2007년 3월29일 실시한 중앙모의고사 언어영역 문제 분석

- 많이 틀린 문제 중심으로 -

17. 위 글을 읽고 <보기>의 자료를 접하였다. 위 글과 <보기>를 통해 추리할 수 있는 내용으로

  적절한 것은?

[빛으로 보는 세상] '혜성의 지문' 스펙트럼(한국일보) - 2005/07/13 18:30


  7월 4일, 인류가 만들어 낸 인공 발사체가 역사상 처음으로 혜성의 표면을 때렸다. 미 우주항공국(NASA)이 쏘아올린 우주탐사선 ‘딥 임팩트’ 호에서 발사된 충돌체는 태양 주위를 돌던 혜성 ‘템펠1’에 정확히 충돌하며 수천㎞에 달하는 분출 기둥을 만들어 냈다. 혜성은 태양계 형성 초기의 물질을 그대로 간직하고 있는 일종의 타임캡슐로 여겨진다. 따라서 과학자들은 이번 실험을 통해 혜성 내부 구조의 물리적 화학적 성분들을 조사, 태양계 형성 및 생명 탄생의 비밀을 풀 단서를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다.

  그렇다면 딥 임팩트 호는 혜성으로부터 분출되는 가스와 물질들을 구성하는 성분을 어떻게 측정할 수 있을까. 분출물들이 내뿜는 빛(전자기파)을 분석하는 것이 한 방법이다. 딥 임팩트는 분출물에서 나오는 전자기파의 스펙트럼을 측정할 분광기(分光器)를 탑재하고 있다. 분광기란 말 그대로 빛을 파장 성분 별로 나누는 것이다. 태양광을 빨강에서 보라까지 색깔별로 나누는 프리즘이 분광기의 한 예다. 프리즘을 통과하면서 분해된 빛을 개별 파장과 각 파장에서의 에너지 세기로 나열한 것이 바로 ‘스펙트럼’이다. 스펙트럼을 얻게 되면 그 빛을 구성하고 있는 색깔, 즉 파장 성분 중 어떤 게 가장 큰 지를 알 수 있다.

  우주에 존재하는 원소와 이들의 결합으로 만들어진 물질은 모두 고유한 빛을 흡수하고 방출한다. 소금(NaCl)을 이루는 한 성분인 나트륨(Na)을 가열했다고 가정해보자. 열에너지를 받은 나트륨은 589㎚(1㎚=10억분의 1㎙) 근처의 두 가지 파장 성분으로 이루어진 노란 빛을 방출한다.

<보기> 독일의 물리학자 요제프 폰 프라운호퍼는 19세기 초에 태양에서 오는 빛을 프리즘으로 연구하다가 태양의 연속적인 스펙트럼의 중간중간에 특정 파장의 성분들이 빠지면서 검은 선으로 비어 있는 것을 확인하였다. 오늘날 ‘프라운호퍼선’이라 불리는 것으로, 태양 표면에 존재하는 원소들이 태양에서 방출하는 백색광의 특정 성분들을 흡수하기 때문에 발생하는 현상이다. 따라서 프라운호퍼선을 분석하면 태양 표면층을 구성하고 있는 물질들의 종류를 알아낼 수 있다. 지구 대기 성분에 의한 흡수도 있지만, 이는 이미 정확히 파악돼 있어 분석에는 큰 문제가 없다.

  물질의 흡수나 방출 스펙트럼은 바로 물질을 구분하는 ‘지문’이라고 할 수 있다. 가령 태양 빛의 프라운호퍼선을 분석했을 때 위에서 언급한 나트륨의 방출 파장(589.0㎚, 589.6㎚)과 동일한 위치에 두 개의 검은 흡수선이 존재한다면 태양의 대기층에는 나트륨이 존재한다고 얘기할 수 있다.

  딥 임팩트 호에 탑재한 고분해능(高分解能) 망원경에는 적외선 분광기가 달려 있다. 우리가 프리즘으로 가시광선을 색깔별로 분해할 수 있듯이, 적외선 분광기는 충돌 과정에서 뜨거워진 혜성의 분출물에서 방출하는 적외선 영역의 빛을 파장 성분별로 분해한다. 아래 그림은 1988년 측정된 헬리 혜성의 적외선 스펙트럼이다. 헬리 혜성이 내뿜는 가스에 물(H₂O)과 이산화탄소(CO₂)를 비롯한 여러 성분이 섞여 있음을 알 수 있다.

  따라서 딥 임팩트 호가 측정한 분출물의 적외선 스펙트럼을 이미 알려져 있는 각종 성분들의 스펙트럼과 비교해 보면 '템펠1'이 내뿜은 분출물의 성분들에 대한 정보를 얻을 수 있다. 딥 임팩트 프로젝트를 추진했던 과학자들의 주된 관심사는 혜성 내부가 어떤 물질로 구성되어 있는가에 대한 것이다. 그것이 바로 태양계 형성 초기의 물질과 매우 흡사할 것으로 믿고 있기 때문이다.

