논술 8월 2주 / 서울시 교육청 논술자료 (이과)

[김동석]

자연과정 예시문항 5

다음 제시문을 읽고 문제에 답하시오.

가

[A] 물이 담긴 컵을 밀폐된 공간에 놓아두면 처음 얼마 동안은 물의 높이가 낮아지지만 일정 시간이 지나면 수면의 높이에 변화가 없어진다. 물 표면에 변화가 없다는 것은 물 분자의 증발이 멈춘 것을 의미할까? 정지한 것처럼 보이는 현상이 실제로는 정지한 것이 아니라는 징후를 우리 주변의 여러 곳에서 찾을 수 있다. 예를 들면 흰색의 염화나트륨 포화수용액에 미량의 방사성 가 들어있는 고체를 소량 넣으면 녹지 않은 고체뿐만 아니라 수용액에도 가 검출된다. 대부분의 화학반응은 반응물질이 소비되는 만큼 다시 생기고, 생성물질이 생기는 만큼 다시 소비되어 반응물질과 생성물질의 양이 일정하게 유지되는 동적 평형에 도달하게 되며 온도가 일정할 때 반응물질의 농도 곱에 대한 생성물질의 농도 곱의 비는 항상 일정해진다.

평형을 이루고 있는 반응계에 어떤 변화를 주면 반응계는 이러한 변화에 영향을 받아 처음과는 다른 새로운 평형으로 이동하게 된다. 평형이동의 원리는 우리 몸에서 일어나는 변화에도 적용되는데 한 가지 예가 헤모글로빈에 의한 산소의 공급이다. 폐에서 모세 혈관 속 혈액으로 확산되어 들어온 산소는 대부분 적혈구 속 헤모글로빈에 결합되어 운반된다. 아래의 반응식과 같이 헤모글로빈과 산소 사이의 가역 반응을 통해 헤모글로빈은 산소 분압이 높은 폐에서 산소 분압이 낮은 조직 세포로 산소를 운반하게 된다.

⇄

- 고등학교 󰡔화학Ⅱ󰡕, 󰡔생물Ⅰ󰡕 -

[B] 많은 사람들이 고산의 높은 정상에서 눈앞에 펼쳐지는 웅대한 풍경에 매료되지만 고산에 오를 때에는 직면하는 위험 요소들을 잘 이해하는 것이 중요하다. 만일 뉴욕에서 비행기로 고도 1,525m의 덴버로 간 후 같은 날 오후에 고도 2,745m의 제1캠프까지 등반하고 다음날 고도 3,048m까지 다시 등반길에 오른다면 대부분의 사람들은 심한 두통이 시작되고 메스꺼움과 무기력증을 느끼게 되며 이렇게 컨디션이 나빠지면 더 이상의 등반이 어려워질 것이다.

현재 중동의 아랍에미리트 두바이에서는 ‘버즈 두바이’라는 건물의 건축 공사가 진행 중이다. 이 건물은 162층으로 700m 이상의 높이까지 올라가게 되는데, 준공이 되면 세계에서 가장 높은 인공 건축물이 될 것이다. 버즈 두바이가 완공되면 당분간은 세계 최고(最高)의 건축물 자리를 지키겠지만, 오래지 않아 다시 새로운 초고층건물이 등장할 것이다. 이미 일본 동경시청은 십 수 년 전부터 높이 1km에 달하는 ‘스카이 시티 1000’이라는 프로젝트를 검토해오고 있고, 심지어 4km 높이의 800층짜리 건물의 건축 계획도 나온 바 있는데 이 건물은 후지 산보다도 높다.

- 󰡔과학의 향기(http://www.yeskisti.net)󰡕 발췌ㆍ수정 -

나

[A] 오존 기체는 공기 중에 1ppm만 포함되어 있어도 호흡기를 자극하여 목에 통증과 피로감을 느끼게 할 정도로 독성이 강하며 오존의 농도가 1ppm보다 더 높아지면 사람의 목숨도 빼앗을 수 있다． 반면에 성층권에는 약 1０ppm 정도의 오존을 포함한 오존층이 있으며, 이 오존층은 태양으로부터 오는 강렬한 자외선을 흡수하여 지구상의 생명체를 보호하는 경이로운 역할을 하고 있다. 성층권보다 높은 상층권의 산소 분자들이 태양으로부터 오는 강한 자외선을 흡수하여 산소 원자로 분해된 후 성층권으로 내려와 산소 분자와 결합함으로써 오존이 생성된다. 이 때 생성된 오존은 자외선을 흡수하여 다시 산소 분자와 산소 원자로 되돌아가는 과정을 되풀이하게 된다. 이러한 과정을 통해 매일 성층권에서는 3억t의 오존이 생성됨과 동시에 같은 양의 오존이 자외선으로 인해 파괴되는 가역 반응이 끊임없이 일어나 오존 농도의 평형을 이루게 된다.

- 고등학교 󰡔과학󰡕 -

[B] 그러나 문제는 1970년 이후 오존층의 오존 함량이 계속 감소하고 있다는 점이다. 한 예로 북위 45도 상공에 해당하는 성층권의 오존량이 10년에 약 2∼3％씩 줄고 있으며 이는 인간에 의해 인공적으로 만들어진 프레온가스(CFCs)가 주요 원인인 것으로 알려져 있다. CFCs 분자들이 지상에서 분해되지 않고 오존층까지 침투하여 강한 자외선을 받아 분해되면 염소 원자를 만들며 염소 원자 한 개는 성층권의 오존과 쉽게 연쇄반응을 일으켜 오존 분자 수십만 개를 분해할 수 있다. 현재와 같은 속도로 오존이 파괴된다면 오존층이 점점 얇아져 2075년에는 태양으로부터 오는 강한 자외선, 특히 피부에 유해한 자외선인 UV-B에 노출되어 인류의 15% 이상이 피부암을 앓게 될 것이며 2100년경 피부암은 현재보다 3배 이상 늘어나게 될 것이다.

