□ 총괄 평가	VI. 에너지와 환경

㈜미래엔 컬처그룹

에너지와 문명

VI-1

중요

㈜미래엔

다음 기구들을 이용하는 목적으로 에너지의 변환 과정을 바르게 나타낸 것은?

① 발전기: 운동 에너지 → 전기 에너지

② 전동기: 전기 에너지 → 열에너지

③ 엔진 : 열에너지 → 소리 에너지

④ 건전지 : 전기 에너지 → 화학 에너지

⑤ 전열기 : 열에너지 → 전기 에너지

다음 중에서 우리가 이용할 수 있는 에너지를 가지고 있는 경우라고 볼 수 없는 것은?

① 다 쓴 건전지

② 저수지에 고여 있는 물

③ 탱크에 저장된 석유

④ 바닷가에 부는 바람

⑤ 들판에 익어가는 벼

다음 예들은 에너지 전환 과정에서 빛(에너지)과 열(에너지)이 발생한다. 사용 목적이 나머지와 다른 하나는 무엇인가?

① 횃불	② 불꽃놀이	③ 전기난로

④ 형광등	⑤ 조명탄

CD 플레이어를 이용하여 영화를 볼 때 다음 중 CD 플레이어가 사용하는 전기 에너지에 의해 전환되는 에너지가 아닌 것은?

① 열에너지

② 운동 에너지

③ 빛에너지

④ 소리 에너지

⑤ 위치 에너지

다음 중 우리의 생활 주변에서 볼 수 있는 놀이 기구에서 이용하는 에너지의 근원이 나머지와 다르다고 볼 수 있는 것은?

① 번지 점프            ② 양궁           ③ 그네

④ 시소                 ⑤ 스키

중요

다음은 각 발전소에서 전기 에너지를 얻는 방법이다. 에너지의 변환 과정으로 바르지 못한 것은?

① 화력 발전소: 화학 에너지 → 열에너지 → 전기 에너지

② 수력 발전소: 물의 위치 에너지 → 화학 에너지 → 전기  에너지

③ 원자력 발전소: 핵에너지 → 열에너지 → 전기 에너지

④ 태양열 발전소: 태양 에너지 → 열에너지 → 전기 에너지

⑤ 풍력 발전소: 바람의 운동 에너지 → 전기 에너지

가정에 공급되는 전기 에너지는 다양하게 사용되고 있다. 다음 중 전기 에너지가 전환되어 사용되는 에너지 형태가 다른 것은?

① 선풍기	② 청소기	③ 전등
④ 세탁기	⑤ 전기믹서

공장과 같이 밀폐된 공간 내에서는 전기 자동차를 이용하는 것이 일반적이다. 다음 중에서 전기 자동차를 이용하는 이유라고 볼 수 없는 것은?

① 소음이 적게 발생한다.

② 매연을 방출하지 않는다.

③ 충전 시간이 오래 걸린다.

④ 시동이 쉽게 걸린다.

⑤ 에너지 효율이 높다.

아래 그림은 양수 발전소의 원리를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서  모두 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 낮에는 물의 위치 에너지를 전기 에너지로 변환한다.

ㄴ. 밤에는 남는 전기를 이용하여 물을 상부 저수지로 끌어올린다.

ㄷ. 전력 수요가 갑자기 늘어날 때 사용할 수 있는 발전 방식이다.

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① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음 중 파동 에너지의 이용과 관련이 적은 것은?

① 태양 전지 자동차    ② 조력 발전     ③ 파력 발전

④ 전자레인지	⑤ 라디오

서술형

번지 점프에 사용하는 줄은 탄성이 있는 고무줄을 엮어서 사용한다.  번지 점프를 하여 최하점에 도달하면 다시 튕겨 올라가게 된다. 사람이 최하점에 도달한 순간 고무줄의 탄성력에 의한 위치 에너지와 뛰어내린 사람의 운동 에너지와 중력에 의한 위치 에너지가 각각 최대 값과 최소 값 중 어떤 값을 가지는지 설명해 보자.

다음 중 태양열을 이용하여 발전을 할 경우 장점이라고 볼 수 없는 것은?

① 연료비가 들지 않는다.

② 날씨의 영향을 많이 받는다.

③ 공해 물질을 배출하지 않는다.

④ 에너지원이 고갈될 염려가 없다.

⑤ 소음이 발생하지 않는다.

다음 <보기>의 발전 방식 중에서 재생 가능한 발전 방식이 아닌 것의 기호를 써 보자.

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 태양열 발전    ㄴ. 원자력 발전   ㄷ. 수력 발전

ㄹ. 풍력 발전      ㅁ. 조력 발전

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다음 만화를 읽고 (  )안에 들어갈 발전 방식으로 옳은 것을 써 보자.

철수는 파도의 움직임을 압축 공기로 전환하여 전력을 생산하는 (    ) 발전 시스템을 설치하였다.

1년 전 무인도에 정착한 철수에게

친구가 놀러왔다.

서술형

우리가 사용하고 있는 에너지의 근원이 대부분 태양에너지라고 한다. 그 이유를 설명해 보자.

공을 높은 곳에서 가만히 놓으면 그림과 같이 몇 번 튀어 오르다가 결국 바닥에 멈추게 된다. 이 과정에 관련된 에너지로 타당하지 않은 것은?

① 화학 에너지

② 열에너지

③ 운동 에너지

④ 소리 에너지

⑤ 위치 에너지

서술형

우리나라에서 수력 발전이 차지하는 비율은 약 5%로 화력이나 원자력 발전에 비해 훨씬 작다. <보기> 중에서 수력 발전의 용량을 결정하는 가장 중요한 요인을  두 가지를 골라 그 이유를 설명해 보자.

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 발전기의 종류              ㄴ. 발전기의 성능

ㄷ. 발전기의 생산 연도         ㄹ. 떨어지는 물의 양

ㅁ. 낙차(물이 떨어지는 높이)

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다음 중에서 우리가 이용하는 에너지의 근원이 태양과 관련이 없는 것은?

① 석유          ② 광합성        ③ 태양 전지

④ 물레방아      ⑤ 원자력 발전

아래의 그림은 화력 발전에 필요한 장치들로, 에너지 전환의 관점에서 각 장치들이 하는 역할을 화살표로 나타낸 것이다.

다음 중 A, B, C, D 과정에 해당하는 에너지가 아닌 것은 ?

① 열에너지       ② 화학 에너지     ③ 탄성 에너지

④ 운동 에너지    ⑤ 전기 에너지

현재 대부분의 자동차들은 엔진 내부에서 화석 연료가 가지는 화학 에너지를 운동 에너지로 바꾸어 운행을 한다. 운행 중인 자동차들은 결국 멈추게 되는데, 운행 중에 사용한 화학 에너지는 결과적으로 어떤 에너지로 전환되는지 써 보자.

다음 중 가정에서 에너지를 절약하는 방법을 나열한 것으로 적절하지 않은 것은?

① 이면지를 활용한다.

② 유리 창문은 이중창으로 설치한다.

③ 식사는 가급적 전 가족이 함께 한다.

④ 압력 밥솥보다는 일반 솥을 사용한다.

⑤ 에너지 등급이 1등급인 전기 제품을 사용한다.

백열전구와 형광등의 평균 효율은 각각 5%, 20% 정도라고 한다. 따라서 백열전구보다는 형광등을 사용하는 것이 에너지를 절약하는 것이다. 이때 효율이 의미하는 것은 다음 중 어느 것인가?

① [eqn: 빛에너지 over {전기``에너지]          ② [eqn: {열에너지} over {전기``에너지}]

③  [eqn: {빛에너지} over {열에너지}]            ④  [eqn: {열에너지} over {빛에너지}]

⑤ [eqn: {전기``에너지} over {빛에너지}]

다음 <보기>는 가정에서 전기 에너지를 절약할 수 있는 방법들을 설명한 것이다. 이에 대한 설명으로  옳지 않은 것을 모두 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. TV 시청 시간을 대폭 줄인다.

ㄴ. 에어콘의 냉방 온도를 가급적 낮게 설정한다.

ㄷ. 세탁을 할 때에는 1회 분량만큼 모아서 한다

ㄹ. 냉장고 안에는 음식물을 가능한 가득  채운다.

ㅁ. 전기 기구를 오래 사용하지 않을 때에는 플러그를 빼 놓는다.

