논․서술형 문제

단원명	Ⅵ-2. 탄소 순환과 기후 변화	( )년 ( )월 ( )일
학 습 주 제	- 지구의 에너지 순환 - 탄소 순환과 광합성 - 지구 온난화와 기후 변화	교과서 376～407쪽
		( )학년 ( )반 ( )번 ( )

◈ 논․서술형 ◈

1. 위도에 따라 에너지 불균형이 발생하는 까닭과 에너지 불균형을 해소하는 원리를 설명하시오.

지구는 구형이기 때문에 위도에 따라 지구에 입사하는 태양 복사 에너지의 양이 달라진다. 태양의 입사 각도가 큰 저위도에서는 태양 복사 에너지가 많이 도달하고, 태양의 입사 각도가 작은 고위도에서는 태양 복사 에너지가 상대적으로 적게 도달한다. 따라서 저위도에서 지구에 방출하는 지구 복사 에너지보다 입사하는 태양 복사 에너지의 양이 많기 때문에 에너지 과잉이 일어나고, 반대로 고위도에서는 에너지 부족 현상이 나타난다. 이러한 위도에 따른 에너지의 불균형을 해소하기 위해 대기와 해수의 운동이 일어나는데, 저위도의 남는 에너지를 대기와 해수가 고위도로 이동시킴으로써 지구 전체적으로 열평형을 유지하는 역할을 한다.

2. 대기 대순환이 단일 세포 순환 모형이 아닌 3개의 순환 세포 모형으로 일어나는 까닭을 설명하시오.

지구가 자전하지 않는다면 적도 지방에는 상대적으로 많은 양의 태양 에너지가 입사되므로 극지방과의 온도 차이가 생기게 될 것이다. 그러므로 저위도의 따뜻한 공기는 상승하게 될 것이고 이 공기는 양극으로 이동하여 극 부근에서는 하강하는 열대류 순환이 일어날 것이다. 따라서 북반구의 지상에서는 계속 북풍이 불고, 남반구의 지상에서는 계속 남풍이 불게 될 것이다. 그러나 실제로는 열적 순환에 의해 형성된 단일 세포 순환이 지구 자전에 의한 전향력의 영향을 받아 여러 개의 순환을 이룬다.

3. 해류의 표층 대순환과 심층 대순환이 일어나는 까닭을 각각 설명하시오.

해류의 표층 순환은 주로 바람과 표층 사이의 마찰에 의해 일어나고, 심층 순환은 해수의 밀도 변화에 의해 일어난다. 해수의 밀도는 수온이 낮을수록 염분이 높을수록 커지므로 해수가 침강하면서 시작된다.

4. 인구 증가와 산업 발달이 탄소 순환에 끼친 영향을 설명하시오.

인구의 증가에 의해 에너지의 수요가 증가함으로써 벌목, 화석 연료의 사용 등이 더불어 증가하게 되었다. 이에 따라 대기 중의 이산화탄소의 양이 증가하여 지구 온난화에 영향을 미치게 되었다. 또한 산업의 발달은 화석 연료의 사용량을 증가시켜 대기 중 이산화탄소량을 증가시키는 가장 큰 요인이 되었다.

5. 포도당의 연소는 400℃ 이상의 고온에서 일어나지만 호흡은 체온 정도의 낮은 온도에서 일어나는 까닭을 화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인과 관련지어 설명하시오.

포도당의 연소는 촉매가 관여하지 않으므로 저온에서는 쉽게 일어나지 않는다. 반면, 세포 내에서 포도당이 산화․분해되는 호흡은 생체 촉매인 효소의 도움을 받아 일어나기 때문에 체온 정도의 낮은 온도에서도 쉽게 일어난다. 이는 효소를 포함하여 촉매가 화학 반응의 활성화 에너지를 감소시켜 반응 속도를 증가시키기 때문이다.

6. 식물의 잎이 녹색으로 보이는 까닭을 빛의 파장과 광합성의 관계와 관련지어 설명하시오.

식물 잎을 이루는 세포에는 엽록소를 함유하고 있는 엽록체가 많이 들어 있다. 그런데 엽록소는 가시 광선 중 청자색광과 적색광을 주로 흡수하고 녹색광은 거의 흡수하지 않는다. 따라서 식물의 잎에 빛이 닿으면 녹색 빛은 반사되어 우리 눈으로 들어오므로 식물의 잎이 녹색으로 보이게 된다.

7. 온실 효과와 지구 온난화의 차이를 설명하시오.

지구의 대기(특히 CO2와 H2O)는 단파장인 태양 복사 에너지는 잘 통과시키지만, 장파장인 지구 복사 에너지는 흡수했다가 방출함으로써 지표면의 온도를 상승시켜 일정한 온도로 유지하는데, 이를 온실 효과라고 한다. 지구 온난화는 대기에 온실 기체가 증가하여 지구에서 방출되는 지구 복사 에너지가 대기에 갇혀 지구의 기온이 상승하는 현상으로서 온실 효과가 과다하게 일어난 경우에 해당한다.

