[2028학년도] 수능 통합과학 예시 문항_6~10번 풀이
6. 다음은 기상 요소의 월평균 변화 경향을 알아보기 위해 빅데이터를 활용한 탐구 활동이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 특정 지역의 3년 치 기상 요소(기온, 기압, 상대 습도) 빅데이터를 수집하고 분석하여 경향성을 파악하는 탐구 활동을 보여줍니다.
(나)의 ㉠ 과정: 수집한 방대한 데이터 속에는 측정 오차나 편향된 값이 포함될 수 있으므로, 이를 분석 전에 처리하여 데이터의 질을 높이는 필수적인 정제 과정입니다.
ㄱ. ㉠을 통해 데이터 분석 결과의 신뢰성을 높일 수 있다.
→ O(측정 오차와 편향된 값을 수정하는 ㉠ 과정은 검증되지 못한 데이터 활용으로 인한 문제점을 줄이고, 현상에 대한 정확한 예측과 분석 결과의 신뢰성을 높이는 데 반드시 필요합니다)
ㄴ. 월평균 상대 습도의 변화량은 A 시기가 B 시기보다 크다.
→ O([탐구 결과]의 그래프에서 '상대 습도'를 나타내는 파선(----)의 패턴을 분석해 보면, A 시기에는 점선의 오르내림 폭(최고점과 최저점의 차이)이 매우 크게 나타나지만 B 시기에는 그 폭이 비교적 완만하게 나타납니다. 따라서 변화량은 A 시기가 더 큽니다)
ㄷ. 이 탐구 결과에서 월평균 기온이 낮아지는 시기에는 월평균 기압이 높아지는 경향을 보인다.
→ O(그래프에서 '기온'을 나타내는 실선(─)과 '기압'을 나타내는 점선(……)의 추이를 비교해 보면, 실선(기온)이 하강하는 구간에서 점선(기압)은 상승하고, 반대로 실선(기온)이 상승하는 구간에서 점선(기압)은 하강하는 역의 상관관계를 뚜렷하게 확인할 수 있습니다)
정답은 ⑤입니다.
💡 다양한 분야에서 활용되는 '빅데이터 분석'의 기초적인 데이터 처리 과정(오차 보정)의 중요성을 이해하고, 복합적인 기상 데이터 그래프에서 기온, 기압, 상대 습도의 시기별 변화량과 상호 연관성(패턴)을 정확하게 해석해 낼 수 있는지를 묻는 문항입니다.
7. 다음은 열 출입과 관련된 교사와 학생의 대화이다. (가)와 (나)에 들어갈 내용으로 가장 적절한 것은?
교사와 학생의 대화에서 "염화 암모늄이 물에 용해"될 때 "수용액의 온도가 낮아지는 것"을 확인하고 있습니다. 이는 물질이 반응할 때 주변으로부터 에너지를 흡수하여 온도가 내려가는 흡열 반응을 의미합니다. 따라서 (가)에는 주변으로부터 에너지를 흡수한다는 내용이 들어가야 합니다.
교사는 이어서 "이 반응의 열 이동 방향과 반대 방향으로 열이 이동하는 사례", 즉 주변으로 열에너지를 방출하여 온도가 높아지는 발열 반응인 (나)의 사례를 묻고 있습니다.
① (가) : 반응이 일어날 때 주위로 에너지를 방출하기 때문이에요.
→ X(온도가 낮아지는 이유는 주변으로 에너지를 방출해서가 아니라 주변으로부터 에너지를 흡수하기 때문입니다)
② (가) : 반응물의 에너지가 생성물의 에너지보다 높기 때문이에요.
→ X(반응물의 에너지가 생성물보다 높을 경우 반응 후 남는 에너지를 밖으로 방출하게 되므로 온도가 올라가는 발열 반응에 대한 설명입니다)
③ (나) : 인체에서 일어나는 세포호흡이 이에 해당해요.
→ O(교사가 묻는 (나)는 에너지를 방출하는 발열 반응입니다. 교과서에 따르면 생명체의 세포 호흡은 대표적인 에너지 방출(발열 반응) 사례이므로 올바른 설명입니다)
④ (나) : 염전에서 소금을 얻을 때 물이 증발하는 것이 이에 해당해요.