- 고등학교 󰡔과학󰡕 -

[C] 오존층의 파괴로 인해 피부암과 백내장이 늘어날 것이라는 과학자들의 충격적인 예언은 정치가들로 하여금 발 빠른 대응을 하도록 만들었다. 1987년에 몬트리올 의정서가 조인되었고 런던 의정서(1990), 코펜하겐 의정서(1992), 비엔나 의정서(1995) 등이 그 뒤를 이었다. 이런 국제협약들은 CFCs 사용량을 점차 줄이고 그 이후 완전히 금지시키는 것을 내용으로 하고 있다. 현재까지 국제조약들이 비교적 잘 준수되고 있기 때문에 오존층 파괴로 인해 추가로 피부암에 걸리는 사람들의 수는 예상보다 훨씬 더 감소할 것이며 오존층 파괴의 영향이 가장 크게 나타날 것으로 예상되는 시점에 이르더라도 그로 인한 피부암 발생률과 사망률 증가폭은 별로 크지 않을 것으로 전망된다.

- 비외른 롬보르, 󰡔회의적 환경주의자󰡕 발췌ㆍ수정 -

다

<자료1>

그래프는 1994년부터 2004년까지 10년 동안 우리나라의 성별출생아수 및 성비변화에 대한 통계이다. 출생아수는 10년 전인 1994년과 비교하여 24만 8천명(-34.3%) 감소하였으며, 여아(10만 8천명, -32.0%)보다 남아(14만명, -36.2%)가 더 크게 감소하였다. 또한 2004년 출생아중 여아가 48.0%, 남아가 52.0%를 차지하고 있다.

주 : 출생성비 = 출생시 여아 100명당 남아수, 98년까지는 영아사망 등이 보정되지 않은 결과임

<자료2>

그래프는 첫째 아이와 둘째 아이, 셋째 아이 이상에 대한 출산순위별 출생성비를 나타낸 자료이다. 자연적 정상 출생성비인 여아 : 남아 = 100 : 103 값을 남녀출생성비에 대한 평형이 이루어진 것으로 본다.

- 통계청, ｢인구동태통계연보(총괄, 출생, 사망편)｣ -

1. 3600ｍ 높이의 고산지대에 있는 마추픽추로 여행을 하면 고산병으로 고생을 하지만, 그곳에 오래 머물면 고산병 증세가 사라진다. 제시문 (가)의 과학 원리와 반응식을 이용하여 그 이유를 서술하고 미래의 초고층건물 거주자들을 위하여 고산병을 예방하기 위한 방법을 제시하시오.

2. 제시문 (나)의 [A]는 오존의 자연적 평형 상태를 의미한다. 제시문 (가)와 관련하여 (나)의 [B]와 [C]에서 제기된 문제를 요약하고, 제기된 문제를 해결하기 위한 방법을 다양한 측면에서 서술하시오.

3. 제시문 (다)에서 <자료1>과 <자료2>에 제시된 1994년부터 2004년의 10년간 우리나라 성별출생아수 및 성비의 변화를 사회적 관점에서 분석하고, 출생아수의 성비에 대한 평형이 깨진 결과가 야기할 사회적 갈등 문제와 그 갈등을 극복하기 위한 방안을 다각적인 측면에서 구체적으로 서술하시오.

【논제 1】

제시문 (가)는 화학평형의 기본원리와 그것이 일상생활에 적용되는 예를 중심으로 기술된 내용이다. 자연 상태에서 화학반응은 대부분 가역반응이며 일정한 시간이 흐르면 정반응과 역반응의 속도가 같아져서 동적 평형에 도달되며 외부에서 가해지는 조건이 변하지 않는 한 평형상태를 계속 유지하려 한다. 하지만 외부에서 가해지는 조건이 달라지면 새로운 평형으로의 이동이 일어나는데 고도에 따른 산소 농도의 변화에 의한 고산병 증세가 나타나는 것을 예로 들 수 있다. 고도에 따른 산소 농도의 변화에 의해 나타나는 고산병 증세를 화학평형의 개념으로 설명함으로써 화학평형의 개념을 정확히 이해하도록 하자는 것이 첫 번째 출제의도이다.

또한 앞으로 사회와 과학이 고도로 발달하면 인간이 거주하는 환경도 달라질 것이다. 우리나라도 단독주택에서 아파트로 주거 환경이 달라져 왔으며 앞으로는 초고층 주상복합의 형태로 주거문화가 변할 것이다. 화학평형의 개념과 고산병의 원리를 일상생활에 도입하여 인간이 초고층 건물에 거주할 때 나타날 수 있는 증세와 이를 극복하기 위한 방법에는 어떤 것들이 있는지 논술하게 함으로써 화학평형과 평형이동에 대한 학생들의 이해 정도를 측정하고, 문제의 해결점을 찾는 과정에서 학생들의 창의적인 발상을 유도하고자 한다.

【논제 2】

제시문 (나)의 [A]는 자연 상태에서 성층권의 오존층이 평형을 유지하여 왔다는 내용이 글의 핵심이며, [B]는 오존층의 자연적 평형에서 인위적으로 가해진 외부조건 CFCs의 관여에 의해 오존층 파괴가 유발되었으며 인간은 피부암과 백내장 등 그 결과에서 오는 피해를 돌려받고 있다는 것이 핵심 내용이다. 즉, 인간이 인위적으로 만들어낸 CFCs라는 물질에 의해 자연적으로 유지되던 평형이 깨질 수밖에 없다는 것이다. [C]는 인위적인 원인에 의해 자연평형이 깨진 환경을 원래의 자연평형 상태로 다시 되돌리기 위한 인간의 노력을 이야기하고 있다. [논제2]의 출제의도는 제시문 [A]와 [B], [C]의 핵심 내용을 분석하여 인간의 관여에 의해 깨진 오존의 평형은 되돌리기가 쉽지 않으며 원래의 평형 상태로 되돌리기 위해 얼마나 많은 시간과 노력 및 비용이 필요한가를 인식하고 해결책을 찾아내는 것이 논제의 핵심이다. 자연의 섭리에 끼어든 인간의 자연평형 파괴는, 어쩌면 인간의 힘으로는 회복 불가능할지도 모른다는 우려와 더불어 인간의 자연파괴를 경고하고자 함이 [논제 2]의 주된 출제의도이다.