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① ㄱ, ㄴ          ② ㄴ, ㄹ           ③ ㄴ, ㄷ, ㄹ

④ ㄷ, ㄹ, ㅁ      ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㅁ

다음의 표는 배기량에 따른 자동차의 에너지 소비 효율 등급과 공인 연비를 나타낸 것이다.

배기량(cc)	1등급	2등급	3등급	4등급	5등급
800 이하	23.6 이상	23.5~20.6	20.5~17.6	17.3~15.2	14.5 이하
800 초과 1,100 이하	20.5 이상	20.4~17.9	17.3~15.2	15.2~12.7	12. 6 이하
1,100 초과 1,400 이하	17.4 이상	17.3~15.2	15.1~13.0	12.9~10.8	10.7 이하
1,400 초과 1,700 이하	16.5 이상	16.4~14.4	14.3~12.8	12.2~10.2	10.1 이하
1,700 초과 2,000 이하	14.3 이상	14.2~12.5	12.4~10.7	10.6~8.9	8.8 이하
2,000 초과 2,500 이하	12.2 이상	11.1~9.8	9.7~8.4	8.3~7.0	6.9 이하
2,500 초과 3,000 이하	9.4 이상	9.3~8.2	8.1~7.0	6.9~5.8	5.7 이하
3,000 초과	8.6 이상	8.5~7.5	7.4~6.4	6.3~5.3	5.2 이하

이에 대한 해석으로 옳지 않은 것은?

① 같은 배기량일 때 1등급인 자동차의 연비가 가장 크다.

② 공인 연비보다는 차가 실제로 주행할 때의 연비가 더 크다.

③ 연비는 자동차가 1 L의 연료로 주행할 수 있는 거리를 나타낸 것이다.

④ 같은 에너지 소비 효율 등급일 때에는 배기량이 클수록 연비가 작아진다.

⑤ 연비는 도로의 상태나 운전자의 운전 방법, 차량의 노후 정도에 따라 달라진다.

서술형

자가용을 이용할 때보다 자전거로 통학을 할 때 좋은 점에 대해 서술해 보자.

우리가 에너지를 절약해야 하는 이유를 바르게 설명한 것은?

① 태양 에너지가 곧 고갈되기 때문이다.

② 에너지 총량은 변하지 않기 때문이다.

③ 에너지가 지구에서 우주로 방출되기 때문이다.

④ 에너지의 변환 과정에서 총량이 조금씩 줄어들기 때문이다.

⑤ 에너지를 사용하는 과정에서 다시 사용할 수 없는 열에너지로 전환되기 때문이다.

고열원에서 1 kcal의 열을 받아 700 J의 일을 하는 열기관이 있다. 이 열기관의 효율은 약 몇 % 인가?

(단, 1 kcal = 4200 J 이다.)

① 15%               ② 17%          ③ 20%

④ 22%	⑤ 25%

서술형

심야 전력은 밤 10시부터 아침 8시까지 10시간 동안 공급되며, 요금은 일반 전기의 1/4 수준이다. 심야 전력은 축열 장치에만 사용하여야 하며, 야간에 저장된 열에너지를 이용하여 난방을 하거나 24시간 온수를 사용할 수 있다. 정부에서 심야 전력을 싼 값으로 공급하는 이유에 대해 설명해 보자.

열역학 제2법칙에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 열효율이 100%인 열기관은 만들 수 없다.

ㄴ. 깨진 달걀을 원래의 상태로 되돌릴 수 없다.

ㄷ. 에너지의 공급 없이 일을 하는 기관은 만들 수 없다.

ㄹ. 온도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 저절로 열이 이동할 수 없다.

ㅁ. 열을 포함하여 에너지의 전환 과정에서 에너지의 총량에는 변함이 없다.

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① ㄱ, ㄴ          ② ㄴ, ㄹ           ③ ㄷ, ㅁ

④ ㄷ, ㄹ, ㅁ      ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㅁ

서술형

다음은 인간과 자동차의 운동을 비교한 글이다. 이 글에서 일어나는 에너지의 전환 과정을 서술해 보자.

----<보 기>------------------------------------

<인간 >

음식 섭취로부터 흡수한 영양분은 허파를 통해 공급된 산소에 의해 연소되어 우리 몸의 체온을 유지하고 근육을 수축시키는 일을 할 수 있다.

<자동차>

공기와 혼합된 연료를 점화시켜 폭발이 일어나면 배기가스의 부피가 급격하게 팽창하여 엔진 내부의 피스톤을 밀어내는 일을 하게 된다.

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다음 중 자동차 운행과 관련하여 에너지를 절약하는 방법들을 설명한 것으로 옳은 것을 모두 고르면?

① 급출발이나 급정거를 하지 않는다.

② 시동을 켜고 공회전을 오래 해야 한다.

③ 가급적 50  km/h 이하의 속력으로 달린다.

④ 타이어의 공기압을 적정 상태로 유지한다.

⑤ 차를 운행할 때는 최대 탑승 가능 인원보다 적게 탑승하여 운행한다.

다음 빈칸에 알맞은 말을 써 보자.

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화석 연료의 상용이 비약적으로 증가하면서 환경 오염뿐 아니라 지구 온난화를 일으키는 이산화탄소가 발생하고 사람들이 많이 모여 사는 도시에서는 냉난방과 자동차 운행에 따른 연료의 사용 등 여러 요인에 의해 도시 외곽보다 온도가 높아지는 현상이 발생한다. 이러한 현상을     (         )라고 한다.

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탄소 순환과 기후 변화

Ⅵ-2

그림은 태양 복사 에너지 입사량과 지구 복사 에너지 방출량의 위도별 분포를 나타낸 것이다.

대기 대순환에 의한 위도별 열에너지 이동량과 방향을 바르게 나타낸 것은?

①		②
③		④
⑤

그림은 대기 대순환에 따른 지표 부근의 바람을 나타낸 것이다. A, B, C와 같은 순환 세포의 이름을 각각 써 보자.

그림은 태평양에서 해수의 표층 순환과 바람의 방향을 간략하게 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 다음 <보기>에서 모두 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ᄀ. A, B해류의 순환은 풍계와 관련이 있다.

ᄂ. A 해류는 난류이고, B 해류는 한류이다.

ᄃ. 이러한 순환은 저위도의 열을 고위도로 수송하는 역할을 한다.

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① ㄱ              ② ㄴ            ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ          *⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

지구에는 대기가 있어 생물이 살기 좋은 환경을 만들어 주고 있다. 만일 지구 대기가 없어진다면 발생할 수 있는 현상으로 옳은 것을 다음 <보기>에서 모두 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 바람이 불지 않을 것이다.

ㄴ. 지표면 온도의 일교차가 지금보다 커질 것이다.

ㄷ. 지표에 도달하는 태양 복사 에너지가 감소할 것이다.

ㄹ. 지표가 방출하는 에너지는 대부분 대류의 형태로 방출할 것이다.

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① ㄱ, ㄴ          ② ㄱ, ㄹ          ③ ㄴ, ㄷ

④ ㄴ, ㄹ          ⑤ ㄷ, ㄹ

엘니뇨 현상이 발생했을 때 나타나는 변화에 관한 설명 중 잘못된 것은?

① 무역풍이 약해진다.

② 남․북 적도 해류가 강해진다.

③ 페루 연안 어장이 황폐화된다.

④ 적도상의 동태평양 쪽 수온이 높아진다.

⑤ 세계 곳곳에서 기상 이변이 생긴다.

그림은 태평양 적도 부근 해수의 연직 단면을 모식적으로 나타낸 것이다. 그림에서 점선은 평상시 해수의 경계를 나타낸다.

평상시와 비교할 때, 그림 (가)와 (나)의 경우에 발생하는 현상으로 옳지 않은 것은?

① (가)에서 인도네시아 연안의 강수량이 적어져서 가뭄이 발생한다.

② (가)에서 페루 연안의 표층수에는 용존 산소량이 많아진다.

③ (나)에서 페루 연안의 해수면은 높아진다.

④ (나)에서 페루 연안에 대규모의 저기압이 발생한다.

⑤ (나)에서 인도네시아 연안의 따뜻한 해수층은 얇아진다.

중요

그림은 지구계의 탄소 순환 과정의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. (가)는 광합성, (나)는 호흡을 통한 탄소 순환 과정이다.

