김세영과 함께 하는 입시ㆍ논술- 1 -

자연계 수험생들을 위한 논술전형 분석과 전략

1. 2016학년도 수시 논술전형의 변화

(1) 선발 대학 및 모집 인원의 소폭 감소  2014학년도에는 29개교에서 17,737명, 2015학년도에는 29개교에서 17,417명을 선발하였고, 2016학년도에는 28개교에서 15,349명을 선발한다. 2016학년도에 논술고사가 폐지되는 대학은 덕성여대 1개교이다.  [표1. 논술고사 실시 대학 수와 모집인원의 변화]

구분2016학년도 2015학년도

대학 수 모집인원 대학 수 모집인원수시 28개교 15,349명 29개교 17,417명정시 0개교 0명 0개교 0명합계 28개교 15,349명 29개교 17,417명

  (2) 2016학년도 주요대학 논술전형 모집인원의 실질 변화[표2. 2015학년도 대비 2016학년도 대학별/계열별 논술전형 모집인원의 변화]

대학2016 모집인원 2015 모집인원

비교전체 인문 자연+의학 전체 인문 자연+의학

연세대 683명 341명 319+23명 738명 386명 319+33명-전체 52(인문 42, 의치 10)명 감소-자연 변동 없음

고려대 1,110명 574명 513+23명 1,210명 627명 558+25명 -전 모집단위 1~2명 감소

한양대 520명 165명 355명 585명 230명 355명-인문 인원 감소-자연 변동 없음

성균관대 1,223명 590명 623+10명 1,171명 597명 566+8명

-특기전형 일부 이동-인문 인원 소폭 감소-자연 인원 증가/과학인재전형 별도 유지

서강대 405명 235명 170명 468명 282명 186명 -전체 인원 감소

중앙대 895명 471명 402+22명 981명 485명 476+20명-전체 인원 감소-의학부 2명 증가

경희대 935명 388명467+29+17

+34명1,040명 431명

525+29+17+38명

-전체 인원 감소

건국대 484명 275+8명 550명 322+6명 -전체 인원 감소

(3) 논술 반영비율의 변화  논술전형은 논술과 학생부로 선발하는데(특기자전형 제외) 2016학년도에도 7개교를 제외하고 2015학년도와 동일한 반영비율로 논술과 학생부를 반영한다. 반영비율이 변경된 6개교 중 경기대,

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고려대, 아주대, 연세대, 울산대 5개교는 논술 비율이 증가하였고 경북대는 학생부의 반영비율이 증가하였다. 서울시립대는 2015학년도에 논술100으로 일괄선발 하였지만 2016학년도에는 1단계에서 논술100, 2단계에서 논술50+학생부50로 단계별 전형을 실시한다.  [표3. 논술전형 반영비율의 변화]

대학명 전형명 2016학년도 2015학년도논술 학생부 논술 학생부

논술 반영비율 증가 대학경기대 논술우수자 50 50 40 60고려대 일반 60 40 45 55아주대 일반1(논술) 50 50 40 60

연세대(서울) 일반 70 30 70 30

울산대일반(의예),

지역인재(의예)50 50 40 60

학생부 반영비율 증가 대학경북대 논술(AAT) 100   80 20

단계별전형으로 변경 대학

서울시립대 논술[1단계] 논술100[2단계] 논술50+학생부50

100

김세영과 함께 하는 입시ㆍ논술- 3 -

2. 2016학년도 대학별 수시 논술전형 주요사항

대학 전형반영비율(%) 수능최저학력기준 주)

(자연계 일반학과 기준)논술유형

논술 학생부 서류

가톨릭대 논술우수자전형 50 50 국수영탐(2) 중 1개 3등급 수리/과학

건국대(서울) KU논술우수자전형 60 40 최저 없음 수리/과학

경북대 논술전형(AAT) 80 20 국A수B영과(2) 중 3개 합 9등급 수리/과학

경희대 논술우수자 70 30 국A수B영과(1) 중 2개 합 5등급 수리/과학

고려대(서울) 일반전형 60 40 국A수B영과(2) 중 2개 각 2등급 수리/과학

광운대 논술우수자 60 40 최저 없음 수리

단국대(죽전) 논술우수자 60 40 최저 없음 수리/과학

동국대(서울) 논술우수자 60 40 국A수B영과(1) 중 2개 합 5등급 수리/과학

부산대 논술전형 80 20 국A수B영과(2) 중 2개 합 5등급 수리/과학

서강대 논술전형 60 40 국A수B영과(1) 중 2개 각 2등급 수리

서울과기대 일반전형(논술) 70 30 최저 없음 수리/과학

서울시립대 논술전형*단계별 전형

100(50) (50)

