과학 과제 연구 주제 - gwahag gwaje yeongu juje

탐구 주제 리스트 

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1. 수학 [본문]

2. 물리학 [본문]

3. 화학 [본문]

4. 생물학 [본문]

5. 지구과학 [본문]

6. 컴퓨터 과학 [본문]

7. 적정기술 [본문]

8. 환경 [본문]

※ 해결된 주제는 연하게 표시함

※ 연구 주제, 발명 주제, 면접 질문, 예상 기출문제 리스트로 활용할 수 있음

※ 마지막 업데이트 : 22.12.02

1. 수학 [목차]

1-1. 기하학

○ 구를 잡아 늘려서 구의 안과 밖을 뒤집을 수 있을까? 

➜ 위상기하학적 변환을 이용하여 구의 안과 밖을 뒤집는 게 가능하다는 게 증명되었다. (링크)

○ 기하학에서 오일러의 법칙, 즉 v - e + f = 2가 성립하는 근본적인 이유는?

○ 바이러스의 기하학적인 구조가 가지는 생물학적인 이점이 있는가?

○ 당신이 깃발과 나침반을 가지고 지구상 어딘가에 있다고 하자. 깃발을 땅에 꽂고 나침반을 보니 남쪽을 가리키고 있다. 당신은 남쪽으로 1.6 km 걸어간다. 방향을 꺾어서 동쪽으로 1.6 km 걷고 다시 북쪽으로 1.6 km를 걸어간다. 그랬더니 깃발이 있던 자리에 돌아와 있다. 이곳은 어디인가? (스페이스X 면접 문제) 이 답은 북극과 남극으로부터 1.6 km 북쪽에 있는 지점이다. 비유클리드 기하학에서 안장 구조같이 다른 구조도 있는데 이때에는 어떻게 되는가?

○ 골프공의 홈의 수를 계산할 수 있는가? (구글 면접 문제) 이 문제를 풀 때 구면삼각형의 면적에 대한 공식을 쓰는 것은 어떤가?

1-2. 대수학

○ 단순 2차원 행렬의 곱셈도 복잡한데 초행렬(예. 3차원 행렬)의 곱셈에 대해서는 어떻게 정의하면 좋을까?

○ 리만 가설을 공리로 간주하여 유용한 수학적 결론을 유도할 수 있는가?

1-3. 조합론

○ 표본평균의 표준편차와 표본비율의 표준편차는 왜 다른가? 다르긴 한가?

○ X1과 X2가 통계적으로 유의미하게 다르면 log X1과 log X2도 통계적으로 유의미하게 다른가?

○ 생명체를 완전히 정의할 수 없음은 불완전성의 정리의 예가 아닐까?

○ 비둘기집 원리에 의해 머리카락의 개수가 같은 사람들이 꽤 많이 존재한다. 이밖에 비둘기집 원리를 이용하여 얻은 다른 의외의 결과는 없는가?

○ 조합론 이론이 적은 건 분야 자체가 심오하지 않기 때문인가 아니면 연구가 안 됐기 때문인가?

1-4. 정수론

○ 28명의 학생이 있을 때 어떻게 학생들을 분류할 것인가? 7명 4분단을 하면 짝꿍이 없는 학생이 발생해서 문제가 됨

1-5. 현대수학

○ 괴델의 불완전성 정리를 응용하여 수학적으로 임의의 시스템에 오류가 생길 수 있음을 증명할 수 있을까? 예를 들면, 헌법은 어떤 오류가 있는가? 생물을 정의하기 어려운 것도 괴델의 불완전성의 정리의 예시인가?

○ 왜 수학은 오직 네 가지 분야로 축약되는가?
○ 허준이 교수님은 조합론과 기하학을 결합하여 문제를 풀었다. 왜 그 문제들은 서로 다른 학문을 결합하지 않으면 풀리지 않는가?

2. 물리학 [목차]

2-1. 역학

○ 심지를 통해 불이 이동할 때 그 이동속도에 대한 수식이 존재하는가?

○ 운동 마찰계수가 정지 마찰계수보다 작은 이유

○ 버스는 정지한 상태에서 덜덜 떨린다. 출발할 때 왜 그런 진동이 없는가?

2-2. 전달현상

○ 표면에 홈이 파진 골프공이 더 멀리 날아가는 이유는?

➜ 매끈한 공의 경우, 공이 바른 속도로 나아갈 때 공의 중간쯤에서부터 경계층의 분리가 일어난다. 이때 공의 중간이후부터 공기의 속도가 급격하게 떨어짐과 동시에 공기의 흐름의 방향이 바뀌어 순환후류가 형성된다. 이 경우 공의 앞면에서는 높은 압력이, 뒷면에서는 낮은 압력이 걸려 큰 형태저항이 걸린다. 반면, 홈이 있는 공의 경우 공의 앞 표면에서 난류유동이 발생하여 경계층의 분리 및 순환후류가 훨씬 작아진다. 이렇게 되면 낮은 압력을 가지게 되는 공의 표면이 줄어들어 공의 저항이 감소한다.

○ 온도차가 많이 나면 문을 통과하면 바람이 세게 부는 이유

○ 왜 터널을 통과하는 기차 내 압력은 낮아질까?

