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카탈라아제 활성 관찰 레포트 평가A좋아요

7주차 ? 카탈라아제 활성 관찰1. Title: 카탈라아제 활성 관찰2. Date: -3. Name: -4. Purpose: 살아있는 세포에서 효소의 활성을 관찰하고 효소 활성의 적정 온도를 알아본다.5. Materials: 감자추출물, 시험관, 자, 수돗물, 막자사발, 3%과산화수소, boiler, 거름종이6. Methods① 막자사발을 이용하여 감자추출물을 준비한다.② 감자추출물에 물 5mL을 첨가하여 더 빻은 후 액체만 취한다.③ 과산화수소 2mL에 감자 추출물을 넣고 변화를 관찰한다.① 다른 4개의 시험관에 과산화수소 2mL을 넣는다.② 과산화수소가 든 시험관을 얼음이 든 비커, 상온의 물, 끓는 물에 각각 5분간 넣어둔다.③ 5분 후 각 과산화수소에 감자추출물을 넣는다.④ 1분 후 각 시험관의 거품 층 두께를 잰다.7. Results① 첫 번째 실험의 시험관에서는 어떤 변화가 생기는가?Figure 1. 반응 직후에 관찰한 용액의 모습(왼쪽)Figure 2. 반응이 일어나고 1분 후에 관찰한 용액의 모습(가운데)Figure 3. 반응이 일어나고 3분 후에 관찰한 용액의 모습(오른쪽)과산화수소와 감자추출물을 반응시키자마자 거품이 생성되는 것을 확인할 수 있었다. 반응 초기에는 용액과 거품 층의 비율이 반반인 모습을 보이고 있다. 하지만 1분이 지났을 때에는 용액이 거품에 비해 엄청 적게 남아있는 모습을 관찰할 수 있고, 3분이 지났을 때에는 용액이 거의 보이지 않을 정도로 거품이 생성된다는 것을 확인할 수 있다. 정리해 보자면, 과산화수소와 감자추출물을 반응시킨 시험관 안에서는 시간이 지날수록 거품이 더 많이 생성되는 것과 같은 변화가 관찰된다.② 두 번째 실험에서 관찰되는 시험관 거품 층의 두께를 기록하시오.Figure 4. 두 번째 실험을 진행하고 생성된 시험관의 거품 층 모습(35℃의 비커에서 37℃의 비커로 대체)두 번째 실험을 진행하고 난 후 각각의 시험관 모습을 관찰하면서, 25℃나 37℃에서는 비교적 두꺼운 거품 층이 형성되었다는 것을 확인할두께이다. 비커에 얼음과 시험관을 두고, 주변의 환경을 0℃로 만든 시험관에서는 2cm의 두께를 가진 거품 층을 관찰할 수 있었다. 상온의 비커에 시험관을 두어 25℃로 주변 온도를 설정한 시험관에서는 3cm의 두께를 가진 거품 층을 확인할 수 있었다. 35℃의 온도를 가진 비커에 둔 시험관에서는 거품 층의 두께가 3.5cm로 확인되었다. boiler를 이용해 끓는 물을 만들고, 끓는 물과 시험관을 두고 실험을 진행했을 때에는 0.7cm의 두께를 가진 거품 층이 관찰되었다. 35℃의 온도를 가진 시험관 3에서 가장 두꺼운 거품 층이 관찰되었고, 100℃의 온도를 가진 시험관 4에서 가장 얇은 거품 층이 관찰되었다. 또한 0℃에서도 비교적 낮은 수치를 가진 거품 층이 확인되었는데, 이에 따라 거품 층과 온도와의 비례 관계에 대한 궁금증을 가질 수 있었다. 그렇기 때문에 이것에 대해서 알아본 다음, 고찰에 적어보려고 한다. 또한 실험에서 발생할 수 있는 오차 요인과 이를 해결할 수 있는 방안에 대해서도 다뤄보고자 한다.8. Discussion실험에 대한 더 깊은 이해를 위해서 전체적인 실험 과정과 실험 결과로 나온 경향을 해석하고자 한다. 우선 감자 조각을 막자사발에 넣고, 잘게 갈아주는 과정을 거쳤다. 그다음에는 물 5mL를 넣고 더 빻아주었다. 해당 과정에서 물을 넣어주는 이유는 감자를 더 잘게 빻기 위해서라는 이유도 있지만, 용액의 상태로 감자추출물을 만들기 위해서라는 이유도 존재한다고 판단했다. 물론 고체의 상태로 실험을 진행할 수도 있겠지만, 카탈라아제와 과산화수소와의 더 많은 반응을 위해서는 액체의 상태로 실험을 진행하는 것이 더 나을 것이라고 생각했다. 첫 번째 실험에서는 이렇게 만들어진 감자추출물을 2mL의 과산화수소와 반응시켜 어떠한 변화가 일어나는지에 대해서 관찰했다. 반응 직후에는 용액 위에 거품이 떠오르는 것을 관찰할 수 있었다. 감자추출물에는 카탈라아제라는 효소가 많이 존재하는데, 이는 과산화수소와 반응하여 과산화수소를 물과 산소로 분해하는 주변 환경에서 카탈라아제가 과산화수소에 대해 충분한 활성 상태를 가진다는 것을 확인할 수 있었다. 두 번째 실험에서는 각각의 온도에서의 카탈라아제 활성 정도를 파악하는 것을 목표로 했다. 이를 알아보기 위해 각각의 시험관에 2mL의 과산화수소를 둔 채로 0℃, 25℃, 35℃, 100℃로 나누어 온도를 맞추어 주었다. 0℃는 얼음을 사용해서, 25℃는 상온에 둔 채로, 35℃는 비커 속에 있는 물의 온도 그대로, 100℃는 boiler를 사용해서 실험을 진행했다. 각각의 온도를 맞춘 후에는 동일한 양의 감자추출물을 넣어 거품 생성의 정도를 비교하였다. 이때 같은 양의 과산화수소와 감자추출물을 이용해 실험을 진행한 이유는 반응의 양, 즉 과산화수소와 감자추출물이 닿아 반응을 일으키는 정도를 똑같게 설정하기 위해서이다. 만약 이 요인을 고정해두지 않고 실험을 진행한다면, 각각의 용액에 따라 반응하는 정도가 달라지기 때문에 온도에 따른 반응 속도만을 측정하는 해당 실험에서의 실험적 오차를 야기할 수 있다고 생각한다. 