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2013년 국가직 9급 과학

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2013년 7월 27일에 시행한 국가직 9급 공무원 시험 과학 기출문제입니다.

문 1. 그림 (가)와 (나)는 생명체를 구성하는 물질 중 지질의 종류 두 가지를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① (가)는 친수성 머리와 소수성 꼬리 구조로 되어 있다.
② (가)는 피부 밑에 두꺼운 층을 형성하여 몸의 단열재 역할을 한다.
③ (나)는 글리세롤과 지방산이 펩타이드 결합을 이루면서 연결되어 있다.
④ (가)는 스테로이드 구조이고, (나)는 중성지방 구조이다.

① (가)는 인산기가 포함된 친수성 머리와 지방산으로 이루어진 소수성 꼬리 구조로 되어 있다.

② 피부 밑에 두꺼운 층을 형성하여 몸의 단열재 역할을 하는 것은 (나) 중성지방이다.

③ (나)는 글리세롤과 지방산이 에스터 결합을 통해 연결되어 있다.

④ (가)는 인지질의 구조이고, (나)는 중성지방의 구조이다.

【정답】 ①

문 2. 다음 그림은 안정된 생태계에서 일어나는 물질과 에너지의 이동을 간략하게 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① (가)에 적합한 생태계의 구성 요소는 3차 소비자이다.
② 1차 소비자는 태양의 빛에너지를 화학에너지로 전환하여 유기물 형태로 저장한다.
③ A와 B 중 에너지의 이동을 나타낸 것은 A이다.
④ 생태계 내에서 최종 소비자 단계로 갈수록 이용 가능한 에너지 양은 증가한다.

① 생태계에서 물질의 순환을 완성하는 (가)에 적합한 생태계의 구성 요소는 분해자이다.

② 태양의 빛에너지를 화학에너지로 전환하여 유기물 형태로 저장하는 것은 생산자이다.

③ 순환되지 않고 외부로 방출되는 등 한쪽 방향으로 흐르는 에너지의 이동을 표현한 것은 A이다.

④ 각 과정에서 외부로 에너지가 방출되기 때문에 생태계 내에서 최종 소비자 단계로 갈수록 이용 가능한 에너지양은 감소한다.

【정답】 ③

문 3. 그림 (가)는 인슐린의 합성 및 분비 과정을, (나)는 건강한 사람(A)과 당뇨병 환자(B)를 비교한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 정상 수준 이상으로의 혈당량 증가는 인슐린의 합성 및 분비를 촉진한다.
② A에서 인슐린은 포도당의 세포 내 흡수를 촉진시킨다.
③ B의 경우, 표적세포는 인슐린에 대하여 정상적으로 반응한다.
④ 간의 경우, 인슐린은 표적세포로 흡수된 포도당의 글리코젠 전환을 촉진한다.

① 인슐린이 분비되어 정상적으로 작용할 때 혈당량을 감소시키는 작용을 하는 것으로 보아 정상 수준 이상으로의 혈당량 증가는 인슐린의 합성 및 분비를 촉진한다고 볼 수 있다.

② A에서 인슐린이 표적세포의 수용체에 닿으면 포도당이 표적세포 안쪽으로 이동하므로 인슐린이 포도당의 세포 내 흡수를 촉진시킨다고 할 수 있다.

③ B의 경우 표적 세포는 수용체 부분의 이상으로 인하여 인슐린에 대하여 정상적으로 반응하지 못한다.

④ 간의 경우 인슐린은 표적세포로 흡수된 포도당을 좀더 효율적으로 저장하기 위하여 글리코젠의 형태로 전환을 촉진하게 된다.

【정답】 ③

문 4. 다음 그림은 어떤 생물의 체세포 속에 들어 있는 염색체의 상태를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, ㉠, ㉡, ㉢은 같은 형질을 나타내는 데 관여하는 유전자이다)

① 이 세포의 핵상은 2n＝8이다.
② 이 세포의 염색체 수는 4개이다.
③ ㉠과 ㉡은 대립 유전자 관계이다.
④ ㉠과 ㉢의 DNA 염기 서열은 항상 동일하다.

① 이 세포는 상동염색체 관계에 있는 4개의 염색체를 가지고 있다. 따라서 이 세포의 핵상은 2n = 4이다.

② 이 세포의 염색체 수는 4개이다.

③ ㉠과 ㉡은 복제된 유전자 관계이다.

④ ㉠과 ㉢은 상동 염색체의 대립 유전자 관계이므로 DNA의 염기 서열이 항상 동일하지는 않다.