【논제 3】

화학 평형의 개념을 사회 현상 중 남녀 성비불균형 현상과 대비시켜 보았다. 물론 화학평형은 가역반응이며 동적평형상태를 의미하므로 남녀 성비불균형 현상은 화학의 평형 개념과 정확히 맞아 떨어지지 않는 점도 있다. 이런 점을 보완하기 위해 [논제 3]에서 <여아 : 남아 = 100 : 103의 비를 출생아수의 성비에 대한 평형이 이루어진 상태>로 평형의 개념을 새롭게 정의하여 적용하도록 하였다. 통계청에서 제공하는 자료에 의하면 1994년부터 2004년까지 10년간 우리나라의 출생아수는 현저히 감소하고 있을 뿐만 아니라 남녀출생성비의 차이도 감소하고 있음을 알 수 있다. 비록 출생아수의 성비차가 감소하고 있다 하더라도 어느 해에 출생성비의 평형이 깨지면 10년 내지 20년 후부터 사회에 여러 가지 문제를 일으키고 갈등의 요소로 작용한다. 과거에 인간이 인위적으로 관여하지 않고 출생아 수를 자연적 현상에 맡겨두었다면 미래의 어느 시점에 초래되지 않았을 출생성비불균형이 현재와 미래 사회에 미칠 영향을 생각해봄으로써 자연현상에 대한 인간의 인위적인 관여가 매우 위험하다는 것을 알리는 것이 출제의도에 포함되어 있다. 학생들에게 제시된 통계표를 분석하고 과거 출생성비불균형의 원인과 미래에 나타날 수 있는 사회문제를 찾아내고 해결점을 생각하는 과정을 서술하게 함으로써 제시된 자료에 대한 분석력을 향상시키고 창의적인 문제해결력을 신장시키고자 한다.

【학생답안 A】

1. 대기의 기체분자는 중력의 영향으로 고도가 높을수록 희박해지므로 고산지대에 올라가면 산소의 부족현상이 나타나게 된다. 평소보다 적은 산소공급량으로 인하여 신체의 평형이 깨지고, 신체는 다시 산소 불균형을 평형상태로 돌려놓기 위한 가역반응(역반응 우세)을 진행한다. ⇄ 의 화학반응에서 헤모글로빈은 상태로 산소를 운반하여 조직에서 해리되는데 고산지대에서는 의 농도가 감소하므로 결과적으로 의 양이 적어져 산소운반능력이 떨어지며 이로 인해 고산병 증세가 나타나게 된다. 하지만 고산지대에 오래 머물면 신체는 그 환경에 적응하여 이전보다 더 많은 적혈구를 생성하게 된다. 의 증가는 다시 평형상태를 깨뜨리고 따라서 평형으로 돌아가기 위한 가역반응(정반응우세)이 진행된다. 이에 따라 산소는 조직에 더 효과적으로 그 필요량만큼 운반될 수 있다.

그렇다면 앞으로 등장할 초고층 건물에서 정상적 생활을 하려면 어떻게 해야 할 것인가? 우선 초고층건물에 입주하기 전에 고산지대를 등반하는 등산가들처럼 적응훈련을 받는 방법이다. 또는 비슷한 방법이지만 산소가 평소보다 적은 환경에서 생활하면서 미리 적혈구의 수를 늘리는 것도 한 가지 방법일 수 있다. 고층 건물과 동일한 환경을 만들어 며칠 간 생활함으로써 헤모글로빈의 수를 증가시키면 고산병에 적응할 수도 있을 것이다. 체내에서 헤모글로빈의 생성량을 늘리기 위해 헤모글로빈의 주성분인 철분의 섭취를 늘리는 것도 한 가지 방법이 될 것이다. 또 다른 방법으로 인간의 인체에 대한 적응보다는 건물 환경 측면에서의 적응을 생각해 본다. 가장 좋은 방법은 고층 건물의 환경을 지상과 같게 조성해서 건물 내부에 충분한 양의 산소를 공급해 주는 것이다. 최근에 발명된 <물을 이용한 산소공급기>를 설치하는 것도 한 가지 방법이 될 수 있을 것이다. 물을 이용하기 때문에 친환경적일 뿐만 아니라 유지비 등도 저렴하여 매우 효율적일 것으로 생각한다. 건물 내부에 충분한 산소를 공급한다면 초고층의 높은 곳에서도 인간의 활동이 중력에 의한 산소농도 변화에서 좀 더 자유롭고 효율적일 것이다. 건물 내부의 어디를 가더라도 산소농도의 변화가 없으므로 헤모글로빈의 양을 늘리려 적응기간을 가질 필요 없이 자유로운 왕래가 가능하다. 초고층 건물은 과학의 발전으로 이루어졌다. 초고층 건물을 건축할 정도의 과학기술이라면 산소의 공급도 충분히 가능하리라 본다. 과학기술의 집결체인 초고층 건물에서 과학적 공기를 들이마심으로써 고산병을 예방할 수 있을 것이다.

2. 성층권에서의 오존은 지구의 생명체를 보호하는 신비로운 장막이다. 오존은 유해 자외선을 흡수해 오존의 분해와 합성을 반복하고 이러한 가역반응은 자외선을 막는 동시에 오존층에서 오존량이 자연적으로 평형을 이루도록 하고 있다. 제시문 (나)의 [B]에서 CFCs는 인간이 만들어낸 인위적 냉매이다. 1970년대 이후 사용되기 시작한 CFCs는 반응성이 없는 안정된 기체라는 이유로 처음 개발된 당시 호평을 받았다. 하지만 인간의 기대와는 달리 이 기체는 성층권에 올라가 오존의 치명적 파괴를 유발했다. 자연에 대한 인위적인 관여에 의해 자연적으로 평형을 유지하던 오존층이 파괴되고 있으며 그 결과는 인간에게 고스란히 되돌아와 피부암과 백내장의 증가 등 여러 가지 피해를 입히고 있다.