○ 물병에 뚜껑을 애매하게 닫으면 계속 진동하는 이유

○ 노즐의 한쪽 끝에 바람을 불면 다른 쪽의 압력이 낮아지는가? 만약 그 끝이 뜨거웠다면?

○ 자연에서 진정한 무작위성은 존재하는가? 

2-3. 파동역학

○ 진동하는 버스 창문을 상기해 보자. 버스가 달리거나 옆에 차가 지나가면 진동소리가 잘 안 들리는 이유는?

2-4. 전자기학

○ 자기장으로 나노로봇을 움직여서 치료에 활용할 수 있을까?

➜ 이미 DGIST에서 구현됐다. 혈류는 빨라서 나노로봇을 통제하기 힘든데 신경관은 그런 이슈가 없어서 신경관을 따라서 나노로봇을 이동시켰다.

○ 먼지를 정전기를 이용하여 제거할 수 있는 신물질이 있을까?

○ 전기음성도와 쿨롱힘의 관계

○ 자기장 자물쇠? 특정 물체만 자물쇠를 풀고 움직인 뒤 다시 자물쇠를 채우는 식

○ 전자파 차폐가 되는 핸드폰 케이스는 핸드폰의 신호 간섭을 줄일 수 있을까? 

○ 모기장이 패러데이 케이지와 비슷하게 생겼는데 이를 전자기 차폐에 응용할 수 있을까? 

○ 전자기학을 이용해 잃어버린 핸드폰을 쉽게 찾을 수 있을까?

○ 왜 동물의 털은 옷에 잘 붙을까? 정전기 때문인가? 그렇다면 전기 자극을 주면 옷에 붙은 털을 뗄 수 있지 않을까?

○ 전기장판 주변의 자기장은 10 G으로 지구자기장인 40 G보다도 작다. 그런데 전기장판 주위에서 네오디뮴 자석은 왜 진동하는가?

○ 얇은 철사에 220 V 전압을 가하면 구슬 모양으로 철사가 쪼개지는 이유는 무엇인가? 그리고 그러한 철 구슬이 전기장판의 특정 부분을 향하면서 떨어지는데 그 이유는 무엇인가?

2-5. 광학

○거울을 적절히 배치하여 인상적인 비주얼라이제이션을 할 수 있는가?

○ 틴들 현상을 정확하게 기술하는 수학적 공식은? 그리고 이를 이용하여 홀로그램을 구현할 수 있지 않을까?

2-6. 현대물리학

○ 맥스웰은 전자기파의 속력이 c라는 것을 유도하여 빛이 곧 전자기파라고 주장하였다. 그런데 입자물리학에서 속력이 c인 입자는 광자만 있는 게 아니다. 과연 관찰 가능한 빛을 구성하는 real photon과 전자기력을 매개하는 게이지 보존인 virtual photon은 동일한가? 

➜ 체렌코프 발광(Cherenkov radiation)에서 virtual photon이 real photon으로 될 수 있음이 밝혀졌다. 

○ 왜 상대성 이론은 속도(특수)와 가속도(일반)에 국한되는가? 가속도 그 이상의 차원을 가진 함수에서는 어떠한가?

➜ 물리학에는 오직 4개의 힘이 있는데, 이들 힘은 모두 장 이론에 따라 거리의 제곱에 반비례하며 가속도에 국한된다는 공통점이 있다. 이들 공통점에 비추어 4개의 힘은 결국 하나의 원리에 의해 지배된다고 생각되고 있으며 (대통일이론) 현재 우리우주에서는 물체 운동의 차수를 가속도로 제한하기로 '규정'한 것으로 보인다 (다중우주론 관련). 상대성 이론이 가속도에 국한되는 것은 이 이유 때문이며, 주위의 물체가 가속도에 국한되는 것처럼 보이지 않는 이유는 복잡계 현상으로 그 경향성이 가려져 있는 것 뿐이다.  

○ 파동이 한 매질을 통과하는 중이라고 하자. 그 매질이 갑자기 파동의 진행방향에 수직으로 움직인다면 파동의 진행방향은 어떻게 변할 것인가? 아마도 역학적 파동은 진행 방향이 전혀 변하지 않을 텐데, 빛과 같은 경우는 어떠한가?

○ 빛의 반사광의 에너지와 굴절광의 에너지를 호이겐스의 원리로 해석할 수 있을까?

○ 중금속을 킬레이터로 배위결합시키면 생체 내 독성이 크게 감소하는 것으로 알려져 있다. 그렇다면 방사선 폐기물을 제염하기 위해 킬레이터를 사용하는 건 어떨까?

3. 화학 [목차]

○ 분자량이 주어졌을 때 해당 분자량을 만들 수 있는 화학식을 쉽게 도출하는 방법은 무엇인가? 정수론에서 아이디어를 채용할 수 있을 수 있을까?

○ 이산화탄소만을 걸러서 지구온난화 해결에 기여할 수 있을까?

○ 얼음이 어는 데 걸리는 시간 혹은 녹는 시간의 함수를 음펨바 현상과 관련시켜 분석할 수 있을까?

○ 음펨바 현상은 뜨거운 물이 결정구조를 잘 안 만들고 얼기 때문인가?

○ 종이가 물에 닿으면 촉감이 달라지고 색이 이상해지는 이유

○ 탄수화물 내에 철가루를 집어 넣으면 시리얼처럼 영양적으로 유리하지 않을까?