ㄴ. (가)와 (라)는 이산화탄소의 형태로 탄소가 이동한다.

ㄷ. (다)에서 이산화탄소가 증가하는 주된 요인은 화석 연료의 사용이다.

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① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

탄소 순환에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 지구에서 탄소의 대부분은 지권에 분포한다.

② 수권에서 탄소는 탄산 이온 형태로 존재한다.

③ 기권에서 탄소는 이산화탄소 형태로 존재한다.

④ 생물권에서 탄소는 유기 양분의 형태로 존재한다.

⑤ 지권에서 탄소는 대부분 화석 연료의 형태로 존재한다.

생태계의 탄소 순환에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

㈜미래엔

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 탄소는 생산자의 광합성을 통해 생물계로 유입된다.

ㄴ. 생물 사이에서 탄소는 유기물의 형태로 이동한다.

ㄷ. 호흡을 통해 탄소가 이산화탄소의 형태로 무기 환경으로 방출된다.

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① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 지구계를 구성하는 요소들 사이에서 탄소가 순환하는 과정의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① A 과정은 지구 온난화의 주원인이다.

② B 과정을 일으키는 근원은 태양 복사 에너지이다.

③ 벌목을 하면 B를 통한 탄소 이동량이 감소한다.

④ 지구 온난화가 일어나면 C 과정을 통한 탄소 이동량이 증가한다.

⑤ 석회암은 D 과정을 통해 형성된다.

중요

그림은 생명체 내에서 일어나는 산화 환원 반응을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① (가) 반응은 유기 양분을 합성하는 광합성이다.

② (나) 반응은 산소를 이용하는 산소 호흡이다.

③ ㉠에서 탄소는 산소와 분리되어 환원되었다.

④ ㉡에서 산소는 수소를 잃고 환원되었다.

⑤ 광합성에서 탄소의 환원에 필요한 수소는 물에서 얻는다.

빛과 광합성에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 광합성은 녹색광에서 가장 활발하게 일어난다.

ㄴ. 빛의 세기가 증가하면 광합성량은 계속 증가한다.

ㄷ. 엽록소가 흡수한 빛으로 광합성이 일어난다.

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① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

중요

그림 (가)는 엽록소 a, b의 흡수 스펙트럼, (나)는 광합성의 작용 스펙트럼이다.

이에 대한 설명이나 추론으로 옳지 않은 것은?

① 엽록소는 청자색광과 적색광을 주로 흡수한다.

② 청자색광과 적색광에서 광합성이 활발하게 일어난다.

③ 엽록소가 흡수한 빛이 광합성에 주로 이용된다.

④ 엽록소 외에도 광합성 색소가 있음을 알 수 있다.

⑤ 식물의 잎이 녹색인 것은 녹색광을 주로 흡수하기 때문이다.

그림은 엥겔만이 해캄과 산소 세균을 이용하여 광합성 실험을 한 결과를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명이나 추론으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 광합성은 청자색광과 적색광에서 활발하다.

ㄴ. 광합성이 활발할수록 산소가 많이 방출된다.

ㄷ. 산소 세균은 청자색광과 적색광을 선호한다.

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① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 지구 환경에서 탄소가 순환하는 과정을 나타낸 것이다.

위 그림에 대한 설명으로 옳은 것을 다음 <보기>에서 모두 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. A에서 대기 중 이산화탄소의 양을 증가시키는 주된 요인은 화석 연료의 사용이다.

ㄴ. 해수의 온도가 높아지면 B가 증가하여 대기 중 이산화탄소의 양이 감소한다.

ㄷ. C는 대기 중 이산화탄소의 양을 감소시킨다.

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① ㄱ             ② ㄷ            ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ          ⑤ ㄴ, ㄷ

서술형

나무를 심고 숲을 보호해야 하는 까닭을 탄소 순환과 기후 변화의 관점에서 설명하시오.

그림은 지구에 입사하는 평균 태양 복사 에너지를 100%로 할 때, 복사 평형을 이루는 지구의 에너지 수지를 나타낸 것이다.

위 그림에 대한 해석 중 옳은 것을 다음 <보기>에서 모두 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 지구의 반사율은 30%이다.

ㄴ. A: 50%, B: 64%, C: 103%이다.

ㄷ. A~C중에서 지구 온난화가 진행이 되면 가장 많이 증가하는 것은 C이다.

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① ㄱ                ② ㄴ            ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ            ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음 중 지구 복사와 태양 복사를 비교하여 설명한 것 중 옳은 것은?

① 지구 복사 에너지는 단파 복사이다.

② 지구 복사의 대부분은 적외선 영역이다.

③ 태양 복사는 자외선 영역이 대부분이다.

④ 태양이 방출하는 복사 에너지는 장파 복사이다.

⑤ 지구 복사는 태양 복사보다 지구 대기를 잘 통과한다.

지구의 복사 평형을 알아보기 위하여 오른쪽 그림과 같이 백열전구로부터 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm 의 거리에 온도계를 꽂은 알루미늄 깡통을 4개 놓고 1분마다 온도를 측정하였다.

이 실험 결과로 나타날 수 있는 것을 다음 <보기>에서 모두 고른 것은?

----<보 기>------------------------------------

ㄱ. 깡통 속의 온도는 거리와 관계없이 계속 상승한다.

ㄴ. 오랜 시간이 지나면 깡통 속의 온도가 모두 같아진다.

ㄷ. 일정한 시간이 지나면 깡통 속의 온도는 더 이상 상승하지 않는다.

ㄹ. 백열전구로부터 가장 멀리 떨어진 깡통이 최종 온도가 가장 낮다.

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① ㄱ, ㄴ          ② ㄱ, ㄷ          ③ ㄱ, ㄹ

④ ㄴ, ㄷ          ⑤ ㄷ, ㄹ

다음 그림에서 온실 안의 온도가 온실 밖보다 더 높아지는 직접적인 원인이 되는 에너지는?

① A             ② B            ③ C

④ D             ⑤ E

온실 효과에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

① 온실 효과는 대기 중의 CO2, CH4 등에 의해 나타난다.

② 대기 중의 수증기에 의해서도 온실 효과가 나타난다.

③ 지구의 온난화가 예상된다.

④ 해수면의 상승이 예상된다.

⑤ 온실 효과에 의해서 지구의 열평형은 깨진다.

다음 <보기>는 온실 효과에 대한 설명들이다. 온실 효과의 긍정적 측면을 모두 고르면?

---<보 기>------------------------------------

ㄱ. 지구의 온도를 일정하게 유지시켜 준다.

ㄴ. 지구 온난화를 발생하여 지구의 온도를 높인다.

ㄷ. 대기가 없는 경우보다 일교차가 작게 나타난다.

ㄹ. 극지방의 빙하가 녹아 해수면이 상승한다.

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① ㄱ, ㄴ            ② ㄱ, ㄷ            ③ ㄱ, ㄹ

④ ㄴ, ㄷ            ⑤ ㄴ, ㄹ

다음은 온실 효과를 알아보기 위한 실험 설계 과정이다. 이 실험에서 온도가 가장 높게 나타나는 것은?

1. 그림 (가), (나), (다)와 같이 스타이로폼으로 상자를 3개 만들어 온도계 4개를 각각 상자에 꽂는다. 상자 (나)는 윗면에, 상자 (다)는 윗면과 중간에 셀로판 종이를 붙이고 A와 B에 각각 온도계를 꽂는다.

2. 상자 3개를 햇빛이 잘 비치는 곳에 햇빛과 셀로판 종이가 수직이 되도록 놓는다.

3. 상자 (가), (나), (다)의 내부 온도를 2분 간격으로 온도 변화가 없을 때까지 측정한다.

① (가)            ② (나)         ③ (다)의 A

④ (다)의 B        ⑤ 모두 같다.

다음 중 지구 온난화에 의한 해수면 상승과 관련된 요소를 모두 고른 것은?

해수 팽창        해일 발생        대륙 침강

지각 변동        빙하 융해

① 해수 팽창, 대륙 침강

② 해수 팽창, 해일 발생

③ 지각 변동, 빙하 융해

④ 해일 발생, 빙하 융해

⑤ 해수 팽창, 빙하 융해

다음 표는 온실 기체의 온도 상승 효과와 현재 대기의 온실 기체 농도를 나타낸 것이다.

