고3 과학 개념 267개

전반사를 이용한 광섬유 통신 원리와 레이저 발진 원리(유도 방출)를 이해하고 정보통신·의료 응용 사례를 탐구한다.

이중 슬릿 간섭무늬, 박막 간섭, 편광 현상을 빛의 파동 성질로 설명하고 정밀 측정·광학기기에 응용한다.

홀로그램, CT, MRI, 내시경 등 빛과 전자기파를 이용한 영상기술 및 의료 진단 기술의 물리적 원리를 탐구한다.

등가 원리와 시공간의 휘어짐으로부터 중력 시간 지연이 나타남을 이해하고 GPS 응용 사례를 탐구한다.

뉴턴의 만유인력 법칙(F=GMm/r²)을 이용하여 천체 간 중력과 인공위성 운동을 설명한다.

탈출 속도가 광속 이상인 슈바르츠실트 반지름 내부의 시공간 영역인 블랙홀의 형성과 특성을 이해한다.

인공위성이 구심력으로 만유인력을 받아 원궤도를 유지하는 조건과 궤도 속도를 계산한다.

강한 중력에 의해 시공간이 휘어 빛의 경로가 굴절되는 중력 렌즈 효과를 일반 상대성 이론으로 설명한다.

일반 상대성 이론에서 질량이 시공간을 휘어지게 하여 중력이 나타남을 개념적으로 이해한다.

중력장 세기(g=GM/r²)와 중력 퍼텐셜 에너지를 이용해 위성 궤도와 탈출 조건을 분석한다.

가속하는 질량이 시공간의 뒤틀림을 파동으로 방출하는 중력파를 아인슈타인 예측과 LIGO 검출 사례로 이해한다.

행성 운동의 타원 궤도, 면적 속도 일정, 주기-반지름 관계를 케플러 3법칙으로 이해한다.

역학적 에너지 보존을 이용하여 행성별 탈출 속도를 구하고, 운동량 보존으로 로켓 발사 원리를 설명한다.

방사성 핵종이 절반으로 줄어드는 데 걸리는 고유한 시간인 반감기(N=N₀(½)^(t/T½))를 방사성 연대 측정에 적용한다.

불안정한 핵이 α(헬륨핵), β(전자·반중성미자), γ(고에너지 광자) 방사선을 방출하며 안정한 핵으로 변환됨을 이해한다.

하이젠베르크의 불확정성 원리(ΔxΔp ≥ ħ/2)에 따라 위치와 운동량을 동시에 정밀하게 알 수 없음을 이해한다.

미시 입자의 파동함수 시간 변화를 기술하는 슈뢰딩거 방정식의 의미를 개념적으로 이해하고 수소 원자 해와 연결한다.

전자 등 소립자가 갖는 내재적 각운동량인 스핀(s=½)이 전자기적 자기 모멘트를 낳고 MRI 등에 응용됨을 이해한다.

양자 얽힘, 양자 암호 통신, 양자 컴퓨터의 원리와 현재 기술 수준을 탐구한다.

공간적으로 분리된 두 입자의 상태가 비국소적으로 상관되는 양자 얽힘 현상과 EPR 역설, 벨 부등식 검증을 이해한다.

슈뢰딩거 방정식의 의미, 확률 해석, 불확정성 원리를 통해 미시 입자의 양자적 거동을 이해한다.

원자핵이 양성자와 중성자(핵자)로 구성되며 강한 핵력으로 결합되어 있음을 이해하고 핵번호·질량수를 구분한다.

관측 전 양자계가 여러 상태의 선형 중첩으로 존재하다가 측정 시 하나의 상태로 붕괴하는 양자 중첩 원리를 이해한다.

핵자들을 결합시키는 에너지에 해당하는 질량 결손(Δm)과 결합 에너지(E=Δmc²)를 핵분열·핵융합 에너지와 연결한다.

임계 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 초전도 현상과 마이스너 효과, 자기 부상 원리를 이해한다.

고전적으로 통과 불가능한 퍼텐셜 장벽을 입자가 파동 함수의 지수적 감쇠로 투과하는 현상을 이해한다.

양자역학에서 입자의 상태를 기술하는 파동함수 Ψ의 절댓값 제곱(|Ψ|²)이 입자가 발견될 확률 밀도임을 이해한다.

원자핵의 구성(양성자·중성자), 결합 에너지, 핵분열·핵융합 및 α·β·γ 붕괴를 탐구한다.

무거운 핵(우라늄 등)이 중성자 충돌로 쪼개져 큰 에너지를 방출하는 핵분열 연쇄 반응과 원자력 발전 원리를 탐구한다.

가벼운 핵(수소 동위원소)이 합쳐져 더 안정한 핵이 되며 막대한 에너지를 방출하는 핵융합의 원리와 태양 에너지를 이해한다.

기체 분자의 무질서한 열운동으로 압력과 온도를 설명하는 기체 운동론에서 평균 운동 에너지와 온도의 관계를 이해한다.

무질서도를 나타내는 상태 함수인 엔트로피(ΔS=Q/T)가 고립계에서 항상 증가하거나 유지됨을 이해한다.

열이 에너지의 한 형태임을 이해하고 온도, 열량, 내부 에너지의 관계를 탐구한다.