최저 없음 수리

서울여대 논술우수자전형 70 30 국수영탐(2) 중 2개 합 7등급 과학일반/자료해석

성균관대과학인재 60 40 최저 없음 수리/과학

논술우수 60 40 　 국A수B영과ⅠⅡ 중 3개 합 6등급 수리/과학

세종대 논술우수자 50 50 국A수B영과(2) 중 2개 합 6등급 수리

숙명여대 논술우수자 60 40 국A수B영과(2) 중 2개 합 4등급 언어/수(+과) 통합

숭실대 논술우수자전형 60 40 국A수B영과(2) 중 2개 합 6등급 수리/과학

아주대 일반전형1(논술) 50 50 국A수B영과(2) 중 2개 합 7등급 수리

연세대(원주) 일반논술전형 70 30 국A수B영과(2) 중 2개 합 6등급 수리

연세대(서울) 일반전형(수시) 70 30 국A수B영과(1) 중 4개 합 7등급 수리/과학

울산대 일반전형(의예과) 50 50 국A수B영과(2) 중 3개 각 1등급 수리/의학

이화여대 일반전형_논술 70 30 국A수B영과(2) 중 2개 합 4등급 수리

인하대 논술-일반 70 30 국A수B영과(1) 중 1개 2등급 수리

중앙대(안성) 논술전형 60 40 국A수B영과(1) 중 2개 합 6등급 수리/과학

중앙대(서울) 논술전형 60 40 　 국A수B영과(1) 중 2개 합 4등급 수리/과학

한국항공대 일반학생 전형 60 40 최저 없음 수리/과학/언어

한양대(서울) 논술 50 50 최저 없음 수리

한양대(에리카)논술 60 40 국A수B영과(2) 중 2개 합 6등급 수리

사회기여자 60 40 국A수B영과(2) 중 2개 합 6등급 수리

홍익대(서울) 논술전형 60 40 국A수B영과(2) 중 1개 2등급 수리

[표4. 2016학년도 수시 자연계 논술전형 주요사항 요약]

주) 대학별 수능최저학력기준: ‘과(2)’는 과탐 2개 과목 평균등급, ‘과(1)’은 과탐 1개 과목 등급을 반영함을 의미하며, ‘국A수B영과(2)’ 와 같이 밑줄이 표기된 경우는 ‘수학B 또는 과탐(2과목 평균)을 반드시 포함’해야 함을 의미한다.

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학교명 전형명 모집단위 학생부 논술 수능최저학력기준 논술유형

가톨릭대 논술우수자전형 의예과 50 50 국A,수B,영,과(2) 중 3개 각 1등급 수리/과학/의학

경북대 논술전형(AAT)의예과 20 80

국A,수B,영,과(1) 4개 합 5등급 수리/과학치의예과 20 80

경희대 논술우수자

의예과 30 70

국A,수B,영,과(2) 중 3개 합 4등급 수리/과학치의예과 30 70

한의예과 30 70

고려대(서울) 일반전형 의과대학 40 60 국A,수B,영,과(2) 중 3개 합 4등급 수리/과학

부산대 논술전형의예과 20 80 국A,수B,영,과(2) 중,

수B 포함 3개 합 4등급수리/과학

치의학부 20 80

성균관대과학인재 의예과 서류40 60 최저 없음 수리/과학

논술우수 의예과 40 60 국A,수B,영,과(2) 중 3개 각 1등급 수리/과학

연세대(서울) 일반전형의예과 30 70

국A,수B,영,과(2) 중 3개 각 1등급 수리/과학치의예과 30 70

연세대(원주) 일반논술전형 의예과 30 70 국A,수B,영,과(2) 중 3개 각 1등급 수리/과학

울산대 일반전형 의예과 50 50 국A,수B,영,과(2) 중 3개 각 1등급 수리/의학

이화여대 일반전형_논술 의예과 30 70 국A,수B,영,과(2) 중 3개 각 1등급 수리

인하대 논술-일반 의예과 30 70 국A,수B,영,과(2) 중 3개 합 3등급 수리

중앙대 논술전형 의학부 40 60 국A,수B,영,과(2) 중 3개 각 1등급 수리/과학

[표5. 2016학년도 수시 의학계열 논술전형 주요사항 요약]