그렇기 때문에 실험을 진행하기 전에는 과산화수소와 감자추출물의 양을 동일하게 고정하고, 이것이 유실되지 않도록 주의하여 실험을 진행하여야 한다고 판단했다. 두 번째 실험에서 용액 각각의 반응을 1분 동안 기다린 이후에는 생성된 거품 층의 두께를 측정했고, 시험관 1은 2cm, 시험관 2는 3cm, 시험관 3은 3.5cm, 시험관 4는 0.7cm라는 결과를 얻어낼 수 있었다. 즉, 시험관 3에서 카탈라아제와 과산화수소와의 반응이 더 많이 진행되었다는 것을 알 수 있었고, 시험관 4에서는 반응이 적게 일어났다는 것을 확인할 수 있었다. 이것을 다른 방향으로 해석해 보면서 시험관 3의 주변 환경 온도인 35℃에서 카탈라아제가 가장 많은 활성을 보인다는 것과 시험관 4의 주변 환경 온도인 100℃에서 카탈라아제가 가장 적은 활성을 보인다는 것을 알 수 있었다. 하지만 카탈라아제가 35℃라는 온도에서 가장 많은 활성을 보인다는 것은 정확하지 않은 정보일 가능성 주의하며 실험을 진행하여야 하고, 실험 설계 과정에서의 온도 간격을 줄여야 할 것이라고 판단했다.실험에서 정확한 결과를 도출해 더욱 가치 있는 정보를 얻어 가는 것이 중요하다고 생각한다. 그렇기 때문에 해당 실험의 결과에 영향을 줄 수 있는 오차 요인이 무엇인지에 대해 알아보고, 이것을 해결하기 위해서는 어떠한 방안이 있는지에 대해 서술하고자 한다. 첫 번째로 온도에 따라 오차가 발생할 수 있을 것이라고 생각했다. 두 번째 실험에서는 온도가 다른 각각의 시험관에서 카탈라아제가 어느 정도의 활성을 가지는지에 대해서 실험을 진행했다. 하지만 시험관을 해당하는 온도로 맞추어 둔 후에 너무 많은 시간 동안 상온에 놓아두었기 때문에 열이 빠져나갔거나 들어왔을 것이라는 생각을 가질 수 있었다. 이에 따라 25℃나 35℃에서 설계한 실험은 거의 비슷한 온도에서 카탈라아제와 과산화수소가 반응했을 것이라고 생각했다. 또한 0℃나 100℃ 같이 극단적인 온도는 더욱 많은 열이 변화할 것이라고 생각했기 때문에 해당 실험은 0℃나 100℃와 같은 환경에서 진행된 실험이 아닐 것이라고 판단했다. 이는 온도에 따른 활성의 정도를 파악하는 실험에서 심각한 문제를 초래하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 온도가 일정한 비커 안에서 실험을 진행하거나 시험관을 비커에서 꺼내고 나서 바로 실험을 진행하여야 한다고 생각한다. 두 번째로 감자추출액과 과산화수소의 양에 따라 오차가 발생할 수 있을 것이라고 생각했다. 해당 실험은 온도에 따른 반응 속도를 파악하기 위해서 진행한 것이다. 반응 속도를 결정하는 요인에는 다양한 것들이 있는데, 반응물의 양이나 온도, 촉매 등이 이것에 해당한다. 해당 실험에서는 온도를 제외한 모든 것들은 고정되어야 한다. 하지만 감자추출액이나 과산화수소의 양이 달라진다면, 산소가 발생하는 반응의 속도가 예상되는 결과와 달라지는 양상이 일어나게 된다. 해당 실험을 진행하기 위해 필요한 감자추출액과 과산화수소의 양을 정했다고 해서 완전히 고정된 요인이 아니다. pip동시에 측정한 것이 아닌 한 번에 하나씩 측정했기 때문에 각각의 용액을 측정할 때에는 시간적 오차가 존재한다. 쉽게 말하자면, 한 시험관의 두께를 측정할 때에도 다른 시험관의 거품 층 두께는 증가하고 있다. 이러한 이유로 각각의 측정마다 두께 오차가 발생하게 되었고, 나중에 측정된 시험관이 더 큰 두께를 가지고 있을 가능성이 크다고 생각했다. 이러한 점을 해결하기 위해서는 각각의 측정이 동시에 이루어져야 한다. 그렇기 때문에 해당 실험을 진행할 때에는 다른 사람들과 함께하는 것이 중요하다고 생각한다.위 실험을 비대면의 방식으로 진행하면서 실험 원리에 대해 몇 가지 궁금한 점을 가질 수 있었고, 이에 대해서 알아보게 되었다. 첫 번째로 왜 온도가 극단적으로 변할 때에는 효소의 능력이 떨어지게 되는 것인가에 대한 것이다. 위에서 언급했듯이 반응물들의 반응 속도를 빠르게 설정하기 위해서는 많은 반응물의 양, 높은 온도, 촉매 등의 요소가 필요하다. 해당 실험에서는 온도라는 요소를 택해 이에 따라 변화하는 반응 속도를 비교한다. 하지만 온도가 0℃나 100℃처럼 극단적으로 변할 때에는 효소의 능력이 떨어지게 된다. 0℃에서는 반응물들이 가지고 있는 에너지가 줄어들게 되어 반응을 이루게 될 확률이 떨어지게 된다. 이에 따라 반응 속도가 줄어드는 것이다. 하지만 100℃는 충분한 에너지를 가지고 있기에 높은 반응 속도를 가지고 있을 것이라고 생각했다. 하지만 높은 온도에서도 반응 속도가 떨어지는 것을 관찰할 수 있었고, 이에 대해 알아보게 되었다. 그 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 100℃에서는 단백질인 효소가 변성되기 때문에 기질과의 반응을 이루지 못해서 반응 속도가 떨어지게 된다. 두 번째로 왜 효소는 특정 온도에서만 활성을 보이는가에 대한 것이다. 해당 실험에서 효소의 활성 정도는 온도에 비례해서 증가하는 것이 아니었고, 특정한 온도에서 최대치에 도달한 다음에 점점 떨어지는 경향을 가지고 있었다. 이러한 현상에 대한 이유는 효소가 최적 온도에서만 최대