온실 가스	온도 상승 효과	농도(ppm)
이산화탄소 프레온 가스 메테인 산화질소	1(기준) 6,000 21 290	351 0.00225 1.675 0.31

온실 효과에 대한 기여도가 가장 큰 기체와 작은 기체를 순서대로 나열하고, 온도 상승 효과와 기여도가 다른 이유에 대해 간단히 써 보자.

다음 그림은 최근 100년 동안의 지구의 평균 기온 및 대기 중 이산화탄소의 농도 변화를 나타낸 것이다.

평균 기온과 이산화탄소 농도 변화의 관계에 관한 가설로 가장 타당한 것은?

① 이산화탄소의 농도가 증가하면 평균 기온이 감소한다.

② 이산화탄소의 농도가 증가하면 평균 기온이 증가한다.

③ 평균 기온이 상승하면 이산화탄소의 농도가 증가한다.

④ 평균 기온이 상승하면 이산화탄소의 농도가 감소한다.

⑤ 평균 기온이 상승하면 해수면이 높아진다.

다음 그래프는 하와이 마우나로아 관측소에서 1959 ~ 1997년 사이에 측정된 대기 중 이산화탄소 농도의 변화량을 나타낸 것이다.

자료에 대한 설명으로 옳은 것을 다음 <보기>에서 모두 고른 것은?

---<보 기>------------------------------------

ㄱ. 측정치가 진동하는 것은 1년 주기의 계절적인 변화를 나타낸다.

ㄴ. 여름에는 광합성 작용이 활발하여 이산화탄소의 농도가 줄어든다.

ㄷ. 관측 기간 동안 이산화탄소 농도의 증가율은 점점 커졌다.

----------------------------------------------

① ㄱ             ② ㄴ             ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ         ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 온실 기체가 지금과 같은 비율로 증가한다고 가정하였을 때 한반도 주변의 수온 변화를 나타낸 것으로, 1990년 2월의 수온 분포와 2100년 2월의 수온 분포를 예측한 자료이다.

자료에 대한 다음 <보기>의 설명 중 옳은 것을 모두 고른 것은?

---<보 기>------------------------------------

ㄱ. 근해의 용존 산소량은 줄어들 것이다.

ㄴ. 근해에서 명태와 대구 같은 한류성 어종의 어획량이 늘어날 것이다.

ㄷ. 우리나라의 육지 면적이 감소할 것이다.

ㄹ. 여름철 고랭지 농업 지역이 줄어들 것이다.

----------------------------------------------

① ㄱ,  ㄴ          ② ㄱ, ㄷ          ③ ㄷ, ㄹ

④ ㄱ, ㄴ, ㄷ       ⑤ ㄱ, ㄷ, ㄹ

그림은 대기 중의 이산화탄소 농도가 현재의 2배로 늘어날 때, 위도에 따른 지표면 부근의 온도가 상승하는 정도를 예측한 자료이다.

자료에 대한 해석으로 옳지 않은 것은?

① 여름보다는 겨울에 온실 효과가 크게 나타날 것이다.

② 고위도 지방일수록 온실 효과의 효과가 크게 나타날 것이다.

③ 북반구는 남반구보다 온실 효과의 영향을 많이 받을 것이다.

④ 저위도 지방과 고위도 지방의 기온차가 현재보다 줄어들 것이다.

⑤ 고위도 지방에서 기온의 연교차가 현재보다 늘어날 것이다.

대기 중 이산화탄소의 양을 감소시키기 위한 대책으로 옳은 것을 다음 <보기>에서 모두 고르면?

---<보 기>------------------------------------

ㄱ. 화석 연료의 사용량을 줄인다.

ㄴ. 산불을 예방하고 식목사업을 증가한다.

ㄷ. 쓰레기는 소각위주로 처리한다.

----------------------------------------------

① ㄱ              ② ㄴ            ③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ          ⑤ ㄴ, ㄷ

에너지 문제와 미래의 에너지

Ⅵ-3

다음 중 화석 연료의 생성에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?

① 화석 연료의 에너지원은 주로 지구 내부 에너지가 전환된 것이다.

② 석탄은 과거 지질 시대의 식물이 퇴적된 후 압력을 받아 생성된 것이다.

③ 석유는 해양 생물이 퇴적된 후 탄화작용을 받아 생성된 것이다.

④ 석유가 나타나는 지층은 위로 볼록한 배사 구조를 형성해야 한다.

⑤ 화석 연료는 생성되는 기간이 길기 때문에 유한한 자원이다.

다음 중 방사성 에너지 자원과 관련이 있는 내용으로 옳은 것을 모두 골라 써 보자.

ㄱ. 방사성 원소는 지구 내부의 높은 압력으로 형성되어 원자량이 크다.

ㄴ. 핵분열 에너지는 방사성 원소에 중성자를 충돌시켰을 때 원자핵이 쪼개지면서 방출되는 에너지이다.

ㄷ. 핵에너지는 화석 연료에 비해 이산화탄소의 배출량이 거의 없다.

ㄹ. 핵에너지는 무한하고, 위험이 없는 안전한 에너지원이다.

많은 과학자들은 대기 중 이산화탄소 증가가 지구 온난화의 원인이라고 생각하고 있다. 지구 온난화를 방지하기 위하여 화석 연료를 대신할 대체 에너지 자원의 조건으로 적당한 것을 다음 <보기>에서 모두 고른 것은?

---<보 기>------------------------------------

ㄱ. 발화점이 높은 연료라야 한다.

ㄴ. 에너지 자원을 이용할 때 환경오염이 없어야 한다.

ㄷ. 대체 에너지 자원은 화석 연료와 같이 화력 발전에 이용할 수 있어야 한다.

ㄹ. 이용 가능한 에너지 자원이며, 풍부하고 값이 싸야 한다.

----------------------------------------------

① ㄱ, ㄴ           ② ㄱ, ㄷ            ③ ㄴ, ㄷ

④ ㄴ, ㄹ           ⑤ ㄷ, ㄹ

중요

기존의 에너지원과 비교하여 신․재생 에너지가 가지는 장점으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 초기 투자 비용이 적게 든다.

ㄴ. 온실 기체나 핵폐기물의 배출이 없다.

ㄷ. 자원고갈의 염려가 없다.

<보 기>

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

태양광 발전과 태양열 발전의 공통점으로 옳지 않은 것은?

㈜미래엔

① 지구에 도달하는 태양 에너지를 이용한다.

② 물의 증기로 터빈을 돌려 전기에너지를 얻는다.

③ 날씨에 따라서 얻을 수 있는 양에 차이가 있다.

④ 자원 고갈의 염려가 없다.

⑤ 발전 단가가 높다.

풍력 에너지에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 풍력 발전의 근원은 지열 에너지이다.

ㄴ. 전력 생산 단가가 비싸다.

ㄷ. 국토 이용 효율을 높일 수 있다.

ㄹ. 풍력 발전기 날개의 회전 에너지가 전기 에너지로 전환된다.

<보 기>

① ㄱ, ㄴ	② ㄴ, ㄹ	③ ㄷ, ㄹ

④ ㄱ, ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄷ, ㄹ

서술형

지구 표면적의 70% 이상을 차지하는 바다를 에너지원으로 얻어지는 여러 가지 형태의 에너지를 해양 에너지라고 한다. 이러한 해양 에너지를 활용하는 발전 방식 중 대표적인 3가지 발전 형태인 조력 발전, 조류 발전, 파력 발전을 비교하여 설명하시오.(단, 각 발전에서 활용하는 해양 에너지의 성격을 중심으로 비교할 것.)

다음은 어떤 신․재생 에너지가 활용되고 있는 사례들이다.

o 옥수수, 사탕수수를 당으로 분해한 후 발효시켜 얻는 에탄올

o 콩기름, 폐식용유에서 추출하는 디젤 연료

o 쓰레기, 폐목재로 전기 생산

o 폐열을 지역 난방에 사용하는 열병합 발전

이에 해당하는 신․재생 에너지로 옳은 것은?

① 바이오 에너지	② 수력 에너지

③ 수소 에너지	④ 지열 에너지

⑤ 화석 연료

중요

그림은 광합성에서 착안하여 물로부터 수소 에너지를 얻는 방법을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. A로 움직이는 입자는 전자이다.

ㄴ. B 전극에 사용되는 물질은 광촉매이다.

ㄷ. E로 공급되는 에너지는 태양의 열에너지이다.