○ 음식을 3D 프린터로 만들 수 있는가?

○ 스마트폰을 3D 프린터로 만들 수 있는가?

○ 편지에 쓴 글이 자동 형광이 되도록 하는 발명품. 햇빛과 화학물질이 반응한다든지.

○ 컵받침 바닥에 있는 물기는 증발하지 않아 위생상의 문제가 있을 수 있다. 이를 해결할 방법은?

○ 인류가 활용하는 화학반응은 수백 개 정도이다. (근거 1, 근거 2) 하지만 당장 대장균의 유전자는 3000개 정도이므로 대장균이 활용하는 대사반응은 훨씬 다양하다. 인류가 대장균만큼 다양한 화학반응을 모두 구현할 수 있을가?

4. 생물학 [목차]

4-1. 동식물

○ 식물은 겨울에 영양분을 뺏기지 않도록 잎을 떨어트리는데 그 외 가뭄이나 태풍 같은 경우에도 잎을 떨어트리는가?

➜ 가뭄의 경우 앱시스산이 관여하는 것으로 알려져 있고 태풍은 물리적인 요인으로 잎이 떨어지는 것으로 보임  

○ 치약을 짜놓으면 다음 날 모기가 알아서 치약에 파묻혀 죽어 있는 이유는?

➜ 치약 성분 중 산화티탄(이산화티타늄)이 있는데 이 성분은 광촉매 하에 이산화탄소를 배출하기 때문

○ 낙타는 사막에 적응하기 위해 현재 형태와 같이 진화했는가?

➜ 사실 낙타는 빙하기에 적응하기 위해 현재 형태와 같이 진화했다.

○ 동물이나 식물이 살고 싶어서 보통보다 최대 능력을 발휘할 때와 언제 일어나는지

○ 새가 멀리, 높이 나는 것과 깃털의 관계

○ 무리를 이루면 생물들이 갑자기 사회성 생물로 변할 수 있는가?

○ 바다달팽이가 염분이 높은 바다에 있을 수 있는 법은 무엇인가?

○ 바위에 꽉 붙어있는 생물은 무슨 원리로 붙어있는가? 접착제?

○ 나무가 잎을 떨어트리는 경우와 풀이 잎을 떨어트리는 경우 뭐가 다른가? 

○ 낙엽을 제외하고 식물이 잎을 떨어트려야 할 때 잎을 떨어트리는 법?

○ 땀띠가 안 나는 동물?

○ 모기는 어떻게 피가 많은 살이라는 것을 알까?

○ 이산화탄소 발생기와 모기 퇴치기를 결합한 아이디어

○ 파리는 어떤 색상 위에서 움직이지 않는가?

○ 거미는 위협을 받으면 거미줄을 흔드는 듯 같은데 정말 그런가? 그렇다면 어떻게 흔드는가?

○ 블랙 솔저 플라이는 뭐든 잘 먹고 이는 장내 미생물이 중요하다고 알려져 있다. 단, 이는 유충상태에서만 적용되고 성충은 물만 먹는다고 한다. 이를 이용할 방법은?

○ 초음파 말고 microwave를 이용하는 박쥐도 있는가?

○ 꿀벌의 개체수가 얼마나 적어지고 있는지와 그것을 대비하기 위한 방안은 무엇인가?

○ 꿀벌의 비행 방식은 8자를 그리는 등 특이하다고 하는데 이를 로봇으로 구현할 수 있는가?

○ 집모기는 발생지가 아프리카, 아시아, 유럽, 미국 어디든 서식지를 불문하고 번식하는 방법이 똑같은가?

○ 개는 왜 초콜릿, 견과류, 양파, 포도, 오징어 등을 먹으면 안 되는가?

○ 암꽃인지 수꽃인지 구분하는 일반적인 공식이 있는가?

○ 구더기는 어떻게 박테리아가 가득한 영양물질을 먹고도 잘 살까?

○ 닭은 왜 고개를 흔드는가?

○ 생태계 교란종을 내쉬균형의 파괴로 이해할 수 있는가?

○ 마우스도 화장실, 수면공간이 정해져 있다. 뇌의 어느 부위가 관장하고 진화론적으로 언제부터 그랬는가?

○ 양파는 기름기를 제거하고 마늘은 비위가 상하는 것을 방지한다. 그 원리는?

○ 왜 조개껍질은 탄산칼슘이고 갑각류, 절지동물 골격은 키틴이라는 탄수화물인가?

○ 왜 고양이 발에는 꾹꾹이가 있는데 토끼 발에는 없는가?

○ 땅 아주 깊은 곳에 사는 (가령 맨틀 근처에 사는) 벌레나 동물은 어떤 게 있는가? 아직 발견되지 않은 것도 많은가?

○ 식물은 기체교환률이 더 효율적으로 진행되는 방향으로 기공이 분화되는가? 만약 그렇다면 어떤 건물의 기체순환 시 식물모델을 통해 효율적인 배열을 알 수 있지 않을까?

○ 웃는 동물에는 어떤 종류가 있고 왜 웃는가?

○ 나뭇가지, 풀 줄기가 돋아나는 패턴은 어떻게 결정되는가? 이와 관련된 유전자도 있는가?

○ 동물별로 대변의 산성도가 다른가?

4-2. 생리학

○ 배 부를 때와 고플 때 맛이 다른 이유는?