자연과학| 2021.12.24| 6페이지| 1,000원| 조회(123)

실험레포트, 일반생물학및실험, 카탈라아제 활성 관찰

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광변색 화합물 레포트 평가D별로예요

실험제목:광변색 화합물실험 조:-실험 일자:-실험 목적:빛이 가진 파장에 따라 색이 바뀌는 광변색 유리를 만들어 보고, 빛의 성질과 이를 이용한 화학반응에 대해서 이해해 보는 시간을 가진다.시약 및 기구:- 기구자외선 램프(UV lamp), 핀셋, 유리판- 시약·스피로피란(spiropyran)·아세톤(acetone)·매니큐어(코팅용액)실험 이론:빛은 눈을 자극해서 물체를 관찰할 수 있게 해주는 전자기파에 해당한다. 마이크로파, IR, 가시광선, UV, X선, 감마선 등이 있다. 감마선은 파장이 10pm보다 짧은 전자기파, X선은 파장이 10nm와 10pm 사이에 존재하는 전자기파, UV는 10nm와 400nm 사이에 존재하는 전자기파, 가시광선은 400nm와 700nm 사이에 존재하는 전자기파, IR은 700nm와 1mm 사이에 존재하는 전자기파, 마이크로파는 1mm와 1m 사이의 파장을 가진 전자기파에 해당한다. 인간의 눈은 특히 녹색을 띠는 550 nm정도의 파장을 가장 잘 감지한다고 한다.두 가지 색깔이 겹쳤을 때에 흰색을 만든다면, 그 두 가지에 해당하는 색상을 보색 관계에 놓여져 있다고 한다. 백색광에서 특정한 색깔을 뺐을 때, 남는 색깔이 특정한 색깔의 보색이 되는 것이다. 예를 들어 백색광에서 빨간색을 빼면, 남는 빛의 색깔은 청록색이 된다.광변색(phtochromism)은 물질이 빛을 흡수해서 그것의 색이 바뀌는 현상을 칭한다. 특정한 물질이 빛을 흡수하게 되면, 그 물질의 분자구조가 변화하기 때문에 색의 변화를 관찰할 수 있는 것이다. 광변색 화합물(photochromics)은 광변색하는 화합물, 즉 특정 파장에 해당하는 빛을 흡수하게 되면 변색하는 화합물을 뜻한다. 일반적인 광변색 화합물은 자외선에 노출되면 특정한 색으로 물든다. 하지만 자외선을 일정 시간 동안 차단하거나 다시 가시광선에 노출시키면, 원래 가지고 있던 엷은 색을 가지게 된다. 광변색 화합물에는 Fulgide, Spiropyran, Chromenes, Spirooxazine 등이 존재하는데, 해당 실험에서는 스피로피란(spiropyran)을 사용하여 진행하게 된다.광변색 화합물은 다양한 분야에서 응용될 수 있다. 광변색 유리(photochromic glass)와 광변색 염료(photochromic dye) 등은 자외선에 노출된 양에 따라 색이 변하는 선글라스나 자동차 썬팅, 티셔츠 등을 만드는 데에 사용될 수 있다.위 실험에서 사용되는 광변색 화합물인 스피로피란은 원래의 상태에서는 안정된 모습을 유지하는데, 이를 닫힌 형(closed)라고 부른다. 이 모습에서 자외선에 노출되게 되면, 스피로피란은 빛을 흡수하여 C와 O의 결합을 깨뜨리고, 색깔을 가진 merocyanine(MC) 형태로 바뀐다. 이를 열린 형(open)이라고 부른다. 해당 형태에서는 바뀐 특정 시스템이 가시광선에 해당하는 파장의 빛을 흡수하기 때문에 색이 나타날 수 있게 된다. 하지만 이렇게 만들어진 MC는 불안정하기 때문에 가시광선에 닿거나 열의 작용에 의해서 다시 안정된 형태인 닫힌 형으로 돌아가려는 특징이 있다.주의사항:스피로피란 용액이 피부에 닿거나 눈에 들어가면 유해한 작용을 하기 때문에 보호장갑이나 보안경을 착용한 이후에 실험을 진행하여야 한다.상온에 위치한 광변색 유리가 잘 변색되지 않는다면, 드라이기를 사용해 열을 가해주도록 한다.아세톤이 피부에 묻지 않도록 하며, 실험에서 나오는 증기를 직접적으로 흡입하지 않도록 주의하여야 한다.UV lamp에서 나오는 자외선을 직접 보게 되면 망막에 손상이 갈 가능성이 있으니 주의하여야 한다.UV lamp에서 나오는 자외선에 직접 노출되면 피부 진피층까지 흡수되어 피부노화를 촉진시키고, 심각할 경우에는 피부암까지 일으킬 가능성이 있기 때문에 주의하여야 한다.실험방법:Spiropyran 용액과 매니큐어 용액을 1:4의 비율로 혼합한다.위 과정을 거쳐 만들어진 혼합 용액을 유리판의 표면에 바르고, 5분 동안 건조시킨다.혼합 용액으로 코팅된 유리판을 UV lamp를 이용해서 자외선을 쪼여준다. 이때에는 365 nm의 파장을 이용하고, 약 1분 동안 자외선에 쪼여준다.번 과정에서 유리판의 색이 어떻게 변화하는지를 관찰한다. 또한 UV lamp에서 유리판을 제거했을 때에도 색의 변화를 10분 이상 관찰한다.번과 번 과정을 2~3회 반복해서 색 변화를 관찰하고, 결과표에 기록한다.모든 관찰이 끝나면 acetone을 이용해서 유리판에 묻어있는 혼합 용액을 제거한다. 이 과정은 유리판을 재사용하기 위해서 진행하는 것이다.실험결과:- 코팅된 광변색 유리의 색깔 변화를 관찰한 결과(비대면 실험 영상)Figure 1. 코팅된 유리판(왼쪽)Figure 2. 365nm의 자외선을 조사한 후에 관찰한 유리판(가운데)Figure 3. 자외선을 차단시킨 후에 관찰한 유리판(오른쪽)유리판의 표면에 혼합 용액을 바른 후, 5분 동안 건조 과정을 거쳤다. 유리판의 색은 색이 없었으며, 투명했다. 유리판에 365nm의 파장을 가진 자외선을 10분 동안 쪼여줬더니 유리판의 색이 옅은 주황색으로 바뀌었다. 다음으로 UV lamp를 제거하고, 10분 동안 가만히 놓아두었더니 유리판의 색이 다시 무색으로 바뀌었고, 투명해졌다.Figure 4. 코팅된 유리판(왼쪽)Figure 5. 365nm의 자외선을 조사한 후에 관찰한 유리판(가운데)Figure 6. 자외선을 차단시킨 후에 관찰한 유리판(오른쪽)앞서 진행했던 과정과 동일하게 실험을 진행하였다. 제일 먼저 혼합 용액으로 유리판을 코팅하고 건조했을 때, 유리판의 색은 와 같이 색이 없었고, 투명했다. UV lamp를 이용해 자외선을 10분 동안 비춰주었을 때, 유리판의 색은 와 같이 옅은 주황색이었다. 다음으로 UV lamp를 제거하고, 놓아두었을 때에도 와 같이 무색이고, 투명했다.와 의 실험 결과 똑같았기 때문에 실험이 잘 진행된 것이라고 볼 수 있다. 실험 결과를 표로 정리해 보면 다음과 같다.- 코팅된 광변색 유리의 색깔 변화를 관찰한 결과(조교님 실험 결과)Figure 7. 365nm의 자외선을 조사하기 전에 관찰한 유리판(왼쪽)Figure 8. 365nm의 자외선을 조사한 직후에 관찰한 유리판 - 1(오른쪽)Figure 9. 365nm의 자외선을 조사한 직후에 관찰한 유리판 – 2(왼쪽)Figure 10. 자외선을 차단시킨 후에 관찰한 유리판(오른쪽)조교님께서 전달해 주신 실험 결과에서도 똑같은 모습을 관찰할 수 있었다. UV lamp를 이용해 조사하기 전 코팅된 유리판은 역시 색이 없었고 투명했다. 365nm의 자외선을 이용해 10분간 조사하는 과정을 거친 후부터는 유리판이 옅은 주황색을 띠고 있었다. 하지만 UV lamp를 제거함으로써 자외선을 차단시킨 채로 방치해 두었더니 다시 색이 없어졌고, 투명해진 모습을 보였다.- 코팅된 광변색 유리의 색깔 변화를 정리한 표코팅된 유리판의 색색이 없으며, 투명함365nm의 자외선을 조사한 후에관찰한 유리판의 색옅은 주황색자외선을 차단시킨 후에관찰한 유리판의 색색이 없으며, 투명함고찰:해당 주차에는 고찰을 작성하지 않음.참고문헌:[1] “MSDS, NFPA(spiropyran, acetone)”, 2021.11.13 방문, 씨그마알드리치.< Hyperlink "https://www.sigmaaldrich.com/korea.html" https://www.sigmaaldrich.com/korea.html>

