치고있습니다. 우리나라의 SNS 시장을주도하고있는페이스북 (Facebook) 과트위터 (Twitter) 이용자수는이미 2011년에 1천만명을돌파했으며, 그지속적인증가추세는당분간멈추지않을것으로예상됩니다. SNS는광범위하면서도특정성향을가진집단으로분류할수있는서비스이용자들을파악하고관리할수있다는점에서다양한마케팅활용가치가있습니다. 기업입장에서는저비용으로원하는집단에게효율적으로도달할수있는맞춤형마케팅이가능하기때문에, SNS 업체와제휴를통해 SNS 페이지상의광고판매, 소셜게임이나아이템판매등을통한수익모델을구축하고있습니다. 출처 소셜미디어서비스현황및활용 ( 소셜네트워크서비스 (SNS) 를중심으로 ) - 정보통신정책연구원 (2013년) 위키백과사전 소셜네트워크서비스항목 92
빅데이터와 SNS 를이용한전염병관리시스템 - 헬스맵 헬스맵 (HealthMap) 은보스턴어린이병원연구진과역학자, 소프트웨어개발자등 45명이 2006년수만개의소셜네트워킹서비스 (SNS) 사이트와지역뉴스, 의료진네트워크에서질병발생데이터를이용해만든서비스입니다. 구글맵기반의지도형태로여러전염병의발병과사망자, 위치등각종정보를나타냅니다. [ 헬스맵홈페이지 (http://www.healthmap.org) 에서우리나라주변의전염병발병지도를확인한모습 ] 관련기사 : WHO 보다빠른에볼라실시간감시 ' 헬스맵 ' 2014 년 8 월 10 일, 한국경제신문 에볼라바이러스가어느국가에얼마나퍼졌는지가장빨리확인하고싶다면세계보건기구 (WHO) 홈페이지보다도먼저방문해야할웹사이트가있다. 에볼라발병과사망자, 위치등각종정보를지도형태로한눈에보여주는 ' 헬스맵 '(healthmap.org) 웹사이트다. 최근서아프리카일대에서에볼라사망자가 950명을넘기면서보스턴어린이병원연구진이만든헬스맵웹사이트를찾는사람이급증했다고미국보스턴글로브등이 10일 ( 현지시간 ) 보도했다. 93
보스턴어린이병원연구진과역학자, 소프트웨어개발자등 45명은 2006년수만개의소셜미디어사이트와지역뉴스, 의료진네트워크에서질병발생정보를긁어모은뒤믿을만한내용을선별, 지도형태로보여주는웹사이트를만들었다. 이웹사이트의가장큰장점은신속성이다. 소셜미디어등을활용하기때문에신뢰도는떨어질수있지만질병발생정보가올라오는속도는 WHO보다도빠르다. 실제로헬스맵은지난 3월 14일기니에서 ' 기이한출혈열 ' 로 8명이숨졌다고전했다. WHO의에볼라발병공식발표는이로부터약열흘이지난같은달 23일이었다. 출처 헬스맵홈페이지 : http://www.healthmap.org/en/ 관련기사 : http://www.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=201408102331g 인류문명에영향을끼친병원체 인류근대사에서주요사망원인이었던천연두, 인플루엔자, 결핵, 말라리아, 페스트, 홍역, 콜레라같은여러질병들은동물의질병에서진화된전염병들이다. 제2 차세계대전에이르기까지전시에사망한사람들중에는전투중부상으로죽은사람보다전쟁으로발생한세균에희생된사람이더많았다. 인류역사상가장지독했던유행병은제1차세계대전이끝날무렵 2100만명을죽음으로몰아넣은인플루엔자였다. 흑사병 ( 선페스트 ) 은 1346~1352년에유럽인구의 4분의 1을죽게만들었다. 캐나다태평양철도가서스캐처원주에건설되고있던 1880년대초, 백인이나그들의병원균에노출된적이별로없었던이지역의아메리카원주민들은결핵때문에연평균 9% 라는어마어마한비율로죽어갔다. 질병을일으키는여러세균에대한분자생물학적연구를통해최근여러가지증거가드러나고있다. 