열기관이 고열원에서 흡수한 열 일부를 일로 전환하고 나머지를 방출하는 원리와 카르노 효율을 탐구한다.

계에 가해진 열이 내부 에너지 증가와 외부에 한 일의 합임을 열역학 제1법칙으로 나타낸다.

열이 자발적으로 저온에서 고온으로 이동하지 않음을 엔트로피 증가 법칙으로 이해한다.

열이 전도(접촉), 대류(유체 흐름), 복사(전자기파)의 세 방식으로 전달됨을 일상 사례에서 분석한다.

온도(물질의 뜨거움 정도), 열(에너지 전달량), 비열(Q=mcΔT), 열용량의 차이를 구분하고 계산한다.

두 열원 사이에서 동작하는 이상적 카르노 기관의 효율 η=1−T저/T고가 이론적 최대 효율임을 이해한다.

전기장과 자기장 속에서 운동하는 전하에 작용하는 로런츠 힘(F=q(E+v×B))을 이해한다.

변위 전류 개념을 포함한 맥스웰 방정식이 전자기파의 존재를 예언함을 개념적으로 이해한다.

전파·마이크로파·적외선·가시광선·자외선·X선·감마선으로 이루어진 전자기파 스펙트럼을 분류하고 활용 사례를 탐구한다.

고유 진동수가 일치할 때 진폭이 커지는 공명과 진동수가 조금 다른 두 소리가 겹칠 때 나타나는 맥놀이를 이해한다.

용수철·진자 계에서 복원력에 의해 주기적으로 반복되는 단순 조화 운동의 주기와 에너지를 분석한다.

줄에 매달린 추가 중력을 복원력으로 단순 조화 운동 하는 단진자의 주기(T=2π√(L/g))를 이해한다.

파원이나 관측자가 이동할 때 관측 진동수가 변하는 도플러 효과를 공식으로 유도하고 적용한다.

용수철-질량 계의 주기(T=2π√(m/k))를 후크 법칙과 연결하여 유도하고 응용한다.

음파가 매질의 압축·팽창으로 전달되는 종파임을 이해하고 음속, 음높이, 음세기를 분석한다.

두 진행파의 중첩으로 형성되는 정상파(배와 마디)와 공명 진동수를 악기 원리에 적용한다.

파동을 특징짓는 물리량인 진폭(A), 파장(λ), 진동수(f), 주기(T=1/f)를 파동 그래프에서 읽고 계산한다.

두 파동이 중첩될 때 나타나는 보강·상쇄 간섭과 장애물 주변에서의 회절 현상을 탐구한다.

매질이 달라지는 경계면에서 파동이 반사·굴절되는 원리와 임계각 이상에서 전반사가 일어나는 조건을 이해한다.

파동의 파장, 진동수, 속도의 관계(v=fλ)와 매질 내 에너지 전달 방식을 이해한다.

횡파인 빛이 특정 방향으로만 진동하는 편광 상태가 될 수 있음을 편광 필터와 말뤼스 법칙으로 이해한다.

진동 방향과 파동 진행 방향의 관계에 따라 횡파(빛)와 종파(소리)로 구분한다.

일정 부피에서 기체의 압력은 절대 온도에 비례한다(P/T = 상수). 압력솥·자동차 타이어 압력 변화를 설명한다.

같은 온도에서 기체 확산 속도는 분자량의 제곱근에 반비례한다(u ∝ 1/√M). UF₆ 동위 원소 분리·향기 확산 설명에 이용된다.

기체 분자들의 무작위 운동으로 이상 기체 법칙을 미시적으로 유도하는 이론. 평균 운동 에너지 = (3/2)kT이며 맥스웰-볼츠만 분포로 속력 분포를 기술한다.

일정 온도에서 기체의 압력과 부피는 반비례한다(P₁V₁ = P₂V₂). 17세기 보일이 발견하였으며 이상 기체 방정식의 등온 극한이다.

순간 쌍극자에 의해 유발되는 분자 간 인력으로, 모든 분자에 작용하며 분자량이 클수록 강해진다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

분산력·쌍극자-쌍극자 힘·수소 결합 등 분자 사이에 작용하는 인력으로, 물질의 끓는점·녹는점을 결정한다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

끓는점은 분자 간 인력의 세기를 반영한다. 수소 결합 > 쌍극자-쌍극자 > 분산력 순으로 강하며, 같은 종류 힘이라면 분자량이 클수록 끓는점이 높다.

온도-압력 좌표에서 고체·액체·기체 안정 영역과 상 경계(융해 곡선·증기압 곡선·승화 곡선), 삼중점·임계점을 나타내는 그림이다.

일정 압력에서 기체의 부피는 절대 온도에 비례한다(V/T = 상수). 0 K에서 부피가 0이 되는 절대 영도 개념으로 이어진다.

전기음성도가 큰 N·O·F에 결합된 H 원자와 인접 분자의 비공유 전자쌍 사이의 강한 분자 간 인력이다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

극성 분자 사이에서 (+)극과 (-)극이 인력을 통해 정렬되는 분자 간 인력. 분산력보다 강하며 끓는점·증기압에 영향을 준다.

같은 온도·압력에서 모든 기체는 같은 부피 속에 같은 수의 입자를 포함한다(V ∝ n). STP에서 기체 1몰의 부피 ≈ 22.4 L.