김세영과 함께 하는 입시ㆍ논술- 5 -

3. 2016학년도 대학별 수시 논술고사 유형

논술유형 해당 대학

수리

비선택 일반형 과학

가톨릭대, 단국대, 동국대

비선택 교과형 과학

서울과학기술대(물리, 화학), 숭실대

선택 교과형 과학

건국대(물/화/생 3개 중 택1, 모집단위별 과목 지정 유의)경북대(물/화/생/지 4개 중 택2)경희대(물/화/생 3개 중 택1)고려대(물/화/생/지 2 or 3개 중 택1)부산대((물/화/생/지 4개 중 택1)성균관대(물/화/생, Ⅰ/Ⅱ 6개 중 택2)성균관대-과학인재: 물/화/생 3개 중 택1연세대(물/화/생/지 4개 중 택1)연세대(원주) 의예(물/화/생/지 4개 중 택1)중앙대: 물/화/생 3개 중 택1

인문 숙명여대(과학 지문 포함), 한국항공대(이학)

의학아주대 의예(의학논술: 화Ⅰ+생Ⅰ+생Ⅱ)울산대 의예(의학논술: 영어지문 포함 可)

과학, 의학 가톨릭대 의예(과학: 물/화/생 3개 중 택1, 의학: 보건의료과학)

자료해석형 과학 서울여대

수리+과학 통합형 한국항공대(공학)

수리(단독형)광운대, 덕성여대, 서강대, 서울시립대, 세종대, 아주대, 연세대(원주), 이화여대, 인하대, 한양대, 홍익대

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4. 수능으로 논술 따라잡기 (수능-논술의 연관성)

1. 수능 수학과 수리논술

(1) 수능 문항으로 감(感) 잡기; “합성함수의 수렴성 판별과 극한”

▣ 함수 이 있다. 이상인 자연수 에 대하여 닫힌 구간 를 등분한 각 분점(양 끝점도 포함)을 차레로

⋯

라 하자. 세점 를 꼭짓점으로 하는 삼각형의 넓이를 ⋯ 이라 할 때,

lim→∞

의 값은? (2014학년도 6월 평가원 수학B 18번)

① ②

③

④ ⑤

<해설>

이므로

∴

․

∴lim→∞

lim→∞

․

lim→∞

․

lim→∞

․

김세영과 함께 하는 입시ㆍ논술- 7 -

이때, ′ 라 하면 ′ 이므로

∴lim→∞

<답> ③

(2) 논술 문항 따라잡기

※ 다음 제시문을 읽고 논제에 답하시오. (2014학년도 연세대 기출문제 응용)

(가) 실수 전체의 집합을 라 하고, 집합 →라 하자. 즉, 집합 는 집합 에서 집합 로 가는 모든 함수의 모임이다. 전체 집합 의 두 부분집합 를

∈ ∈, ∈ ∈

라 하자.

(나) 함수 ∈ 대하여 가 최댓값을 가지면 그 값을 이라 하자.

(다) 두 실수 에 대하여 Max ≥ 이다.

[논 제] 문제 (1)의 두 함수 와 에 대하여 에 를 대응시키는 함수 →를 생각할 수 있다. 함수 에 대하여

개∘∘⋯∘ ⋯으로 정의하자. 집합 의 원소 에 대하여

lim→∞

의 수렴 여부를 논하고, 수렴하면 그 극한값을 에 대한 식으로 나타내시오.

(3) 예시답안으로 확인하기

(2) 이면

이다.