<보 기>

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

핵융합 에너지는 가벼운 원자의 원자핵들이 융합해 무거운 원자핵이 될 때 발생하는 막대한 에너지를 의미한다. 이러한 핵융합 에너지를 활용하기 위해 필요한 조건에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 반응하는 입자들은 1억℃ 이상의 플라스마 상태여야 한다.

ㄴ. 핵융합 반응에 필요한 입자는 헬륨 원자이다.

ㄷ. 태양과 같은 환경의 핵융합로가 만들어져야 한다.

<보 기>

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

중요

그림은 태양 전지를 모식도로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

A

B

C

D

① 반도체 A는 n형 반도체이다.

② 반도체 B는 (+)극의 역할을 한다.

③ 태양광을 쪼이면 두 반도체 사이에 전위차가 발생한다.

④ (+)전하를 띠는 파란색 동그라미는 양성자를 의미한다.

⑤ 전자는 C의 방향으로 이동간다.

연료 전지는 수소와 산소의 화학 반응으로 생기는 연소 에너지를 열로 바꾸지 않고 직접 전기 에너지로 변화하는 장치이다. 다음 중 연료 전지의 장점이 아닌 것은?

① 최대 80% 가까이 에너지 효율을 높일 수 있다.

② 연료인 수소의 저장과 보관이 용이하다.

③ 물이 유일한 생성물로 환경오염 문제가 없다.

④ 휴대 전화부터 발전소까지 발전 용량을 쉽게 조절할 수 있다.

⑤ 천연가스, 메탄올 등 다양한 연료를 사용할 수 있어 자원 확보가 용이하다.

서술형

하이브리드 자동차는 기존의 차량보다 3~4배의 효율성을 지니고 배출 가스도 30% 이상 줄일 수 있다. 이를 가능하도록 하는 하이브리드 자동차의 주행 방식에 대해 서술하시오.

바 / 른 / 답 / 알 / 찬 / 풀 / 이

VI-1. 에너지와 문명

1 ①      2 ①     3 ③      4  ⑤      5 ②       6 ②

7 ③      8 ③      9 ⑤     10 ②     11 해설참조

12 ②   13 ㄴ     14 파력     15 해설 참조      16 ①

17 ㉣, ㉤, 해설 참조   18 ⑤    19 ③    20 열에너지

21 ④    22 ①    23 ②      24 ②      25 해설 참조

26 ⑤    27 ②    28 해설 참조  29 ③   30 해설 참조

31 ①, ④   32 열섬 효과

1. 각 기구에서 에너지의 전환 과정을 바르게 고치면 다음과 같다.

① 발전기 : 운동 에너지 → 전기 에너지

② 전동기 : 전기 에너지 → 운동 에너지

③ 엔진 : 화학 에너지 → 열에너지 → 운동 에너지

④ 건전지 : 화학 에너지 → 전기 에너지

⑤ 전열기 : 전기 에너지 → 열에너지

2. ① 다 쓴 건전지는 다시 이용할 수 없다.

② 저수지에 고여 있는 물의 위치 에너지

③ 탱크에 저장된 석유의 화학 에너지

④ 바닷가에 부는 바람의 풍력 에너지

⑤ 들판에 익어가는 벼의 화학 에너지

3. 전기난로는 빛을 이용하기 위한 나머지 예들과 달리 열에너지를 이용하기 위한 것이다.

4. CD 플레이어에 의해 사용된 전기 에너지는 플레이어의 회전 운동, 빛, 소리 에너지로 전환되며 결국에는 모두 열에너지로 전환된다. 그러나 중력에 의한 위치 에너지와는 상관이 없다.

5. 양궁을 제외한 나머지 기구들은 중력에 의한 위치 에너지를 이용하는 예이다. 양궁은 탄성력에 의한 위치 에너지(탄성 에너지)를 이용하는 것이다.

6. 수력 발전은 물이 낙하하는 과정에서 물의 위치 에너지가 운동 에너지로 바뀌고, 이 물로 발전기를 돌려 전기 에너지를 생산한다.

7. 빛에너지를 이용하는 전등과 달리 나머지 기구들은 모터를 이용하여 전기 에너지를 운동 에너지로 바꾸어 사용하는 장치들이다.

8. 전기 에너지의 가장 큰 단점은 저장이 어렵다는 것이다. 전기 자동차는 화석 연료를 사용하는 자동차보다 주행 거리가 짧고 충전 시간도 몇 시간이 걸릴 정도로 길다.

9. 대형 발전소에서는 전력 소비량에 맞추어 발전량을 변화시키기 어려우므로, 주로 밤에 남는 전기 에너지를 이용하여 물을 상부 저수지로 끌어올린다. 전력 수요가 많은 낮에 이 물을 낙하시켜 공급량을 늘리는 방식이 양수 발전이다.

10. ① 태양전지: 태양에서 복사되는 전자기파의 에너지를 전기 에너지로 바꾼다.

② 조력 발전: 조수간만의 차는 달과 지구, 태양과 지구 사이에 작용하는 중력에 의해 생기는 현상이다.

③ 파력 발전: 물결파 에너지 → 전기 에너지

④ 전자레인지: 마이크로파를 이용하여 음식을 덥힌다.

⑤ 라디오: 전기 에너지 → 소리 에너지

11. 최하점에서 고무줄은 최대로 늘어난 상태로 사람은 정지 상태이다. 따라서 사람의 운동 에너지와 중력에 의한 위치 에너지는 최소이나 탄성력에 의한 위치 에너지는 최대가 된다.

12. 태양열 발전의 단점은 기상이 맑지 않은 날이나 밤에는  발전을 할 수 없다는 것이다. 또, 넓은 장소를 필요로 하므로 사람이 없고 비가 오지 않는 사막 지역이 유리하다.

13. 원자력 발전의 주원료로 사용하는 우라늄은 매장량에 한계가 있으므로 재생 가능한 자원은 아니다.

14. 파력 발전은 상하로 진동하는 파도의 운동 에너지로 터빈을 돌려 발전하는 방식이다.

15. 식물의 광합성 의한 화학 에너지를 비롯해 풍력과 수력, 파력 등의 운동 에너지 등 우리가 사용하는 에너지의 근원을 따져보면 대부분 태양 에너지이다.

16. 높은 곳에 있을 때 최대 값을 갖는 공의 위치 에너지는 낙하하면서 운동 에너지와 공기와의 마찰에 의한 열에너지로 바뀌고, 바닥에 충돌하면 일부가 열과 소리 에너지로 바뀐다.

17. 수력 발전은 물의 위치 에너지를 이용하는 것이므로 수력 발전소의 발전 용량은 수량과 낙차에 의해 결정된다.

(중력에 의한 위치 에너지 [eqn: E_p `=`m`g`h] )

18. 원자력 발전에서 사용하는 우라늄은 초신성의 폭발에 의해 만들어져 우주 공간에서 떠돌다가 지구가 생성될 때 매장된 것이다. 따라서 태양과 관련이 없는 에너지원이다.

19.

A: 화학 에너지, B: 열에너지, C: 운동 에너지, D: 전기 에너지

20. 자동차는 화석 연료를 연소시킬 때 발생하는 열을 이용하여 운행을 하기 위한 운동 에너지를 얻는다. 그러나 자동차는 지면과 공기와의 마찰에 의해 결국에는 멈추게 되므로 모두 열에너지로 전환된다.

21. 압력 밥솥은 수증기가 빠져나가지 못하므로 열손실이 작아 밥이 빨리 되므로 연료가 절약될 뿐 아니라 밥맛도 좋다.

22. 일반적으로 효율이란 입력 대비 출력의 비를 뜻한다. 에너지의 공급 없이 출력이 입력보다 더 커질 수 없다는 것이 에너지 보존 법칙이다. 형광등은 같은 양의 전기 에너지를 사용하는 백열등보다 더 밝다. 즉, 전기 에너지가 열보다 빛에너지로 바뀌는 비율이 더 크기 때문이다.

23. 에어콘의 설정 온도가 낮을수록 외부와의 온도차가 커지므로 외부와의 열출입 속도가 빨라진다. 난방의 경우에도 마찬가지로 외부와의 온도차가 클수록 외부와의 열출입 속도가 빨라져, 온도 차를 유지하기 위해 에너지를 많이 사용하게 되는 것이다. 냉장고 안을 가득 채우면 대류가 잘 안되어 음식물의 온도를 균형적으로 낮추는 데 보다 많은 에너지를 사용하게 된다.

