틴매일경제

대학수학능력시험에 가끔 새로운 유형의 문제가 등장하는데 이들 문제의 정답률은 상대적으로 낮은 편이다. 대표적인 예가 2024학년도 수능 과학탐구 영역 생명과학Ⅰ 12번 문제다. 근육이 수축할 때 각 구간이 어떻게 변하는지를 묻는 문제였다. 기존에는 근 수축 관련 근육 원섬유 마디에서 각 부분의 길이를 계산하는 문제만 출제됐고 이 문제에 대한 풀이로 스킬 'GT X'를 활용하는 방법을 소개한 적이 있다.

학생들이 근육의 길이 계산 문제보다 구간 변화 문제를 더 어렵게 느끼는 것은 근육이 수축할 때 구간이 변하는 상황을 제대로 이해하지 못하기 때문이다. 이번 시간에는 근 수축 구간 변화 문제를 쉽게 풀 수 있는 스킬을 소개하려고 한다. 이 스킬의 이름은 'GT ARROW'로 근육의 수축과 이완 시 각 지점의 구간이 변하는 것을 화살표로 나타낸 것이다.

<그림1> 먼저 Z1(근육 원섬유 마디 한쪽 Z선)으로부터 가까운 구간에서 근육이 수축 또는 이완할 때 각 구간의 변화가 어떻게 일어나는지 알아보자. 구간의 변화는 Z1으로부터 Z2 방향으로 거리가 각각ℓ1~ℓ3인 지점이 어느 구간에 해당하는지를 나타낸다. 이때 중요한 것은 Z1과 ℓ1~ℓ3 사이의 거리는 고정돼 있으므로 Z1이 움직일 때 ℓ1~ℓ3가 같이 움직인다는 것을 인지해야 한다.

근육이 수축할 때 I대는 겹치는 부분으로 변할 수 있고, 겹치는 부분과 H대는 구간이 변하지 않는다. 반대로 근육이 이완할 때는 겹치는 부분이 I대로 변할 수 있고, I대와 H대는 구간이 변하지 않는다.

<그림2> 이와 같은 변화를 화살표와 점으로 나타낸 것이 'GT ARROW'다. 시간이 t1에서 t2로 흐를 때 화살표의 시작점이 t1의 지점, 끝점이 t2의 지점이고, 기본적으로 모든 구간은 시간이 흘러도 변하지 않을 수 있다. GT ARROW에서 아래 쪽은 수축하는 화살표다. 아래 쪽 화살표를 보면 근육이 수축할 때 I대에서 겹치는 부분으로만 구간이 변하는 것을 알 수 있다.

예를 들어 시간이 t1에서 t2로 흐를 때 근육이 수축하고 구간이 ⓐ에서 ⓑ로 변했다면 그림2와 같이 GT ARROW를 그리면 ⓐ는 I대, ⓑ는 겹치는 부분이라는 것을 바로 알 수 있다.

반대로 GT ARROW에서 위쪽은 근육이 이완하는 화살표다. 아래 쪽 화살표를 보면 근육이 이완할 때 겹치는 부분에서 I대로만 구간이 변하는 것을 알 수 있다.

예를 들어 시간이 t1에서 t2로 흐를 때 근육이 이완하고 구간이 ⓐ에서 ⓑ로 변했다면 그림2와 같이 GT ARROW를 그리면 ⓐ는 겹치는 부분, ⓑ는 I대라는 것을 바로 알 수 있다.

이제 GT ARROW를 익혔다면 이 스킬을 이용해서 2024학년도 수능 12번 문제를 풀어보길 바란다. 문제가 쉽게 풀리는 경험을 할 수 있을 것이다.

[이승후 이투스 강사]