∘

⋯ ①이므로 최댓값을 찾기 위해 미분하면

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이므로 에서 최댓값을 갖는다. 을 대입하면

이다. 따라서 ①에서 이다. 마찬가지로 계산하면

이다.

lim→∞

lim→∞

에서 라 하면

lim→∞

lim→∞

∵

⋯㉠

lim→∞

lim→∞

⋯㉡이므로 함수의 극한의 성질

에 의하여

lim→∞

∵㉠ ㉡

김세영과 함께 하는 입시ㆍ논술- 9 -

2. 수능 생명과학과 생명과학 논술

(1) 수능 문항으로 감(感) 잡기; “자극의 전도 및 전달”

▣ 그림은 인접한 두 뉴런을, 그래프는 뉴런의 B 지점에 세기가 다른 자극 Ⅰ ~ Ⅲ을 동일한 시간 동안 각 1회씩 주었을 때 C 지점에서의 막전위 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (2012년 11월 고2 전국연합학력평가)

보 기ㄱ. 자극 I의 세기는 역치보다 작다.ㄴ. 자극 Ⅱ를 주었을 때 A 지점에서 활동 전위가 발생한다.ㄷ. 자극 Ⅲ보다 세기가 큰 자극을 주면 h값이 커진다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[정답] ①[출제의도] 자극의 전도와 전달 적용하기[해설]ㄴ. 자극 Ⅱ를 주었을 때 A 지점에서 활동 전위가 발생하지 않는다.ㄷ. 자극 Ⅲ보다 세기가 큰 자극을 주어도 h값은 변하지 않는다.

(2) 논술 문항 따라잡기

※ 다음 제시문을 읽고 논제에 답하시오. (2012학년도 고려대 기출문제 응용)

<제시문> ‘시냅스 전달’은 시냅스를 통하여 한 뉴런에서 다음 뉴런으로 흥분이 전달되는 과정이다. 시냅스 전달의 특성에 관한 논의는 오랫동안 지속되었다. 시냅스 전달이 빠르게 일어난다는 사실을 근거로 시냅스에 전류가 직접 흐른다고 보는 ‘전기적 시냅스 가설’과 전기적 신호가 축색 말단에서 화학적 신경전달물질을 분비시켜 시냅스 전달이 일어나는 것이라는 ‘화학적 시냅스 가설’이 대립하였다. 두 뉴런 간 직접 전류를 통과시키는 전기적 시냅스도 소수 존재하지만, 인간 신경계의 대부분은 화학적 시냅스로 이루어져 있다. 근육의 수축을 조절하는 운동 뉴런과 근육세포 사이의 시냅스는 아세틸콜린을 신경전달물질로 이용하는 대표적인 화학적 시냅스이다.

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[논 제] 시냅스 전달을 알아보기 위하여 아래 <그림 1>과 같이 뉴런 1의 축색 말단과 그 신호를 전달받는 뉴런 2로부터 막전위를 측정하였다. 뉴런 1의 축색 말단에 자극용 전극을 넣어 인위적으로 전류를 주입하여 탈분극을 유도했을 때 <그림 2>와 같은 막전위 변화가 나타났다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 주어진 두 뉴런 사이 시냅스 전달의 특성을 제시문을 근거로 추론하시오. 또한 만약 뉴런 1이 아닌 뉴런 2의 수상돌기 부위에 전류를 주입할 경우 막전위 변화는 어떨지를 예상하여 자신의 논거를 보완하시오.