PV=nRT 를 만족하는 이상 기체의 압력·부피·온도·몰수 관계를 나타내는 상태 방정식이다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

액체와 기체가 동적 평형을 이루는 압력이 증기압이며, 증기압이 외부 압력과 같아지는 온도가 끓는점이다. 분자 간 힘이 강할수록 증기압 낮고 끓는점 높다.

돌턴의 분압 법칙: 혼합 기체의 전체 압력은 각 성분 기체의 분압의 합과 같다. 몰 분율로 분압을 계산한다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

균일 촉매는 반응물과 같은 상(예: 효소), 불균일 촉매는 다른 상(예: 자동차 촉매 변환기의 Pt, Pd). 효소는 생체 내 특이적 불균일 촉매.

반응물 농도가 초기 값의 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간. 1차 반응의 반감기: t₁/₂ = 0.693/k (농도와 무관).

전체 반응이 일어나는 단계별 기초 반응(elementary step)의 순서. 속도 결정 단계(느린 단계)가 전체 반응 속도를 결정하며, 중간체가 등장한다.

단위 시간당 반응물 농도 감소 또는 생성물 농도 증가로 정의하는 화학 반응의 빠르기이다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

실험으로 결정되는 속도 상수와 반응물 농도의 거듭제곱으로 나타내는 반응 속도의 수학적 표현이다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

k = A·e^(-Ea/RT). 속도 상수 k와 온도 T의 관계를 활성화 에너지 Ea로 나타내는 식. ln k 대 1/T 그래프의 기울기에서 Ea를 구한다.

반응 전후 자신은 변하지 않으면서 활성화 에너지를 낮추어 반응 속도를 증가시키는 물질이다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

반응이 일어나려면 충분한 운동 에너지(≥Ea)를 가진 입자들이 올바른 방향으로 충돌해야 한다. 유효 충돌 횟수가 반응 속도를 결정한다.

반응이 일어나기 위해 반응물이 넘어야 하는 에너지 장벽으로, 아레니우스 식으로 정량화된다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

전자쌍을 받는 것이 루이스 산, 주는 것이 루이스 염기. 양성자 없이도 적용되는 가장 광범위한 산염기 정의. BF₃(산)+NH₃(염기) → F₃B-NH₃.

물의 자동 이온화: 2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. 25°C에서 Kw = [H⁺][OH⁻] = 1.0×10⁻¹⁴. pH + pOH = 14 관계의 근거.

약산·약염기의 이온화 상수(Ka·Kb)와 물의 이온곱(Kw)을 이용하여 수용액의 pH를 정량적으로 계산한다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

약산·약염기에서 유래한 염이 물과 반응하여 산성 또는 염기성 용액을 만드는 반응이다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

소량의 산·염기를 첨가해도 pH 변화가 거의 없는 용액으로, 혈액의 항상성 유지에 핵심적 역할을 한다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

약산·약염기의 부분적 이온화 정도를 나타내는 평형 상수로, 산·염기 세기를 정량적으로 비교한다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

이온화된 전해질 분자 수를 처음 전해질 분자 수로 나눈 비율(α). 강산·강염기는 α≈1, 약산·약염기는 α<<1. Ka = Cα²/(1-α).

적정 과정에서 가해진 표준 용액 부피에 따른 pH 변화 그래프. 강산-강염기·약산-강염기 적정에서 곡선 모양이 다르며 완충 영역과 당량점을 구분한다.

완충 용액의 pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). 약산-짝염기 완충 시스템의 pH를 계산하는 식으로, 생화학·의학에서 혈액 완충 계산에 널리 쓰인다.

수용액의 산성·염기성 정도를 나타내는 척도로, pH=-log[H⁺] 로 정의되며 0~14 범위를 갖는다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

pOH = -log[OH⁻]. 염기성 용액에서 수산화 이온 농도를 나타내는 척도. pH + pOH = pKw = 14(25°C).

금속이 전기화학적 산화로 이온화되는 과정. 철의 녹(Fe₂O₃·nH₂O) 형성이 대표적. 희생 양극(Zn)·부동태 피막·도금으로 방지한다.

아연(-극)과 구리(+극)를 황산아연·황산구리 용액에 담근 최초의 실용 갈바닉 전지. 전자는 Zn→Cu 방향으로 흐르며 기전력 ≈ 1.10 V.

산화 반쪽과 환원 반쪽 반응식을 전자 수를 맞추어 합산해 완전한 산화·환원 반응식을 완성한다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

수소·산소 등 연료를 직접 전기화학 반응시켜 전기를 생산하는 장치. 부산물은 물이므로 친환경적. PEM형·인산형·용융탄산염형 등 종류가 다양하다.

외부 전원으로 비자발적 산화·환원 반응을 일으켜 전기 에너지를 화학 에너지로 변환하는 과정이다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

자발적 산화·환원 반응의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 볼타 전지가 대표적이다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

전기 분해에서 석출·용해되는 물질의 양은 통과한 전기량(쿨롬)에 비례한다(Q = nFz). F = 96485 C/mol. 도금·전기야금 공정 설계의 기초.

