[2014 EBS 인터넷 수능] 화법과 작문 & 독서와 문법(B)-과학 '부식과 부식의 방지'

[구렛나루]

06강 과학 분야의 글 읽기 Ⅱ

l 관련 성취 기준 l 글의 제재에 따라 서로 다른 배경지식을 동원하고 읽는 방법도 달리 하여야 함을 이해한다.

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[2014학년도 대학수학능력시험 국어 B형]

이 글은 지구의 자전으로 인해 운동하는 물체의 운동 방향이 편향되게 하는 원인인 전향력에 대해 설명하고 있다. 구 모양인 지구의 둘레는 적도가 가장 길고 위도가 높을수록 짧아지는데, 이로 인해 위도에 따라 자전의 속도가 달라지게 된다. 이러한 자전 속도의 차이가 운동 방향이 편향되게 하는 원인이 된다는 것을 설명하면서, 물체의 이동 속력과 물체의 진행 방향에 따라 편향되는 방향과 정도가 달라진다는 내용을 덧붙이고 있다. 현상을 설명할 수 있는 과학적 원리를 자세히 제시하고 있는 글이기 때문에 용어나 개념에 대한 이해를 바탕으로 글을 분석적으로 읽어야 한다.

우주에서 지구의 북극을 내려다보면 지구는 시계 반대 방향으로 빠르게 자전하고 있지만 우리는 그 사실을 잘 인지하지 못한다. 지구의 자전 때문에 일어나는 현상 중 하나는 지구 상에서 운동하는 물체의 운동 방향이 편향되는 것이다. 이러한 현상의 원인이 되는 가상적인 힘을 전향력이라 한다.

전향력은 지구가 자전하기 때문에 나타난다. 구 모양인 지구의 둘레는 적도가 가장 길고 위도가 높아질수록 짧아진다. 지구의 자전 주기는 위도와 상관없이 동일하므로 자전하는 속력은 적도에서 가장 빠르고, 고위도로 갈수록 속력이 느려져서 남극과 북극에서는 0이 된다.

적도 상의 특정 지점에서 동일한 경도 상에 있는 북위 30도 지점을 목표로 어떤 물체를 발사 한다고 하자. 이때 물체에 영향을 주는 마찰력이나 다른 힘은 없다고 가정한다. 적도 상의 발사 지점은 약 1,600km/h의 속력으로 자전하고 있다. 북쪽으로 발사된 물체는 발사 속력 외에 약 1,600km/h로 동쪽으로 진행하는 속력을 동시에 갖게 된다. 한편 북위 30도 지점은 약 1,400km/h의 속력으로 자전하고 있다. 목표 지점은 발사 지점보다 약 200km/h가 더 느리게 동쪽으로 움직이고 있는 것이다. 따라서 발사된 물체는 겨냥했던 목표 지점보다 더 동쪽에 있는 지점에 도달하게 된다. 이때 지구 표면의 발사 지점에서 보면, 발사된 물체의 이동 경로는 처음에 목표로 했던 북쪽 방향의 오른쪽으로 휘어져 나타나게 된다.

이번에는 북위 30도에서 자전 속력이 약 800km/h인 북위 60도의 동일 경도 상에 있는 지점을 목표로 설정하고 같은 실험을 실행한다고 하자. 두 지점의 자전하는 속력의 차이는 약 600km/h이므로 이 물체는 적도에서 북위 30도를 향해 발사했을 때보다 더 오른쪽으로 떨어지게 된다. 이렇게 운동 방향이 좌우로 편향되는 정도는 저위도에서 고위도로 갈수록 더 커진 다. 결국 위도에 따른 자전 속력의 차이가 고위도로 갈수록 더 커지기 때문에 좌우로 편향되는 정도는 북극과 남극에서 최대가 되고, 적도에서는 0이 된다. 이러한 편향 현상은 북쪽뿐 아니라 다른 방향으로 운동하는 모든 물체에 마찬가지로 나타난다.

전향력의 크기는 위도뿐만 아니라 물체의 이동하는 속력과도 관련이 있다. 지표를 기준으로 한 이동 속력이 빠를수록 전향력이 커지며, 지표 상에 정지해 있는 물체에는 전향력이 나타나 않는다. 한편, 전향력은 운동하는 물체의 진행 방향이 북반구에서는 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 편향되게 한다.

[추론적 독해] 글에 직접 드러나 있지 않은 정보를 재구성하여 문맥을 통해 그 의미를 추론한다.