<그림 1> <그림 2>

(3) 예시답안으로 확인하기

뉴런 1에 전기 자극을 주어 뉴런 1과 뉴런 2의 막전위 변화를 측정한 결과(그림 2)를 살펴보면, 뉴런 1의 축색말단에서는 즉각적으로 높은 막전위(혹은 활동전위)가 형성된 반면, 뉴런2의 수상돌기는 보다 느리게 반응하며 낮은 막전위가 형성되었다. 이러한 실험결과의 차이는 두 지점 간 거리 차에 기인한 것이라기보다는, 뉴런 내부에서의 흥분 전도과정과 두 뉴런 사이의 시냅스에서 일어나는 흥분 전달과정의 차이에 기인한 것이라 할 수 있다. <그림 2>를 자세히 살펴보면 뉴런 1에 가한 전기자극의 시간 간격이 뉴런 1의 축색말단에서 일어난 막전위 변화 시간과 일치하는 것을 알 수 있는데, 이로부터 뉴런 내에서 일어나는 자극의 전기적 전도는 매우 빠르게 진행됨을 알 수 있다. 만약 시냅스 틈에서도 이러한 전기적 신호전달과정이 적용된 것이라면, 뉴런 2의 수상돌기에서도 즉각적인 막전위 변화가 측정되었어야 한다. 그러나 실제결과는 이러한 예상과는 다르게, 소폭의 막전위 변화가 꽤 긴 시간이 지난 후에서야 측정되었다. 이는 시냅스에서의 흥분 전달과정이 화학적 신경전달물질(아세틸콜린)에 의한 것임을 반증하는 결과라 할 수 있다. 결론적으로 뉴런 사이에 존재하는 시냅스에서는 뉴런 1의 축색말단에서 전기자극을 통해 분비된 신경전달물질이 분비된 후, 시냅스 틈을 거쳐 확산된 후 뉴런 2의 수상돌기를 자극하여 막전위 변화를 일으킨 것이다. 뉴런 2의 수상돌기에 전기 자극을 줄 경우에는 같은 뉴런 내부의 다른 지점에서는 즉각적으로 높은 막전위가 형성될 것이나, 뉴런 1에는 아무런 변화가 나타나지 않을 것이다(그림 3). 왜냐하면, 신경전달물질을 분비하는 소포체는 축색말단에 존재하기 때문에 뉴런 2의 수상돌기로부터는 신경전달물질을 분비할 수 없고, 그 결과 뉴런 1의 축색말단까지 화학적 시냅스에 의한 흥분전달이 이루어질 수 없기 때문이다. 만약 전기적 시냅스 가설이 옳다면 뉴런 1에서도 막전위의 변화는 일어났어야 할 것이다. 이러한 예상결과는 시냅스에 의한 흥분 전달과정이 화학적 전달과정임을 재차 확인해 줄 수 있는 증거가 된다.

뉴런 2로의 전류 주입

뉴런 2의 막전위

뉴런 1의 막전위

<그림 3>

김세영과 함께 하는 입시ㆍ논술- 11 -

3. 수능 화학과 화학 논술

(1) 수능 문항으로 감(感) 잡기; “이온화 에너지의 경향과 반응성”

▣ 그림은 3주기 원소 A, B의 순차적 이온화 에너지()를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.) [2012년 9월 고2 전국연합학력평가]

보 기ㄱ. A에서 순차적으로 두 번째 전자를 떼어낼 때 L껍질의 전자를 잃는다.ㄴ. 바닥 상태의 전자 배치에서 홀전자 수는 A < B 이다.ㄷ. B가 산화물이 되면 BO가 된다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ ④ ㄱ, ㄴ ⑤ ㄱ, ㄷ

[정답] ①[출제의도] 순차적 이온화 에너지 이해하기[해설]ㄱ. A는 3주기 원소이고, 가 크게 증가하므로, M껍질에 원자가 전자를 1개 가지고 있다. A에서 전자 2개를 떼어 내면 M껍질에서 1개, L껍질에서 1개의 전자를 잃는다.ㄴ. 바닥 상태에서 A는 Ne s, B는 Ne s의 전자 배치를 가지므로 홀전자는 A가 1개이고, B는 없다.ㄷ. B는 B 이온이 되므로 BO 산화물을 형성한다.

(2) 논술 문항 따라잡기

※ 다음 제시문을 읽고 논제에 답하시오. (2011학년도 연세대(원주) 의예 모의문제 응용)

<가> 위성과 지구 사이에는 상호간의 거리 의 제곱에 반비례하는 중력이 작용하며, 이 인력에 의하여 위성은 궤도 운동을 한다. 수소 원자에서 양전하를 띤 핵과 음전하를 띤 전자 사이에 작용하는 전기력 또한 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 인력이다. 따라서 수소 원자에서 전자의 운동에 관한 고전 모형으로서 위성 운동과 같이 전자가 핵 주위를 궤도 운동하는 모형을 고려할 수 있다. 중력만이 작용하여 특정한 궤도 반경 을 가지고 원 운동하는 위성의 에너지는 일정하며, 수소 원자의 고전 모형에서 핵과 일정거리 만큼 떨어져 원 운동하는 전자의 에너지 또한 일정하게 유지된다. 이와 같이 어떤 물체에 중력이나 전기력이 작용할 경우에는 역학적 에너지가 보존 된다. 일반적으로 일정한 힘이 작용하는 경우 힘이 한 일은 힘과 거리의 곱으로 나타나지만 중력이나 전기력과 같이 두 물체 사이의 거리에 따라 힘이 변하는 경우에는 힘( )과 거리()의 그래프에서 면적으로 나타난다. 따라

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서 중력이나 전기력에 의한 일은 곧 위치에너지의 형태로 전환되므로, 위치에너지()는 거리 에 따라 변하게 된다. 한편 원 운동하는 물체의 속력()은 궤도 반경()의 제곱근에 반비례하므로, 이때의 운동에너지도 결국 거리 에 따라 변하게 된다.

