케임브리지 자연과학 인터뷰, 두 방에서 뭘 묻나

Kate P. · Physical Natural Sciences (Murray Edwards College, Cambridge)

A-Level 화학은 A*인데, 인터뷰에서 데이터 표 한 장을 받아들고 "이 추세를 설명해 보세요"라는 말에 두 번째 문장이 안 나오는 학생이 많습니다. 문제를 푸는 것과 설명하는 것은 다른 일이거든요. 케임브리지 자연과학(Natural Sciences) 인터뷰가 정확히 그 지점을 봅니다.

저는 Katie이고, 케임브리지 머레이 에드워즈 칼리지(Murray Edwards College)에서 자연과학을 공부합니다. 2학년을 마치고 지금은 화학을 전공하고 있어요. 제가 지원하던 해에 물리계열 인터뷰가 어떻게 짜여 있었는지, 그리고 그들이 원하는 수준을 잘 보여 주는 문제 하나를 함께 보겠습니다.

자연과학 인터뷰는 어떻게 짜여 있나

SAQ 양식에 물리계열(physical)로 지원하는지 생물계열(biological)로 지원하는지 적게 되어 있습니다.

여기서 많이들 모르는 점 하나. 이 선택이 여러분을 묶어 두지는 않습니다. 케임브리지에 도착한 뒤에도 방향을 바꿀 수 있고, 이 항목이 결정하는 건 인터뷰가 어떤 모양으로 구성되느냐입니다.

저는 물리계열로 지원했고 그래서 두 번의 인터뷰를 봤습니다. 다만 구성은 칼리지마다 다르니, 지원하려는 칼리지 기준으로 미리 확인해 두는 편이 좋습니다.

두 개의 방, 두 가지 스타일

첫 번째는 물리였고, 제 물리 지도교수와 재료과학 교수가 들어왔습니다. 내용은 대부분 수학이었어요.

정식 시험은 없었지만 시험지처럼 정리된 문제 목록을 들고 오셔서 저와 함께 풀어 나가며, 제가 각 문제에 어떻게 접근하는지를 지켜봤습니다. 마지막에는 제 자기소개서(Personal Statement) 이야기와 물리 질문 몇 개로 마무리했습니다.

두 번째는 화학이었고, 화학 교수와 지질학 교수가 들어왔습니다. 자기소개서에서 뽑아낸 생물 질문도 두어 개 있었고요.

이쪽은 수학이 훨씬 적었습니다. 대신 그림을 그리고, 도표와 그래프와 데이터를 읽는 일이 많았습니다. 그들이 확인하려던 건 A-Level 화학을 기억하고 있는지, 그리고 그것을 새로운 상황에 구부려 적용하면서 "왜"를 설명할 수 있는지였습니다.

두 방의 차이 자체가 정보입니다. 물리 방은 어떻게 계산하는지를 보고, 화학 방은 어떻게 설명하는지를 봅니다. 준비할 때 한쪽만 연습해서는 안 되는 이유예요.

반복 출제되는 화학 문제

제 화학 인터뷰에서 받은 문제인데, 나중에 들어 보니 다른 지원자들도 같은 문제를 받았더군요.

할로겐의 결합 길이(bond length)와 결합 해리 에너지(bond dissociation energy) 추세를 설명하고, 플루오린이 왜 추세에서 벗어나는지 설명하라.

숫자를 외우고 있으라는 뜻이 아니므로, 각 분자의 결합 길이와 결합 에너지가 적힌 표를 그 자리에서 건네줍니다.

제가 가장 먼저 한 일은 그 표를 머릿속에서 그래프로 그려 보는 것이었습니다. 표는 눈을 위한 것이고 그래프는 직관을 위한 것이라, 표를 그림으로 바꾸는 순간 추세와 이상점이 스스로 튀어나옵니다.

결합 길이 추세: 쉬운 쪽부터

결합 길이는 플루오린에서 약 143(pm)으로 작게 시작해 아이오딘의 약 266까지 꽤 고르게 올라갑니다.

이쪽 절반은 설명이 쉽습니다. 원자가 크면 분자도 커진다.

여러 문항으로 이루어진 문제에서는 반드시 답할 수 있는 쪽을 먼저 답하세요. 리듬이 생기고 자신감이 붙고, 무엇보다 그 답이 다음 문항을 열어 주는 경우가 아주 많습니다.

결합 해리 에너지: 앞 문항이 뒷 문항을 연다

결합 해리 에너지는 조금 더 까다롭고, 깔끔한 직선도 아닙니다.

염소에서 아이오딘으로 내려가면 값이 떨어집니다. 방금 말한 결합 길이와 맞물리죠. 원자가 멀리 떨어져 있을수록 서로를 약하게 붙들고 있으니 끊기 쉽습니다.

이 동작 자체를 눈여겨보세요. 첫 문항의 결론이 그대로 둘째 문항의 근거가 됐습니다. 인터뷰의 다단 구조는 대개 이렇게 설계돼 있는데, 각 문항을 따로 떨어진 문제로 취급하면 이미 손에 쥔 것을 버리는 셈이 됩니다.

플루오린은 왜 규칙을 깨는가

이제 어려운 부분입니다.

플루오린의 결합 해리 에너지는 실제로 염소보다 낮습니다. 추세대로라면 더 높아야 하는데도요.

이유는 크기입니다. 플루오린 원자는 아주 작아서 두 원자가 매우 가까이 붙어 있고, 그 결과 각 원자 주변의 비공유 전자쌍(lone pairs)이 서로 밀집해 반발합니다. 아이오딘에서는 원자 간 거리가 충분히 멀어 이 효과가 거의 무시됩니다.

A-Level의 점-십자 그림(dots-and-crosses diagram)을 머릿속에 그려 보면, 플루오린 쪽에서 전자들이 뭉쳐 결합을 안쪽에서 밀어내는 그림이 보입니다. 그래서 더 쉽게 끊깁니다.

이렇게 보는 순간 이 문제는 간단해집니다. 화학 인터뷰의 전형적인 사고이기도 하고요. 추세가 깨지면 "이상하다"를 반복하지 말고 물리적인 원인을 찾으러 갈 것.

채점되는 건 결국 무엇인가

데이터 표를 외웠는지 묻는 게 아닙니다. 표는 눈앞에 놓여 있었으니까요.

보는 건 세 가지입니다. 표를 읽어 내는가. 각 구간의 추세를 설명할 수 있는가. 그리고 패턴이 깨졌을 때 실체가 있는 이유를 찾으러 가는가, 아니면 "여기는 예외입니다"라고 되풀이하고 마는가.

쉬운 쪽을 먼저 답하고, 그 답이 어려운 쪽으로 자신을 데려가게 하세요. 이건 시험 요령이 아니라 사실 과학을 하는 순서 그 자체입니다. 확실한 곳에서 출발해 아직 확실하지 않은 곳으로 한 걸음씩 다가가는 것.