표준 조건에서 반쪽 전지의 환원 경향을 수소 전극 기준으로 나타낸 전압으로, 전지 기전력 계산에 쓰인다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

비휘발성 용질을 녹이면 용액의 끓는점이 순수 용매보다 높아지는 현상. ΔTb = Kb × m (m: 몰랄 농도, Kb: 끓는점 오름 상수).

혼합물에서 특정 성분의 몰수를 전체 몰수로 나눈 값(χ_i = n_i/n_total). 라울 법칙·기체 분압 계산에 사용된다.

용매 1 kg에 녹아 있는 용질의 몰수(mol/kg). 온도 변화에 독립적이어서 총괄성 계산에 사용되는 농도 표현이다.

반투막을 사이에 두고 용매가 농도 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하는 삼투를 막는 데 필요한 압력. π = iMRT (반트호프 식).

비휘발성 용질을 녹이면 어는점이 순수 용매보다 낮아지는 현상. ΔTf = Kf × m. 자동차 부동액(에틸렌글리콜), 도로 제설(NaCl)에 이용된다.

용질의 종류와 무관하게 용질 입자 수에 의존하는 용액의 성질로, 끓는점 오름·어는점 내림·삼투압이 포함된다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

용질과 용매 사이의 인력이 용질-용질, 용매-용매 사이 인력보다 클 때 자발적으로 용해된다. 격자 에너지와 수화 에너지의 차이가 용해열을 결정한다.

특정 온도에서 용매 100 g에 최대 용해될 수 있는 용질의 질량(g). 고체는 온도 상승으로 보통 증가, 기체는 온도 상승으로 감소(헨리 법칙).

비휘발성 용질이 용해되면 라울 법칙(P = χ_solvent·P°)에 따라 용액의 증기압이 순수 용매보다 낮아지는 현상. 끓는점 오름·어는점 내림의 원인.

일정 온도에서 기체의 용해도는 용액 위 기체 부분압에 비례한다(C = kH·P). 탄산음료의 CO₂ 용해·잠수병 설명에 적용된다.

단위체(모노머)가 공유 결합으로 반복 연결된 거대 분자로, 합성 고분자와 천연 고분자로 구분된다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

4개의 서로 다른 치환기를 가진 비대칭 탄소(키랄 탄소)로 인해 서로 거울상인 한 쌍의 이성질체. 편광면 회전 방향이 반대이며 생물학적 활성이 다르다.

분자식이 같지만 원자 연결 순서(골격·위치·기능기 이성질체)가 다른 화합물. 부탄(n-부탄과 아이소부탄)이 대표적 탄소 골격 이성질체이다.

C=C 이중 결합이나 고리 구조로 회전이 제한될 때 나타나는 입체 이성질체. 시스(같은 방향)와 트랜스(반대 방향)로 구분하며 물성이 다르다.

C₆H₆ 고리 구조로 공명에 의해 안정화된 방향족 탄화수소. π 전자가 비편재화되어 첨가보다 친전자성 방향족 치환(EAS) 반응을 선호한다.

카보닐기와 아미노기가 결합한 -CO-NH- 구조. 단백질의 펩타이드 결합이 아마이드 결합이며, 나일론 등 합성 섬유에도 포함된다.

아미노기(-NH₂, -NHR, -NR₂)를 가진 화합물. NH₃에서 유래하여 염기성을 가지며, 카복실산과 반응하여 아마이드 결합을 형성한다.

카보닐기(C=O)를 포함하는 화합물. 알데하이드(-CHO, 말단)는 산화되어 카복실산이 되고, 케톤(C=O, 내부)은 산화되지 않는다.

C≡C 삼중 결합을 포함하는 불포화 탄화수소(CₙH₂ₙ₋₂). 에타인(아세틸렌)이 대표적. 첨가 반응이 두 단계로 일어날 수 있다.

단일 결합만으로 이루어진 사슬형·고리형 탄화수소(CₙH₂ₙ₊₂). 메테인·에테인·프로페인 등. 연소 반응과 치환 반응(할로겐화)이 주요 반응이다.

C=C 이중 결합을 하나 이상 포함하는 불포화 탄화수소(CₙH₂ₙ). 에텐·프로펜이 대표적. 첨가 반응(수소화·할로겐화·수화)이 주요 반응이다.

하이드록시기(-OH)를 갖는 유기 화합물. 에탄올이 대표적. 1차·2차·3차로 분류되며 산화하면 알데하이드·케톤·카복실산으로 전환된다.

카복실산과 알코올의 축합 반응으로 생성되는 -COO- 결합을 가진 화합물. 과일 향기의 주성분이며 유지·비누화 반응의 기초.

산소 원자 양쪽에 알킬기가 결합한 R-O-R' 구조. 다이에틸에터가 대표적 마취제. 극성이 낮아 유기 용매로 사용된다.

분자식은 같지만 구조(구조 이성질체)나 공간 배열(입체 이성질체)이 다른 화합물이다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

유기 화합물의 화학적 성질을 결정하는 원자단으로, 하이드록시기·카르복시기·아미노기 등이 있다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

분자에서 원자나 원자단이 이탈하여 이중(삼중) 결합이 형성되는 반응. 알코올의 탈수 반응(에탄올→에텐)이 대표적 제거 반응이다.