24. 공인 연비는 대개 차가 경제속도로 등속 운동할 때 소비되는 연료량을 측정하므로 일반 주행할 때의 연비보다 높다.

25. 공해 물질 배출량을 줄이면서 건강해지는 효과를 거둘 수 있다.

26. 에너지 보존 법칙에 의해 우주의 에너지 총량은 변하지 않지만, 화석 연료와 같이 우리가 사용하기 쉬운 에너지원이 점점 줄어들기 때문이다.

27. 열효율 [eqn: e `=` W over Q `=` {700rmJ} over {1rmkcal} `=` {700rmJ} over {4200rmJ} `=` 1 over 6 `image `17%]이다.

28. 낮보다 밤에는 전력 사용이 줄어들지만 남아도는 전기를  저장하기 어려우므로 양수 발전을 하거나 심야 전력 사용을 유도하기 위해 싼 값으로 공급하는 것이다.

29. 에너지 공급 없이 영원히 일을 하는 기관을 제1종 영구 기관이라고 한다. 열역학 제1법칙 즉, 에너지 전환 과정에서 에너지의 총량에는 변함이 없다는 에너지 보존 법칙에 위배되므로 제1종 영구 기관은 만들 수 없다.

30. 음식이나 연료가 가지고 있는 화학 에너지는 연소나 폭발 과정을 거쳐 열에너지로 전환되고 일부는 운동 에너지로 바뀐다.

31. ③ 자동차가 일정 거리를 달릴 때 연료 소비가 가장 적은 경제속력은 대략 60~80 km/h이다. 따라서 60 km/h 이하의 속력으로 달리는 경우 연료 소비량도 많아지고 운행 시간도 길어지므로 손해이다.

① 급출발을 하면 연료가 불완전하게 연소되어 연료 소비량이 커질 뿐 아니라 대기를 오염시킨다.

② 시동을 켜고 엔진의 예열을 위해 너무 오래 공회전을 하는 것은 에너지 낭비일 뿐 아니라 대기를 오염시킨다.

⑤ 자동차 회사에서는 차의 무게를 줄이기 위해 가벼운 엔진이나 차체 등을 개발하기 위해 많은 노력을 기울이고 있는 데, 이는 연비를 높이기 위해서이다. 차에 싣는 짐을 줄이면 연비가 높아져 에너지를 절약할 수 있다. 그러나 자동차를 혼자 타는 것보다는 목적지가 같으면 여럿이 함께 타고 이동하는 것이 에너지를 절약할 수 있는 방법이다.

④ 타이어의 공기압이 너무 적거나 많으면 지면과의 마찰 등의 요인으로 에너지가 더 소비될 뿐만 아니라 안전 운행에도 문제가 된다.

32. 도시에서 화석 연료의 많은 사용 등 여러 가지 요인에 의해 도심의 온도가 도시 주변의 외곽보다 높아지는 현상을 열섬 효과라고 한다.

Ⅵ-2. 탄소 순환과 기후 변화

33 ①     34 A: 해들리 순환, B: 페렐 순환, C, 극순환     35 ⑤    36 ①    37 ②     38 ②    39 ④    40 ⑤    41 ⑤    42 ④    43 ④    44 ③    45 ⑤    46 ④  47 ①    48 식물은 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소 농도를 감소시켜 지구 온난화를 방지한다.    49 ⑤    50 ②  51 ⑤    52 ④    53 ⑤    54 ②    55 ④    56 ⑤  57 해설 참조    58 ②    59 ⑤    60 ⑤   61 ⑤    62 ④

33. 저위도는 에너지 과잉, 고위도는 에너지 부족이므로 열은 저위도에서 고위도로 이동하며, 열의 이동량은 중위도에서 가장 많다.

34. A는 해들리 순환 세포, B는 페렐 순환 세포, C는 한대(극) 순환 세포이다.

35. ㄱ. 그림에 나타난 해수의 순환은 무역풍과 편서풍에 의해 발생하는 아열대 순환이다.

ㄴ. A 해류는 저위도에서 고위도로 이동하는 난류이고, B 해류는 고위도에서 저위도로 이동하는 한류이다.

ㄷ. 이러한 해수의 순환은 저위도의 과잉된 열을 고위도로 수송함으로써 지구의 열평형에 기여하는 역할을 한다.

36. 지구에 대기가 없으면 바람이 생기지 않을 것이며, 대기의 온실 효과가 없기 때문에 지표면 온도의 일교차가 커진다. 그러나 대기가 없는 경우 대기의 흡수 또는 반사 등이 없어지기 때문에 지표에 도달하는 태양 복사 에너지의 양은 지금보다 증가할 것이며, 공기에 의한 대류가 일어날 수 없기 때문에 지표가 방출하는 에너지는 주로 복사의 형태로만 이루어질 것이다.

37. 엘니뇨는 무역풍이 약화되어 나타나는 현상으로서, 남 ․ 북 적도 해류는 무역풍의 영향으로 발생하기 때문에 엘니뇨가 발생하면 남 ․ 북 적도 해류가 약화된다.

38. (가)는 엘니뇨가 발생할 때, (나)는 라니냐가 발생할 때의 해수 연직 단면 분포이다. 엘니뇨가 발생하면 페루 연안의 따뜻한 해수층이 두꺼워져 수온이 상승하고 대규모의 저기압이 생성되어 비가 많아진다. 따라서 수온의 상승으로 인해 페루 연안 해수의 용존 산소량이 적어져서 어장이 황폐화된다.

39. (가)는 생산자의 광합성을 통해 탄소가 생물권으로 유입되는 과정이고, (나)는 호흡을 통해 유기 양분이 분해되어 이산화탄소가 무기 환경으로 배출되는 과정이다. (다)는 주로 화석 연료의 연소를 통해 탄소가 이산화탄소의 형태로 기권으로 방출되는 과정이다. (라)는 생물권의 탄소가 유기물의 형태로 지권으로 이동하는 과정이다.

40. 지구에서 탄소의 99% 이상이 지권에 분포하며, 지권에서 탄소는 대부분 석회암 형태로 존재한다. 생물권의 탄소의 일부는 지질 시대에 지층에 묻혀 화석 연료의 형태로 지권으로 이동하였다.

41. 탄소는 생산자의 광합성을 통해 이산화탄소의 형태로 생물계로 유입되어 유기 양분의 합성에 이용된다. 생물권에서는 탄소가 유기 양분의 형태로 생물 사이를 이동한다. 생물의 호흡을 통해 유기 양분은 이산화탄소로 분해되어 무기 환경으로 방출된다.

42. A는 주로 화석 연료의 연소를 통해 탄소가 이산화탄소의 형태로 기권으로 이동하는 과정으로 지구 온난화의 주원인이다. B는 생산자의 광합성을 통해 탄소가 이산화탄소의 형태로 생물권으로 유입되는 과정으로 빛이 강할수록 광합성이 활발하다. C는 대기 중의 이산화탄소가 물에 용해되는 과정으로 수온이 낮을수록 많이 용해된다. D는 탄산 이온이 침전되어 석회암 등의 퇴적암이 형성되는 과정이다.

43. (가)는 광합성, (나)는 호흡이다. 광합성은 탄소의 환원과 산소의 산화가 동시에 일어나는 산화 환원 반응이다. 탄소의 환원에 필요한 수소는 물의 광분해를 통해 공급된다.

44. 광합성은 빛의 파장과 빛의 세기의 영향을 받는다. 엽록소가 주로 흡수하는 청자색광과 적색광에서 광합성이 활발하다. 어느 단계까지는 빛의 세기가 증가할수록 광합성량이 증가하다가 더 이상 증가하지 않고 일정해진다.

45. 엽록소가 거의 흡수하지 않는 녹색광과 황색광에서도 광합성이 일어나는 것은 카로티노이드계 색소가 흡수하는 녹색광과 황색광도 광합성에 이용되기 때문이다. 식물의 잎이 녹색인 것은 녹색광을 주로 반사하기 때문이다.

46. 해캄은 청자색광과 적색광에서 광합성을 활발하게 하여 산소를 많이 방출한다. 따라서 산소 호흡을 하는 산소 세균은 광합성이 활발한 장소에 많이 모여 있게 된다.

47. ㄱ. A는 인간 활동에 의한 대기 중 이산화탄소량의 증가이므로 주된 원인은 화석 연료의 연소이다.