오존층의 파괴로 인해 피부암과 백내장 등의 피해가 늘어날 것이라는 과학자들의 경고는 국제적 협약을 낳았다. 몬트리올 의정서 등의 협약은 CFCs 배출을 규제했고 실제로 이것은 CFCs의 발생량을 줄이고 있다. 그러나 이러한 규제가 과연 자외선으로 인한 질병감소의 대안이 될 수 있을까? 제시문 (나)의 [C]에서는 국제적 협력을 통하여 CFCs의 총생산량이 낮아져 오존층의 파괴 때문에 피해를 보는 사람들이 적어질 것이라는 낙관적인 전망을 하고 있다. 하지만 염소원자 한 개가 성층권에서 무려 몇 십만 개의 오존을 분해할 수 있으며 지금까지 사용한 CFCs의 상당량이 아직도 성층권내에 잔류하고 있고 현재 지구상에서 사용하고 있는 CFCs도 곧 오랜 기간 동안 성층권에서 계속 오존을 파괴할 것이 분명하다. 그러므로 단지 CFCs의 사용량이 줄었다고 안심할 일이 아니다. 또한 오존층 파괴의 문제는 단지 피부암 환자가 늘어나는 것에 그치지 않는다. 오존층파괴는 대기 순환의 영향으로 극지방에서 특히 심각해서 남극에는 오존홀이 생겼다고 한다. 극지방에 자외선이 많아지면 지구온난화현상에 과량의 자외선 효과가 겹쳐 극지방의 빙하는 지금보다 더 빨리 많은 양이 녹게 될 것이고 이는 해수면 상승으로 이어져 지구에 큰 재앙이 일어날지도 모른다.

따라서 정부와 국제 사회의 CFCs에 대한 사용규제는 지금보다 더욱 강화되어야 한다. 우리들 개개인은 CFCs가 들어 있는 제품을 사용하지 않도록 해야 할 것이다. 또한 과학자들은 CFCs의 대체물질을 개발하기 위해 많은 노력을 해야 한다. 비가 오지 않는 지역에 비를 내리게 하기 위해 빙정의 핵이 될 수 있는 물질을 헬기를 타고 상공에서 뿌려주는 것과 같이 다소 이상적인 방법이긴 하지만 성층권에 다량의 산소를 공급하여 오존생성 가역반응에서 오존이 생성되는 쪽(정반응)으로 반응이 일어나게 평형이동을 유도해야 할 것이다.

3. 조선 전기까지만 해도 우리나라에는 남녀차별이란 것이 거의 없었다. 재산 상속에서도 남녀차별을 하지 않았고 장남과 차남의 차이도 두지 않았었다. 그런데 조선후기, 유교적인 생활양식이 점차 보편화되면서 사람들은 남녀 간에 차별을 두는 것을 당연하게 여기게 되었다. 조선 후기에는 부인의 칠거지악에 사내아이를 낳지 못하는 것이 포함될 정도였다. 이러한 관습은 자연스레 남아선호사상으로 이어져 성별 출생아수에 있어서 차이가 커지게 되었다. 1994년 출생성비를 살펴보면 115.2로 자연적 정상성비의 범위인 103보다 남아의 비율이 크게 높음을 알 수 있다. 하지만 이러한 성비의 불균형은 점차 줄어들어 2004년에는 108.2를 기록하며 자연적 정상성비에 상당히 근접해가고 있는데 이로부터 남아선호사상이 점차 줄어들고 있음을 알 수 있다. 이러한 현상은 출산순위별 출생성비에서도 뚜렷하게 나타난다. 1994년의 출산 순위별 출생성비를 보면 첫째아이는 106.0, 둘째아이는 114.1인데 비해 셋째아이 이상은 205.1로 셋째아이 이상에서 절대적으로 남아를 선호함을 보여준다. 반면에 이것이 2004년이 되면 105.2, 106.2, 132.7로 변하였는데 이것은 남자아이를 낳기 위해 셋째를 출산하는 비율이 줄었음을 보여준다.

이는 우리 사회 및 인식의 변화와 관련이 깊다. 농업사회에서 노동력을 중시하여 아이를 많이 낳다가 산업사회로 들어서면서 노동력의 필요성은 줄었으며 정부의 저출산 정책이 한동안 지속되어 총 출생아수가 줄어들었다. 또한 우리나라가 점점 선진국 형태의 사회로 나아가면서 사람들의 인식이 남녀 구별을 하지 않는 쪽으로 바뀌어 가고 있다. 그러나 아직도 셋째 아이 이상인 가정의 경우 셋째아들의 비율이 특별히 높은 것으로 보아 여전히 남아를 선호하는 경향이 있음을 알 수 있다. 상대적으로 사회에 여성의 비율이 늘면서 남녀차별이 줄어드는 긍정적인 효과를 나타내기도 하지만 아직도 남성의 성비가 더 높기 때문에 많은 사회문제와 갈등이 야기되고 있다. 첫 번째 예로 아직까지 남성의 수가 더 많기 때문에 사회 전반이 남성 중심으로 돌아가고 있는 경향이 있다. 흔히 직업을 호칭할 때 여성이 특정 직업에 종사할 경우 앞에 꼭 ‘여’를 붙이는 경우를 볼 수 있다. 여교수, 여교사, 여경 등 사람의 인식 속에는 교수, 의사, 교사 등은 모두 남성이 중심이다. 또한 남성의 경우 여성보다 배우자를 선택하는 폭이 좁아졌다. 특히 농촌지역의 총각들은 중국, 필리핀이나 태국 등의 동남아에서 배우자를 선택하는 비율이 높아지고 있지만 우리나라에 들어오기 위한 방편으로 결혼을 선택한 동남아 여성들의 사기결혼 문제나 어머니가 우리나라 말이 서툴러서 생기는 2세들의 가정교육 문제 등 많은 사회문제가 발생되고 있다. 여성의 권위가 높아지면서 발생하는 남녀간 역차별 논란과 가정 내에서 가사와 육아를 어떻게 분담할 것인가에 대한 논란 등도 우리 사회가 해결해 나가야 할 문제이다. 하지만 무엇보다도 가장 큰 문제는 출산율이 떨어졌다는 것이다. 남자아이를 낳기 위해 일부러 자녀를 많이 낳을 필요가 없어졌으며 사람들의 자녀에 대한 인식과 사회변화에 따라 자연스레 가정에서 한두 명의 자녀만 낳아 기르려는 사람이 늘고 있는 것이다. 출산율의 저하는 상당히 큰 문제로, 노동을 담당할 젊은 층이 줄어들면 국가 경쟁력에 치명적인 악영향을 끼칠 수 있기 때문이다.