자연과학| 2021.12.24| 6페이지| 1,000원| 조회(240)

실험레포트, 일반화학및실험, 광변색 화합물

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스윙바이 항법에 대한 레포트

스윙바이 항법은 무엇일까.-스윙바이 항법은 우주 탐사선의 항법 중 하나로 중력 도움, 슬링샷(slingshot), 플라이바이(flyby)라고도 한다. 스윙바이 항법은 행성의 중력을 이용하여 궤도를 조정하는 방법이다. 쉽게 말하자면 우주선이 중력이 큰 행성의 궤도를 지날 때 행성의 중력에 끌려 들어가다 바깥으로 튕기듯이 속력을 얻는 것을 말한다. 실제로 목성 탐사선이나 태양계 외곽까지 날아간 심우주 탐사선들 모두 스윙바이 항법을 사용하여 가속했다고 한다.최초의 스윙바이 항법은 1959년 구소련의 달 탐사선 루나3호가 시도했으며, 최초의 행성 스윙바이 항법은 1974년 화성으로 향한 NASA의 매리너 10호이다.스윙바이 항법은 속도를 올리거나 줄일 수도 있는데 외계 행성으로 날아가는 우주선들이 속도를 높이려면 행성으로부터 운동량을 훔쳐야만 한다. 운동량을 훔치기 위해서는 우주선은 행성의 공전 방향으로 지나가게 해야 한다. 그러면 행성에 처음 진입했을 땐 행성과 같은 운동방향이기 때문에 천천히 오랜 시간 가속하는 것이 가능하고, 행성을 이탈할 때는 서로 운동방향이 반대이기 때문에 행성의 중력에서 빨리 이탈할 수 있다. 이것의 장점으로는 연료를 거의 사용하지 않고 가속이 가능하다는 것이며, 비행에 사용되는 연료가 상당 부분 절약된다. 마지막으로 절약되는 연료만큼 다른 장비를 우주선에 더 넣을 수 있다. 반대로 내행성 탐사하려는 우주선은 속도를 줄여야하는데, 이는 우주선을 행성의 공전 방향반대로 지나가게 해야 한다.스윙바이 항법이 가능한 이유는 우주의 천체들이 어떤 기준점을 중심으로 공전하고 있기 때문이다. 그러므로 “스윙바이 항법을 사용하더라도 공전궤도가 없는 정지된 행성에서는 속도를 얻을 수 없을 것이다.”라고 추측된다.스윙바이 항법은 행성에 다가가는 것만으로 성공하는 것은 아니다. 왜냐하면 어떤 행성의 속력을 훔치기 위해서는 그 행성의 중력을 이길 만한 속력이 우선적으로 필요하기 때문이다. 만약 행성의 중력을 벗어날 속도가 되지 못한다면 행성의 중력장에 사로잡혀 위성이 되던가, 추락하여 파괴될 것이다.스윙바이 항법을 사용하여 우주선이 행성에게서 속도를 훔쳤다면 운동량 보존의 법칙에 따라 행성은 속도가 줄어들게 된다. 하지만 행성의 속도가 줄어드는 정도가 엄청 작기 때문에 괜찮을 것이다.「마션」이라는 영화를 보며 과학적 오류는 아니지만 이상한 점을 찾을 수 있었다. 헤르메스호는 화성에서 생존해있던 와트니를 구출하기 위해 지구에서 보급품을 받고 다시 화성으로 돌아가기로 한다. NASA에서는 식량이 부족해진 와트니를 위해 최대한 시간을 아끼는 방법을 찾는다. 여기서 리치 퍼넬이 스윙바이 항법을 사용하자고 제안한다. 여기서 NASA에서는 이미 1970년에 발사된 아폴로 13호가 고장으로 인해 달로 착륙하지 못하고 지구로 복귀할 때 이 방법을 사용했기 때문에 NASA에서 이 방법을 아무도 생각해내지 못했다는 것은 말이 되지 않는다고 생각한다.