주어진 글에서 직접 확인할 수 없는 정보를 글의 맥락 속에서 이끌어 내며 읽는 것도 글을 심층적으로 이해하기 위한 중요한 과정이다. 전향력과 관련된 원리나 이론을 구체적인 상황에서 이해할 것을 요구하는 문제가 수능에서 출제되었다.

26. 윗글을 통해 알 수 있는 내용으로 적절하지 않은 것은?

① 북위 30도 지점과 북위 60도 지점의 자전 주기는 동일하다.

② 운동장에 정지해 있는 축구공에는 위도에 상관없이 전향력이 나타나지 않는다.

③ 남위 50도 지점은 남위 40도 지점보다 자전 방향으로 움직이는 속력이 더 빠르다.

④ 남위 30도에서 정남쪽의 목표 지점으로 발사한 물체는 목표 지점보다 동쪽에 떨어진다.

⑤ 우리나라의 야구장에서 타자가 쳐서 날아가는 공의 이동 방향은 전향력에 의해 영향을 받는다.

* 2문단에서 지구의 자전 주기는 위도와 상관없이 동일하므로 자전하는 속력은 적도에서 가장 빠르고, 고위도로 갈수록 속력이 느려져서 남극과 북극에서는 0이 된다고 설명하고 있다. 이에 따라 남위 50도 지점은 남위 40도 지점보다 고위도에 위치하고 있기 때문에 상대적으로 남위 40도 지점보다 자전 방향으로 움직이는 속력이 더 느리다는 것을 알 수 있다. 답) ③

[사실적 독해] 글 속에 제시된 과학적 이론을 구체적인 실험의 과정에서 확인하며 선지의 진위를 판별한다.

구체적으로 제시된 실험의 과정을 통해 글에서 설명하고 있는 핵심 개념을 확인하는 유형의 문제가 수능에서 출제되었다. 글에서 설명한 과학적 개념이나 원리에 대한 사실적 이해가 필요하다.

27. 윗글을 바탕으로 <보기>를 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]

<보기>

전향력은 1851년 프랑스의 과학자 푸코가 파리의 팡테옹 사원에서 실시한 진동면의 진자 실험을 통해서도 확인할 수 있다. 푸코는 길이가 67m인 줄의 한쪽 끝을 천장에 고정하고 다른 쪽 끝에 28kg의 추를 매달아 진동시켰는데, 시간이 지남에 따라 진자의 진동면이 시계 방향으로 회전한다는 사실을 발견하였다. A에서 B로 이동할 때, 전향력에 의해 C쪽으로 미세하게 휘어져 이동하고, 되돌아올 때는 D쪽으로 미세하게 휘어져 이동한다는 사실과 관련이 있다.

① 남반구에서 이 실험을 할 경우 진자의 진동면은 시계 반대 방향으로 회전하겠군.

② 파리보다 고위도에서 동일한 실험을 할 경우 진자의 진동면은 더 느리게 회전하겠군.

③ 북극과 남극에서 이 진자 실험을 할 경우 진자의 진동면의 회전 주기는 동일하겠군.

④ 적도 상에서 동서 방향으로 진자를 진동시킬 경우 진자의 진동면은 회전하지 않겠군.

⑤ 남위 60도에서 이 진자 실험을 할 경우 움직이는 추는 이동 방향의 왼쪽으로 편향되겠군.

* <보기>는 전향력을 확인할 수 있는 푸코의 진자 실험에 대해 설명하고 있다. <보기>에서 진자의 진동면은 진자가 A에서 B로 이동할 때 나타나는 공간을 의미한다. 그런데 진자가 A에서 B로 이동할 때는 전향력에 의해 진자의 진동면이 C쪽으로 미세하게 휘어져 이동하고, B에서 A로 다시 돌아올 때는 D쪽으로 미세하게 휘어져 이동하면서 진자의 진동면이 시계 방향으로 회전한다는 사실을 보여 주고 있다. 이러한 현상을 지문과 연결하여 이해해 보면, ②의 설명이 적절하지 않다는 것을 알 수 있다. 4문단에서 위도에 따른 자전 속력의 차이가 고위도로 갈수록 더 커지기 때문에 운동 방향이 좌우로 편향되는 정도는 저위도에서 고위도로 갈수록 더 커져 북극과 남극에서 최대가 되고, 적도에서는 0이 된다고 설명하고 있다. 따라서 파리보다 고위도에서 동일한 실험을 할 경우에는 전향력이 더 커짐에 따라 진자의 진동면이 더 빠르게 회전한다는 것을 알 수 있다. 답) ②

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[01~02] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

금속이 자연계에서 원래 존재하던 안정적인 산화물의 상태로 돌아가려는 현상인 부식의 진행 과정에 대해 설명하고 있는 글이다. 부식의 진행 과정 ‘철’이라는 구체적인 금속을 통해 살펴본 후, 부식이 빨리 진행되는 환경을 언급하고, 4문단에서는 부식의 진행을 막기 위해 취할 수 있는 방법을 제시하며 글을 마무리 짓고 있다.