  '템펠1'에서 나오는 초기 분출물들이 혜성의 껍질 부분을 이루는 성분들로 이루어져 있다면, 시간이 지날수록 충돌체가 형성한 구멍(크레이터)의 밑 부분, 즉 혜성의 내부에 가까운 성분들이 분출물의 주성분을 이루게 될 것이다. 따라서 분출 기둥의 스펙트럼을 시간에 따라 측정하면 우리는 혜성의 비밀, 그리고 태양계 형성의 비밀에 한 걸음 다가가게 되는 것이다. 딥 임팩트 호가 송신해 온 데이터를 해석하는 데만 최소 수 개월에서 수 년이 소요될 예정이라고 한다. 이 시간들이 빨리 지나갔으면 좋겠다.

한림대 전자물리학과 교수

  프라운호프선이란 위의 글대로 동일한 성분의 빛을 흡수하기 때문에 생기는 것이다. 그렇다면 태양이든, 헬리 혜성이든, '템펠1'이든, 빛을 통하여 그 물질의 성분을 알고자 한다면, 프라운호프선을 이용할 수밖에 없다!!! 따라서 혜성의 스펙트럼 분석에서 특정 물질의 존재 여부를 판단할 때 프라운호프선이 참고가 되었을 것으로 추정할 수 있다.

<참고> 태양스펙트럼(solar spectrum)

  태양의 빛을 분광기를 통해 보았을 때 생기는 빛깔의 띠를 말하며 연속스펙트럼을 배경으로 무수히 많은 암선이 보이는데, 이것은 태양 및 지구의 대기흡수에 의해 생긴 것이다. 지구 대기의 흡수선은 태양스펙트럼에 속하지 않는다. 이 스펙트럼을 이용해 태양 표면의 온도 ·밀도 ·압력 및 깊이에 대해서 이들 값이 어떻게 변하는가도 구할 수 있다.

  슬릿과 프리즘을 통해 얻어지는 태양스펙트럼은 빨강에서 보라에 이르는 연속스펙트럼으로 이것은 광구(光球) 표면에서 나오는 열복사(熱輻射)이다. 이 연속스펙트럼을 배경으로 무수히 많은 암선(暗線)이 보이는데, 이것은 태양 및 지구의 대기흡수에 의해 생긴 것이다. 지구 대기의 흡수선은 태양스펙트럼에 속하지 않는다. 이 암선을 J.프라운호퍼가 발견하여 프라운호퍼선이라고 한다.

  태양 대기에 의한 흡수 중에는 이온화된 칼슘에 의한 H선 및 K선이 가장 강하고, 그 밖에 수소 ·마그네슘 ·나트륨 D선 등이 있다. H선 ·K선 ·D선의 H,K,D 등의 명칭도 프라운호퍼가 최초로 붙인 것이다. 이 암선의 수는 가시광선 영역의 빛만으로도 약 2만 선에 달하는데, 원자 ·분자는 각각 특유한 스펙트럼선군(線群)을 흡수하므로 이의 분석에 의해 태양 대기 중에 얼마나 많은 종류의 원자가 어떠한 상태로 존재하는가를 동정(同定)할 수 있다. 이 방법으로 지구상에서 알려져 있는 원소 중 약 70개가 확인되었다.

      21. <보기>에 근거하여 (가)와 (나)를 해석한 내용으로 적절하지 않은 것은?     오답은 1번이 많았다. 특히, 개미를 화자로 인정할 수 없다는 의견이 대부분이었다. 그러나 종장의 '온 놈이 온 말을 하여도'라는 구절을 해석하면, '백 명이 백 가지 말을 한다 해도'가 되는데, 여기서 백 명은 화자도, 그 대상도 포함된다고 할 수 있겠다. 그러니 1번 선지의 '개미에 빗대어져 있다고 볼 수 있다'라는 표현은 무리가 없다. 사실 1번을 답으로 판단한 후, 나머지 선택지를 안 읽어 보는 학생들이 있는데, 주의해야 할 부분이다.         38. 위 글과 <보기>를 통해 추론할 수 있는 내용으로 타당한 것은?     오답은 5번이 대부분이었다. <보기>는 영국 영어에서 /r/ 발음을 적게 할수록 사회적 지위가 높다는 조사 결과를 제시하고 있는데, 이는 언어가 사회적 지위를 구별하는 기준이 된다는 것과는 관련이 없음을 알 수 있다. /r/ 발음을 적게 하는냐 많이 하느냐에 따라 사회적 지위를 구별할 수 있다는 말이다. 즉 /r/ 발음이 나라에 따라, 지역에 따라 차이가 난다는 것을 알 수 있을 뿐이다.           50. ㄱ을 고려하여 글쓴이의 의도가 잘 드러나도록 ㄴ의 의미를 파악하려고 한다. 가장 적절한 것은?     오답은 3번이 대부분이었다. 'ㄱ거창하고'를 고려하라고 질문에 언급되어 있는데도 불구하고 ㄴ의 의미만 파악한 학생들이 많았었다. 다시 한 번 질문에 충실해야 한다는 교훈을 얻을 수 있는 문제다.