<나> 바닥상태에 있는 원자, 분자 및 이온으로부터 전자를 떼어내는 데 필요한 최소한의 에너지를 이온화 에너지라고 정의할 수 있다. 특히 원자, 분자 및 이온의 가장 바깥쪽 궤도에 존재하는 전자 중 하나를 떼어내어 자유전자로 완전히 분리하는 데 필요한 에너지를 1차 이온화 에너지라고 하며, 이 값의 크기는 바닥상태에 있는 원자, 분자 및 이온의 가장 바깥쪽 궤도에 존재하는 전자의 에너지와 관련이 있다. 일반적으로 1차 이온화 에너지의 크기가 클수록 더 많은 에너지가 필요하고, 양이온이 되는 것이 어려워짐을 뜻한다. 그리고 금속 원자의 경우 이온화 에너지가 작을수록 양이온이 되려는 경향이 강하므로 반응성이 크다.

금속 원자번호 전자배치 원자반지름(×m )Li 3 ss 152

Na 11 ssps 186

K 19 sspsps 227

Ag 47 sspspsdpds 144

[표] 1+ 양이온으로 이온화될 수 있는 여러 가지 금속 원소의 화학적 정보

[논 제] 이온화 되어 1+ 양이온을 형성할 수 있는 금속들은 대체적으로 물과 반응하여 폭발적인 반응을 일으킬 수 있다. [표]에 제시되어 있는 금속들은 1+ 양이온을 형성하기 쉬운 화학적 특성을 가졌으나, 물과의 반응성에 있어서는 서로 차이가 있을 수 있다. 1+ 양이온을 형성할 수 있는 어떤 금속 원소 M이 물과 반응할 때의 반응식을 예측하고, [표]에 제시된 금속 원소들 간의 반응성 차이를 설명하시오.

(3) 예시답안으로 확인하기

임의의 금속 M과 물의 폭발적 반응이라는 점에서 기체가 생성되는 반응임을 유추할 수 있고, 반응 생성물로서는 MOH M OH 등의 침전물 혹은 이온이 생성됨을 추론해 볼 수 있다. 따라서 아래와 같은 반응식을 제시할 수 있다.

Ms HOl → MOHs Hg

또는

Ms HOl → Maq OHaq Hg

또한, 제시문으로부터 추론된 사실, 즉 원자반경과 이온화 에너지의 관계로부터 반응성을 연관시킬 수 있다. 실제 이온화 에너지에 영향을 미치는 요소는 매우 많으나, 제시문으로부터 추론할 수 있는 것은 원자 반경에 따른 최외각 전자의 에너지이다. 따라서 이러한 유추 관계를 통하여 대체적으로 화학적 성질이 비슷한 금속들은 원자 반경과 반응성이 다음과 같은 상관관계가 있음을 추론하여 제시할 수 있다. 제시문 <가>로부터 전자와 핵 간의 상호작용은 보존력인 전기력으로 생각해 볼 수 있다. 이때 전자에 작용하

는 힘은 거리에 대한 함수( ∝ )로, 힘을 거리에 대해 적분하면( ) 전기력에 의한 위치에

너지가 거리에 반비례함을 알 수 있다( ∝ ). 또한 원 운동하는 전자의 운동속력이 거리의 제곱근에 반비례

하므로( ∝ ), 전자의 운동에너지(

)도 거리에 반비례함을 알 수 있다( ∝

). 따라서 전기력에

김세영과 함께 하는 입시ㆍ논술- 13 -

의해 원자핵 둘레를 원 운동하고 있는 전자의 총 역학적 에너지는 궤도 반경에 반비례함을 알 수 있다

( ∝ ).

