[2026] 3월 모의고사 통합과학_11~15번 풀이
11. 자율주행 자동차와 과학 관련 사회적 쟁정(SSI)
11. 다음은 자율주행 자동차의 장점과 한계점을 다루는 수업의 일부이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 미래 사회에 활용될 자율주행 자동차의 원리와 과학기술 발전이 가져오는 양면성 그리고 과학 관련 사회적 쟁점(SSI)을 종합적으로 묻고 있습니다.
선생님: 사물 인터넷(IoT)과 연결되어 정보를 주고받으며 스스로 상황을 판단하는 ㉠자율주행 자동차를 언급하고 있습니다.
학생 A: 교통사고 감소와 운전자의 피로도 저하라는 과학기술의 유용성(장점)을 설명합니다.
학생 B: 해킹 위험과 ㉡이라는 과학기술의 한계점(단점)을 지적하고 있습니다.
ㄱ. ㉠은 센서와 통신 기능이 내장되어 있다.
→ O(자율주행 자동차는 사물 인터넷 기술을 기반으로 작동합니다. 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 주변 환경을 인식하고 인터넷으로 교통 정보를 주고받아 스스로 운행하므로 완벽히 올바른 설명입니다)
ㄴ. ‘교통 사고 시 책임 소재가 불분명하다는 점’은 ㉡으로 적절하다.
→ O(자율주행 자동차는 운전자가 직접 운전하지 않기 때문에 사고가 발생했을 때 탑승자와 자동차 제조사 중 누구에게 책임이 있는지 명확하게 가리기 어렵다는 한계점이 있습니다. 이는 자율주행 자동차의 대표적인 윤리적 문제이자 단점이므로 한계점을 나타내는 ㉡에 들어갈 내용으로 매우 적절합니다)
ㄷ. ㉠의 상용화에 대한 허용 여부는 과학 기술의 발전 과정에서 발생하는 과학 관련 사회적 쟁점(SSI)에 해당한다.
→ O(과학기술의 발전은 인간 삶을 풍요롭게 하는 긍정적 영향도 있지만 윤리적 사회적 경제적 논쟁을 일으키기도 합니다. 자율주행 자동차 역시 장점과 한계점을 동시에 가지고 있어 상용화 허용 여부를 두고 사회 구성원들 사이에서 찬반 의견이 나뉘는 '과학 관련 사회적 쟁점(SSI)'에 해당하므로 올바른 설명입니다)
정답은 ⑤입니다.
💡 자율주행 자동차가 센서와 통신 기술을 활용하여 스스로 운행한다는 작동 원리를 아는 것이 첫 번째 출제 의도입니다. 나아가 과학기술의 발전이 항상 유용하지만은 않으며 예기치 못한 윤리적 문제나 책임 소재 불분명과 같은 한계점을 가질 수 있다는 기술의 양면성을 명확히 이해해야 합니다. 궁극적으로 이러한 문제들이 사회 구성원의 합리적 의사 결정이 필요한 과학 관련 사회적 쟁점(SSI)임을 알아야 합니다.
12. 원소의 성질
12. 다음은 원소 X와 Y에 대한 자료이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X와 Y는 임의의 원소 기호이다.)
이 문항은 원자의 전자 배치 모형을 통해 원소를 파악하고 각 원소가 형성하는 화학 결합의 특징을 묻고 있습니다.
원소 X: 전자 배치 모형을 보면 전자가 들어 있는 전자껍질 수가 3개이고 가장 바깥 전자껍질의 전자가 1개입니다. 따라서 X는 3주기 원소인 나트륨(Na)입니다.
원소 Y: 전자껍질 수가 1개이고 가장 바깥 전자껍질의 전자가 1개이므로 Y는 수소(H)입니다.
XCl (NaCl): 1족 금속 원소인 나트륨과 17족 비금속 원소인 염소가 전자를 주고받아 형성된 이온 결합 화합물입니다.
YCl (HCl): 비금속 원소인 수소와 염소가 전자쌍을 서로 공유하며 형성한 공유 결합 물질입니다.
ㄱ. X는 2주기 원소이다.
→ X(전자 배치 모형에서 X는 전자가 채워진 전자껍질이 3개이므로 3주기 원소입니다. 주기가 같은 원소들은 전자껍질 수가 같다는 원리에 따라 명백히 틀린 설명입니다)
ㄴ. XCl 수용액은 전기 전도성이 있다.