ㄴ. 해수의 온도가 높아지면 해수의 이산화탄소 용해도가 감소하므로 해수에 녹아있던 이산화탄소가 대기로 방출되어 대기 중 이산화탄소의 양이 증가한다.

ㄷ. 화산이 분출할 때 방출하는 화산 기체의 대부분은 수증기와 이산화탄소이다. 따라서 C의 과정을 통해 대기 중 이산화탄소의 양이 증가한다.

48. 식물은 이산화탄소를 흡수하여 광합성을 한다. 따라서 나무를 심고 숲을 보호하면 식물의 광합성량이 증가하여 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키므로 지구 온난화를 방지하는데 도움이 된다.

49. ㄱ. 지구의 반사율은 30%이며 지구가 반사와 산란에 의해 우주로 방출하는 태양 복사 에너지의 양이다.

ㄴ. A는 태양 복사(100%)에서 지표, 대기의 반사(30%)와 대기 흡수량(20%)을 뺀 나머지이므로 50%이다. 그리고 지구가 복사 평형을 이루고 있으므로 지구의 대기와 지표가 흡수한 태양 복사 에너지량(20+A)과 지구가 우주 공간으로 방출하는 지구 복사 에너지량(B+6%)이 같아야 하므로 B는 64%이다. 또 지표가 흡수한 에너지(A+C)는 지표에서 방출하는 에너지량(지표 복사(123%)+전도, 대류, 잠열(30%))과 같아야 하므로 C는 103%이다.

ㄷ. 지구 온난화가 진행되면 대기가 흡수하는 지구 복사 에너지의 양이 증가함을 의미하므로 지표가 흡수하는 C의 양이 증가하여 지구의 온도가 높아진다. 그러나 태양으로부터 지표가 흡수하는 에너지량 A와 공간으로 방출하는 B의 양은 지구의 복사 평형을 이루기 위해 변함이 없어야 한다.

50. 태양 복사는 파장이 짧은 단파 복사이며 대부분 가시광선으로 이루어져 있다. 반면 지구 복사는 파장이 긴 장파 복사이며 대부분이 적외선이다. 지구 대기는 적외선으로 이루어진 지구 복사를 잘 흡수한다.

51. 깡통 속의 온도는 처음에는 상승하다가 일정 시간이 경과하면 온도가 변하지 않는 복사 평형 상태에 도달한다. 복사 평형에 도달했을 때 깡통 속의 온도는 백열전구로부터 멀수록 낮게 나타난다.

52. 온실 효과는 온실 내부에서 밖으로 방출되는 에너지(C)를 다시 온실 내부로 흡수(D)하여 온실 내부의 온도를 높이는 작용이다.

53. 온실 효과가 일어나 지구의 평균 기온이 상승해도 지구의 열평형은 유지된다.

54. 온실 효과는 지구의 대기가 지구 복사 에너지는 흡수함으로써 지구의 평균 온도를 일정하게 유지하여 지상에 생물체가 살 수 있는 환경을 제공한다. 그러나 대기의 온실 효과가 강화되어 지구의 온도가 비정상적으로 증가하는 지구 온난화, 해수면 상승 현상은 온실 효과의 부정적 측면이다.

55. 셀로판 종이는 온실의 유리와 같은 역할을 한다. 따라서 셀로판 종이가 두 겹으로 덮인 (다)의 B 내부의 온도가 가장 높게 나타날 것이다.

56. 지구 온난화에 의해 지구의 평균 온도가 상승하면 해수의 수온도 상승한다. 이에 따라 해수의 열팽창에 의해 해수의 부피가 증가하여 해수면이 상승하게 된다. 또한 극지방과 고산 지대의 빙하가 녹아 해양으로 흘러들기 때문에 해수면이 증가한다.

57. 온실 효과에 대한 기여도는 1ppm당 농도에 따른 온도 상승 효과와 대기 중의 농도를 곱한 값으로, 각 기체의 기여도는 다음과 같다.

․ 이산화탄소: 1×351=351

․ 프레온 가스: 6,000×0.00225=13.5

․ 메테인: 21×1.675≒35.2

․ 산화질소: 290×0.31=89.9

1ppm 당 농도에 따른 온도 상승 효과는 프레온 가스가 가장 크지만 현재 대기 중의 농도가 현저하게 낮아 실제의 기여도는 가장 낮게 나타난다. 반대로 이산화탄소의 1ppm 당 농도에 따른 온도 상승 효과는 가장 작지만 현재 대기 중의 농도가 높으므로 온실 효과 기여도가 가장 크게 나타난다.

58. 제시된 자료는 1860년에서 1990년대 중반까지의 지구 평균 기온과 이산화탄소의 농도 변화를 나타낸 것이다. 대기 중 이산화탄소의 농도가 증가하면 온실 효과가 더욱 크게 나타나 지구 온난화가 발생하여 기온이 상승하게 된다.

59. 이산화탄소의 농도는 1년 주기로 진동하면서 계속 상승하는 경향을 보이고 있다. 1년을 주기로 진동하는 것은 여름에 광합성이 활발하여 대기 중 이산화탄소의 양이 감소하고, 겨울에는 화석 연료 사용량이 늘어나고 광합성이 약해지면서 대기 중 이산화탄소의 양이 증가하기 때문이다.

60. ㄱ. 기체의 용해도는 온도가 상승할수록 낮아지므로 용존 산소량은 줄어들 것이다.

ㄴ. 한류성 어종의 어획량은 감소할 것이고, 오징어와 같은 난류성 어종의 어획량이 증가할 것이다.

ㄷ. 해수면이 상승하면서 육지 면적이 감소할 것이다.

ㄹ. 온도가 상승하면 고랭지가 줄어들게 되므로 고랭지 농업 지역도 감소할 것이다.

61. ① 남반구는 6～7월이 겨울이고, 북반구는 12～1월이 겨울이다. 그림에서 북반구․남반구 모두 겨울철의 온도 상승이 크게 나타나고 있다.

② 저위도 지방보다는 고위도 지방에서 온도 상승이 크게 나타난다.

③ 대륙이 많은 북반구의 온도 상승이 남반구보다 크게 나타난다.

④ 계절에 관계없이 고위도 지방의 온도 상승이 크게 나타나고 있다. 온도가 높은 저위도 지방은 온도 상승이 없는 것으로 나타나고 온도가 낮은 고위도 지방은 온도 상승이 많으므로 저위도 지방과 고위도 지방의 온도차는 지금보다 작아질 것이다.

⑤ 고위도 지방에서 겨울철의 온도 상승이 여름철보다 크게 나타나므로 추울 때와 더울 때의 온도 차이는 지금보다 작아질 것이다. 즉, 기온의 연교차는 지금보다 작아질 것이다.

62. 이산화탄소는 온실 효과를 일으키는 가장 주된 요인이다. 따라서 화석 연료의 사용량을 줄임과 함께 대체 에너지원을 개발하는 노력을 해야 한다. 또한 쓰레기는 소각보다는 매립과 재활용의 방법으로 처리해야 하며, 무엇보다도 쓰레기의 발생량을 줄여야 할 것이다. 더불어 광합성을 통해 이산화탄소를 소비하는 식물의 재배 면적을 증가시키는 식목 사업을 활발히 펼쳐야 할 것이다.

Ⅵ-3. 에너지 문제와 미래의 에너지

63 ①   64 ㄴ, ㄷ   65 ④    66. ④     67. ②          68. ③    69. 조력 발전은 밀물과 썰물 때 발생하는 수면의 높이차를 이용하는 발전 방식으로 바다의 위치 에너지로부터 얻어지는 운동 에너지를 활용한다. 반면 조류 발전은 빠른 물살의 수평적인 운동 에너지를 활용하고, 파력 발전은 파도의 상하․수직적인 운동 에너지를 활용한다.    70. ①    71. ③  72. ③     73. ④     74. ②    75. 하이브리드 자동차는 가솔린 엔진에 의한 주행 과정에서 전기 모터가 돌아가고, 이때 발생하는 전기 에너지를 배터리에 저장하였다가 다시 가솔린 엔진의 보조 동력원으로 사용하여 효율을 높인다.

