2026년 3월 고2 학평 통합과학 10번 해설
10.
그림 (가)는 태양에서 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개가 되는 수소 핵융합 반응을, (나)는 태양에서 방출된 빛에너지가 태양 전지에 도달하는 모습을 나타낸 것이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [1.5점]
- ① ㄱ
- ② ㄴ
- ③ ㄱ, ㄷ
- ④ ㄴ, ㄷ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
③
태양 에너지원은 수소 핵융합(ㄱ 옳음), 반응 뒤 질량이 줄어 그만큼 에너지가 됨(ㄴ 틀림), 태양 전지는 빛에너지 일부를 전기 에너지로 전환(ㄷ 옳음) → 정답 ③.
핵심 개념
태양은 중심부에서 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개로 바뀌는 핵융합 반응으로 에너지를 만들고, 이때 줄어든 질량이 에너지로 전환된다.
단서 따라가기
- (가) 태양 중심부에서 수소 원자핵 4개 → 헬륨 원자핵 1개태양은 수소 핵융합 반응으로 에너지를 생성한다 → 태양 에너지의 근원 보기 ㄱ (옳음)
- <보기> ㄴ. 수소 원자핵 4개의 질량 합 = 헬륨 원자핵 1개의 질량?핵융합 반응 뒤 질량의 합이 줄어들고(질량 결손), 줄어든 질량이 에너지로 전환된다 → 반응 전 질량 합이 더 크다 보기 ㄴ (틀림 — 반응 전이 더 큼)
- (나) 빛에너지가 태양 전지에 도달태양 전지는 빛에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치이며, 도달한 빛에너지의 일부만 전기 에너지로 바뀐다 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄱ: 태양은 중심부에서 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개로 바뀌는 수소 핵융합 반응으로 에너지를 생성한다. 보기 ㄷ: 태양 전지는 빛에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치이므로 (나)에서 태양 전지에 도달한 빛에너지 중 일부가 전기 에너지로 전환된다. 옳은 것은 ㄱ, ㄷ이므로 정답은 ③이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 태양 전지가 빛을 받아도 열·반사로 손실이 있으니 '빛에너지가 전기 에너지로 바뀐다'는 진술이 틀렸다고 지나치게 의심하기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, 태양 전지가 빛에너지 일부를 전기 에너지로 전환하므로 옳은 ㄷ이 빠졌다.
②
함정 화학 반응의 질량 보존 법칙을 핵반응에도 그대로 적용해 반응 전후 질량이 같다고 착각하기 쉽다.
ㄴ은 핵융합 반응 뒤 질량이 줄어들어(줄어든 질량이 에너지로 전환) 틀리고, 옳은 ㄱ, ㄷ이 모두 빠졌다.
④
함정 '원자핵 4개가 1개로 합쳐질 뿐 재료는 그대로'라고 보아 질량 합이 같다고 판단하기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, ㄴ은 반응 전 수소 원자핵 4개의 질량 합이 헬륨 원자핵 1개보다 커서 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.
⑤
함정 세 진술이 모두 태양 에너지에 관한 익숙한 내용이라 질량 보존을 당연하게 여기고 전부 고르기 쉽다.
ㄱ, ㄷ은 옳지만, ㄴ은 핵융합 반응에서 질량이 줄어들므로 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
핵융합 반응 모형을 해석해 질량과 에너지의 관계를 판단하고, 태양 에너지가 전기 에너지로 전환되는 과정을 연결하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
핵반응 그림에서 반응 전후 입자 확인 → 에너지가 방출되면 질량이 줄어든다는 관계 적용 → 에너지 전환 장치의 입력·출력 에너지 형태 확인
관련 개념
태양의 수소 핵융합태양의 수소 핵융합은 태양 중심부의 매우 높은 온도와 압력에서 수소 원자핵 4개가 융합하여 헬륨 원자핵 1개가 만들어지는 반응이다. 이 과정에서 줄어든 질량이 에너지로 바뀌며, 이것이 태양 에너지의 근원이다.
태양 전지태양 전지는 반도체에 빛을 비추면 전류가 흐르는 성질을 이용하여 빛에너지를 전기 에너지로 직접 전환하는 장치이다. 주로 지각에 풍부한 규소(실리콘)에 불순물을 첨가한 반도체로 만들며, 터빈이나 발전기 없이 전기를 생산하는 대표적인 신재생 에너지 기술이다.
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'태양의 수소 핵융합' 개념이 나온 다른 기출
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