자연과학| 2021.12.25| 2페이지| 1,000원| 조회(363)

중력, 물리학, 스윙바이 항법

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현미경과 파이펫의 원리 및 사용법 레포트

2주차 - 현미경과 파이펫(Pipette)의 원리 및 사용법1. Title : 현미경과 파이펫(Pipette)의 원리 및 사용법2. Date : -3. Name : -4. Purpose : 일반생물학 실험에서 사용되는 광학현미경의 구조와 기능을 익히고 그 밖에 실험에 주로 사용되는 장비인 Pipette의 기능과 사용방법을 익혀 보도록 한다. 생물학 실험에 사용되는 용어들(부피단위, 질량단위, 농도단위 포함)에 대해서 알아본다.5. Materials광학현미경, slide glass, pipette, tip, 1.5ml microtube, 15ml tube, 90%농도의 설탕물, 4가지 물감6. Methods① 물체를 관찰할 수 있는 상태로 현미경을 장치한다.② 관찰대상을 이용하여 프레파라트를 만든다.③ 저배율에서 고배율로 측정해가며 대상의 크기를 관찰한다.④ 각 배율별로 초점을 맞추어보고 촬영한다.① 1ml pipette을 사용하여 증류수 1000μl를 microtube (1)에 넣는다.② 100μl pipette을 사용하여 microtube(2)에 100μl씩 10번 1000μl의 증류수를 넣는다.③ 100μl pipette을 사용하여 microtube(3)에 100μl의 증류수를 담아본다.④ 10μl pipette을 사용하여 microtube(4)에 10μl씩 10번 증류수를 옮겨 담아본다.⑤ (1)과 (2), (3)과 (4)가 일치하는지 확인한다. 그렇지 않을 경우 단위를 확인하며 반복한다.① 4개의 microtube에 각각 0%, 30%, 60%, 90% labelling을 실시한다.② 60%로 labelling 된 microtube에 90%농도 설탕물 600μl과 증류수 300μl 넣고 희석한다.③ 60%농도의 설탕물과 증류수를 각각 500μl씩 더하여 30%농도의 설탕물을 만든다.④ 0%로 labelling된 microtube에는 증류수를 1ml 넣어준다.⑤ 각 microtube에 각기 다른 색의 물감을 동일한 양을 넣어서 섞어준다.? 90%, 60%찰한 머리카락 관찰 결과. 7-2. Pipette의 사용1번 실험(증류수를 1000μl씩 1번 넣은 microtube (1)과 100μl씩 10번 넣은 microtube (2)를 비교한 실험)과 2번 실험(증류수를 100μl씩 1번 넣은 microtube (3)과 10μl씩 10번 넣은 microtube (4)를 비교한 실험)을 진행한 결과. 7-3 Pipette을 사용한 물탑 쌓기90%농도 설탕물(파란색), 60%농도 설탕물(초록색), 30%농도 설탕물(분홍색), 증류수(하얀색) 순으로 tube에 넣어서 만든 물탑의 모습.8. Discussion사람의 머리카락을 현미경으로 관찰하는 실험을 진행했다. 실험하기 전에는 저배율에서 고배율로 갈수록 머리카락을 자세하게 관찰할 수 있을 것이라고 예상했다. 하지만 생각과 달리 400X나 1000X와 같은 고배율에서는 머리카락의 모습이 뚜렷하게 관찰되지 않았다. 이는 오랫동안 사용되어 좋지 않은 현미경의 상태와 고배율로 갈수록 작동거리가 작아짐에 따라 렌즈로 들어오는 빛의 양이 감소해 관찰하고자 하는 상의 모습이 어둡게 보이는 현상에 의한 것이라고 판단했다.실험을 하면서 머리카락 속에 있는 검은색 얇은 가닥을 볼 수 있었고, 그 가닥이 무엇인지에 대해 궁금증이 생겨 알아보았다. 모발의 구성 부분 중 모간부는 모표피, 모피질, 모수질으로 이루어져 있다. 첫 번째로 모표피는 머리카락의 가장 바깥층에 위치하며, 머리카락의 내부를 감싸고 있어 화학적 자극으로부터 강한 저항을 한다. 두 번째로 모피질은 모표피와 모수질 사이에서 위치하며, 색상이나 탄력 등 여러 화학적 변화가 일어나는 곳이다. 세 번째로 모수질은 기둥의 형태로 머리카락의 중심부를 구성하며, 내부의 공기로 이루어져 있다.나는 이 중 가장 안쪽에 존재하는 모수질이 내가 찾는 검은색 얇은 가닥이라고 판단하였다.Pipette을 이용하여 microtube로 증류수를 옮겨 높이를 비교해보는 실험을 진행했다. 증류수를 옮긴 후, microtube를 관찰하였더니 1번 실험과 2ette을 증류수 안에 넣고 물을 적정량을 빨아들인 후 빼야 하는데, 빨아들이면서 빼는 방식이 Pipette 내부로 들어간 증류수 양의 차이를 유발했다고 생각한다. 또한 물방울이 microtube 벽면에 맺히지 않도록 Pipette을 조작했어야 했는데 그렇지 못한 점이 차이의 두 번째 원인이라고 생각한다.Pipette을 이용하여 물탑을 쌓는 실험을 진행했다. 성공적으로 물탑을 쌓을 수 있었지만, 이 실험을 진행하면서 아쉬운 점이 몇 가지가 있었다.첫 번째로 넣었던 물감의 양이다. 우리 조는 20μl의 물감을 각각의 microtube에 넣고 섞어 4가지 색깔의 설탕물을 만들었다. 하지만 20μl라는 적은 양을 넣어서인지 분홍색과 하얀색 같은 밝은 색 계열의 색깔들이 잘 구분되지 않는 현상이 발생하였다. 20μl보다 더 많은 양의 물감을 넣었다면 더욱 잘 구분되는 물탑을 만들 수 있었을 것이라고 생각한다.