➜ 렙틴, PYY, CCK 등 식욕 조절 호르몬이 관여함  

○ 인간이 3차원보다는 2차원을 인식하기 편한 이유는?

➜ 세상은 3차원이고 동공을 통해 망막에 상이 맺히는 과정에서 1차원이 소모됨

○ 목소리는 사람의 체격 외에 어떤 요인에 의해 정해지는가?

➜ 성대근육의 떨림이 목소리이기 때문에 그 근육의 굵기나 배열이 중요

○ 반복적인 일을 잘 하고 있다가 괜히 의식해서 하려고 하면 잘 안 되는 이유는? 예를 들면, "내가 이걸 어떻게 하고 있지?" 하고 생각하면 바로 반복적으로 하던 일이 잘 안 된다.

➜ 소뇌가 잘 하고 있던 것을 대뇌가 하려고 하기 때문 

○ 운동을 하면 소화활동이 억제되는 이유는?

➜ 운동으로 인해 활성화되는 교감신경은 소화활동을 억제하기 때문 

○ 머리를 많이 쓰면 몸이 피곤한 이유?

➜ 포도당은 BBB를 통과할 수 있으며 GLUT1을 발현하는 뉴런에 빠르게 섭취된다. 그 뒤 세포질에서 해당과정이 일어나고 글리세롤-인산 셔틀을 통해 세포질의 NADH가 빠르게 미토콘드리아 내막 전자전달계로 전달된다. 평소보다 더 빠르게 머리를 쓰려고 하면 전자전달계가 충분히 복원되지 않은 상태에서도 에너지 생산을 하려고 하면서 젖산 발효가 일어난다. 젖산은 피로의 주된 원인이 된다. 총 산소 소비의 20%에 뇌가 사용하므로 젖산에 의한 피로가 상당할 것이며, 휴식기에 젖산을 배출하는 것으로 알려져 있다. 

○ 실시간 혈압계를 만들 수 있을까?

➜미워치 등의 스마트 워치에서 구현된 바 있다.

○ 피가 끓는다는 말의 과학적인 의미는?

➜ 교감신경이 활발해진다는 것으로 이 경우 심장박동 상승, 혈관 수축, 혈압 상승 등이 일어나고 피가 끓는 듯한 느낌을 부여한다.

○ 인간이 시력이 나빠졌을 때 수술 없이 고칠 수 있는가?

○ 뼛소리와 성장단계의 관계가 있는가?

○ 분비관이 분비장소에 직접 분비하지 않고 피부를 통해서 내보내는 경우도 있는가?

○ 음식을 먹고 오줌을 싸면 그 색깔이 각기 다른데 그 이유와 경향성은 무엇인가?
○ 음식은 내성이 없으나 약은 내성이 있다. 그렇다면 음식 같은 약은 내성이 없지 않을까?

○ 생식계를 구성하는 피부 조직은 일반 피부 조직과 다른가?

○ 왜 재채기는 두 번씩 하는가?

○ 모기가 물면 왜 가려운가?

○ 굉장히 매운 음식을 먹을 때 특별한 성분의 침이 분비되는 듯 하다. 맞는가?

○ 가끔 극한의 카타르시스와 함께 특별한 맛의 침이 분비되는 듯 하다. 그 성분은 무엇이고 왜 분비되는가?

○ 인간의 혀에서 보이는 맛봉우리보다 더 크게 나 있는 여러 개의 깊게 파인 틈의 용도는 무엇인가?

○ 인간의 혀 아래에 있는 한 쌍의 더듬이 같이 생긴 구조물의 정체는 무엇인가?

○ 피부가 갈라지고 새 살이 돋을 때 그 피부가 다른 피부와 성질이 다른 이유. 물집났을 때를 생각해 보자.

○ 피부를 계속 긁으면 오돌토돌해지는 이유.

○ 어르신들의 만성적인 어깨 및 무릎 통증을 해결할 방법은?

○ 앞머리를 가린 게 이마 트러블의 원인이 맞는가? 두피는 왜 트러블이 적은가?

○ 왜 골똘히 고민하는 사람들은 펜을 돌리곤 하는가?

○ 사람의 뇌는 좌표로서 정의할 수 있는데, 사람의 몸 전체 또는 곤충에 좌표계를 부여할 수 있겠는가?

○ 어른이 되면 왜 딸꾹질이 훨씬 적어지는가?

○ 근육통은 언제 생기고 언제 풀리는가? 운동한 뒤 스트레칭을 하면 근육통은 생기지 않는다.

○ 습도가 높으면 시력이 안 좋아지는 듯하다. 맞는가?

○ 혈관 내를 빛으로 비춘다면?

○ 창자 내 기체의 압력과 대변의 관계?

○ 양치를 하지 않고 자면 입에 신 게 남아 있는 이유?

○ 식물호르몬 옥신 실험을 응용해서 마이크로 컨트롤을 테스트해 볼 수 있지 않을까?

○ 지구 자기장이 인간에게 미치는 영향이 있는가? 

○ 밤을 새면 잠이 안 오게 하는 호르몬이 분비되는 것 같다. 맞는가?

○ 발끝이 차면 오줌이 마려운 이유는 무엇인가?

○ 출생 후 첫 호흡은 들숨인가 날숨인가?

○ 알코올은 근손실을 야기하는가?

