01 그림은 화력 발전, 수력 발전, 태양광 발전 방식을 나타낸 것이다.

Ⅳ. 에너지 / 1. 에너지의 발생

34. 발전 방식

소단원 문제

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 화력 발전에는 열에너지가 운동 에너지로 전환 되는 과정이 있다. ㄴ. 수력 발전은 물의 역학적 에너지를 전기 에너지 로 전환시킨다. ㄷ. 태양광 발전은 광전 효과를 이용하므로 날씨에 큰 영향을 받지 않는다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

02 그림은 반도체 (가)와 (나)를 접합해 만든 태양 전지에 저항

이 연결되어 있는 모습을 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 접합면에서 생성된 전자는 n형 반도체 쪽으로, 양공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. ㄴ. 전류는 a 방향으로 흐른다. ㄷ. 태양 전지 내부의 전기장은 (나)에서 (가) 방향 으로 형성된다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

03 그림은 수소와 산소를 원료로 화학 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 연료 전지의 발전(전력 발생) 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 연료 전지에서 수소는 산소와 연소 반응을 한다. ㄴ. [eqn: rm H _{2}]는 분해되어 전자를 방출하므로 [eqn: rm H _{2}]가 공급되 는 전극이 (-)극이 된다. ㄷ. 연료 전지의 발전 과정에서 생성되는 물은 전지 내에서 [eqn: rm H _{2}]와 [eqn: rm O _{2}]로 재활용된다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

04 그림과 같이 태양 전지와 LED(발광 다이오드)를 연결한 후 태양 전지에 빛을 비추었더니 LED에서 빛이 방출되었다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 태양 전지 안에서 a 방향으로 이동하는 것은 전 자이다. ㄴ. 저항에 흐르는 전류의 방향은 태양 전지 → 저항 → LED 이다. ㄷ. 반도체 C와 A는 같은 종류의 반도체이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

05 그림은 전동기가 연결된 태양 전지에 빛을 비추었을 때 전동기가 작동하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 태양 전지를 병렬 연결할수록 전동기의 회전 속 력은 증가한다. ㄴ. 태양 전지를 직렬 연결할수록 전동기에 걸리는 전압은 증가한다. ㄷ. 전동기는 교류를 이용해 전기 에너지를 역학적 에너지로 전환시킨다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

06 그림은 반도체 A와 B를 접합해 만든 태양 전지에 빛을 비추었을 때, 저항 R에 b → R → a 방향으로 전류가 흐르는 것을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 반도체 A는 (-)극이 되고, 반도체 B는 (+)극이 된다. ㄴ. 접합부에서 전기장은 B에서 A 방향으로 형성되어 있다. ㄷ. 빛의 세기가 증가하면 접합부에서 생성되는 전자와 양공의 쌍은 많아진다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

07 그림은 수소 연료 전지의 구조와 원리를 모식적으로 나타낸 것이다.

화살표 (가), (나)의 의미를 쓰고 아래쪽에서 방출되는 물질 A가 무엇인지 쓰시오.

08 그림은 신재생 에너지 중의 한 가지를 나타낸 것이다.

이 발전 방식이 무엇인지 쓰고, 장점과 단점을 한 가지 쓰

시오.

정답과 해설

01 ④     02 ③     03 ②     04 ⑤     05 ②

06 ③     07 해설 참조      08 해설 참조

01

ㄱ. 화력 발전은 연료를 연소시켜 물을 끓인 뒤 고압의 수증기로 터빈을 돌려 발전기를 가동시키는 방식이므로 수증기의 열에너지가 운동 에너지로 전환되는 과정이 있다.

ㄴ. 수력 발전은 물의 낙차에 의한 역학적 에너지를 전기에너지로 전환시킨다.

ㄷ. 태양광 발전은 광전 효과를 이용하므로 빛의 세기가 발전에 큰 영향을 미치므로 날씨에 가장 큰 영향을 받는다.

오답 체크

02

전면부가 n형 반도체이고 후면부가 p형 반도체이다.

전류의 이동 방향은 전자의 이동과 반대 방향으로 정의되어 있다.

ㄱ. 광전 효과에 의해 (가)의 전자들이 빠져나가므로 접합면에서 생성되는 전자는 (가)쪽으로 공급된다. 도선을 통해 이동한 전자들이 (나)의 양공과 결합하여 양공 개수가 줄어들므로 접합면에서 생성되는 양공은 (나)쪽으로 공급된다.

ㄴ. 전자가 (가)에서 (나)로 이동하므로 전류는 (나)에서 (가)로 흐른다. 즉, 전류는 a 방향으로 흐른다.