두 번째로 Pipette 조작 미숙이다. 안쪽 벽면으로 하얀색 물감을 약하게 흘려보내 물탑을 쌓았어야 했는데, Pipette 조작 미숙으로 세게 떨어진 하얀색 물방울이 분홍색 색깔과 섞여 영향을 주었다고 생각한다.위에서 말한 두 가지 요인들을 개선하여 다시 실험하게 된다면 색깔의 차이가 눈에 딱 띄는 물탑을 만들 수 있을 것이라고 생각한다.9. Projects① 현미경의 다양한 종류에 대해 조사한 후 간단하게 정리해보세요.현미경은 보통 광학현미경과 전자 현미경으로 구분할 수 있다. 광학현미경은 가시광선을 사용하고, 전자현미경은 전자선을 이용하여 상을 관찰하는 현미경이다. 광학현미경에는 편광현미경, 실체현미경, 위상차현미경 등이 있다.1. 편광현미경편광현미경은 광물의 시료를 0.03mm 정도의 박편으로 제작하여 관찰해야 한다. 편광현미경의 부품에는 하부 편광판과 상부 편광판이 있다. 이 중 하부 편광판은 자연광을 편광으로 바꾸는 역할을 하고, 상부 편광판은 사용 여부를 결정해 관찰에 필요한 상의 모습을 볼 수 있다. 상부 편광판을 사용하면 광물의 색, 입자크기, 쪼성질을 관찰할 수 있다.2. 실체현미경우리의 눈은 서로 다른 각도로 물체를 관찰함으로써 입체감을 얻는다. 실체현미경 또한 두 개의 대물렌즈, 접안렌즈를 이용하여 두 방향에서 시료를 관찰하여 입체적인 상을 얻어낼 수 있다. 최근에는 zoom 식으로 렌즈의 배율을 연속적으로 바꿀 수 있는 기능이 추가되었다고 한다.실체현미경은 해부현미경이라고 불리기도 한다. 즉, 살아있는 소형 생물을 관찰하거나 해부를 하는 데에 적합한 현미경이다. 하지만 배율이 낮기 때문에 물체를 자세히 관찰할 수 없다는 단점이 있다.3. 위상차현미경일반적인 현미경은 투명한 물체를 관찰할 수 없다. 위상차현미경은 투명한 물체 내부의 구조를 뚜렷하게 관찰할 수 있다. 위상차현미경은 물체를 통과한 빛이 굴절률의 차이로 위상차를 가지게 되었을 때 이것을 명암으로 바꾸는 원리로 구성되어 있다.위상차현미경은 명암을 이용하기 때문에 염색 과정을 거치지 않은 물체의 구조를 관찰하는 데 유용하다. 이에 따라 살아있고 투명한 미생물을 관찰해야 하는 생물학, 의학 분야에서 많이 사용되고 있다.이러한 광학현미경은 상을 더 크고 선명하게 보는 데 한계점이 있다. 이후 전자선을 이용해 광학현미경의 한계점을 보완해낸 전자현미경이 발명되었다. 전자현미경에는 SEM과 TEM이 있다.1. SEM(주사전자현미경)SEM은 관찰하려고 하는 물체의 표면에 전자선을 주사한다. 주사된 전자선이 물체 표면에 모이면 2차 전자가 반사되어 검파기에 수집된다. SEM은 수집된 신호들을 이용해 물체 표면 정보를 3D로 전환하여 우리에게 전달한다.SEM은 광학현미경에 비해 배율이 훨씬 크고 물체를 입체적으로 관찰할 수 있지만, 전자선을 이용하기 때문에 눈으로 직접 물체를 볼 수 없고 스크린을 통해 관찰해야 하고, 물체의 색깔을 구별할 수 없다는 단점이 있다. 또한 측정 도중 수분이나 기화될 수 있는 시료가 존재한다면 분석하기가 어렵다.2. TEM(투과전자현미경)TEM으로 물체를 관찰하기 전, 관찰하고자 하는 물체를 70~350nm 정도로 자르거나 가 0.1nm 정도이다. 그렇기 때문에 분해능이 높고, 원자들이 정렬한 것을 관찰할 수 있을 정도로 시료를 자세하게 관찰할 수 있다. 하지만 얇은 시료를 제작하는 데에는 많은 시간이 들고, 이것이 시료의 변화를 유발할 수 있다. 또한, 시료가 엄청 얇기 때문에 시료에 사용되는 물체의 전체적인 특징을 나타내지 못할 수도 있다는 단점이 존재한다.② Pipette 사용 후 volume을 최대로 맞추어 놓는 이유는 무엇일까요?우리가 사용하는 대부분의 Pipette은 스프링으로 이루어져 있다. Pipette을 최대 volume보다 작은 volume으로 설정하여 보관하게 된다면 Pipette 내부의 스프링이 지속적으로 힘을 받게 될 것이다. 이는 스프링의 장력에 변화를 줄 수 있고, 원래 상태로 돌아오지 못하게 만들 수 있다. 그렇기 때문에 Pipette을 사용한 후 volume을 최대로 맞추어 놓고 보관하여야 한다.③ 계대희석법(계단희석법)에 대해 조사한 후 간단하게 정리해보세요.계단희석법은 밀도가 높은 용액을 보다 유용한 농도로 변환하기 위해 사용하는 방법이다. 샘플을 연속적으로 희석하여 알려지지 않은 생물체의 수를 측정하는 것이 계단희석법의 목적이다. 이는 화학, 미생물학, 면역학, 약리학 등 여러 분야에서 사용되며, 주로 2배 희석이나 10배 희석의 방법이 많이 사용된다.2배 희석의 첫 번째 과정은 희석할 용액 1ml + 희석액 1ml를 섞는다. 이는 2배 희석된 것이다. 두 번째 과정은 첫 번째 과정의 용액에서 1ml를 뽑아내고, 희석액 1ml와 섞는다. 이는 4배 희석이 된 것이다. 이런 식으로 n 번째 과정에서 n-1 번째 과정의 용액을 1ml 뽑아내고, 희석액 1ml와 섞으면2 ^{n}배 희석시킬 수 있다.적은 용액 안에서 많은 양의 미생물의 숫자를 셀 수 없을 때, 10배 희석이라는 방법을 쓴다. 첫 번째 과정은 희석시킬 용액 1ml + 희석액 9ml를 섞는다. 이는 10배 희석이 된 것이다. 두 번째 과정은 첫 번째 과정의 용액에서 1ml를 뽑아내고, 면