○ 사람이 나이가 듦에 따라 시력이 나빠지는 이유는 현대 사회에서 수정체가 두꺼워지는 요인이 있기 때문으로 알려져 있다. 하지만, 성장하면서 두뇌 용량이 증가하면서 머리가 앞뒤로 길어져 망막이 뒤로 가 상이 망막 앞에 맺히는 것도 무시할 수 없다. 두뇌 용량 증가는 인류의 진화와 함께 일어난 현상으로 원시인류도 두뇌의 용량이 증가했을 것이다. 두뇌 용량 증가로 인해 시력이 나빠진다면 원시인류의 생존에 치명적일 텐데, 시력이 나빠지지 않는 10대 중후반이 원시인류의 수명이 아니었을까?

○ 임산부 피트니스 센서?

○ 다리를 삐었을 때 그 정도와 회복 진척을 알아보기 위해 부분 MRI를 만들 수 있지 않을까?

○ 발에 땀이 차는 것을 막는 발명품이 있을까?

○ 운동을 하면 발한 작용이 활발해지는 것처럼 이뇨 작용도 활발해지는가? 만약 그렇다면 혈압이 높아져서 이뇨 작용이 활발해지나?

○ 남아가 여아보다 1.05배 더 많이 태어나는데 XY염색체를 가지는 것보다 XX염색체를 가졌을 때 염색체 돌연변이가 일어날 확률이 더 높기 때문인가?

○ 푸틴은 딸만 낳고 머스크는 아들만 낳는데 특별한 이유가 있는가 아니면 우연인가? 비슷한 예로, 신라 시대에는 유독 여왕이 많았던 점, 엘리자베스 여왕 집안에 여성이 많았던 점, 임창정은 아내가 달라도 아들만 낳았던 점, 정형외과 의사는 딸을 낳기 쉽다는 점이 있다. 조금은 다른 예로, 쌍둥이의 부모는 다시 쌍둥이를 낳기 쉽다.

○ 왜 러시아는 여자가 많은가? 추위가 영향을 주는가?

○ 동양인 몸의 말단이 작은 것은 빙하기 때문인가?

○ 많은 경우에 이뇨작용과 배출작용이 같이 일어나는 이유는?

○ 좌뇌와 우뇌 중 어떤 게 더 에너지를 많이 사용할까?

○ 사람의 몸에서 기압을 인지하는 부위는?

○ 운동을 할수록 덜 피곤한 이유는 무엇인가? 도파민에 의한 보상회로, 각성회로, 에너지 대사 효율 증가 등이 관련 있을 것이다.

○ 관장약을 먹지 않고 대장 검사를 할 수 없을까?

○ 가렵다는 감각은 무엇인가? 압각 등등으로 해석되지만 아직 규명되지 않음

○ 피부 트러블의 블랙헤드는 왜 까맣게 변했는가?

4-3. 분자생물학

○ 프리온을 죽이는 법은?

➜ 프리온은 단백질이므로 단백질 분해효소 등을 쓰면 되지 않을까. 하지만 열에도 그렇게 잘 버티는 것을 보면 고민이 필요할 듯 하다. 

○ 왜 프리온은 구조가 변하는가? 그 기능은 무엇인가?

○ 생식세포 내 DNA는 단일가닥이면서 어째서 안정한가?

○ 각 신호전달 경로에 대한 유전자 집합을 정의하면 DEG로부터 특정 병리기전에 관여하는 신호전달 경로가 무엇인지 알 수 있지 않을까?

○ 단속평형설이 성립하는 이유는 환경이 거의 똑같은 방식으로 유전자 돌연변이를 일으키기 때문이 아닐까?

○ 인트론까지 포함한 유전암호 분석을 언어 분석처럼 간주하여 자연어 처리로 분석할 수 있지 않을까?

4-4. 세포이론

○ 원형질 연락사의 기작이 시냅스소포에서 신경전달물질을 내보내는 것과 유사할까?

○ 세포별로 특이적인 주파수가 있을까?

○ GFP, td tomato 등의 형광 단백질은 있으나 형광을 발하는 세포가 있는가? 있다면 이를 추출하거나 만들 수 있는가?

○ Tomocube는 왜 미토콘드리아, 소포체를 볼 수 없는가?

○ 준 생물체(코아세르베이트, 마이크로스피어 등)를 쉽게 만들 수 있는 방법은?

○ drug-resistant cell line이 drug-sensitive cell line보다 drug perturbation에 의한 gene expression 변화가 더 적은가? (레퍼런스)

○ 이종 간의 cell-cell interaction은 동일한 종 간의 cell-cell interaction과 어떻게 다른가? homology의 한계를 더 깊게 탐구할 필요가 있다.

4-5. 미생물

○ 현재로서 최선의 항생제는 무엇인가?

➜ 항생제는 크게 두 가지의 방식으로 항세균성을 갖는다. 하나는 세포벽 합성을 방해하는 것이고 또다른 하나는 세균의 단백질 합성을 억제하는 것이다. 여기서 페니실린은 전자에 해당하고 스트렙토마이신은 후자에 해당한다. 따라서 세포실험 시 항생제로서 쓰는 PS(페니실린 스트렙토마이신)는 상당히 포괄적으로 세균을 차단해준다. 참고로 너무 좋은 항생제는 슈퍼 박테리아를 만들 수 있으므로 FDA에서 보조금을 주면서까지 시중에 팔지 못하게 한다. 나중에 정말 필요한 순간에 쓰기 위함이다.