자연의 법칙에 맡겨두었다면 남녀출생성비의 평형이 깨지는 것을 걱정할 필요가 없을 텐데, 인간의 의지가 관여했기 때문에 남녀 성비불균형이 생긴 것으로 볼 수 있다. 따라서 남아선호의 인식을 없앤다면 성비불균형 문제는 해결될 수 있을 것이다. 위에서 언급한 사회적 갈등 문제를 해결하기 위해서는 무엇보다 먼저 사람들의 인식을 바꾸어야 한다. 어렸을 때부터 학교나 가정에서 남녀는 평등한 존재임을 교육하여 남녀가 서로의 차이를 알고 이해하며 각각을 평등한 존재로 받아들이도록 해야 한다. 또한 출생성비를 적절히 유지하는 범위 내에서 출산율을 높이는 정책이 필요한데 예를 들면 출산 지원금이나 육아보조비를 주되 여아가 출생하면 좀 더 많은 혜택이 돌아가게 하는 것 등이다. 그리고 남녀에게 교육이나 취업의 기회를 동일하게 주어 동등한 대우를 받게 한다면 자연적 남녀출생성비의 평형으로 되돌리는 데 기여할 것으로 보인다.

【학생답안 B】

1. 고도 3000m만 되어도 처음 그곳에 오른 사람들은 호흡 곤란과 어지러움을 느낀다. 이 현상은 고도가 높아짐에 따라 중력이 미치는 영향이 작아져서 기압이 낮아지므로 생기는 현상이다. 혹자는 기압이 낮아져도 그만큼의 공기를 더 많이 마셔 보충하면 된다고 생각할 수 있다. 하지만 호흡의 원리를 알고 보면 고산병은 예방 없이는 피할 수 없는 병이다. 몸 안에서 호흡의 전체적 반응 원리는 확산이다. 폐에서 헤모글로빈과 산소가 결합하고 모세혈관에서는 산소의 농도가 낮아 산소가 분리되는 역반응이 일어나서 호흡이 일어난다. 기압이 낮아지면 폐에서 헤모글로빈과 결합하는 산소가 줄어들 뿐 아니라 모세혈관에서의 농도차에 의한 확산도 잘 일어나지 못한다. 뿐만 아니라 사람의 체온은 거의 일정한 데 반해 산소의 양이 감소하여 압력이 감소하므로 혈액 속에 용해될 수 있는 산소의 포화도가 감소하면서 몸의 화학평형이 깨지게 되어 고산병이 발병한다. 하지만 고산지대에 오래 머물게 되면 산소농도의 감소에 의해 헤모글로빈과 산소의 결합이 줄어들고 정상적인 신체활동과 생활영위에 어려움이 생기면서 가 생성되기 어려우므로 우리 몸에서 호르몬이 관여하여 헤모글로빈의 생성을 촉진하게 된다. 즉 몸의 화학평형, 항상성 유지를 위해 헤모글로빈의 수가 증가하면 평형이동이 정반응으로 우세하게 일어나 의 수가 증가하게 되며 산소의 양이 감소한 환경의 변화에도 불구하고 산소를 받아들이는 신체의 능력이 향상되므로 고산병의 증세가 사라지게 된다.

미래의 초고층건물은 현재 자연적으로 존재하는 고원보다 그 고도가 높을 수 있다. 사람들이 짧은 시간 동안 초고층 건물의 꼭대기로 올라간다고 가정해 보자. 그들은 아마 갑작스런 산소부족으로 인해 심각한 두통과 무기력증 등을 느끼게 될 것이다. 이런 문제를 어떻게 예방할 것인가? 첫째로 각 가정에 냉난방 시스템처럼 산소를 공급하는 방법이 있다. 이는 따로 고산지대에 적응할 필요가 없어 편리하다. 하지만 비용이 비쌀 것이고 만약 일시적으로 산소 공급 시스템이 고장 날 경우 심각한 문제가 발생할 수 있다. 두 번째 방법은 산소가 부족한 환경에 인간의 신체가 서서히 적응하는 방법이다. 각 가정에 하나씩 산소발생기를 설치해 놓고 인체에 무리가 가지 않는 비율로 일정 기간 동안 산소량을 줄여나가 혈액속의 헤모글로빈 양을 증가시키는 것이다. 일단 한번 산소에 적응된다면 더 이상 산소공급기의 필요 없게 되므로 시간이 좀 걸리더라도 안전한 방법일 것이다.

2. 제시문 (나)의 [A]는 성층권의 오존 농도가 자연 상태에서 평형을 이루고 있음을 설명하고 있다. 아래의 반응식에서 알 수 있듯이 성층권보다 상층권에 있는 산소기체가 자외선을 얻어 산소원자가 생성되면 성층권의 산소분자를 공격하여 오존이 생성되며 오존은 다시 자외선을 흡수하여 산소분자와 원자로 되돌아가는 가역반응을 계속함으로써 오존 농도가 평형을 이루고 있다는 것이다. 외부에서 조건이 변하지 않는 한 다음의 반응식에 의해 오존 농도는 일정하게 유지될 것이다.

⇆

그러나 현실적으로 성층권의 오존 농도가 계속 감소하고 있는 것은 인간에 의해 만들어진 인공기체 CFCs 때문이라는 것이 제시문 (나)의 [B]에 제시된 논지이다. 즉 자연에 대한 인위적인 관여가 자연에서 형성된 평형을 깨뜨리게 된 원인이었으며 인간의 자연에 대한 인위적인 개입이 인류에게 불행을 불러일으키는 부메랑으로 작용하였음을 강조하고 있다. 제시문 (나)의 [C]는 인간에 의한 오존 농도 평형의 파괴 즉, 자연파괴가 인류를 멸망에 이르게 할지도 모른다는 환경위기론에 근거하여 국가간 협약의 제정과 실천이라는 형태로 인류가 직면한 환경문제를 해결할 수 있을 것이라는 가능성을 보여주고 있다.