자연과학| 2021.12.24| 7페이지| 1,000원| 조회(190)

실험레포트, 일반생물학및실험, 현미경과 파이펫의 원리

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식물의 기공 관찰 레포트

9주차 - 식물의 기공 관찰1. Title : 식물의 기공 관찰2. Date : -3. Name : -4. Purpose생물체의 구조와 기능을 아는 것은 생명현상을 이해하기 위한 가장 기본적인 일이다. 식물은 특징 있는 구조를 가지며 제각기 다른 기능을 수행한다. 따라서 본 실험에서는 식물의 기공을 관찰함으로써 식물세포의 구조와 기능을 이해한다.5. Materials현미경, 잎, 칼, 여과지, 증류수, 면도날, 파이펫, 여과지, slide glass, cover glass, 매니큐어6. Methods① 식물을 택해 잎을 꺾어서 앞면, 뒷면의 표피를 얇게 벗긴다.② 표피층을 slide glass 위에 펴서 놓고 물을 한 방울 떨어뜨린 후 cover glass를 덮고 관찰한다.③ 기공의 모양을 관찰하고 앞면, 뒷면에 따라 관찰한 기공의 사진 및 그림을 찍거나 그린다.①잎의 앞면과 뒷면에 투명 매니큐어를 바른 후 마를 때 까지 기다린다.②굳은 매니큐어 위에 테이프를 붙였다 떼어내어 잎의 표피를 얇게 벗긴다.③떼어낸 테이프를 slide glass 위에 붙인 후 현미경으로 관찰한다.7. Results7-1. 40X, 100X, 400X의 배율로 관찰한 단자엽 뒷부분 7-2. 40X, 100X, 400X의 배율로 관찰한 단자엽 앞부분 7-3. 40X, 100X, 400X의 배율로 관찰한 쌍자엽 뒷부분 7-4. 40X, 100X, 400X의 배율로 관찰한 쌍자엽 앞부분 7-5. 40X, 100X, 400X, 1000X의 배율로 관찰한 쌍자엽 앞부분 (출처: 4조 실험결과) 8. Discussion식물체의 기공을 현미경을 이용하여 관찰하는 실험을 하였다. 이 실험을 진행하기 전, 나는 다른 실험과 똑같이 면도칼로 떼어낸 잎을 slide glass 위에 놓고, cover glass로 덮어 프레파라트를 제작할 것이라고 생각하였다. 하지만 나의 예상과는 달리 매니큐어를 사용하여 실험을 진행하였다. 식물의 잎에 투명 매니큐어를 바르고 말린다. 테이프를 사용하여 매니큐어가 마른 잎의 표피를 떼어내고, 이것을 바로 slide glass에 붙여 프레파라트를 제작하였다. 이를 통해 하나의 실험을 하는 데에 정해진 방법은 없다는 것을 알게 되었다.나는 우리 조가 Result 7-4와 같은 결과를 얻은 것이 매니큐어를 사용한 방법과 관련이 있을까에 대해 생각해보게 되었다. 그 결과 매니큐어를 사용하여 잎의 표피의 프레파라트를 만들기 위해서는 몇 가지 주의해야 할 점이 있었고, 우리 조는 이것을 제대로 지키지 않아 쌍떡잎식물의 앞부분을 관찰하는 데 실패하였다고 생각한다. 첫 번째로 매니큐어를 바른 잎의 표피를 테이프로 떼어낼 때 한 번 눌러주는 과정이 필요하다. 만약 이 과정을 제대로 수행하지 않으면, 테이프에 잎의 표피가 묻어나지 않는다. 이것이 Result 7-4와 같은 결과를 얻은 가장 큰 이유라고 생각한다. 두 번째로 테이프에 기포가 생기고, 지문이나 먼지 같은 것이 붙지 않도록 주의하여야 한다. 우리 조의 프레파라트에서는 기포 같은 것들이 많이 있었기에 관찰하는 데 어려움이 있었다. 세 번째로 좁은 영역에 매니큐어를 적당히 펴서 발라주어야 한다. 우리 조는 잎 전체에 많은 양의 매니큐어를 발랐기 때문에 잎의 표피를 제대로 떼어내지 못했을 가능성이 있다고 생각한다. 네 번째로 한 번 사용한 식물의 잎을 다시 사용하지 않는 것이다. 우리 조는 쌍떡잎식물 앞부분을 관찰하기 위해 똑같은 식물의 앞부분을 사용하여 3개의 프레파라트를 제작했고, 3개 다 잎의 표피를 관찰할 수 없었다. 이는 처음 만들어진 프레파라트에 잎의 표피 대부분이 같이 떨어져 나갔기 때문에 다시 그 잎을 이용하여 프레파라트를 만들어도 표피가 붙어있지 않아 관찰할 수 없었을 것이다.이러한 네 가지 이유로 우리 조가 Result 7-5와 같은 쌍떡잎식물 잎의 앞부분을 관찰할 수 없었다고 생각한다.이번 실험에서는 앞서 진행했던 동식물세포 관찰 실험처럼 100X, 400X의 배율에서는 기공을 자세히 관찰할 수 있었다. 하지만 1000X와 같은 배율에서는 기공을 관찰할 수 없었고, 이에 대한 사진을 첨부할 수 없었다. 이는 프레파라트를 만들 때 지문과 먼지 같은 것들이 테이프에 붙어 관찰을 방해했고, 고배율로 갈수록 작동거리가 작아지고, 빛의 양이 줄어들어 상 자체를 관찰하는 것이 어려워졌기 때문이다. 또한 초점을 맞추기가 어려워져 관찰하고 있는 상의 모습이 흐릿해졌기 때문이라고 생각한다.쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 기공과 공변세포를 관찰해보면서 각각의 형태 및 배열의 차이를 비교할 수 있었다. 쌍떡잎식물의 공변세포는 대부분 둥글고, 잎의 표면의 불규칙적이게 배치되어있다. 그와 반면에 외떡잎식물의 공변세포는 길쭉하고, 잎맥에 따라 규칙적이게 배치되어있다. 