이중·삼중 결합에 다른 원자나 분자가 첨가되어 단일 결합으로 전환되는 유기 반응이다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

이중 결합을 가진 단위체들이 아무것도 떨어져 나가지 않고 그대로 연결되는 중합 반응. 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), PVC, PTFE가 해당한다.

단위체들이 반응할 때 H₂O 등의 소분자가 빠져나오면서 중합되는 반응. 나일론(아마이드 결합), 폴리에스터(에스터 결합), 단백질·핵산이 해당한다.

유기 화합물의 수소 원자(또는 작용기)가 다른 원자나 원자단으로 대체되는 유기 반응으로, 알케인의 할로겐화가 대표적이다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

카복시기(-COOH)를 가진 유기산. 아세트산·포름산이 대표적. 알코올과 에스터화 반응, 염기와 중화 반응을 한다.

탄소와 수소만으로 이루어진 유기 화합물로, 알케인·알켄·알카인·벤젠 계열로 분류된다. 진로선택 「화학 반응의 세계」 소속.

기체 상태 분자에서 공유 결합 1몰을 균일 분열할 때 필요한 에너지. ΔH_rxn ≈ Σ(결합 에너지)_반응물 - Σ(결합 에너지)_생성물.

ΔG=ΔH-TΔS 로 화학 반응의 자발성 여부를 판단하는 열역학 함수이다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

이온성 고체 생성 엔탈피를 여러 단계(승화·이온화·전자 친화·격자 에너지)로 분해하여 헤스 법칙으로 격자 에너지를 간접 계산하는 열화학 순환.

반응물→전이 상태→생성물의 에너지 변화를 그린 도형. 활성화 에너지(Ea), 반응 엔탈피(ΔH), 촉매 효과(Ea 감소)를 한 그림으로 표현한다.

일정 압력에서의 열 함량 변화(ΔH)로, 발열 반응(ΔH<0)과 흡열 반응(ΔH>0)을 정량화한다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

계의 무질서도(미시 상태 수)를 나타내는 열역학 상태 함수로, 자발적 과정에서 증가한다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

자발적 반응은 엔트로피가 증가하거나 엔탈피가 감소하는 방향으로 일어난다. 열역학 제2법칙: 고립계의 전체 엔트로피는 항상 증가한다.

표준 상태(25°C, 1 atm)에서 가장 안정한 홑원소 물질 1몰로부터 화합물 1몰을 생성할 때의 엔탈피 변화(ΔHf°). 헤스 법칙 계산의 기초 데이터.

반응 엔탈피는 경로에 무관하고 반응물과 생성물의 상태만으로 결정된다는 열화학 법칙이다. 진로선택 「물질과 에너지」 소속.

이미 존재하는 이온과 공통인 이온을 추가하면 해당 이온의 평형이 억제되는 현상. 난용성 염의 용해도가 공통 이온 존재 시 감소한다.

난용성 이온성 화합물의 포화 수용액에서 이온 농도의 곱. AgCl의 Ksp = [Ag⁺][Cl⁻]. 침전 형성 여부를 이온 곱(IP)과 Ksp 비교로 예측한다.

하이브리도마 기술로 특정 항원에 대해 동일한 항체를 대량 생산하는 기법으로 진단 키트·항암제에 이용된다.

유전자 편집·GMO·줄기세포 연구 등 생명공학 발전에 따른 사회적·윤리적 쟁점(안전성·생태계 영향·인간 존엄)을 토론한다.

가이드 RNA와 Cas9 단백질로 유전체 특정 위치를 정밀하게 절단·편집하는 유전자 편집 기술이다.

유전자 재조합 기술로 다른 종의 유전자를 도입하여 특정 형질을 발현시킨 생물체이다.

제한 효소와 DNA 연결 효소를 이용해 원하는 유전자를 벡터에 삽입하는 유전공학 기법이다.

제한 효소는 특정 염기 서열을 인식·절단하며, 플라스미드는 운반체(벡터)로 이용되어 재조합 DNA를 숙주 세포에 도입한다.

자가 재생 능력과 다양한 세포로 분화하는 능력을 가진 미분화 세포로, 배아줄기세포와 성체줄기세포로 구분되며 난치병 치료에 활용된다.

차세대 염기 서열 분석(NGS) 등을 포함한 DNA 서열 결정 기술로 유전체 연구와 진단에 이용된다.

중합효소 연쇄 반응으로 특정 DNA 서열을 체외에서 수십억 배 증폭하는 기술이다.

효소의 활성 부위 형태가 특정 기질에만 맞아 결합하는 성질로, 자물쇠-열쇠 모델로 설명한다.

생명체에서 일어나는 동화 작용과 이화 작용을 포함한 모든 화학 반응의 총체이다.

효소의 활성을 보조하는 비단백질 성분으로, NAD+·FAD·CoA 등이 산화환원 반응에서 전자 운반체로 기능한다.

화학 반응이 시작되기 위해 필요한 최소 에너지로, 효소는 이를 낮춰 반응 속도를 높인다.

생물 촉매로서 활성화 에너지를 낮추어 화학 반응 속도를 높이는 단백질이다.

기질 농도, pH, 온도 등이 효소 반응 속도에 미치는 영향과 억제제 작용을 분석한다.

아데노신 삼인산으로, 세포의 생명 활동에 직접 사용되는 에너지 화폐이다.