ㄷ. 전기장은 (+)전하가 이동하는 방향으로 형성되므로 접합면의 전기장 방향은 (가) → (나)이다.

오답 체크

03

ㄴ. [eqn: rm H _{2}]는 분해되어 전자를 방출하므로 [eqn: rm H _{2}]가 공급되는 전극이 (-)극이 된다. 반면에 [eqn: rm O _{2}]가 공급되는 전극이 (+)극이다.

ㄱ. 연료 전지에서 수소는 전자를 내놓고 수소 이온이 되어 전해질을 통해 이동한다. 수소는 이온화되는 것일 뿐, 산소와 직접적으로 만나 연소 반응을 하지 않는다. [eqn: rm H _{2}]와 [eqn: rm O _{2}]의 화학 반응에 의해 화학 에너지가 전기 에너지로 전환된다.

오답 체크

ㄷ. 연료 전지의 발전 과정에서 생성되는 물([eqn: rm H _{2} O])은 전지 내에서 [eqn: rm H _{2}]와 [eqn: rm O _{2}]로 재활용되지 않고 밖으로 배출된다.

04

ㄱ.태양 전지의 접합면에서 생성된 전자는 n형 반도체로 공급되므로 a방향으로 이동하고 도선을 따라 LED를 통과한다.

ㄴ. 광전 효과에 의해 전면에서 튀어나온 광전자가 도선을 따라 이동하므로 전자의 이동 방향은 ‘태양 전지 → LED → 저항’이고, 전류는 정반대이다.

ㄷ.LED는 전류에 대해 순방향으로 연결되어 있어야 불이 켜진다. 따라서 반도체 B는 p형 반도체, 반도체 A는 n형 반도체이다. 따라서 반도체 C와 반도체 A는 같은 종류이다. 태양 전지에서 빛을 받는 전면부가 n형 반도체임을 반드시 기억하자.

05

ㄴ.태양 전지셀 여러 개를 직렬로 연결하면 높은 전압을 얻을 수 있으므로 전동기의 출력이 높아진다.

ㄱ.태양 전지셀 여러 개를 병렬로 연결하더라도 전압은 높아지지 않는다. 실제 현장에서는 태양 전지를 통해 모은 전하를 충전기에 보관하는데 병렬 연결한 태양 전지의 셀이 많을수록 전하량이 증가하여 더 오랫동안 전기 제품을 사용할 수 있다.

오답 체크

ㄷ. 태양 전지에 연결된 것으로 보아 그림의 전동기는 정류 장치가 포함되지 않은 직류 전동기임을 알 수 있다.

06

ㄱ. 전류가 화살표 방향으로 흐르므로 반도체 B가 전지의 (+)극에 해당한다.

ㄷ. 빛의 세기가 증가하면 광전 효과로 인한 광전자가 더 많이 방출되므로 접합부에서 더 많은 전자–양공 커플의 분리가 이루어진다. 따라서 R를 통과하는 전류의 세기도 더 세어진다.

ㄴ. 접합부에서 양공–전자 커플이 분리되어 양공은 B쪽으로, 전자는 A쪽으로 이동한다. 전기장의 방향은 양공이 받는 힘의 방향을 의미하므로 전기장은 A → B 방향으로 형성되어 있다.

오답 체크

07

정답 키워드

연료 전지

모범답안_ 화살표 (가)는 전자의 이동 방향, 화살표 (나)는 전류의 이동 방향을 의미한다. 물질 A는 물분자이다.

해설_ (-)극의 반응식: [eqn: rm H _{2} -> 2H ^{+} +2e ^{-}]

(+)극의 반응식: [eqn: {1} over {2} rm O _{2} +2H ^{+} +2e ^{-} -> H _{2} O]

수소 이온은 전해질을 통해 이동하고, 전자는 도선을 통해 이동하여 (+)극에서 산소 기체와 만나 물 분자를 생성

한다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	(가), (나)의 의미와 물질 A를 모두 맞힌 경우	100
B	(가), (나)의 의미만 정확히 쓴 경우	70
C	물질 A에 대해서만 정확히 쓴 경우	40

08

정답 키워드

발전 방식

모범답안_ •발전 방식: 파력 발전

•장점: 환경 오염 물질을 배출하지 않으며 해안 국가에 유리하다.

•단점: 초기 투자 비용이 많이 들고 입지 선정이 까다롭다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	발전 방식, 장점, 단점이 모두 정확한 경우	100
B	발전 방식은 정확하나 장단점의 나열이 부적절한 경우	60