○ 세균 점막 위에 곰팡이를 두면?

○ 바이러스의 기하학적인 구조와 관계된 단백질은 무엇이 있는가? 정20면체를 생성하려면 굉장히 많은 단백질이 필요한가?

○ 물곰팡이의 경우 빵에 인접한 부분만 변색이 되었다. 그러나 부착 곰팡이의 경우 빵 전체적으로 변색이 되었다. 그 이유는?

○ 바이러스는 원형질 연락사를 확장시키는 물질을 생성하기도 하는가?

○ 곰팡이가 있는 곳에 벌레가 없는 듯 하다. 맞는가?

○ 그람염색 같이 곰팡이 염색법은 없는 건가?

○ 식물의 뿌리가 담긴 물에 곰팡이가 잘 피지 않는 이유는?

○ 내장 비만의 원인은 장내미생물이다. 이를 역이용하여 비만을 치료할 수는 없을까?

○ 화성을 생명이 살 수 있는 환경으로 만들려면 미생물을 퍼뜨리는 게 선행돼야 한다. 가장 먼저 퍼뜨리면 좋은 미생물은 무엇인가?

○ 콜레스테롤을 합성하지 못하는 대부분의 세균이 합성하는 호파노이드를 타겟팅하는 항생제가 있는가?

4-6. 뇌과학

○ 뇌의 재인 기능을 설명하는 모델은 무엇인가? 

○ 인셉션에 나오는 무의식은 진실에 부합한가?

○ 음악으로 최면을 걸 수 있는가?

○ 광고에서 PPL 노출시간을 프레임 단위로 줄이면 (대신, 그만큼 빈도를 높이면) 무의식적으로 해당 상품에 대한 선호도가 증가한다. 따라서 PPL 최소 지속시간을 법적으로 정해놓았는데, 음악에 있어서는 위와 같은 기법이 오히려 권장되지 않을까? 그리고 그러한 기법이 효과적인가?

○ 잠잘 때에도 무조건반사는 일어나는가?

○ 인간은 어떤 조건에서 잠이 깨는가?

○ 왜 상대방에게 얼굴을 들이대면 낯이 뜨거운가?

○ 죽기 직전에 고통을 느끼는가?

○ 술이 머리 한 쪽으로 몰린다는 느낌을 받은 적이 있는가?

○ 무의식을 정의할 수 있는가?

○ 정보 서치의 효율을 높이려고 정보에 위계를 부여하여 뇌에 저장하는가? 더 암기를 잘하려면 하위에 저장하는 식?

○ 암기하는 방법도 정해진 방법으로? 특정 방법으로 외우면 아주 잘 외워진다든지.

○ 딥러닝과 인간 뇌의 차이는 무엇인가? 우리는 뇌를 만들어 나간다,

○ 인간이 무작위 수를 표현하라고 할 때 나타나는 패턴은? 수가 몰려 있는다든지.

○ 꿈을 기록하는 장치를 만들 수 있는가?

○ 인간의 인지 구조와 가장 닮은 자료구조는 트리인가?

○ 더 잘 아는 분야에서 더 재미를 느끼는 이유는 무엇인가?

○ 인간의 자유의지는 존재하는가? 즉, 인간은 단순히 외부 자극에 반응하는 로봇과 정말 다른가? 혹은, 인간은 인과율을 거스를 수 있는가?

○ 틀린 사실을 알아내는 것과 무언가 달라짐을 느끼는 것은 동일한 과정인가?

○ 한국어를 영어로 번역하기 쉬운 사람이 있고 영어를 한국어로 번역하기 쉬운 사람도 있다. 이는 번역이라는 행위가 일방향적이라는 의미이지 않을까?

○ 인간의 뇌를 복제하려면 신경교세포를 복제해야 하고, 교세포를 복제하려면 교세포의 교세포를 복제해야 한다. 인간을 복제하는 게 과연 가능하고 또 의미가 있겠는가?

○ 시간복잡도 말고 기억복잡도 같은 것도 있을까?

○ 지루함은 상상력과 자기 동기부여의 부족에서 오는가?

○ 오래 전에 잠깐 한 생각인데 기억에 남아 있는 경우가 있다. 그 이유는 무엇인가?

○ 명상은 sleep과 awake의 중간인가? 예를 들면, 명상을 하면 잠을 적게 자도 된다던가?

○ 수면은 교감신경과 부교감신경이 모두 불활성화된 제3의 상태인가?

○ 책을 읽는 도중 잠이 쏟아지는 이유는? 그리고 잠을 자고 책을 자면 더 잘 읽혀지는 이유는?

4-7. 병리학

○ 암세포로 통하는 신생혈관을 막아 버리면 암을 치료할 수 있지 않을까? 

➜ 실제로 temozolomide, bevacizumab 등 많은 약제가 암세포의 혈관신생작용을 타겟팅하여 암을 치료하고 있다.

○ 왜 anti-inflammatory (M2) macrophage는 종양 주변에 있을까? 암세포의 실익은 있으나 대식세포의 실익은 무엇일까?