소포체에서 받은 단백질을 수정·분류·포장하여 세포 내외 목적지로 분비 소낭으로 발송하는 소기관이다.

ATP를 소비하여 농도 기울기에 역행해 물질을 세포막을 통해 이동시키는 과정이다.

아미노산 펩타이드 결합 중합체로, 1·2·3·4차 구조를 가지며 효소·구조 단백질·항체·운반 단백질 등으로 기능한다.

rRNA와 단백질로 구성된 소기관으로, mRNA의 코돈을 읽어 아미노산을 연결하는 번역 장소이다.

가수분해 효소가 들어 있는 소낭으로, 세포 내 노폐 물질·외부 이물질을 소화하는 세포 내 청소부이다.

이중막 구조로 내막(크리스테)에서 세포 호흡을 통해 ATP를 대량 생산하는 에너지 공장 소기관이다.

반투과성 막을 통해 물이 낮은 수분 퍼텐셜 쪽으로 이동하는 현상이다.

탄수화물, 지질, 단백질, 핵산 등 세포를 구성하는 주요 유기 고분자의 구조와 기능이다.

핵, 미토콘드리아, 엽록체, 리보솜, 소포체 등 세포 소기관의 구조와 기능을 이해한다.

세포막이 함입(세포내 섭취: 식세포작용·음세포작용)하거나 소낭이 세포막과 융합(세포외 분비)하여 큰 물질을 수송하는 과정이다.

인지질 이중층과 막단백질로 구성된 세포막의 유동 모자이크 모델을 이해한다.

조면소포체(단백질 합성·수송)와 활면소포체(지질 합성·해독)로 구분되는 막 계통 소기관이다.

이중막과 틸라코이드·기질로 구성되며 광합성으로 빛에너지를 화학 에너지로 전환하는 식물 세포 소기관이다.

인지질(막 구성), 중성 지방(에너지 저장), 스테로이드(호르몬·콜레스테롤) 등 소수성 유기 분자 집합이다.

막 단백질(운반 단백질·채널 단백질)의 도움을 받아 ATP 소비 없이 농도 기울기 방향으로 물질이 이동하는 수동 수송이다.

포도당·과당 등 단당류, 이당류, 셀룰로스·글리코겐·녹말 등 다당류를 포함하며 에너지원과 구조 성분으로 기능한다.

이중 핵막으로 싸여 있으며 유전 정보(DNA)를 보관하고 세포 활동을 조절하는 세포 소기관이다.

뉴클레오타이드(인산·당·염기)로 구성된 DNA와 RNA는 유전 정보의 저장 및 발현을 담당한다.

물질이 농도 기울기에 따라 에너지 없이 고농도에서 저농도로 이동하는 수동 수송이다.

광계 II(P680)는 물을 분해하고 전자를 공급하며, 광계 I(P700)은 NADPH를 생성하는 광합성 광흡수 단위이다.

엽록체에서 빛에너지를 이용해 CO2와 H2O로부터 포도당을 합성하는 과정이다.

빛의 세기·파장, CO2 농도, 온도가 광합성 속도에 미치는 영향과 보상점·포화점 개념을 분석한다.

틸라코이드 막에서 빛에너지로 ATP와 NADPH를 생성하고 물을 분해하는 광합성 1단계이다.

산소 없이 피루브산을 젖산이나 에탄올로 전환하며 NAD+를 재생하는 무산소 호흡이다.

포도당을 산화 분해하여 ATP를 생성하는 과정으로 해당 과정, TCA 회로, 산화적 인산화로 구성된다.

미토콘드리아 내막에서 NADH/FADH2의 전자가 전달되며 양성자 기울기를 형성하고 ATP 합성효소로 대량의 ATP를 생산하는 유산소 호흡의 최종 단계이다.

엽록체 기질에서 ATP와 NADPH를 이용해 CO2를 포도당으로 고정하는 광합성 2단계이다.

세포질에서 포도당이 피루브산으로 분해되며 ATP 2분자와 NADH를 생성하는 과정이다.

미토콘드리아 내막(또는 틸라코이드 막)의 H+ 농도 기울기를 ATP 합성효소가 이용하여 ATP를 합성하는 원리이다.

미토콘드리아 기질에서 아세틸-CoA가 산화되어 CO2, NADH, FADH2, ATP를 생성하는 순환 경로이다.

DNA 염기 서열이나 염색체 수·구조의 변화로 생긴 유전 정보의 변이이다.

DNA 복제 시 원래 두 가닥 각각이 새 가닥의 주형이 되어, 딸 DNA에 모두 한 가닥씩 원본이 보존됨을 메셀슨-스탈 실험으로 검증한다.

같은 염색체에 있는 유전자들이 함께 유전되며 교차에 의해 재조합 표현형이 나타나는 현상이다.

염색체 수 이상(비분리: 3염색체·단일 염색체)과 구조 이상(결실·중복·역위·전좌)을 포함하는 변이이다.

단일 염기 치환(전이·전환)으로 아미노산이 바뀌거나 종결 코돈이 생성되는 유전자 수준 돌연변이이다.

염기 삽입·결실로 읽기틀이 바뀌어 이후 코돈이 모두 달라지는 돌연변이로 단백질 기능에 큰 영향을 미친다.