→ X(액체인 물이 수증기로 증발하는 상태 변화는 에너지를 흡수하는 반응이므로 (나)의 사례로 적절하지 않습니다)
⑤ (나) : 드라이아이스가 이산화 탄소 기체로 승화하는 것이 이에 해당해요.
→ X(고체 드라이아이스가 기체 이산화 탄소로 상태 변화를 할 때 역시 에너지를 흡수하므로 (나)의 사례로 적절하지 않습니다)
정답은 ③입니다.
💡 화학 반응이나 상태 변화가 일어날 때 반드시 수반되는 열에너지의 흡수와 방출 개념을 묻는 문항입니다. 에너지를 흡수하여 주변 온도가 낮아지는 현상(증발, 승화 등)과 에너지를 방출하여 주변 온도가 높아지는 현상(연소, 세포 호흡 등)의 구체적인 예시들을 명확히 구분하고 짝지을 수 있어야 합니다.
8. 큰가시고기 종 A는 포식자로부터 생존에 유리한 외피 조각 표현형을 갖는다. 그림 (가)는 A의 외피 조각 표현형 ㉠, ㉡, ㉢을, (나)는 해수와 담수에서 ㉠, ㉡, ㉢을 가진 A 개체의 빈도를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 큰가시고기(종 A)의 외피 조각 형태와 서식 환경에 따른 개체 빈도 자료를 통해 자연선택과 진화 과정을 다루고 있습니다.
(가): 같은 큰가시고기 종 A임에도 불구하고 외피 조각 표현형이 ㉠, ㉡, ㉢으로 다르게 나타나는 모습을 보여줍니다. 이는 개체 간에 나타나는 형질의 차이인 '변이' 또는 '유전적 다양성'에 해당합니다,
(나): 서식 환경(해수와 담수)에 따라 각 표현형의 개체 빈도가 다르게 나타납니다. 해수에서는 ㉠ 표현형이, 담수에서는 ㉢ 표현형의 빈도가 가장 높습니다. 이는 각 환경에서 생존에 유리한 형질이 다르며, 환경에 적합한 개체가 더 많이 살아남아 자손을 남기는 '자연선택'이 일어났음을 보여줍니다.
ㄱ. (가)에서 외피 조각 표현형이 개체마다 다르게 나타나는 것은 생태계다양성에 해당한다.
→ X(같은 생물종의 개체 간에 형태나 습성 등 형질에 차이가 나타나는 것은 생태계다양성이 아니라 '변이' 또는 '유전적 다양성'에 해당합니다, 생태계 다양성은 사막, 호수, 바다 등 생물이 서식할 수 있는 환경 자체의 다양한 정도를 의미합니다)
ㄴ. 해수에서는 ㉠을 가진 개체가 ㉢을 가진 개체보다 생존에 유리하다.
→ O((나)의 그래프를 보면 해수 환경에서는 ㉠을 가진 개체의 빈도가 ㉢을 가진 개체보다 압도적으로 높습니다. 이는 해수 환경에서 ㉠ 표현형이 포식자를 피하거나 생존하는 데 훨씬 유리하게 작용하여 자연선택되었음을 의미하므로 올바른 설명입니다)
ㄷ. 자손에게 전달되는 변이는 진화의 원인이 될 수 있다.
→ O(개체들 사이에서 나타나는 다양한 변이 중 생존과 번식에 유리한 유전적 변이를 가진 개체가 살아남아 그 유전자를 자손에게 전달합니다. 이러한 자연선택 과정이 오랜 세월 반복되고 누적되면 생물의 특성이 변화하여 새로운 종으로 분화하는 진화가 일어날 수 있으므로 올바른 설명입니다)
정답은 ㄴ, ㄷ으로, ④입니다.
💡 '변이와 자연선택', '생물다양성' 개념을 종합적으로 묻는 문항입니다. 같은 종 내의 형질 차이인 유전적 다양성(변이)을 이해하고, 주어진 그래프를 해석하여 서식 환경에 따라 생존에 유리한 변이가 자연선택됨으로써 생물이 진화한다는 원리를 논리적으로 연결할 수 있어야 합니다.