현재 인류에게 직면한 환경문제를 인간의 힘으로 해결할 수 있을 것인가에 대해서 낙관론과 비관론이 엇갈리고 있다. 짧은 기간에 전 세계 인류의 가장 중요한 관심사의 하나로 부각될 만큼 환경파괴와 환경오염이 심화되어 왔다. 지금도 계속되고 있는 오존층 파괴나 지구온난화 등을 포함한 환경문제가 결국 인류의 미래를 위협하고 멸망에 이르게 할 것이라는 비관적인 전망이 아직도 압도적이다. 지금까지 환경문제에 대한 낙관론보다는 비관론이 훨씬 더 강조되어 왔으며 그동안 강조되었던 환경위기론은 사람들로 하여금 환경의 중요성을 절실히 느끼게 하여 환경오염 감소를 위해 노력함과 동시에 오염방지 대책을 마련하도록 하는 중요한 계기가 되었다. 그러나 현재 인류가 직면한 환경문제의 정도가 매우 심각한 상황이라 할지라도 인간의 노력에 따라서 또는 발전하는 최첨단 과학기술의 도움으로 환경문제를 극복할 수 있을 것이라는 낙관론이 대두되고 있다. 불과 얼마 전까지만 해도 일부 전문가들을 제외한 대다수 사람들에게 환경 문제는 생소한 분야였다. 하지만 환경문제에 대한 많은 홍보와 그것을 극복하기 위한 실천을 강조함으로써 초창기에 환경위기론이 전망했던 미래 예측의 결과가 현재 느린 속도로 나타나거나 현실화되지 않고 있다는 사실이 이러한 낙관론의 의미 있는 근거가 되었다. 그러므로 현재의 시점에서 바라보는 미래 전망은 이제 더 이상 비관적이지 않다.

이제부터 자연과 더불어 살아갈 수 있는 깨끗한 환경을 만들어, 보다 인간다운 생활을 하기 위한 노력을 기울여야 할 때이다. 과학자들은 프레온가스보다 성능이 좋으나 오존층을 파괴하지 않을 대체물질을 개발하기 위해 노력하고 있으며 사람들은 교육과 홍보를 통해 프레온 가스의 유해함과 사용량을 줄여야 한다는 것을 지속적으로 학습하고 있다. 국가간에는 오존층 파괴 및 환경오염을 줄이기 위한 환경 협약을 만들어 실천하려는 노력을 하고 있다. 인류는 인구 증가와 산업 발전 등으로부터 야기되는 환경오염과 환경훼손 등에 대하여 인간 스스로를 반성할 수 있는 능력을 갖고 있으며 발달된 최첨단 과학과 교통통신 기술에 의해 전 세계의 인류가 손쉽게 의사소통을 함으로써 국가간, 지역간 네트워크를 형성하여 환경오염에 대한 다각적 대처를 할 수 있게 되었다. 이제 모든 나라가 함께 인류의 미래에 대하여 진지하게 의견을 나누고 또 필요하면 힘을 한데 모아야 한다.

3. 최근 10년간 우리나라 성별출생아수 및 성비에 대한 변화를 보면 10년 동안 출생아수는 여아 남아 상관없이 모두 줄었고 여아에 비해 남아가 더 많이 줄어들었다. 출생성비로 보아 남아가 여아에 비해 많이 줄기는 하였지만 아직도 남아의 출생비가 더 높다는 것을 알 수 있다. 평형개념으로 보면 원래 평형상태가 100:103인데 2004년에는 거의 평형상태를 유지하는 방향으로 변화하고 있다. 10년 전에는 출생성비가 남아가 여아에 비해 아주 높은 상태로 평형 상태가 유지되어 왔는데 최근 10년 동안 여아와 남아의 출생성비가 비슷해지는 방향으로 평형이동하고 있음을 알 수 있다.

이렇게 예전의 남녀 불균형에서 이루어진 평형이 깨지고 남아와 여아의 출생성비에 대한 자연적 평형이 이루어지는 상태로 돌아가는 원인은 최근 들어 남아 선호사상이 줄어들고 있기 때문이다. 우리나라는 조선시대부터 유교 중심사회로 남존여비 사상이 매우 강하였다. 이 때문에 과거에는 남아의 출생비율이 여아에 비해 월등히 높았다. 심지어 여자 아이를 임신한 사실을 알고는 중절수술까지 하는 일도 허다하였다. 이런 최악의 상황을 막기 위해 요즘 임산부와 가족들에게 태아의 성별을 알려주는 것을 법으로 금하고 있다. 예전에는 대를 잇기 위해서 꼭 아들을 낳아야 한다는 생각이 만연했기 때문에 셋째 아이의 남아출산비율은 평균적인 남아 출생비보다 현저히 높았다. 그러나 현대 사회에서 사람들의 인식이 변화하면서 성별 출생비의 격차가 매우 줄어들었다. 자식들을 키우는데 있어서 경제적 부담이 매우 커졌고 급속한 산업발전으로 인해 여가 활동의 폭도 넓어져서 자식에게 얽매여서 사는 것보다는 무자녀가족의 선호도도 급속히 증가하고 있다. 10년 전의 남녀 출산성비불균형으로 인한 영향이 현재에 이르러 여러 가지 사회적 현상들로 나타나고 있으며 앞으로도 다양한 문제를 발생시킬 것이다. 예를 들면 여성의 수가 남성에 비해 부족해서 남성들이 결혼하는 데 있어서 문제가 있다. 가뜩이나 여성의 수가 적은데 독신으로 살려는 여성이 많아져 남성의 결혼에도 어려움을 보인다. 젊은이들이 도시로 떠나 결혼할 상대가 부족한 농촌 총각의 경우 동남아 등지의 처녀와 국제결혼을 하는 비율도 점점 높아져 아직 남아선호 의식이 바뀌지 않은 우리 사회에서 여러 가지 사회문제를 야기하고 있다. 또한 여성에 비해 남성의 수가 많은 환경으로 인해 여성이 점차 남성화되는 경향도 생겨났다. 요즈음 학교에서 아이들의 모습을 보면 여자아이들도 남자아이들처럼 강한 모습을 가지는 경우가 많아지게 되었고 따라서 여성의 독립성도 점점 강해지는 추세이다. 예전에 비해 남녀차별이 많이 줄었고 아직 남녀가 완전히 평등해진 것은 아니라 할지라도 여성이 사회활동을 하기에 좀 더 편해졌으며 여성의 사회진출이 날로 증가하여 여성도 돈을 벌고 사회생활을 하면서 더욱 자유로운 삶을 살게 되었다. 또한 나이에 대한 고정관념이 깨지면서 연상녀와 연하남 커플의 수도 급속히 증가하고 있다.