【정답】 ②

문 5. 다음 그림은 성염색체에 존재하는 유전자로 인해 나타나는 어떤 유전병에 대한 가계도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 다른 종류의 변이는 발생하지 않는다)

① 이 유전병 유전자는 Y 염색체에 존재한다.
② 이 유전병 유전자는 정상 유전자에 대해 우성이다.
③ 철수 어머니의 이 유전병에 대한 유전자형은 동형 접합이다.
④ 철수와 정상 여자 사이에서 자녀가 태어났을 때, 모든 아들에서 이 유전병이 나타난다.

① 이 유전병 유전자가 Y염색체에 존재한다면 정상 아버지에게서 유전병 남자가 태어날 수 없다. 따라서 이 유전병 유전자는 X염색체 위에 있다.

② 철수는 유전병이지만 형제가 정상으로 태어날 수 있다. 철수의 아버지는 X염색체가 하나여서 보인자가 될 수는 없다. 따라서 철수의 X염색체는 정상인 어머니에게 물려받은 것이므로 정상인 형제와 같이 태어날 수 있으려면 어머니가 보인자여야 하며 이 유전병 유전자는 우성이어야 한다.

③ 철수의 어머니는 X′ X이므로 이형 접합이다.

④ 철수와 정상 여자 사이에서 자녀가 태어났을 때, 철수는 아들에게 Y염색체를 전해주고, 아내가 X염색체를 물려주게 된다. 이때 정상 여자의 유전자 형은 열성이므로 XX이므로 모든 아들은 정상으로 태어나게 된다.

【정답】 ②

문 6. 그림 (가)와 같이 일정한 전류 I가 흐르는 무한히 긴 직선 도선으로부터 거리가 r인 점 P에서 자기장의 세기가 B₀으로 측정되었다. 일정한 전류 I가 같은 방향으로 흐르는 무한히 긴 두 직선 도선이 그림 (나)와 같이 2r만큼 떨어져 있다. 점 Q에서 자기장의 세기는?

① 0
② B₀
③ 2B₀
④ 4B₀

문 7. 다음 그림은 지레의 받침대로부터 각각 2m, 1m, 3m 떨어져 있는 점 P, Q, R에 질량이 각각 5kg, x, 2kg인 물체가 놓여 평형을 이루고 있는 모습을 나타낸 것이다. x의 값[kg]은? (단, 물체의 크기와 지레의 질량은 무시한다)

① 1
② 2
③ 3
④ 4

문 8. 그림 (가)와 (나)는 각각 고체의 에너지띠 구조를 나타낸 것으로, 음영 부분은 전자가 채워진 부분을, 흰색 부분은 전자가 채워져 있지 않은 부분을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 <보기>에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

< 보 기 >

ㄱ. A는 전도띠이다.
ㄴ. 반도체는 (나)에 속한다.
ㄷ. (가)보다 (나)의 전기 전도도가 더 높다.

① ㄱ
② ㄱ, ㄷ
③ ㄴ, ㄷ
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ

원자는 전자궤도가 바깥으로 나갈수록 에너지준위의 차가 적어져서 최외각에 있는 전자들의 에너지차이는 매우 적다. 그러나 파울리의 배타원리에 의하면 동일한 양자상태는 존재할 수 없기 때문에 각각의 전자의 에너지 준위는 미세한 차이를 두게 된다.

그런데 고체의 경우에는 결합을 하면서 바깥쪽 전자들의 구름이 겹치면서 전자가 존재하는 일종의 띠를 만드는데 이것을 원자가띠라고 한다.

원자가 띠에 있는 전자들이 에너지를 받으면 전도띠(그림 (가)의 A부분)라는 곳으로 옮겨지게 되고 전도띠에 있는 전자는 자유전자가 되어 이동이 가능하게 되면 이러한 물질을 도체라고 부른다.

그런데 원자가띠와 전도띠 사이의 간격을 띠틈이라고 하는데 이 띠틈이 너무 넓어서 원자가 띠에 있는 전자가 전도띠로 이동하지 못해서 전기가 통하지 않는 물질이 절연체(부도체)이고 간격이 비교적 좁아서 약간의 에너지를 주면 전도띠로 전자가 이동해서 전기가 통하는 물질이 반도체이다.

그림에서 (가)가 절연체인지 반도체인지는 명확하지 않지만 (나)는 전도띠와 원자가띠가 겹쳐져 있는 도체이다. 그러므로 ㄴ.의 문장은 틀린 설명이다. 물론 (나)가 도체이므로 (가)가 무엇이건 간에 전기 전도도는 높다.