9. 다음은 말라리아 매개 모기 A의 발생 시기를 알아보기 위한 탐구 활동이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 감염병인 말라리아를 매개하는 모기(종 A)의 발생 시기와 기온 빅데이터의 상관관계를 탐구하는 과정을 다루고 있습니다.
(나), (다): 탐구 결과 그래프에서 Y년과 Y+1년의 변화 경향을 보면, 최고 기온(위쪽 파선)은 4월부터 이미 15℃를 넘지만 모기 개체수는 증가하지 않습니다. 반면, 아래쪽 점선인 '최저 기온'이 15℃에 도달하는 시점(Y년은 5월 3~4주경, Y+1년은 5월 1주경)에 정확히 맞추어 모기(A)가 채집되기 시작합니다. 따라서 15℃ 이상의 조건과 일치하는 ㉠은 최저 기온임을 알 수 있습니다.
(라): Y+2년의 기온 예측 그래프에서 ㉠(최저 기온)이 15℃를 넘어서기 시작하는 지점을 찾으면 대략 5월 2주 차 무렵이 됩니다. 따라서 ㉡은 5월 2주로 예상할 수 있습니다
ㄱ. 말라리아는 감염병이다.
→ O(병원체가 매개체인 모기 A를 통해 전파되어 사람에게 발생하는 질병이므로 감염병에 해당합니다)
ㄴ. ㉠은 ‘최고 기온’이다.
→ X(그래프 분석 결과, 모기가 발생하기 시작하는 기준 온도(15℃)와 변화 추이가 일치하는 데이터는 최고 기온이 아닌 '최저 기온'이므로 틀린 설명입니다)
ㄷ. ‘6월’은 ㉡에 해당한다.
→ X((라)의 Y+2년 그래프에서 최저 기온이 15℃ 이상으로 올라가는 시기는 5월 2주 차 무렵입니다. 모기가 채집되기 시작하는 ㉡은 5월 2주경이므로, 6월이라고 한 설명은 틀렸습니다)
정답은 ㄱ으로, ①입니다.
💡 자연 현상(기상 요소)을 측정하여 수집한 데이터의 시각적 자료(그래프)를 분석하고 경향성을 파악하는 능력을 묻는 문항입니다. 주어진 여러 기온 데이터(최고 기온과 최저 기온) 중 어느 것이 모기 개체수 증가와 직접적인 연관성을 보이는지 정확하게 해석해 내야 정답을 도출할 수 있습니다.
10. 표는 전기 에너지를 생산하는 발전소 A, B, C에 대한 자료이다. 공급된 에너지의 양이 같을 때, A, B, C에서 생산하는 전기 에너지의 양을 옳게 비교한 것은?
표는 수력 발전(A), 태양광 발전(B), 화력 발전(C)에 공급된 에너지와 이를 통해 생산된 전기 에너지의 양에 대한 자료를 나타냅니다. 문항에서 묻고 있는 '공급된 에너지의 양이 같을 때 생산하는 전기 에너지의 양'을 비교하라는 것은 곧 각 발전 방식의 에너지 효율을 구하여 비교하라는 의미입니다.
A (수력 발전): 공급된 역학적 에너지 10MJ당 8MJ의 전기 에너지를 생산하므로, 효율은 8MJ/10MJ*100=80%입니다.
B (태양광 발전): 1kJ은 1,000J입니다. 공급된 빛에너지 1,000J당 200J의 전기 에너지를 생산하므로, 효율은 200J/1,000J*100=20%입니다.
C (화력 발전): 1g당 20kJ의 화학 에너지를 가진 화석 연료 1kg(1,000g)을 사용하므로, 총 공급 에너지는 1,000g×20kJ/g=20,000kJ입니다. 20,000kJ은 20MJ에 해당합니다. 20MJ의 에너지를 공급하여 8MJ의 전기 에너지를 생산하므로, 효율은 8MJ/20MJ*100=40%입니다.
정답은 A>C>B이므로, ②입니다.
💡 다양한 발전 방식에서 에너지 전환이 일어날 때, 제시된 수치의 단위(MJ, kJ, J, kg, g)를 동일하게 환산하여 총 공급 에너지와 생산 에너지를 구하고, 이를 통해 에너지 효율을 정확히 계산하여 대소 관계를 비교할 수 있어야 하는 계산 문항입니다.