63. 화석 연료는 주로 생물이 지층에 퇴적되어 깊은 곳에서 압력을 받으면서 탄소만 남은 것이다. 생물의 탄소는 주로 태양 복사 에너지를 이용한 광합성을 통해 형성된 것이므로 화석 연료의 주된 에너지원은 태양 에너지라고 할 수 있다.

64. ㄱ. 방사성 원소는 대부분 원자량이 큰 원소들로서 우주에서 초신성이 폭발할 때 만들어졌다. 그 후 지구가 생성될 때 지구의 지각에 포함되어 있다가 마그마가 식어 굳어지는 과정에서 한곳에 모여 광상을 이루었다.

ㄴ. 방사성 원소의 원자핵에 중성자를 빠른 속도로 부딪치면 핵이 분열되면서 에너지가 발생하는데, 이를 핵분열 에너지라고 한다.

ㄷ. 핵에너지는 핵분열이나 융합에 의해 발생하므로 이산화탄소가 배출되지 않는다.

ㄹ. 지구에 존재하는 방사성 원소의 양은 한정되어 있으므로 핵에너지는 유한한 에너지원이며, 대기 오염 물질이 나오지 않지만 사고가 났을 경우 방사능의 유출에 의해 심각한 위험을 초래할 수 있는 에너지이기 때문에 안전한 에너지원이라고 볼 수 없다.

65. 대체 에너지 자원은 환경오염이 없고 풍부하며 값이 싸야 한다. 발화점이 낮아야 편리하게 이용할 수 있으며, 화석 연료를 이용할 때와 같이 전력을 생산할 때 화력 발전의 방법을 고집할 필요는 없다.

66. ㄴ, ㄷ. 신․재생 에너지는 기존 화석 연료의 연소에 의해 배출되는 이산화탄소나 원자력 발전 부산물인 핵폐기물과 같은 환경오염 물질이 배출되지 않는다. 또한, 무한한 에너지 자원인 태양 에너지에 근원을 둔 다양한 방식의 재생 에너지원을 사용함으로써 자원 고갈의 염려 없이 지속적인 사용이 가능하다. ㄱ.신․재생 에너지의 경우 에너지 전환을 위한 장치 비용이나 설치 비용 등에서 기존의 에너지원에 비해 초기 투자 비용이 비싸 아직 경제적인 효과가 낮아 지속적인 연구개발 노력이 필요하다.

67. ② 태양열 발전은 집열판으로 가열된 물의 증기로 터빈을 돌려 전기 에너지를 얻지만 태양광 발전은 태양의 빛에너지로부터 직접 전기 에너지를 얻는다. ① 태양열 발전은 태양의 열에너지를, 태양광 발전은 태양의 빛에너지를 에너지원으로 하는 발전 방식으로 모두 태양 에너지가 근원이다. ③ 사용할 수 있는 태양 에너지는 대기권을 통과하여 지표에 도달하는 에너지이다. 따라서 날씨가 흐리거나 비가 올 경우 태양에너지가 지표까지 도달하기 어려우므로 얻을 수 있는 태양 에너지의 양이 줄어들게 된다. ④ 태양 에너지는 무한한 에너지원이다. ⑤ 아직은 초기 투자 비용이 높고 효율은 10~20%대에 머물고 있기 때문에 발전 단가가 비싸다.

68. ㄷ. 풍력 발전은 풍속이 큰 곳에 설치가 되어야 하므로 산간, 해안 오지, 바다 등의 부지를 활용하게 되어 국토 이용 효율을 높일 수 있다. ㄹ. 바람이 불면 풍력 발전기의 날개가 돌아가고, 이 회전 에너지가 터빈을 돌려 전기 에너지를 생산한다. ㄱ. 바람은 지표면이 햇빛을 받는 양이 서로 달라 생기는 온도 차이로 발생하기 때문에 그 근원은 태양 에너지이다. ㄴ. 풍력 발전은 다른 재생 에너지에 비해 전력 생산 단가가 저렴하여 경제적이다.

69. 해양 에너지는 바닷물의 움직임과 그러한 움직임의 근원이 되는 태양과 달의 인력에 의해 발생하는 수위차 등에 의해 얻어지는 에너지이다. 조력 발전은 조석 현상에 의한 조수 간만의 차로 나타나는 위치 에너지를 운동 에너지로 전환시키며 전기 에너지를 얻는다. 조류 발전은 바닷물의 흐름이 빠른 지역에서 바닷물의 운동 에너지로 전기 에너지를 생산하고, 파도의 에너지를 이용하는 파력 발전의 경우 파도의 상하 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 사용한다.

70. 농작물, 나무, 풀, 해조류, 분뇨, 쓰레기 등 생물로부터 유래한 유기물을 통칭하여 바이오매스라고 하며, 이것을 태워 에너지를 얻거나 가공하여 연료를 얻는 것을 바이오 에너지라고 한다. 주어진 자료의 사탕수수, 옥수수, 콩기름, 폐식용유, 폐목제 등은 모두 바이오매스의 일종이며, 이들을 가공하여 연료를 얻는다. 특히 폐목재 등을 화석 연료 대신 사용할 때 발생되는 폐열로 지역 난방을 동시에 해결하는 방법을 열병합 발전이라고 한다.

71. ㄱ. (+)전극에서는 수산화 이온이 산화되면서 빠져나온 전자가 외부 회로를 따라 (-)극으로 이동하고, (-)극에서 수소 이온을 환원시켜 수소 기체가 발생하도록 한다. ㄴ. B전극에 사용되는 물질은 광촉매로 반응 전후에 변화하지 않고 빛을 흡수하여 물의 산화환원 반응을 촉진시키는 물질이다. ㄷ. 광촉매를 사용한 물의 분해 과정에서 공급되는 에너지는 태양의 빛에너지이다.

72. ㄱ. 플라스마 상태는 원자핵과 전자가 분리되어 자유로운 상태로 원자핵들 사이의 핵융합 반응이 용이하게 진행될 수 있는 상태이다. ㄴ. 핵융합 반응은 수소와 같은 가벼운 원자들이 무거운 헬륨 원자로 융합되는 반응이다. 핵융합 반응에 필요한 입자는 수소 중에서도 주로 중수소([eqn: rm ` _{1} ^{2} H])이다. ㄷ. 지구 상에는 1억℃ 이상의 초고온, 초고압 상태의 환경이 존재하지 않으므로 태양과 같은 환경을 인공적으로 조성해야 한다. KSTAR, ITER과 같은 사업들이 이러한 핵융합로를 조성하는 사업이다.

73. ① 반도체 A는 n형 반도체이고, B는 p형 반도체이다. n형은 negative를 의미하며, 태양광을 쪼였을 때 (-)전하의 전자가 생기는 반도체이다. p형은 positive를 의미하며, (+)전하의 양공이 생기는 반도체이다. ③ 태양광을 쪼이면 전자는 n형 반도체 쪽으로, 양공은 p형 반도체 쪽으로 모이면서 반도체 간에는 전위차가 발생한다. ②, ⑤ n형 반도체에서 생긴 전자가 (+)전하의 양공 쪽으로 이동하므로 전자의 이동 방향은 C이며, 전자가 반도체 A에서 반도체 B로 이동하므로 A는 (-)극, B는 (+)극의 역할을 한다. ④ (+)전하를 띠는 파란색 동그라미는 양공을 나타내는 것으로, 전자가 비어 있는 자리를 의미한다.

74. ② 연료 전지는 연료인 수소의 끓는점이 낮아 액화가 어렵기 때문에 큰 부피의 저장 용기가 필요하고 폭발의 위험도 있어 저장이 어렵다. ① 연료 전지는 반응 과정에서 발생하는 열을 이용하면 최대 80% 가까이 에너지 효율을 높일 수 있다. ③ 연료 전지는 물이 유일한 생성물질로 환경오염 문제가 없다. ④ 연료 전지는 휴대 전원, 버스, 발전소 등에 사용된다. ⑤ 나프타, LPG, 등유 등 화석 연료도 오염 물질 배출 없이 수소를 얻기 위한 원료로 사용될 수 있어 자원 확보가 용이하다.

75. 하이브리드 자동차는 내연 기관, 배터리, 전기 모터를 함께 사용하는 자동차로, 전기 모터가 엔진의 동력을 보조하여 연료 소모를 줄이게 된다. 이는 엔진이 작동할 때 모터가 돌아가면서 발생하는 전기 에너지를 배터리에 충전했다가 동력원으로 사용하기 때문이다.