뉴클레오타이드가 반평행 이중 나선 구조로 결합된 DNA의 분자 구조를 이해한다.

반보존적 복제 방식으로 DNA 이중 나선이 풀려 각 가닥을 주형으로 새 DNA를 합성하는 과정이다.

리보솜에서 mRNA의 코돈 정보를 읽어 아미노산을 연결하여 단백질을 합성하는 과정이다.

발생 과정에서 유전자 발현 조절을 통해 동일한 유전체를 가진 세포들이 구조와 기능이 다른 세포로 특수화되는 과정이다.

원핵생물에서 관련 유전자들이 하나의 조절 단위로 함께 전사되는 유전자 발현 조절 체계이다.

mRNA의 연속된 세 염기(코돈)가 특정 아미노산 또는 종결 신호를 지정하는 대응 규칙이다.

DNA의 유전 정보가 전사와 번역 과정을 거쳐 단백질로 구현되는 중심 원리(센트럴 도그마)이다.

전사 인자, 오페론 등을 통해 특정 유전자의 발현 여부와 수준을 시공간적으로 조절하는 기전이다.

DNA의 염기 서열 정보를 RNA 중합효소가 mRNA로 전달하는 유전자 발현 1단계이다.

히스톤 변형, 전사 인자 결합, 인핸서·사일런서 등을 통한 진핵세포의 다단계 유전자 발현 조절 기전이다.

mRNA의 3염기 코돈과 tRNA의 안티코돈이 상보적으로 결합하여 아미노산을 리보솜으로 운반하는 기전이다.

진핵세포 전구 mRNA에서 인트론이 제거되고 엑손이 연결되는 스플라이싱과 5'캡·3'폴리A 꼬리 추가 과정이다.

mRNA, tRNA, rRNA의 구조와 역할을 구별하고 번역 과정에서의 기능을 이해한다.

건조·습윤 단열 감률 차이를 이용해 상승 응결 고도와 구름 형성·강수 과정을 설명한다.

대기의 선택적 흡수와 온실 효과가 지구 평균 복사 수지를 유지하는 원리를 분석한다.

대류권 상부~하부 성층권에서 동서방향으로 빠르게 이동하는 제트 기류가 날씨 패턴과 항공로에 미치는 영향을 이해한다.

로스비 파(행성파)의 발달로 지상 고·저기압이 형성되고 일기 계통이 이동하는 메커니즘을 이해한다.

액체 물이 존재할 수 있는 항성으로부터의 거리 범위(골디락스 존)를 항성의 광도·온도에 따라 계산한다.

행성의 중력으로 항성이 흔들리며 스펙트럼선이 도플러 이동하는 것을 측정해 행성 질량과 궤도를 결정한다.

행성이 항성 앞을 통과할 때 별빛이 약해지는 광도 변화를 측정해 행성 존재를 검출하는 케플러 우주 망원경 방법을 이해한다.

외계 생명체 존재 가능 조건과 드레이크 방정식을 통해 외계 지적 생명체 탐색의 의의를 논한다.

식 현상법·도플러법으로 외계 행성을 탐사하는 원리와 생명 거주 가능 영역을 이해한다.

전자기파 전 영역의 망원경과 탐사선을 이용한 우주 탐사 성과와 우주 위험 감시를 이해한다.

빅뱅 우주론의 증거(우주 배경 복사·헬륨 풍부도·은하 후퇴)를 통해 우주의 기원을 이해한다.

은하 회전 곡선과 중력 렌즈로 추론된 암흑 물질과 우주 가속 팽창의 원인인 암흑 에너지를 이해한다.

우리 은하의 나선팔 구조·크기·태양계의 위치와 은하 회전 곡선을 통해 은하 구조를 이해한다.

은하단·초은하단·거대 공동(보이드)로 구성되는 우주의 거품 구조를 이해한다.

빅뱅 약 38만 년 후 광자 분리로 방출된 우주 배경 복사를 빅뱅 우주론의 강력한 증거로 이해한다.

타원 은하·나선 은하·불규칙 은하의 형태와 허블 분류 체계를 이해한다.

도플러 효과로 후퇴하는 은하의 스펙트럼선이 긴 파장 쪽으로 이동하는 적색 이동을 이해하고 후퇴 속도를 계산한다.

은하의 적색 이동으로부터 허블 법칙 v=H₀d를 도출하고 우주 팽창의 증거로 해석한다.

허블 상수 H₀≈70 km/s/Mpc를 이용해 우주 나이(약 138억 년)를 추정하는 방법을 이해한다.

우주 전체의 헬륨 질량 분율 약 25%가 빅뱅 핵합성(빅뱅 후 첫 3분)으로 설명됨을 빅뱅 우주론의 증거로 이해한다.

초거대 블랙홀로 물질이 낙하하며 막대한 에너지를 방출하는 퀘이사·세이퍼트 은하 등 활동 은하를 이해한다.

지구 자기장의 역전 역사가 해양 지각에 줄무늬로 기록된 고지자기 이상을 통해 해저 확장을 증명한다.

깊이 5100 km 이하의 고체 철·니켈 구로, 높은 압력 때문에 고체 상태를 유지하며 자기장 생성에 관여한다.

지각 아래 약 2900 km까지 이어지는 규산염 암석 층으로, 상부 맨틀(암류권 포함)과 하부 맨틀로 구분된다.