【정답】 ②

문 9. 그림 (가)는 단색광이 입사각 θ₀으로 매질 1에서 매질 2로 입사하여 반사와 굴절이 일어난 것을 나타낸 것이고, 그림 (나)는 동일한 단색광이 입사각 θ₀으로 매질 1에서 매질 3으로 입사하여 전반사가 일어난 것을 나타낸 것이다. 이 단색광이 매질 1에서 매질 3으로 진행할 때의 임계각을 θ₁, 매질 2에서 매질 3으로 진행할 때의 임계각을 θ₂라고 할 때, 다음 중 옳은 것은?

① θ₀>θ₁ > θ₂이다.
② θ₂ > θ₁ > θ₀이다.
③ θ₀ >θ₁ 이고, θ₂ > θ₁ 이다.
④ θ₁ >θ₀ 이고, θ₁ > θ₂ 이다.

문 10. 다음은 동일 직선 상에서 운동하는 물체 A, B의 충돌 전후의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 <보기>에서 옳은 것만을 모두 고른 것은? (단, A와 B에 외부의 힘은 작용하지 않는다)

< 보 기 >

ㄱ. 충돌 시 A가 받은 충격량의 크기와 B가 받은 충격량의 크기는 같다.
ㄴ. A의 질량은 B의 질량의 4배이다.
ㄷ. A와 B의 운동에너지의 총합은 충돌 전과 후에 동일하다.

① ㄱ, ㄴ
② ㄱ, ㄷ
③ ㄴ, ㄷ
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ

문 11. 다음 그림은 동일한 지진에 대하여 서로 다른 관측소 A와 B에서 관측한 지진 기록을 나타낸 것이다. P, S는 P파와 S파가 도착한 시각이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 진원에서 A, B 두 지점까지 거리 이외의 물리적 조건은 모두 같다)

① 규모는 A에서가 B에서보다 더 크다.
② 진도는 A에서가 B에서보다 더 크다.
③ PS시는 A에서가 B에서보다 더 길다.
④ 진원까지의 거리는 A가 B보다 더 멀다.

지진파의 속력은 P파가 7km/s, S파가 4km/s로 P파가 빠르다. 그러므로 관측소에는 언제나 P파가 먼저 도착하고 S파가 나중에 도착한다. 이 때 각 지진파의 도착 여부는 지진계에 나타나는 기록으로 알 수가 있다. 그리고 P파가 도착하고나서 S파가 도착할 때까지의 시가능 PS시라고 하는데 진원지로부터의 거리가 멀면 멀수록 PS시는 길어진다. 관측소 A의 PS시가 관측소 B의 PS시보다 짧기 때문에 진원지까지의 거리는 A가 가깝고 B가 멀다.

그래서 ③,④는 틀린 설명이다. 지진의 위력을 나타내는 값은 두가지가 읶는데 하나는 규모이고 하나는 진도이다. 여기에서 규모라고하는 값은 지진의 절대적 위력을 말하는 값이고 진도는 지진에 대한 피해 정도를 상대적으로 나타낸 값이다. 즉, 일정한 규모의 위력을 갖는 지진이 발생하여도 진원지까지의 거리에 따라서 진도는 달라지는 것이다. 진도는 진원지로부터 멀수록 작아진다. 그렇기 때문에 같은 지진에 대해서라도 지원지까지의 거리가 가까운 A지점에서 진도는 더 크다.

【정답】 ②

문 12. 다음 그림은 우리나라에 영향을 미치는 서로 다른 저기압 A와 B를 나타낸 지상 일기도이다. 이에 대한 설명으로 <보기>에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

< 보 기 >

ㄱ. A의 중심부에는 상승기류가 발달한다.
ㄴ. A의 중심 기압은 B의 중심 기압보다 더 높다.
ㄷ. B는 주로 우리나라의 봄에 영향을 미친다.
ㄹ. B는 물리적 특성이 다른 두 기단이 만나서 만들어진 것이다.

① ㄱ, ㄴ
② ㄱ, ㄹ
③ ㄴ, ㄷ
④ ㄷ, ㄹ

A저기압은 찬공기와 더운 공기가 만나서 이루어진 온대 저기압이고 B는 열대성 저기압 중 중심 풍속이 17m/s이상인 태풍이다. 공통적으로 저기압의 중심부로는 공기가 반시계 방향으로(북반구 기준)몰려들면서 중심에서는 상승 기류가 발달하면서 상승 공기의 단열 팽창 현상에 의해 구름이 만들어지면서 강수 확률이 높아진다.

저기압의 경우에는 중심 기압이 낮을수록 세력이 강하다. 세력이 강할 경우에 나타나는 대표적인 현상은 바람이 강하다는 것이다. 바람이 강한 것을 등압선으로 나타내면 등압선 사이의 간격이 좁다. 그림에서 보더라도 B주변의 등압선 간격이 A에 비해 매우 촘촘한 것으로 보아 풍속이 월등히 강함을 알 수 있고 이는 결국 중심 기압이 기만큼 더 낮음을 보여주는 것이다.