또한 잎의 앞뒷면을 각각 관찰 및 비교해보면서 잎의 뒷부분이 앞부분보다 기공의 개수가 더 많다는 사실을 알게 되었다. 나는 “식물체는 주로 잎의 앞부분으로 광합성을 할 것인데, 왜 식물체 잎의 뒷부분에 기공이 더 많을까?”라는 의문을 가졌고, 이를 알아보게 되었다. 기공이 잎의 뒷부분에 위치하는 첫 번째 이유는 햇빛의 과도한 열을 피하기 위해서이다. 만약 식물의 잎 앞부분에 기공이 존재한다면, 햇빛이 직접적으로 닿는 곳이므로 증발이 잘 일어나 필요 이상의 수분을 쉽게 잃을 것이다. 그렇기 때문에 기공은 잎의 뒷부분에 위치하여 식물체 내 수분손실을 막는다. 두 번째 이유는 햇빛이나 비와 같은 자연적 현상을 직접적으로 받아들이지 않고, 기공의 상황에 맞추어 조절하기 위해서이다. 세 번째 이유는 병원균의 침입을 최소화하기 위해서이다. 공기 중에는 수많은 병원균이 떠다니고, 이것이 잎의 기공을 통해 들어가면 병을 유발한다. 병원균들은 보통 잎의 앞부분에 떨어진다. 그렇기 때문에 대부분의 기공이 뒷부분에 위치하여 병원균의 침입을 최소화한다.추가적으로 물에 서식하는 수생식물들은 기공이 잎의 앞부분에 위치한다. 이는 물에 위치하기 때문에 수분 부족에 대한 문제를 가지고 있지 않고, 식물체 내로 이산화탄소를 쉽게 흡수하기 위해서이다.9. Projects① 기공과 공변세포에 대해 조사하고, 기공의 개폐 원리에 대해 조사하시오.기공은 식물체의 표피 조직의 일부가 외부와 연결되어 있는 구멍으로, 식물체 내외부의 기체 교환이 이루어지는 곳이다. 이는 식물체 잎뿐만 아니라 꽃, 열매, 줄기에서도 관찰할 수 있다. 기공은 다양한 기능을 하는데, 첫 번째로 광합성에 필요한 이산화탄소를 유입한다. 대부분의 기공은 광합성이 활발한 낮 시간에는 열려 있으나 밤 시간에는 닫혀 있다. 광합성을 하는 동안 기공은 이산화탄소를 외부 대기로부터 받고, 식물체 속 물, 햇빛을 사용하여 탄수화물과 산소를 만든다. 두 번째로 증산작용을 한다. 기공이 열렸을 때, 이산화탄소를 유입하고 산소를 유출시킨다. 이에 따라 수분퍼텐셜 차이가 발생하고, 식물 안에 있는 수분이 수증기로 외부 대기에 방출된다.이러한 기공을 열고 닫도록 조절하는 것은 공변세포이다. 공변세포는 기공 주위에 한 쌍으로 존재하여 외부의 조건에 따라 기공을 개폐할지 결정하는 역할을 한다. 주로 빛의 세기, 습도, 이산화탄소 농도, 앱시스산 농도, pH 등과 같은 외부 조건에 따라 기공의 개폐 여부를 결정하여 식물이 생장하는 데 도움을 준다. 또한, 기공과 비슷하게 대부분의 공변세포는 햇빛에 노출되지 않게 잎의 뒷부분에 분포한다.기공이 열리는 원리에는 포도당 생성과 칼륨 이온의 농도 변화와 같은 두 가지 설명이 있다.첫 번째로 포도당 생성에 의해 기공이 열리는 현상이다. 공변세포 내에는 엽록체가 존재하여, 광합성이 일어난다. 광합성 과정을 거치고 나면 세포 안에 있는 이산화탄소가 줄어들어 pH가 높아지게 된다. 공변세포의 pH가 높아지게 되면 녹말을 포도당으로 분해하는 포스포릴라아제가 활성을 가지고, 공변세포 안에 수많은 포도당 분자가 생성되어 삼투압이 올라간다. 공변세포는 삼투압을 낮추기 위해 주변 세포들로부터 수분을 흡수한다. 이를 통해 공변세포는 원래 크기보다 팽팽해지게 되지만, 셀룰로오스 미세섬유의 작용과 공변세포 안팎의 세포벽 두께 차이 때문에 바깥쪽 세포벽이 더 휘게 되어 기공이 열리게 된다.두 번째로 칼륨 이온의 농도 변화에 의해 기공이 열리는 현상이다. 강한 빛과 높은 습도와 같은 유도 신호가 주어지면, 공변세포의 원형질막에 있는 양성자 펌프를 활성화시켜 내부의H ^{+}을 세포 밖으로 내보낸다. 그 결과 공변세포가 음성 전위를 가지게 되고, 전하의 불균형을 해소하기 위해 칼륨이온 통로를 열어K ^{+}을 공변세포 안으로 유입시킨다. 칼륨 이온이 계속해서 공변세포 안으로 들어오기 위해서는 공변세포의 음전하 상태가 유지되어야 한다. 그렇기에 공변세포는Cl ^{-}을 안으로 끌어들이거나 말산을 생성한다. 이러한 과정을 반복하여 공변세포 내 용질의 농도가 높아지게 되면 삼투압의 차이에 의해 공변세포 내로 물이 들어온다. 포도당 생성에 의한 현상과 마찬가지로, 셀룰로오스 미세섬유와 공변세포 안팎의 세포벽의 두께 차이에 의해 바깥쪽 세포벽이 휘게 되어 기공이 열리게 된다.기공이 닫히는 원리에는 앱시스산이 관여한다. 식물체가 수분 스트레스를 받게 되면 뿌리에서 앱시스산이 합성되는 양이 증가한다. 이는 물관을 따라서 잎으로 이동하게 된다. 앱시스산은 공변세포에 존재하는 수용체와 결합하여 공변세포의 pH를 높이고,Ca ^{2+}통로를 활성화 시켜 세포 외부에 있는 칼슘 이온을 유입시킨다. 이러한 작용으로Cl ^{-}과 같은 이온들의 통로를 활성화되어 음이온들의 방출을 촉진시키고,K ^{+}이 세포 안으로 유입되는 것을 막는다. 그 결과 공변세포 내의 삼투압이 감소하고, 공변세포 밖으로 물이 빠져나가 기공이 닫히게 된다.

자연과학| 2021.12.24| 7페이지| 1,000원| 조회(260)

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