이들은대중성전염병을일으키는세균들이며, 각종가축이나애완동물에국한된다. 홍역바이러스에가장가까운것은우역 ( 소의홍역 ) 을일으키는바이러스이다. 이지독한유행병은소를비롯하여많은야생반추포유류를감염시키지만인간은우역에걸리지않는다. 마찬가지로소도홍역에걸리지않는다. 홍역바이러스와우역바이러스가매우유사하다는것은곧우역바이러스가소에게서인간에게로옮긴후우리몸에맞도록특성을변화시켜홍역바이러스로진화했다는뜻이다. 인류가소를가축화한이후로장장 9000년동안이나소와가까이지내왔기때문에, 우역바이러스가변이되어사람에게건너가기에는충분한기회가있었을것이다. 94
인류의역사에서치명적인세균들이갖는중요성은유럽인들이신세계를정복하고원주민들을말살시킨과정에서잘나타난다. 유럽의총칼에의해전쟁터에서목숨을잃은아메리카원주민보다유럽의병원균에의해병상에서목숨을잃은아메리카원주민수가훨씬더많았다. 이같은병원균들은대부분의인디언과그지도자들을죽이고생존자들의사기를떨어뜨림으로써인디언들의저항을약화시켰다. 1519년 600명의스페인인들이군사중심적인인구수천만의아스텍제국에침략하였다. 인구수천만의아스텍제국에서수백명에불과했던스페인인들이유리했던것은바로천연두바이러스때문이었다. 1520년스페인령쿠바에서감염된한노예와더불어멕시코에도착한전염병천연두는거의절반에가까운아스텍족을몰살시켰으며그속에는쿠이틀라우악아스텍황제도포함되었다. 스페인인들은이미천연두 ( 두창 ) 에대해면역을갖고있는경우가많았기때문에, 스페인인은내버려두고인디언만골라죽이는수수께끼의질병같은천연두에의해아스텍의생존자들은사기가크게저하되었다. 그리하여처음에는약 2000만명에달했던멕시코인구가 1618년에이르렀을때는약 160만명으로곤두박질치고말았다. 1531년스페인의피사로가 168명을거느리고수백만인구의잉카제국을정복하기위해페루해안에상륙했을때도비슷한일이일어났다. 이미 1526년경에육로를통해들어온천연두가잉카족의황제우아이나카파크와그의후계자를포함하여잉카족인구의대부분을몰살시켰던것이다. 따라서혼란에빠진잉카족을피사로는쉽게정복할수있다. 아메리카대륙의인디언들이죽은주된요인은구세계 ( 유라시아 ) 의병원균이었다. 인디언들은그런질병에노출된적이없었기때문에면역성이나유전적인저항력이전혀없었다. 살인적인질병의 1위자리를놓고다투었던것은천연두, 홍역, 인플루엔자, 발진티푸스등이었고, 말라리아, 볼거리, 백일해, 페스트, 결핵, 황열병등이그뒤를따랐다. 유럽이다른여러대륙에사악한선물 ( 유라시아인들이오랫동안가축과밀접하게살았기때문에진화된각종병원균 ) 을주지않았다면그러한일은일어나지못했을것이다. 출처 총, 균, 쇠 ( 제레드다이아몬드저, 김진준역, 1998 년 ) 에서요약발췌 95
세균이용과학기술사례 관련기사 : 우주에사는세균으로전기만든다 - 세균연료전지 (MFC) 신기술개발돼 2012년 2월 28일, ScienceTimes 바실루스스트라토스페리쿠스 (Bacillus stratosphericus) 라는이름의이세균은지표면에서 30킬로미터나떨어진성층권에서식해 우주세균 이라는별명으로도불린다. 대기순환에의해이따금지상으로도내려오는데, 최근뉴캐슬대연구진이최적의 세균연료전지 (MFC) 재료임을밝혀낸것이다. 대기권과우주의경계면에무수히존재하는이세균을이용하면기존세균연료전지의효율을두배가까이높일수있다. 연구결과는미국화학회가발행하는학술지 환경과학기술저널 (Journal of Environmental Science and Technology) 에지난 21일게재되었다. 