금속 재료가 그 주변 환경과의 사이에서 전기 화학적으로 반응하는 과정을 통해 열화*되는 현상을 부식이라 한다. 이러한 금속의 부식은 자연적인 현상으로, 금속으로 만들어지기 이전에 자연 상태에서의 가장 안정된 형태로 돌아가려는 과정으로 이해할 수 있다. 금속은 자연계에서 대부분 산화물의 형태로 존재하고 있으며, 이를 환원* 과정을 통해 유용한 금속을 얻어서 각종 용도로 이용 하고 있다. 즉, 자연 상태에 안정적으로 존재하는 광석을 제련*하여 금속을 얻게 되는데, 이 과정에 서 에너지가 주입되기 때문에 불안정한 상태가 된다. 제련 과정에서 많은 양의 에너지가 투입된 금속은 불안정하여 부식되려는 경향이 크고, 반면에 제련이 용이한 금속은 부식되려는 경향이 작다. 이 불안정한 금속이 자연 상태의 안정된 화합물이 되기 위해 주위에 존재하는 다른 원소와 결합하려는 경향이 있으며, 이러한 과정을 부식이라고 이해할 수 있다.

그렇다면 부식은 어떻게 진행될까? 철(Fe)을 통해 부식의 과정을 살펴보자. 모든 부식 현상은 화학 반응의 진행 과정에 전자가 참여하는 전기 화학적 반응에 의해 진행되는데, 그 과정에서 표면에 산화되는 영역과 환원되는 영역이 동시에 생긴다. 전기 화학에서 전자를 잃는 반응을 산화라고 하 며, 산화되는 영역에서 철 원자는 두 개의 전자를 잃게 된다(Fe → Fe2＋＋2e-). 이때 철에서 자유로워진 전자(2e-)는 환원 영역으로 흘러가 습기를 동반한 산소와 반응을 일으킨다. 이를 반응식으로 나타내면 O2＋2H2O＋4e- → 4OH-가 된다. 또한 철 이온(Fe2＋)은 산소와 반응하여 녹이 형성되는데, 이를 수화된 철 산화물(Fe2O3)이라 한다.철이 부식되는 속도는 환경에 따라 크게 다르다. 원칙적으로는 철이 공기 중의 산소와 만나기만 하면 산화가 진행되지만, 그 속도는 비교적 느리다. 그러나 철 주위에 습기가 있으면 사정이 달라진다. 습기 속에 녹아 있는 산소가 철 표면을 집중적으로 공격해서 산화 속도가 빨라지기 때문이다. 그래서 습기가 많은 곳이나 물속에 잠겨 있는 철은 얼마 지나지 않아서 부식된다. 물속에 소금과 같은 전해질*이 들어 있으면 부식되는 속도는 더욱 빨라진다.

그렇다면 부식을 방지하는 방법에는 어떤 것이 있을까? 우선 산소나 습기로부터 금속을 보호하기 위하여 페인트나 에나멜 등의 얇은 막을 입히는 것이 있다. 또한 크로뮴이나 니켈 등을 철에 첨가하여 합금을 만들면 부식을 효과적으로 방지할 수 있다. 합금은 철과는 달리 산화 현상이 잘 일어나지 않아 부식을 방지할 수 있기 때문이다. 반응성이 큰 금속을 연결하여 철을 보호하는 방법인 음극화 보호도 부식을 방지하는 좋은 방법이다. 철로 만든 물건에 반응성이 큰 금속인 망가니즈나 아연을 도선으로 연결하면 반응성이 큰 금속이 전자를 잃고 먼저 산화된다. 이때 나온 전자는 반응성 이 작은 철 쪽으로 이동하게 되므로 철 자체가 전자를 잃지 않게 되어 철이 보호되는 것이다.

*열화: 재료가 열, 빛, 방사선, 산소, 오존, 물, 미생물 등의 작용을 받아 그 성능과 기능 등의 특성이 떨어지는 현상.

*환원: 산화와 반대되는 개념으로, 산화물이 산소를 잃는 작용을 말함. 넓은 개념으로는 전자를 얻는 현상을 말한다.

