2028학년도 수능 예시문항 통합과학 10번 해설

에너지 효율 배점 1.5점

10.

표는 전기 에너지를 생산하는 발전소 A, B, C에 대한 자료이다. 공급된 에너지의 양이 같을 때, A, B, C에서 생산하는 전기 에너지의 양을 옳게 비교한 것은? [1.5점]

① A>B>C
② A>C>B
③ B>A>C
④ B>C>A
⑤ C>A>B

②

A 효율 8/10 = 80 %, B 200/1000 = 20 %, C는 연료 화학 에너지 20 MJ 중 8 MJ라 40 % → 공급 에너지가 같으면 효율 순서대로 A > C > B → 정답 ②.

핵심 개념

발전 효율은 공급된 에너지 중 전기 에너지로 전환된 비율(생산된 전기 에너지 ÷ 공급된 에너지 × 100)이다.

단서 따라가기

A(수력): 역학적 에너지 10 MJ당 전기 에너지 8 MJ효율 = 8 MJ ÷ 10 MJ × 100 = 80 % A = 80 % (가장 큼)
B(태양광): 빛 에너지 1 kJ일 때 전기 에너지 200 J단위를 맞추면 1 kJ = 1000 J이므로 효율 = 200 J ÷ 1000 J × 100 = 20 % B = 20 % (가장 작음)
C(화력): 1 g당 20 kJ인 연료 1 kg으로 전기 에너지 8 MJ공급된 화학 에너지 = 20 kJ/g × 1000 g = 20000 kJ = 20 MJ, 효율 = 8 MJ ÷ 20 MJ × 100 = 40 % C = 40 % (중간)

정답 근거

공급된 에너지의 양이 같으면 생산되는 전기 에너지의 양은 효율에 비례한다. A의 효율 = 8 MJ ÷ 10 MJ × 100 = 80 %이다. B의 효율 = 200 J ÷ 1 kJ = 200 J ÷ 1000 J × 100 = 20 %이다. C에 공급된 화학 에너지는 20 kJ/g × 1000 g = 20000 kJ = 20 MJ이므로 효율 = 8 MJ ÷ 20 MJ × 100 = 40 %이다. 따라서 생산하는 전기 에너지의 양은 A > C > B이고 정답은 ②이다.

선지별로 왜 틀렸나

①

함정 화력 발전은 연료를 태울 때 열로 버려지는 에너지가 많다는 인상만으로 C를 가장 낮게 놓거나, B의 200 J을 1 kJ과 단위 환산 없이 비교해 B의 효율을 C보다 크게 잡기 쉽다.

B의 효율은 200 J ÷ 1000 J = 20 %로 C의 40 %보다 작으므로 B > C가 아니다.

③

함정 B의 '1 kJ일 때 200 J'에서 kJ과 J 단위를 같은 것으로 보고 200 ÷ 1처럼 효율을 크게 계산하기 쉽다.

1 kJ = 1000 J이므로 B의 효율은 20 %로 세 발전소 중 가장 작다.

④

함정 태양광 발전이 친환경·신재생 에너지라 효율도 높을 것이라는 인상으로 판단하기 쉽다.

효율은 자료의 수치로 계산해야 하며, B 20 %, C 40 %, A 80 %로 순서가 정반대에 가깝다.

⑤

함정 A와 C가 모두 8 MJ의 전기 에너지를 생산한다는 점만 보고, 연료를 쓰는 C가 더 많이 만든다고 여기거나 C의 공급 에너지(20 MJ)를 따지지 않기 쉽다.

같은 8 MJ을 만들 때 A는 10 MJ, C는 20 MJ이 필요하므로 A(80 %)가 C(40 %)보다 효율이 크다.

이 문항이 묻는 능력

서로 다른 단위로 주어진 공급 에너지와 생산 에너지를 환산해 발전 방식별 에너지 전환 효율을 계산하고 비교하는 능력

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각 발전소의 공급 에너지와 생산 전기 에너지를 찾기 → 단위(J, kJ, MJ, g, kg)를 통일 → 효율 = 생산 ÷ 공급 계산 → 공급 에너지가 같으면 효율이 큰 순서가 곧 생산량 순서

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