➜ 악성 종양은 화학물질을 분비하여 혈관이 종양속으로 자라도록 혈관신생(angiogenesis)을 유도한다. 그리고 대식세포는 소화효소를 분비하여 주위 세포와 세포외기질들을 분해하며 혈관이 있는 쪽으로 길을 만든다. 대식세포의 실익은 혈관으로부터 공급된 산소와 영양분이다.

○ 수면 부족으로 인한 장 트러블과 높은 대장암 발생 빈도는 장신경총 때문인가?

4-8. 생물정보학

○ 3차원 유전체 시퀀싱, 3차원 전사체 시퀀싱 등은 가능할까?

➜ 2020년 2차원 공간 유전체, 공간 전사체 기술은 올해의 기술로 선정되었으며, 마우스의 뇌의 2차원 공간 전사체를 쌓아 올려 3차원 공간 전사체를 구축한 연구가 발표되었다. 이런 전사체 정보와 3D 프린팅을 결합하면 상용화된 인공장기(organoids)를 만드는 것도 멀지 않은 미래인 듯 하다.

○ temporal sequencing (longitudinal sequencing, live-cell sequencing)은 가능할까?

➜ 2022년 네이처 논문에서 Live-seq라는 이름으로 그게 가능하다는 게 증명되었다.

○ 인간 게놈 프로젝트(human Genome project)가 완성됐듯이 인간 전사체 프로젝트(human transcriptome project)도 완성될 수 있지 않을까?

➜ 최근에 단일 세포 전사체 분석을 바탕으로 마우스 (Tabular Muris), 사람 (Tabular Sapiens)에 대해 완성되었다.

○ 논문∙페이퍼 기반으로 셀 타입 마커 유전자를 효율적으로 구성하는 알고리즘을 구축할 수 있을까? 오래된 마커이거나 부정확한 마커를 제거하기 위해 최신 빈도가 높은 마커를 선별해야 할 것이다.

○ 딥러닝이 상당한 학습력을 가지는 건 각 노드에 자유도를 부여하기 때문이다. 이러한 딥러닝의 개념은 뇌에서 모티브를 얻어 고안된 것으로 잘 알려져 있는데, 뇌뿐만 아니라 다른 장기도 구조를 통해 정보를 학습하는 것으로 생각된다. 왜냐하면 DNA로는 설명이 안 되는 복잡함과 비균질성이 있기 때문이다. 추후에 정보이론에 따라 DNA에서 제공하는 정보의 양과 실제 생명체가 가지고 있는 정보의 양을 비교하여 얼마나 차이가 나는지 보면 좋을 듯 하다. 구조를 통해 정보를 학습한다면 장기를 학습시키는 데이터는 환경에서 주어질 것이다. 그리고 특정 셀 타입(예 : 백혈구)의 경우 자유도가 큰 것으로 알려져 있는데 이 가설에 따라 많은 정보를 학습할 것이라고 생각된다.

○ 중심학설에 따르면 DNA, RNA, 단백질이 생명의 기초 원리인데 DNA는 너무 획일화되어 있고 단백질은 너무 다양하다. 그래서 생물정보학의 근본은 RNA가 되어야 하는 것은 아닐까?

4-9. 진화론

○ 진화론을 통해 인류의 역사를 이해할 수 있는가?

5. 지구과학 [목차]

○ 사막을 간다면 가장 필요한 1개의 물건은 무엇인가? (면접문제)

➜ 사람을 보호하기 위한 물건과 사막을 개선하기 위한 물건으로 나누어 설명할 수 있다. 사막은 알베도가 삼림, 바다보다 상당히 높은 편에 속해 빛에 의한 신체적 피해가 예상된다. 예를 들어, 강한 빛은 실명을 야기할 수 있기 때문에 선글라스를 가져가야 하며 피부암의 발병 위험을 높일 수 있어 선크림을 가져가는 게 필요하다. 또한 탈수 증상을 막기 위한 물과 탈진을 막기 위한 영양제, 실족사를 막기 위한 안정 장비도 필요하다고 할 수 있다. 하지만 이러한 조치는 단기적인 조치이며 사막을 개선하는 장기적인 조치가 필요하다고 할 수 있다. 사막을 개선하는 방법은 이끼류, 곰팡이류 등과 같이 생명력이 강하고 물을 붙잡아 둘 수 있는 생물을 우점종으로 만드는 방법이 있다. 또한 지표미생물의 주를 이루는 대장균을 가져가서 지표 군체의 구성을 바꾸고 수분 친화적으로 바꾸는 방법도 고려해볼 수는 있다.

○ 인류가 화성에 도달하면 어떤 산업이 대두될 것인가?

➜ 화성이라는 행성을 자원화하는 게 중요하고, 무게가 무거운 광물을 우주선으로 수송하기보다는 유기물을 수송하는 게 더 현실적으로 보인다. 유기물은 식품으로도 활용할 수 있지만 에너지원으로도 충분히 활용할 수 있다. 에너지원은 지구상에서 판매할 수도 있는가 하면 우주 왕복선에 사용할 수도 있어서 중요하다. 이러한 농업을 실현시키기 위해 완전 무인화 농업과 화성에서도 자라는 식물이 화두가 될 것이다.

○ 버뮤다 삼각지대는 지질활동과 관련 있는가?

○ 왜 남극은 북극보다 더 추운가?

○ 어떤 데는 비가 세차게 오고 바로 옆은 비가 안 오는 경우가 많은데 왜 그런가?