*제련: 광석을 환원함으로써 금속을 끄집어내는 과정.

*전해질: 용매에 녹였을 때 이온으로 해리하여 전기 전도성을 나타내는 물질.

01 윗글을 통해 알 수 있는 내용으로 적절하지 않은 것은?

① 제련하는 과정에서 철보다 적은 에너지를 주입한 금속의 경우 철보다 쉽게 부식된다.

② 다른 조건이 동일할 경우 철은 대기의 상태가 건조할 때보다 습할 때 빨리 부식된다.

③ 철에 크로뮴이나 니켈 등을 첨가하여 합금을 만들면 전자를 잃는 반응이 잘 일어나지 않는다.

④ 자연 상태에서 안정적으로 존재하는 광석에 많은 에너지를 투입하여 제련하면 불안정한 상태가 된다.

⑤ 음극화 보호를 위해 연결한 금속이 완전히 산화되었으면 산화된 금속을 새것으로 교체해야 철이 산화되지 않는다.

글의 내용을 읽고 글의 표면 에 제시되지 않은 정보를 이끌어 낼 것을 요구하는 문제이다. 추론적 사고에 해당하는 유형으로, 지문의 내용을 확실하게 이해한 후 선지의 진위 여부를 판별해야 한다.

02 윗글을 참고하여 <보기>에 대해 보인 반응으로 적절하지 않은 것은?

<보기>

① 철 이온(Fe2＋)이 된 ⓐ가 철 산화물이 되기 위해서는 전자와 결합하여야겠군.

② ⓒ 속에 소금과 같은 전해질 성분이 있으면 산화의 속도는 더 빨라지겠군.

③ ⓑ에 있는 산소와 ⓒ는 ⓐ에서 분리된 전자와 결합하는 환원 반응을 형성하는군.

④ ⓐ가 ⓑ와 접하면 ⓐ는 ⓑ에 있는 산소와 만나 안정적인 상태로 변하려 하겠군.

⑤ ⓐ의 표면에 페인트를 칠하는 것은 ⓐ가 ⓑ나 ⓒ와 직접 접촉하는 것을 막기 위해서이군.

지문의 핵심 내용을 <보기>에 제시된 시각 자료를 통해 파악할 것을 요구하는 문제이다. 부식이 진행되는 과정에 대해 설명한 지문의 해당 부분을 순서에 따라 분석적으로 읽는 독해가 필요하다.

도움자료

[2014 EBS 인터넷 수능]

화법과 작문 & 독서와 문법 -B    

06강. 과학 분야의 글 읽기Ⅱ

기초 문제 01 ① 02 ①

(01~02) 부식과 부식의 방지

해제: 이 글은 부식이 일어나는 이유와 부식의 진행 과정, 그리고 부식이 잘 일어나는 환경적 조건, 부식을 방지할 수 있는 방법 등을 설명하고 있다. 부식은 금속이 자연 상태의 안정적인 화합물로 되기 위해 산화되는 과정으로 이해할 수 있는데, 이 글에서는 철이 철 산화물이 되는 구체적인 과정을 통해 이를 살펴보고 있다. 또한 철이 쉽게 부식되는 환경에 대해 설명하고 있으며, 4문단에서는 부식을 방지하는 방법으로 금속의 표면에 얇은 막을 입히는 것, 합금을 만드는 것, 음극화 보호 등을 제시하고 있다.

주제: 부식의 진행 과정 및 부식을 방지하는 방법

구성:

◦ 1문단: 부식의 정의와 부식이 생기는 이유

◦ 2문단: 철을 통해 살펴보는 부식의 과정

◦ 3문단: 철의 부식 속도에 영향을 미치는 환경적 요인

◦ 4문단: 부식을 방지하는 다양한 방법

01. 세부 정보, 핵심 정보 파악

윗글을 통해 알 수 있는 내용으로 적절하지 않은 것은?

이 문제는: 글의 내용을 읽고 글의 표면에 제시되지 않은 정보를 이끌어 낼 것을 요구하는 문제이다. 추론적 사고에 해당하는 유형으로, 지문의 내용을 확실하게 이해한 후 선지의 진위 여부를 판별해야 한다.

[정답이 정답인 이유]

① 제련하는 과정에서 철보다 적은 에너지를 주입한 금속의 경우 철보다 쉽게 부식된다.