장점이 있으면 단점도 있듯이 남아선호사상이 줄어들고 여아가 증가하여 자연성비의 평형에 가까워지면 좋은 점도 있지만 또 다른 문제가 발생하기도 할 것이다. 우선 육아문제인데 여성의 사회진출이 많아지면서 아이를 돌보던 여성이 감소하여 아이를 누가 키우고 어디에 맡겨야 하는지 갈등이 생기게 된다. 또한 지금까지 여성이 가정을 돌보았는데 가정에 소홀해지면서 남녀의 역할문제가 발생하기도 한다. 그리고 군대문제에서도 현재까지 남성만이 국방의 의무를 짊어졌지만 여성이 증가하여 남성보다 그 수가 많아진다면 여성도 군대에 가야한다는 주장이 나올 수도 있다. 또한 여성의 수가 증가하여 사회진출이 많아지면서 능력 있는 여성들이 증가하면 그만큼 남성들의 사회생활에 위기가 올 것이다. 하지만 다른 측면에서 보면 지금까지 남성이 주로 갖던 가족부양의무를 여성과 나누게 되어 남성이 정신적 여유를 갖는 기회가 될 수도 있다.

이런 문제들을 해결하기 위해서는 남녀 비율이 100:103의 자연 성비를 유지해야 한다. 남녀 출산비의 불균형 현상과 출산율의 감소를 극복하기 위해서 무엇보다 낙태금지 정책을 좀 더 강화하여야 하며 남존여비의 인식을 타파해야 한다. 남존여비 사상은 남녀의 출산비율 차이뿐만 아니라 여성의 사회적 지위와 활동 영역까지 제한하므로 반드시 없어져야 한다. 요즘에는 남녀평등이 중요시되어 남아를 선호하는 경향이 줄었지만 부모세대에서는 아직도 그 생각에 변화가 필요한 실정이다. 중장년층의 인식 변화를 위해서 남성 위주의 여러 의식과 법들을 남녀평등 사상에 입각하여 수정해 나가야 한다. 남녀에게 사회적으로 좀 더 평등한 권리를 주어야 할 것이다. 줄어든 출산율이 문제되는 지금, 70년대의 구호처럼 남녀구별 없이 잘 낳아 기를 수 있는 사회적인 도움과 의식의 변화가 있기를 바란다.

【첨삭지도】

1. 학생 A의 답안은 평형의 개념을 적용하여 논제를 설명하라는 의도를 충분히 반영한 글이다. 특히 초고층건물에서 거주하기 위한 고산병 예방 방법을, 과학적이고 학생다운 생각을 반영하여 다양한 측면에서 설명하려는 의지가 돋보이는 글이다.

학생 B의 답안은 화학평형개념에 대한 이해력과 고산병에 평형 개념을 적용한 능력이 뛰어나며 초고층건물에서의 적응방법을 제시한 예들도 개념을 잘 이해했음을 보여준다. 그러나 답안의 완성도를 높이기 위해선, 초고층건물에서의 고산병증세에 대한 좀 더 다각적인 측면에서의 해결방안을 제시할 필요가 있다.

2. 학생 A의 답안은 평형의 개념을 오존농도 변화에 적용하여 설명한 부분은 미흡하다. 하지만, 오존층의 오존 농도가 자연적 평형을 이루었으나 인위적 관여에 의해 오존의 파괴가 가속화되어 오존 농도의 평형이 깨졌으며, 자연적 평형의 상태로 되돌리기 위해 노력해야 한다는 논점을 정확히 분석해 내었다. 또한, 국가간 협약만 가지고선 오존층의 오존 농도를 자연적 평형으로 되돌릴 수 없다는 확실한 주장과 함께 다각적인 측면에서 해결점을 모색했다는 점에서 우수한 글이다.

학생 B의 답안은 제시문(나)의 [A], [B], [C]에 대한 논점의 분석이 우수하며, 오존농도의 변화를 평형이동의 원리에 적용하여 설명한 부분이 돋보인다. 또한 환경문제에 대한 낙관론의 입장에서 자신의 주장에 대한 논거를 적절히 활용하면서 일관된 관점으로 기술한 설득력 있는 글이다.

3. 학생 A의 답안은 제시문에서 제시한 개념의 이해력 및 자료에 대한 분석력이 뛰어나며 제시문의 자료를 적절히 이용하여 답안을 작성한 점이 우수하다. 자신의 주장을 논증하기 위한 근거를 우리에게 익숙한 생활 속에서 찾아 제시하고 해결책을 모색하는 태도가 바람직하다.

제시문의 자료를 여러 가지 측면에서 구체적으로 분석해야 10～20년 후의 갈등문제를 다양하게 이끌어낼 수 있으며, 문제 해결 방법도 여러 측면에서 접근할 수 있다. 그런 점에서 볼 때, 학생B의 답안은 논제의 핵심을 잘 이끌어내었으며 실생활에서 사례를 논거로 활용한 점이 우수하다. 다만 글의 전개방식이 좀 더 짜임새 있게 구성되었으면 하는 아쉬움이 있다.