→ O(XCl인 염화 나트륨(NaCl)은 이온 결합 화합물입니다. 이온 결합 화합물은 물에 녹은 수용액 상태에서 양이온과 음이온이 분리되어 자유롭게 움직일 수 있으므로 전류가 잘 흐릅니다. 따라서 전기 전도성이 있다는 설명은 완벽히 올바릅니다)
ㄷ. YCl은 이온 결합 물질이다.
→ X(YCl인 염화 수소(HCl)는 수소 기체와 염소 기체가 반응하여 생성된 물질입니다. 두 비금속 원소 사이에 전자를 공유하면서 결합이 형성되므로 이온 결합 물질이 아니라 공유 결합 물질에 해당하여 틀린 설명입니다)
정답은 ②입니다.
💡 원자의 전자 배치 모형에서 전자껍질 수(주기)와 원자가 전자 수(족)를 파악하여 원소의 종류를 정확히 찾아내는 것이 가장 중요합니다. 이후 금속과 비금속이 만나는 이온 결합과 비금속끼리 만나는 공유 결합의 차이를 이해하고 특히 이온 결합 화합물이 수용액 상태에서 전기 전도성을 띠는 현상을 알아야 합니다.
13. 중력에 의한 운동
13. 그림 (가), (나)와 같이 지구와 미지의 행성 X에서 운동하는 물체 A와 B의 위치를 1초 간격으로 나타내었다. A는 가만히 놓았고, B는 수평 방향으로 던졌다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.)
이 문항은 지표면과 미지의 행성에서 일어나는 자유 낙하 운동(물체 A)과 수평 방향으로 던진 물체의 운동(물체 B)을 일정한 시간 간격으로 비교하고 있습니다. 물체를 수평으로 던졌을 때 수평 방향으로는 힘이 작용하지 않아 일정한 속력으로 이동하는 등속 운동을 하고 연직 방향으로는 중력이 계속 작용하여 자유 낙하 운동을 합니다. 그림에서 A와 B는 연직 방향으로 항상 같은 높이에 위치하므로 두 물체의 연직 방향 운동 상태가 완벽히 동일함을 알 수 있습니다.
ㄱ. (가)에서 연직 방향 가속도의 크기는 A와 B가 같다.
→ O(지구 표면인 (가)에서 자유 낙하 하는 A와 수평으로 던진 B는 연직 방향으로 동일한 중력을 받아 떨어집니다. 그림에서 1초마다 연직 방향으로 이동한 거리가 A와 B 모두 동일하게 증가하므로 연직 방향 가속도의 크기는 A와 B가 같다는 완벽히 올바른 설명입니다)
ㄴ. 중력 가속도의 크기는 (가)에서가 (나)에서보다 크다.
→ O(1초라는 동일한 시간 동안 연직 방향으로 이동한 거리의 증가량을 비교해 보면 (가)의 지구 표면이 (나)의 행성 X보다 더 큽니다. 이동 거리의 증가량이 크다는 것은 1초당 속도가 더 큰 폭으로 빨라짐을 의미하므로 중력 가속도의 크기는 (가)에서가 (나)에서보다 크다는 설명은 정확히 맞습니다)
ㄷ. B가 낙하하는 동안 B의 수평 방향 속력은 (가)와 (나)에서 같다.
→ O(수평 방향으로 던진 물체 B는 수평 방향으로는 힘을 받지 않아 속력이 변하지 않는 등속 운동을 합니다. 그림을 보면 (가)와 (나) 모두 1초 동안 B가 수평 방향으로 이동한 거리가 d로 일정하게 나타납니다. 같은 시간 동안 이동한 거리가 같으므로 B의 수평 방향 속력은 (가)와 (나)에서 같다는 설명은 완벽히 올바릅니다)
정답은 ⑤입니다.
💡 수평 방향으로 던진 물체가 수평 방향으로는 등속 운동을 하고 연직 방향으로는 자유 낙하 운동을 한다는 물리 법칙을 이해하는 것이 출제 의도입니다. 주어진 물체의 위치 표시 그림에서 시간당 연직 방향 이동 거리의 변화율을 통해 중력 가속도를 유추하고 수평 방향 이동 거리를 통해 속력을 비교하는 능력이 핵심입니다.
14. 생물 대멸종
14. 그림 (가)는 어느 지질 시대 동안 해양 생물 과의 수 변화와 대멸종 시기를, (나)는 대멸종 시기 ㉠과 ㉡ 중 어느 한 시기의 대륙 분포를 나타낸 것이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 지질 시대 동안 일어난 해양 생물 과의 수 변화 그래프를 통해 대멸종의 시기별 특징과 그 영향을 묻고 있습니다. 대멸종은 지구상에 살았던 수많은 생물종이 짧은 기간에 한꺼번에 사라지는 사건을 뜻합니다. 그래프에서 해양 생물 과의 수가 급격히 감소하는 시기들이 바로 대멸종이 일어난 시기입니다. 특히 고생대 말에는 지구 역사상 가장 큰 규모의 생물 대멸종이 발생했으며 이후 중생대와 신생대를 거치며 생물 다양성은 전반적으로 증가하는 추세를 보입니다.
