[통합과학] 수소 핵융합 반응과 신재생 에너지 문제 1편 : 5가지 개념 체크리스트

통합과학 4단원 '수소 핵융합 반응과 신재생 에너지' 문제 1편 입니다.

 

 

통합과학의 마지막 파트라고도 할 수 있는데요.

 

 

꼭 다시 체크해보아야 할 개념 리스트를 작성해보았습니다.

 

 

만약 스스로 자신있게 설명하지 못한다면 다시 보충해보는 시간을 가져보세요!

 

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1. 태양 에너지는 어떻게 생성되는가?

 

2. 태양광 발전의 원리를 설명할 수 있는가?

 

3. 핵발전의 원리를 설명할 수 있는가?

 

4. 핵발전에서 쓰이는 '감속재'와 '제어봉'이 무엇인가?

 

5. 수소 연료 전지의 (-)극 / (+)극 에서 어떤 반응이 일어나는가?

 

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이제 학교 기출을 살펴보면서 개념을 점검해봅시다!

 

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[해설] 수소 핵융합 반응에서는 수소 원자핵 4개가 반응하여 질량수가 4인 He이 생성됩니다.

 

 

ㄱ 보기에서는 He의 질량수가 3으로 표기되어있으므로 틀린 보기입니다.

 

이때 질량수는 양성자수와 중성자수를 합한 값입니다.

 

그러므로 질량수가 4인 He이 3인 He 보다 중성자 수가 하나 더 많겠습니다.

 

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태양 중심부의 온도는 약 1500만 K으로 초고온 상태입니다.

 

따라서 중심부에 있는 원자가 원자핵과 전자로 분리되어 활발하게 움직이게 되는 데

 

이것을 플라즈마 상태라고 부릅니다.

 

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태양 에너지의 생성은 수소 핵융합 반응에서 나타나는 질량 결손 때문입니다.

 

아인슈타인의 이론이기도 한데요,

 

 

위 식에 따라 ㄷ은 맞는 보기입니다.

 

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 위 문제의 답은 ㄴ,ㄷ 입니다.

 

 

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[해설] 핵분열 반응에서도 질량 결손이 발생합니다.

 

그 결과로 에너지가 생산되는 것이죠.

 

만약 질량 보존의 법칙이 성립했다면 핵발전은 존재하지 않았을 겁니다.

(ㄱ 틀린 보기)

 

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핵발전에서 '감속재'와 '제어봉'이 무엇인지 꼭 알아야 합니다.

 

감속재는 중성자의 속력을 느리게 하는 것으로 흑연, 물이 있습니다.

 

제어봉은 기하급수적으로 늘어나는 중성자를 흡수하는 것으로 카드뮴, 붕소가 있습니다.

 

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중성자가 우라늄과 충돌하여 핵분열이 잘 일어나려면

 

어느 정도 중성자의 속도를 느리게 할 필요가 있습니다.

 

빠르면 좋을 것 같지만, 오히려 우라늄 원자핵에 잘 흡수되지 않기에 좋지 않습니다.

 

시속 100km로 달리는 택시가 손님을 잘 발견할지, 시속 10km로 달리는 택시가 손님을 잘 발견할지

 

생각해보시면 이해가 되실 겁니다.

 

그러므로 ㄷ은 맞는 보기입니다.

 

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위 문제의 답은 ㄴ, ㄷ 입니다.

 

 

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[해설] H2는 전자를 내놓으면서 H+가 됩니다.

 

전자가 나오는 쪽이 (-)극 이므로 수소 반응극이 (-)극 입니다.

(ㄷ 틀린 보기)

 

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산소 반응극에서 H+ / 전자 / O2 가 만나 H2O을 형성하게 됩니다.

 

구체적인 반응은 다음과 같습니다.

 

4H+  +  4e-  +  O2  →  2H2O

 

최종 생성물은 H20 이므로 ㄴ은 틀린 보기입니다.

 

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위 문제의 답은 ㄱ 입니다.

 

 

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[해설] 이전 문제에서 수소 연료 전지에 대한 설명을 했으니, ㄷ 보기만 살펴봅시다.

 

ㄷ은 틀린 보기입니다.

 

수소의 생산비용이 비싸기 때문입니다.

 

보너스로 알아놓으시면 좋겠습니다.

 

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위 문제의 답은 ㄱ 입니다.

 

 

 

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수고하셨습니다!

 

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[통합과학] 수소 핵융합 반응과 신재생 에너지 문제 2편 : 다양한 발전의 특징을 기억합시다