1. 화학평형의 의미

사람들은 너무 늦게 잠자리에 들었던 다음 날, 늦잠을 자거나 다른 날보다 일찍 잠자리에 들어 부족한 잠을 보충하려 한다. 산 속의 작은 연못에는 상류로부터 물이 흘러들어오는 만큼의 물이 다시 하류로 흘러 내려간다. 또한 흰 설탕의 포화된 설탕물에 노란 설탕을 넣으면 설탕물의 색은 점차 노란색으로 변할 것이다. 인간이 인위적으로 만든 프레온가스와 같은 화학물질의 영향이 없다면, 태양에서 방출되는 자외선은 성층권의 오존을 분해하고 태양 광선에 의해 분해된 오존은 또다시 재생되어 일정한 농도의 성층권을 유지하려 한다. 수소와 요오드기체가 반응하여 요오드화수소가 생성되는 반응은 가역반응이다.

⇄

위의 반응의 초기단계에서 밀폐된 용기에 수소와 요오드를 혼합하여 적당한 반응조건을 제공하면 반응이 오른쪽 방향으로 진행되며 정반응의 속도 이 역반응의 속도 보다 빠르다. 그러나 반응물 와 의 농도가 감소하면서 생성물 의 농도가 진해짐에 따라 은 점점 감소하고 는 점점 증가하여 결국 속도가 같아져 동적평형상태를 나타낼 것이다. 이러한 상태를 화학평형이라고 하며 화학평형상태에서는 반응물과 생성물이 공존하며 외부의 조건이 변하지 않는 한 농도가 일정하게 유지된다.

2. 화학평형의 조건

물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯이 자연계에서 일어나는 반응은 에너지가 높은 상태에서 낮은 상태로, 자발적으로 진행하려는 경향을 갖지만 아래의 반응식과 같이 상온에서 얼음이 녹아 물이 되는 현상은 흡열반응임에도 불구하고 자발적으로 일어나므로 에너지만으로 반응의 진행방향을 결정할 수 없다.

⇄ -

시간이 흐르면 잘 정리된 책상이나 방이 무질서해지듯이 자연계에서 일어나는 모든 변화는 무질서도가 증가하는 방향으로 진행하게 된다. 그러므로 평형상태는 에너지가 낮아지려는 경향과 엔트로피(무질서도)가 증가하려는 경향의 경쟁에 의해 결정된다. 얼음이 물로 변하는 반응에서도 얼음보다 물 분자로 있을 때 무질서도가 증가하기 때문에 에너지적인 측면(역반응이 유리)과 무질서도 측면(정반응이 유리)의 경쟁에 의해 어느 정도 시간이 흐르면 평형에 도달하여 얼음과 물이 공존하는 동적 평형상태에 놓이게 된다.

3. 평형이동의 법칙

가역반응이 화학평형 상태에 있을 때 농도, 압력, 온도 등의 반응 조건을 변화시키면 그 변화를 감소시키려는 쪽으로 반응이 진행되어 기존의 평형이 깨지고 새로운 평형에 도달하게 된다.

⇄

예를 들어 오른쪽 그래프에서 나타낸 것처럼 수소와 질소가 반응하여 암모니아가 생성되는 가역반응이 평형에 도달했을 때 밀폐된 용기에 새로운 수소기체를 더 넣어주면 수소기체의 농도가 증가한 만큼 반응은 오른쪽(정반응 쪽)으로 진행하게 되며 생성물인 암모니아기체를 용기에서 제거하면 감소된 암모니아기체의 농도를 증가시키기 위해 반응은 역시 오른쪽(정반응 쪽)으로 진행하게 된다.

4. 화학평형의 활용

1) 암모니아의 합성

수소와 질소가 반응하여 암모니아가 생성되는 가역반응은 발열반응이므로 온도를 낮추면 평형이 오른쪽(정반응 쪽)으로 이동하여 생성물인 암모니아의 수득률이 증가하지만 온도를 낮추면 반응속도가 느려져 암모니아를 빠르게 생산하는데 차질이 생길 것이다. 만일 압력을 높인다면 압력을 감소시키는 방향인 오른쪽(정반응 쪽)으로 반응이 진행되므로 암모니아의 생성량이 많아지지만 고압을 유지하기 위해서 치러야 하는 비용이 만만치 않다. 그러므로 암모니아를 빨리 생산하면서 많이 생산할 수 있는 조건을 찾아 공업적으로 활용한다.

하버는 평형조건에 대한 물리화학적인 분석을 토대로 수많은 시행착오를 통해 5백℃, 2백 기압 조건에서 오스뮴과 우라늄을 촉매로 쓰면 약 6～10% 수득율로 암모니아를 얻을 수 있다는 것을 알아냈다. 오늘날 세계적으로 약 1억7천5백만t의 질소가 경작지에 뿌려지고 약 절반이 작물에 흡수되는데, 그 중 약 40%가 하버공정을 통해 합성한 인조 비료로 공급되고 있다. 사람이 섭취하는 단백질의 약 75%가 직접 또는 간접적으로 농작물에서 나온다면 세계 인구가 섭취하는 단백질의 약 3분의 1이 질소 비료에서 나오는 셈이다. 암모니아는 질소 비료의 원료 뿐 아니라 폭발물 제조에 필수적인 질산의 원료로도 중요하다. 암모니아를 산화시키면 쉽게 질산을 만들 수 있는데, 노벨이 다이너마이트를 만드는데 사용한 니트로글리세린은 글리세린에 질산을 처리해서 만든다.

2) 혈액의 완충 작용

① 혈액의 pH는 7.35～7.45로 일정하게 유지된다.

② 혈액의 완충 작용

⇄ …㉠

⇄ ＋ …㉡

◦ 혈액 속에 이 증가하면 → ㉡의 역반응 우세 → ㉠의 역반응 우세 → 배출

◦ 혈액 속에 이 증가하면 → ㉡의 정반응 우세 → ㉠의 정반응 우세

◦ 과학Ⅵ. 환경

◦ 생물ⅠⅣ. 호흡

◦ 화학ⅡⅢ. 화학 반응

◦ 사회Ⅳ. 환경 문제와 지역 문제

통합논술-서울시교육청5회-이과.hwp