ㄱ. ㉠에 삼엽충이 멸종하였다.
→ X(삼엽충은 고생대 바다에서 크게 번성했던 대표적인 해양 생물입니다. 삼엽충은 고생대 말 대멸종 시기에 완전히 멸종하였으므로 그래프의 멸종 시기와 맞지 않습니다)
ㄴ. (나)는 ㉡의 대륙 분포이다.
→ O(고생대 말에는 흩어져 있던 여러 대륙이 하나로 합쳐져 거대한 초대륙인 판게아를 형성했습니다. 이러한 초대륙 형성으로 인한 수륙 분포의 급격한 변화가 기후 변화를 일으켜 고생대 말 대멸종의 주요 원인이 되었으므로 판게아가 고생대 말에 형성되었다는 설명은 완벽히 올바릅니다)
ㄷ. 대멸종 이후 해양 생물의 다양성은 지속적으로 감소하였다.
→ X(대멸종 직후에는 생물종의 수가 일시적으로 크게 급감합니다. 하지만 대멸종은 살아남은 생물들에게 새로운 서식 환경을 제공하므로 환경에 적응한 생물들이 멸종한 생물을 대체하며 다양한 종으로 진화하게 됩니다. 따라서 대멸종 이후 해양 생물의 다양성은 계속 감소하는 것이 아니라 오히려 새롭게 증가하므로 틀린 설명입니다)
정답은 ②입니다.
💡 지질 시대 동안 일어난 대멸종 시기 중 가장 규모가 컸던 고생대 말의 환경 변화(판게아 형성)와 생물 변화(삼엽충 멸종)를 정확히 아는 것이 출제 의도입니다. 나아가 대멸종이 단순한 생물 종의 소멸로 끝나는 것이 아니라 살아남은 생물이 새롭게 진화하여 생물 다양성이 오히려 증가하는 계기가 된다는 것을 명확히 이해해야 합니다.
15. 에너지 전환과 효율
15. 다음은 자동차 A와 B에서 일어나는 에너지 전환에 대한 자료이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 자동차 운행 시 발생하는 에너지 전환 과정과 에너지 효율 개념을 묻고 있습니다. 에너지가 다른 형태로 전환될 때 새롭게 생겨나거나 소멸되지 않으므로 에너지의 총량은 항상 일정하게 보존됩니다. 따라서 빈칸 ㉠에는 '일정하게 보존된다'가 들어가야 올바릅니다. 표에서 자동차 A는 화석 연료를 사용하는 내연 기관 자동차이며 자동차 B는 수소를 사용하는 연료 전지 자동차입니다. 두 자동차에 공급된 에너지는 1000kJ로 동일하지만 유용하게 사용된 에너지는 A가 180kJ이고 B가 540kJ로 다르게 나타납니다.
ㄱ. ‘증가한다’는 ㉠으로 적절하다.
→ X(에너지 보존 법칙에 의해 에너지가 전환되는 과정에서 전체 에너지의 총량은 증가하거나 감소하지 않고 항상 일정하게 유지됩니다)
ㄴ. 에너지 효율은 B가 A의 2배이다.
→ X(에너지 효율 공식은 '(유용하게 사용된 에너지 / 공급된 에너지) × 100'입니다. 이를 바탕으로 계산하면 자동차 A의 에너지 효율은 18%이고 자동차 B의 에너지 효율은 54%입니다. 따라서 B의 에너지 효율은 A의 3배입니다)
ㄷ. A는 운행 과정에서 이산화 탄소를 배출한다.
→ O(자동차 A는 화석 연료를 에너지원으로 사용합니다. 화석 연료가 자동차 엔진 내부에서 연소하여 동력을 얻는 과정에서 온실 기체인 이산화 탄소가 대기 중으로 배출됩니다)
정답은 ②입니다.
💡 에너지가 전환될 때 전체 총량은 변하지 않는다는 에너지 보존 법칙을 명확히 아는 것이 첫 번째 출제 의도입니다. 나아가 주어진 자료의 수치를 에너지 효율 공식에 대입하여 기기 간의 효율을 정확하게 수치로 비교하고 계산해 내는 능력이 핵심입니다.