○ 태풍의 눈은 미분 가능한 특이점인가?

○ 구름 낀 저녁이 더 밝은 이유는? 산란과 관련 있는가?

○ 씽크홀이 동그란 이유는 무엇인가?

○ 오존홀은 왜 남극에 있는가? 

6. 컴퓨터 과학 [목차]

6-1. 알고리즘

○ DIP(deep image prior)를 통해 noisy image로부터 clean image를 얻을 수 있는 근본적인 이유는?

➜ 많은 이들이 CNN이 자체적인 보정기능이 있어 주어진 입력을 strict하게 학습하지 않고 유연하게 진실에 근접한 이미지를 만들어 준다고들 설명한다. 하지만 그것보다는 더 심오하다고 생각하는데, 없는 정보를 만들어내기 때문이다. 이는 단순하고 반복되는 구조가 자연에 많아서라고 추정한다.

○ 자유의지를 가진 인공지능을 실현시킬 수 있는가?

○ 검은 배경에서 특정 실루엣을 따는 알고리즘 작성 시 검은 바탕에 대한 통계분포를 이용해보자.

○ 가상현실, 메타버스로 구현돼 있는 차세대 SNS

○ 파워포인트에 인공지능을 심으면, 발표하면서 발표자료 프로그램과 상호작용을 할 수 있지 않을까?

○ 파워포인트로 이미지 객체들을 가지런히 정렬하려면 맞춤 등을 해되서 여간 단순한 일이 아니다. 이를 자동으로 맞춰주는 프로그램 내지 인공지능 알고리즘은 없을까?

○ 온라인 상의 개인정보를 지워주는 서비스를 만들 수 있는가? 디지털 장의사. 범죄에 악용될 수 있다는 단점

○ 자주 안 쓰면 망각하는 시스템

○ 서로 다른 타임포인트의 이미지로 그 사이 시간대의 이미지를 생성하는 알고리즘? 단순히 평균을 하면 불합리하게 블러링되므로 주의해야 한다.

○ CUDA, cuDNN, 파이썬 환경 등을 자동으로 셋업해주는 프로그램

6-2. 빅데이터

○ CCTV나 블랙박스가 용량을 많이 차지하는 문제가 있는데, AI로 필요한 부분만 추출해서 저장하는 알고리즘이 있으면 유용하지 않을까?

○ 현존하는 모든 사전을 데이터베이스화

○ 데이터를 백업할 때 필요한 수준의 중복은 몇인가?

6-3. IoT

○ 드론 간 통신을 통한 공조를 통해 전술이나 퍼포먼스에 응용할 수 있지 않을까?

6-4. 모빌리티

○ 자율주행 전동휠체어를 만들 수 있을까?

○ 폴더블 카를 만들 수 있을까?

○ 오뚜기 자전거를 만들 수 있을까?

○ 차는 왜 앞뒤로만 움직이는가? 좌우로 움직여서 평행주차 등을 쉽게 할 수는 없을까?

○ 자동차 와이퍼가 좀 전체적으로 닦아줄 수는 없을까?

6-5. 로봇

○ 마트류시카를 모방한 로봇을 만들 수 있을까?

○ 스스로 충전하는 로봇을 만들 수 있을까?

○ 모기 유충을 제거하는 로봇을 만들 수 있을까?

○ 곤충의 골격을 모방한 디바이스을 만들 수 있을까?

○ 파리처럼 천장에 붙을 수 있는 기계를 만들 수 있을까? 드론은 에너지 소모가 크다는 단점이 있기 때문

6-6. 드론

○ 드론 중에 접착제로 천장에 붙을 수 있다면?

○ 만약 드론이 미로를 풀 수 있다면?

○ 배가 침몰하기 전 드론을 수백 개를 띄워 내부를 스캔하는 장치를 만들었더라면?

○ 움직이는 카메라. 드론에 카메라를 붙이고 원격으로 위치를 조절하는 것만으로도 반응은 괜찮을 듯 

○ 멀티 프로펠러 드론으로 카메라 거치대 없이 사진을 찍을 수 있지 않을까?

7. 적정기술 [목차]

○ 시각 장애인용 계산기를 만들 수 있을까?

○ 가상의 발을 만들어서 축구를 할 수 있게 하여 다리가 없어도 축구를 할 수 있는 기술. 가상현실에서라도 구현할 수 있지 않을까?

○ 모터의 회전력으로 점자 돌출 장치를 만든다면 시각 장애인용 점자 장치도 만들 수 있지 않을까?

○ 모터의 회전력으로 돌출 장치를 만들다면 장애인 휠체어 축구에 기여할 수 있지 않을까?

○ 일부 디바이스 버튼에 대한 점자 표시를 생활에 응용할 수 있지 않을까? 아이콘 티셔츠, 마이크 모양 등

8. 환경 [목차]

○ 태평양 쓰레기 섬을 해결할 수 있는 방안은 무엇인가?

○ 비오는 날 실내에 들어가기 전에 우산 커버를 위한 비닐이 비치되어 있다. 이 비닐의 쓰레기 양이 엄청나다. 다른 재료로 대체할 수는 없을까?

○ 쓰레기통 주위에 물체가 깨끗할 수는 없는가?

입력: 2015.10.27 07:50

수정: 2022.11.06 02:52