이러한 논리에 근거하면 원자핵으로부터 전자를 떼어내는데 필요한 이온화 에너지 또한 궤도 반경()에 반비례함을 추론할 수 있다. 표에 제시된 금속 원소 Li Na K Ag는 궤도 반경이 Ag Li NaK 순이므로 1차 이온화 에너지는 Ag Li NaK 순 임을 유추할 수 있다. 제시문에서 1차 이온화 에너지가 작을수록 금속의 반응성이 커진다고 하였으므로, 결과적으로 금속의 반응성은 KNa LiAg 순이 됨을 추론할 수 있다.

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4. 수능 물리와 물리 논술

(1) 수능 문항으로 감(感) 잡기; “빛과, 물질의 광학적 특성”

▣ 다음은 영희가 광합성에 대해 정리한 내용이다.

(가)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (2013년 03월 고3 전국연합학력평가)

보 기ㄱ. 빛의 파동성을 나타내는 현상이다.ㄴ. 특정 진동수보다 진동수가 큰 빛을 비추어야 전자가 방출된다.ㄷ. 전자가 방출될 때 빛의 세기가 셀수록 방출되는 전자의 개수가 증가한다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[정답] ④[출제의도] 광전 효과를 이해한다.

ㄴ. 진동수가 특정(문턱) 진동수보다 클 때 전자가 방출된다. ㄷ. 빛의 세기가 셀수록 방출되는 전자의 개수가 많다.[오답풀이] 광전 효과는 빛의 입자성을 보여준다.

(2) 논술 문항 따라잡기

※ 다음 제시문을 읽고 논제에 답하시오. (2009학년도 한양대 기출문제 응용, 2008 서울대 및 연세대 유사 기출)

<가> 광합성은 녹색식물이 엽록체에서 이산화탄소와 물을 원료로 포도당과 산소를 만들어 내는 반응이다. 일반적으로 빛의 세기가 증가하면 광합성 양이 증가하다가 어느 정도가 되면 더 이상 증가하지 않는 광포화점에 도달하게 된다. 이러한 현상은 광합성이 빛의 세기뿐만 아니라 빛의 파장, 이산화탄소의 농도, 온도 등 여러 가지 요인의 영향을 받기 때문이다. [그림 1]은 빛의 파장이 광합성에 미치는 영향을 알아보기 위한 엥겔만의 실험이다. 슬라이드 글라스 위에 해캄과 호기성 세균을 올려놓고 빛을 프리즘으로 분광시켜 쪼여 주면 호기성 세균들은 산소가 많이 발생하는 쪽으로 몰린다. 이러한 결과는 어떤 파장의 빛이 광합성에 주로 이용되는지를 잘 보여준다.

김세영과 함께 하는 입시ㆍ논술- 15 -

[그림 1] 엥겔만의 실험

<나> 현재 인류가 사용하는 화석 연료는 매장량이 한정되어 있을 뿐만 아니라 화석연료가 연소될 때 발생하는 물질은 여러 가지 심각한 환경 문제를 일으킨다. 그러므로 자원 고갈과 환경오염을 동시에 해결할 수 있는 방법들 중의 하나로 태양 빛을 전기에너지로 전환하는 방법이 사용되고 있다. 태양전지는 빛을 받아 전기를 생산할 수 있도록 고안된 장치로서 n형 반도체와 p형 반도체로 이루어진 p-n접합 구조로 되어 있다. 태양전지가 빛을 받아 전자와 정공이 발생되면 전자는 n형 반도체 전극으로 이동하고, 정공은 p형 반도체 전극으로 이동하면서 전위차가 형성된다. 여기서 정공은 원자가 띠의 전자가 부족한 상태로 양의 전하를 가지고 있는 것처럼 보인다. 그러므로 태양전지의 두 전극에 도선을 연결하고 전기 부하를 걸면 전류가 흐르게 된다. 태양빛은 자외선, 가시광선, 적외선 등 넓은 영역의 파장을 포함하는데 일반적으로 태양전지는 그 중 일부의 파장만을 이용한다. 비결정 실리콘 태양전지는 가시광선을, 결정 실리콘 태양전지는 적외선을 주로 이용하는데 두 태양전지의 파장에 따른 흡광감도의 변화를 [그림 2] 에 나타내었다. 실리콘 태양전지는 특정 물질을 첨가함으로써 이용할 수 있는 빛의 파장을 다르게 할 수 있다. 비결정 실리콘에 탄소를 첨가하면 파란색 빛의 이용 효율이 높아지고 게르마늄을 첨가하면 적외선의 이용 효율이 높아진다.