그런데 태풍은 주로 여름에서 가을 사이에 우리나라에 영향을 미치지 봄에는 일단 발생 빈도가 낮으므로 ㄷ.의 보기는 틀린 설명이다. 그리고 태풍은 열대해상에서 수증기의 기화열이 에너지원이 되어 만들어지는 것이므로 성질이 다른 기단이 만나서 만들어지는 저기압은 A이다.

【정답】 ①

문 13. 다음 그림은 어느 날 우리나라에서 남중한 달의 모습을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 이날은 음력 7～8일경이다.
② 다음 날에 달의 밝은 부분의 면적은 더 커진다.
③ 새벽녘에 이 달은 서쪽 하늘에서 관측할 수 있다.
④ 다음 날 같은 시각에 관측한 달은 이날보다 동쪽에 위치한다.

태양과 지구, 달과의 상대적 위치를 나타낸 그림이다.

태양과 지구 사이에 달이 있어서 나란히 서는 경우를 음력 1일로 보면 상현달까지가 대략 7~8일 정도의 시간이 소요되고 또 같은 시간이 지나면 달의 상대적 이치는 대략 보름달의 위치에 가 있을 것이다. 물론 이기간에 달의 위상은 점차 커져간다.(일반적으로는 “달이 찬다” 라는 표현을 쓰기도 한다.)

문제에서는 상현달이 남중하였으므로 관찰자의 관측 시각은 대략 18시경이 된다. 그리고 자정정도에 이르게 되면 현재 상현달은 서쪽 지평선 너머로 지게 되므로 새벽에는 관측이 불가하므로 옳지 않은 것은 ③번이다.

그리고 이 날 이후에 달의 위치는 자꾸 보름달 쪽으로 돌아가므로 뜨는 시각이 늦어지므로 다음날 같은 시각에 달을 관측하면 남중까지는 못하고 동쪽에서 올라오는 길이므로 달의 위치는 전날보다 동쪽에 위치한다.

【정답】 ③

문 14. 다음은 원시 지구의 진화 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① A 시기에 맨틀과 핵이 분리되었다.
② B 시기에 성층권에서는 오존층이 형성되었다.
③ C 시기의 대기 중 이산화탄소의 양은 현재와 같아졌다.
④ A 시기보다 C 시기에 지구 중심부의 밀도가 더 크다.

원시 지구는 미행성의 충돌로부터 시작되어 질량, 부피가 증가하면서 충돌시 발생하는 열과 초기에 충돌하면서 나와진 이산화탄소, 수증기 등에 의해 강력한 온실 효과를 일으키며 표면이 녹아내리기 시작하면서 마그마의 바다를 이루게 된다.

이 때 표면뿐만 아니라 내부의 온도도 함께 증가하면서 지구전체는 유동성을 갖게 된다. 그러면서 밀도가 큰 물질(철, 니켈)은 안쪽으로 서서히 가라앉으면서 핵을 이루게 되고 나머지 부분이 맨틀로 남게 된다. 이후에 충돌 횟수가 줄면서 지구의 온도가 낮아지면서 맨틀의 겉부분이 식어지는 과정에서 땅껍데기인 지각이 형성되면서 대기 중의 많은 수증기가 응결되어 비를 내리면서 원시 바다가 만들어졌다.

이후에 바다에서 해조류가 처음 등장하면서 광합성을 통해 산소를 만들어내는데 초기에 만들어진 산소는 자외선에 의해 대부분이 오존으로 변해간다. 정리하면 맨틀과 핵이 분리되는 시기는 B시기에 해당하고, 오존층이 형성되는 시기는 (라)생물체의 출현과 진화 이후이다.

원시해양이 생성된 후 대기 중의 이산화탄소는 대부분 해수에 용해되어 줄어들기는 하였지만 현재와 같아졌다고 보기에는 무리가 있다. A시기에는 전체적으로 밀도차가 거의 없던 시기였고 C시기에는 이미 층상 구조가 이루어진 이루므로 지구 중심부의 밀도는 A시기보다 C시기에서 더 크다라는 ④번이 가장 옳은 설명이다.

【정답】 ④

문 15. 다음은 어느 항성 주위를 타원 궤도로 공전하는 한 행성의 시간에 따른 공전 속도를 나타낸 것이다. 최대 공전 속도가 되는 두 시점 A와 B 사이의 시간 간격은 64년이다. 이 행성에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 항성의 질량은 태양과 같고, 행성의 질량은 항성에 비해 매우 작다고 가정한다)