제련 과정에서 많은 양의 에너지가 투입된 금속은 불안정하여 부식되려는 경향이 크고, 반면에 제련이 용이한 금속은 부식되려는 경향이 작기 때문에, 제련하는 과정에서 철보다 적은 에너지를 주입한 금속의 경우 철보다 부식되려는 경향성이 작다는 것을 알 수 있다.

[오답이 오답인 이유]

② 다른 조건이 동일할 경우 철은 대기의 상태가 건조할 때보다 습할 때 빨리 부식된다.

습기 속에 녹아 있는 산소가 철 표면을 집중적으로 공격해서 산화 속도가 빨라지기 때문에 다른 조건이 동일할 경우 대기의 상태가 건조할 때보다 습할 때 철이 빨리 부식된다는 것을 알 수 있다.

③ 철에 크로뮴이나 니켈 등을 첨가하여 합금을 만들면 전자를 잃는 반응이 잘 일어나지 않는다.

합금은 철과는 달리 산화 현상이 잘 일어나지 않아 부식을 방지할 수 있기 때문에 크로뮴이나 니켈 등을 철에 첨가하여 합금을 만들면 부식을 효과적으로 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.

④ 자연 상태에서 안정적으로 존재하는 광석에 많은 에너지를 투입하여 제련하면 불안정한 상태가 된다.

자연 상태에 안정적으로 존재하는 광석에 많은 에너지를 투입하여 제련하면, 즉 환원의 과정을 거치면 불안정한 상태가 된다는 것을 알 수 있다.

⑤ 음극화 보호를 위해 연결한 금속이 완전히 산화되었으면 산화된 금속을 새것으로 교체해야 철이 산화되지 않는다.

음극화 보호를 위해 연결한 금속이 완전히 산화되었으면 철을 더 이상 보호할 수 없게 된다. 따라서 산화된 금속을 새것으로 교체해야 철이 산화되지 않는다.

02. 구체적 상황에 적용하기

윗글을 참고하여 (보기)에 대해 보인 반응으로 적절하지 않은 것은?

이 문제는: 지문의 핵심 내용을 (보기)에 제시된 시각 자료를 통해 파악할 것을 요구하는 문제이다. 부식이 진행되는 과정에 대해 설명한 지문의 해당 부분을 순서에 따라 분석적으로 읽는 독해가 필요하다.

[정답이 정답인 이유]

① 철 이온(Fe)이 된 a 가 철 산화물이 되기 위해서는 전자와 결합하여야겠군.

철 이온(Fe)이 철 산화물이 되기 위해서는 전자와 결합하는 것이 아니라 산소와 결합해야 한다는 것을 2문단을 통해 확인할 수 있다.

[오답이 오답인 이유]

② c 속에 소금과 같은 전해질 성분이 있으면 산화의 속도는 더 빨라지겠군.

‘물속에 소금과 같은 전해질이 들어 있으면 부식되는 속도는 더욱 빨라진다.’는 3문단의 설명을 통해 확인할 수 있다.

③ b 에 있는 산소와 c 는 a 에서 분리된 전자와 결합하는 환원 반응을 형성하는군.

‘철에서 자유로워진 전자는 환원 영역으로 흘러가 습기를 동반한 산소와 반응을 일으킨다.’는 2문단의 내용을 통해 확인할 수 있다.

④ a 가 b 와 접하면 a 는 b 에 있는 산소와 만나 안정적인 상태로 변하려 하겠군.

철이 공기 중의 산소와 만나기만 하면 산화가 진행되는데, 이는 불안정한 상태인 철이 산소와 만나 안정적인 철 산화물의 상태로 산화하려 하기 때문이다.

⑤ a 의 표면에 페인트를 칠하는 것은 a 가 b 나 c 와 직접 접촉하는 것을 막기 위해서이군.

a 의 표면에 페인트를 칠하는 것은 산소나 습기로부터 금속을 보호하기 위한 것으로 볼 수 있다.

(보충 자료)

음극화 보호: 철의 녹을 방지하기 위하여 철보다 반응성이 큰 금속을 철 구조물에 도선으로 연결하거나 용접시켜 녹을 방지하는 방법을 음극화 보호라고 한다. 철보다 반응성이 큰 금속을 연결하면 이 금속이 먼저 산화되며, 이 금속이 산화될 때 생성된 전자가 철로 이동한다. 철이 전자를 공급받으면 철이 산화되지 않고 철의 표면에서는 환원 반응이 일어나므로 철이 녹슬지 않는다. 땅 속에 묻혀 있는 수도관이나 주유소 기름 탱크, 그리고 배의 선체에 마그네슘이나 아연을 연결하여 녹을 방지하는 것 등이 그 예이다.