[논제 1] 제시문에 나타난 광합성과 태양전지의 특성을 비교하여 논하시오.

[논제 2] <나>의 내용을 바탕으로 태양전지의 효율을 높이기 위한 방법을 제시하시오.

(3) 예시답안으로 확인하기

[논제 1] 광합성은 녹색 식물의 엽록체가 태양 광선을 에너지원으로 하여 이산화탄소와 물을 원료로 포도당과 산소를 만드는 과정이다. 광합성량은 빛의 세기, 빛의 파장, 이산화탄소의 농도, 온도 등 다양한 요인에 의하여 변한다. 엥겔만은 실험에의하여 광합성은 주로 400nm~450nm사이의 파장 및 650nm~700nm 사이의 파장의 빛에 의하여 활발하게 일어난다는 것을 알아냈다. 태양 전지는 p-n반도체에 빛을 쪼여주면 광전자가 발생하여 광전자가 n형 반도체 쪽으로 이동하여 반도체

[그림 2] 태양빛의 복사강도와 태양전지의 흡광감도

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내에서 전위차가 생기는 원리를 이용하여 전기를 얻는 장치이다. 태양 빛은 파장이 짧은 자외선과 가시광선, 파장이 긴 적외선 등으로 구성되는데, 비결정 실리콘 태양 전지는 주로 파장이 짧은 쪽(녹색)을 잘 흡수하고, 결정 실리콘 태양 전지는 적외선 영역의 빛을 잘 흡수한다. 광합성과 태양 전지의 공통점은 태양 광선이 직접 작용하여 전자에 에너지를 전달함으로서 에너지를 저장한다는 점이다. 그리고 모든 파장의 빛을 모두 흡수하는 것이 아니라 특정한 파장 대의 빛을 흡수하여 반응이 일어난다는 점도 공통점이다. 그러나 광합성은 태양 광선을 흡수하여 포도당과 같은 화학 에너지 상태로 에너지를 저장하지만, 태양 전지는 전자를 이동시켜 전위차를 형성시켜 전기 에너지로 상태로 에너지를 저장한다는 점이 다르다. [논제 2] 태양 전지의 효율을 높이는 방법은 세 가지로 요약할 수 있다. 첫째, 태양 전지는 일부 파장의 빛만 흡수하여 전력을 생산하기 때문에 효율이 낮다. 따라서 태양 전지의 효율을 높이기 위하여 태양 전지가 자외선, 가시광선, 적외선 등 다양한 파장에 반응하는 태양 전지를 개발하여야 한다. 특정한 첨가물질을 첨가하면 다양한 파장의 빛을 흡수할 수 있는 태양 전지를 만들 수 있는데, 예를 들어 비결정 실리콘에 탄소를 첨가하면 파장이 짧은 파란색 빛의 이용 효율이 높아지고, 게르마늄을 첨가하면 적외선의 이용 효율이 높아진다고 한다. 이러한 방법을 이용하여 태양광선의 전 파장대의 빛을 이용할 수 있는 태양 전지를 개발한다면 태양 전지의 효율을 높일 수 있을 것이다. 둘째, 태양 전지의 흡광 감도를 높이는 방법도 중요하다. [그림 2]와 같이 태양 빛의 복사 강도에 비하여 태양 전지의 흡광 감도는 매우 낮다. 따라서 흡광 감도를 높일 수 있는 반도체를 개발하여 태양 에너지의 이용률을 높여야 한다. 셋째, 태양 복사 에너지 중 가장 복사 강도가 강한 가시광선과 적외선 영역에서 최대 흡광 광도가 나타나는 태양 전지를 개발하는 것이다. 결정 실리콘 태양 전지가 가시광선 파장대의 빛을 가장 잘 흡수하지만, 적색광이나 적외선까지도 흡광 할 수 있는 태양 전지를 개발한다면 태양 전지의 효율은 크게 향상될 수 있을 것이다.