지구 내부 열에너지에 의한 맨틀의 느린 대류가 판을 움직이는 원동력임을 이해한다.

지각과 맨틀의 경계면(모호로비치치 불연속면)으로, 지진파 속도가 급격히 빨라지는 층을 말한다.

두 판이 멀어지는 경계로, 해양에서는 중앙 해령·열곡, 대륙에서는 열곡대(아프리카)가 형성된다.

베게너가 제안한 판게아 분리와 대륙 이동의 증거(해안선 일치·화석 분포·지층 연속성·고기후)를 이해한다.

두 판이 수평으로 어긋나는 경계로, 지각이 생성·소멸되지 않고 천발 지진이 빈번히 발생한다.

두 판이 충돌하는 경계로, 해양-대륙 수렴에서 해구·습곡 산맥·화산호가, 대륙-대륙 수렴에서 높은 습곡 산맥이 생성된다.

판 경계가 아닌 곳에서 맨틀 플룸이 판을 뚫고 상승하는 열점(하와이·옐로스톤)이 형성하는 화산 열도를 이해한다.

깊이 2900~5100 km에 해당하는 액체 철·니켈 층으로, S파가 통과하지 못해 액체 상태임을 알 수 있다.

대륙 지각(화강암질, 평균 두께 35 km)과 해양 지각(현무암질, 평균 두께 7 km)의 조성과 밀도 차이를 이해한다.

지각이 맨틀 위에 부력으로 떠 있는 지각 평형(에어리·프랫 모형)을 이해하고 빙하 융해 후 지반 융기 현상을 설명한다.

지각·맨틀·외핵·내핵으로 이루어진 지구 내부의 층상 구조와 각 층의 성질을 이해한다.

외핵의 액체 철 대류로 생성되는 지구 자기장이 태양풍으로부터 지구를 보호하는 자기권을 형성함을 이해한다.

원시 지구 형성, 마그마 바다, 분리화 과정과 대기·바다·생명체 출현의 지구 진화사를 탐구한다.

지질 역사 동안 여러 차례 반복된 지구 자기장 극성 역전의 증거와 해양 지각의 고지자기 줄무늬와의 연관을 이해한다.

리히터 규모(에너지)와 수정 메르칼리 진도(체감 강도)의 차이를 이해하고 진앙·진원 결정 방법을 파악한다.

P파와 S파의 전파 특성을 이용해 지구 내부 구조를 규명하는 방법을 탐구한다.

지권·수권·기권·생물권 사이의 탄소 및 물 순환이 지구 기후와 생태계를 조절하는 과정을 이해한다.

발산·수렴·보존 경계 유형별 지형과 지질 현상을 구분하고 사례를 분석한다.

판 구조론의 발달사와 맨틀 대류 및 플룸 운동을 통해 지판이 움직이는 원리를 설명한다.

지표면을 따라 전파되는 러브파·레일리파로 진폭이 크고 진동 주기가 길어 건물 피해를 주로 일으킨다.

맨틀 플룸의 상승·하강으로 설명되는 대규모 지구 내부 대류와 슈퍼 플룸 사건을 이해한다.

헤스가 제안한 중앙 해령에서의 새로운 해양 지각 생성과 해구에서의 소멸로 해양 지각의 연령 분포를 설명한다.

화산과 지진이 주로 판 경계에서 발생함을 이해하고 자연재해로서의 특성을 파악한다.

순상 화산(용암 점성 낮음·완경사)·성층 화산·용암 돔의 형태와 분출 특성을 마그마 SiO₂ 함량과 연결해 이해한다.

고체·액체·기체 모두를 통과하는 압축파로, S파보다 빠르며 지구 외핵을 통과해 도달한다.

고체만 통과하는 전단파로, 외핵을 통과하지 못해 외핵이 액체임을 증명하는 근거가 된다.

O B A F G K M 분류에 따른 별의 표면 온도와 흡수선 특성으로 항성을 분류한다.

주계열성의 수소 핵융합부터 거성의 CNO 사이클·철 핵합성까지 원소 생성 과정을 이해한다.

B-V 색지수를 이용해 별의 표면 온도를 결정하고 빈의 변위 법칙과 연결하여 해석한다.

성간 가스·먼지 구름(성운)이 중력 수축하여 원시별을 거쳐 주계열성에 도달하는 별 탄생 과정을 이해한다.

고질량 별이 생의 마지막에 폭발적으로 밝아지는 초신성으로 철보다 무거운 원소가 합성되고 성간 물질로 공급됨을 이해한다.

흡수 스펙트럼의 프라운호퍼 선으로 태양 대기 원소 조성을 결정하는 분광 분석을 이해한다.

에크만 수송으로 해수가 편향되고 기압 경도력과 전향력의 균형으로 지형류가 형성됨을 이해한다.

달과 태양의 인력에 의해 발생하는 조석 현상(밀물·썰물·조차)을 이해하고, 조류와 조석 에너지 활용을 탐구한다.

지진·화산·태풍 등으로 발생하는 지진 해일과 폭풍 해일의 원리 및 피해 대처 방안을 이해한다.

심해파와 천해파의 분산 관계식 차이를 이해하고 쇄파와 해안 지형 형성 과정을 분석한다.