◈ 과학 글쓰기 : 지구 온난화의 방지 ◈

'과학 글쓰기(387쪽)', '과학마당(397쪽)', '생활 속의 과학(403쪽)', '과학․기술․사회(404쪽)'를 읽고 다음 물음에 답하시오.

1. 다음 낱말의 뜻을 설명하시오.

(1) 온실 기체: 온실 효과를 일으키는 대기 성분으로 이산화탄소, 수증기, 메테인, 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2), CFC(프레온 가스)등이 있다.

(2) 교토 의정서: 지구 온난화의 규제 및 방지를 위한 국제 협약인 기후 변화 협약의 수정안이다. 이 의정서를 인준한 국가는 이산화탄소를 포함한 여섯 종류의 온실 가스의 배출량을 감축하며, 배출량을 줄이지 않는 국가에 대해서는 비관세 장벽을 적용하게 된다. 1997년 12월 11일에 일본 교토의 국립교토국제회관에서 개최된 지구 온난화 방지 교토 회의(COP3) 제3차 당사국 총회에 채택되었으며, 2005년 2월 16일 발효되었다.

(3) 지속 가능한 성장: 인류의 산업이 발달함에 따라 지구의 환경이 악화되면 결국 인류의 성장은 멈추게 된다. 따라서 지구의 환경을 보존하면서 인류의 성장을 추구하는 노력이 필요한데, 이러한 것을 지속 가능한 성장이라고 한다.

2. 온실 기체가 증가하게 된 원인에 대해 조사하고 온실 기체의 발생량을 줄일 수 있는 방안을 제시해 보자.

온실 기체의 증가는 인구의 증가, 산업의 발달 등에 기인한다. 온실 기체의 증가로 지구 온난화가 진행되면 지구의 기온이 상승하여 여러 가지 지구 환경의 변화를 유발하게 된다. 이러한 환경의 변화는 단지 하나의 결과에만 영향을 미치는 것이 아니라 상호 작용하여 지속적인 악순환으로 전 지구적인 변화를 일으키게 된다. 따라서 지구 온난화의 심각성을 인식하는 노력과 함께 대책 마련에 힘을 써야 한다.

그러나 이 문제는 화석 연료 중심인 세계의 에너지 자원 이용 현황과 밀접한 관련이 있기 때문에 대책을 마련하기가 쉽지 않다. 특히 최근에는 개발도상국들의 경제 발전 과정에서 화석 연료의 사용량이 급격히 늘고 있으며, 이에 관련된 여러 가지 문제들은 국가 간의 갈등 요인이 되기도 한다.

교토 의정서는 선진 공업국들의 이산화탄소 배출을 1990년 수준으로 줄이도록 하는 협약이며, 우리나라도 여기에 참여하여 2008년부터 이 의정서를 이행하기 시작하였다. 더불어 이러한 지구 환경 보전 활동은 국가 경쟁력의 한 부분으로 인식되어 저탄소 녹색 성장 정책을 수립하여 시행하고 있다. 이 정책은 석유나 석탄과 같은 화석 연료의 사용량을 줄이는 동시에 태양광. 태양열, 풍력, 조력 등의 신․재생 에너지 자원을 개발하여 에너지를 절약하고 탄소 배출량을 감소시키는 것으로, 기후 변화 협약과 교토 의정서의 합의 내용을 이행하여 지구 온난화 방지에 동참하는 활동이다. 또 생태계를 보전하고 복원하는 활동도 이에 해당한다.

3. 지구 온난화에 대한 선진국의 책임과 개발도상국의 책임을 구분하여 설명해 보자.

선진국의 책임	개발도상국의 책임
산업 발달 시기에 환경을 생각하지 않는 무분별한 산업 자원의 남용, 벌목이나 경작지의 확보를 위한 삼림 파괴 등으로 지구 온난화에 직접적인 책임이 있다. 또 자국의 이익을 위해 온실 기체 감축안에 협력하지 않음으로 국제적인 공조를 깨뜨리고 있다.	자국 산업의 발달을 위해 무분별한 개발과 자원 낭비에 책임이 있으며, 선진국의 요구에 비판없이 환경을 파괴하는 일에 동참하고 있는 것이 현실이다. 환경 보존보다는 경제 발전과 식량 확보 등에 더 관심을 가질 수밖에 없으므로 선진국의 도움 없이는 지구 온난화 문제를 해결할 수 없다.

4. 브라질과 인도네시아처럼 열대 우림이 발달한 국가가 벌목을 하여 목재를 판매하거나 개간을 하여 토지를 조성하는 일이 지구 환경에 끼칠 영향을 설명하고 이 문제를 해결할 수 있는 합리적인 방안을 제시해 보자.

열대 우림의 파괴는 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소를 흡수하는 식물의 감소를 의미한다. 따라서 열대 우림이 파괴되면 대기 중 이산화탄소의 양이 증가하여 지구 온난화를 촉진하게 되므로 열대 우림의 보존을 위해 노력해야 한다. 예를 들어, 벌목의 조건을 강화하고 식목 사업을 활성화시키며, 필요한 경우 우림 지대에서의 개간을 금지해야 한다.

자료의 출처를 기록하여 과제 보고서를 제출하기 바랍니다.

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