논문제목은 강하구서식세균을인공적으로환원시켜제작한바이오필름으로발전효율개선 (Enhanced Electricity Production by Use of Reconstituted Artificial Consortia of Estuarine Bacteria Grown as Biofilms) 이다. 뉴캐슬대연구진은위어강하구바닥을준설해세균을채집했다. 세균연료전지 (microbial fuel cell) 에쓰일수있는지를알아보기위해서다. 전지를만드는방법은단순하다. 세균을배양시켜점액형태로만든뒤탄소로만든전극위에입혀 바이오필름 (biofilm) 을만든다. 종이처럼얇은필름에먹이를바르면세균이생화학작용을일으키며유기물을전자로변환시킨다. 이른바 생촉매산화 (bio-catalytic oxidation) 과정이다. 채집된 75종의세균모두가일일이테스트를받았으며그중에효율이가장높은종류는대기권상층부에서식하는것으로알려진 비스트라토스페리쿠스 (B. stratosphericus) 였다. 대기순환에의해지상으로내려왔다가위어강바닥에가라앉아있었던것이다. 전기를발생시키는세균은크게 3종류가있다. 대기권의최고층에서식하는바실루스알티투디니스 (Bacillus altitudinis) 와최근새로발견된신종박테로이데테스 (Bacteroidetes), 그리고이번에확인된바실루스스트라토스페리쿠스다. 이세균의연료효율은 1세제곱미터당 105~200와트정도로, 기존세균연료전지효율의두배에달한다. 일반전지에비하면낮은수준이지만전구하나는충분히켤수있다. 세균을증식시키기만하면전기를얻을수있기때문에전기가들어오지않는오지에서도쉽게활용할수있다. 화석연료를사용하지않고전기를얻는재생에너지분야의효율을높이는데도기여할전망이다. 96
세균을이용해서전기를얻는실험은 1911년엠씨포터 (M C Potter) 더럼대학교교수가처음으로실시했다. 당시에는대장균 (E. coli) 이이용되었다. 이후세균연료전지기술은조금씩발전해왔다. 지난 2009년시사주간지타임 (TIME) 은 현대과학이이룬 50대발명품 중의하나로세균연료전지를꼽은바있다. 세균을이용해폐수나오수를처리하는과정을통해전기를얻기도한다. 지난 2010년미국펜실베니아주립대연구진은 1평방미터넓이의세균연료전지전극을이용해 10~50밀리와트의전기를생산하는데성공했다. 세균으로전기를만드는동시에가정에서버려지는폐수를깨끗이정화하는데도성공했다. 그러나세균연료전지의발전효율을높이기는쉽지않았다. 바이오필름을만들더라도코팅된점액속세균의증식을인위적으로조절할수없었기때문이다. 뉴캐슬대연구진은이과정에성공함으로써효율을두배로높였다. 이번발견으로세균연료전지역사에커다란도약이일어날전망이다. 연구를이끈그랜트버저스 (Grant Burgess) 해양생물공학과교수는뉴캐슬대발표자료를통해 세균을의도적으로조작해서바이오필름의발전효율을높인것은이번이처음 이라며이번기술의중요성을평가했다. 또한 대기권에는이세균이무수히많은만큼미래에너지원으로이용할가치가충분하다 고밝혔다. 출처 사이언스타임즈 (http://www.sciencetimes.co.kr) 97
김재현 연구책임 공주대학교 연구개발진 김준태 공주대학교 홍춘표 공주대학교 이석우 공주대학교 권혁수 공주대학교 이경희 공주대학교 염주연 대전괴정고등학교 손희창 대전여자고등학교 차재경 대전한빛고등학교 최치웅 대전반석고등학교 서미연 동방고등학교 복정식 한밭여자중학교 김석천 대전관평중학교 이정경 대전관평중학교 김정민 대전문정중학교 검토및협력진 백성혜 한국교원대학교 박현주 조선대학교 하재두 한국화학연구원 안병일 작은손적정기술협동조합 디자인개발진 나혜민 공주대학교 박소영 공주대학교